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近几年无人机的控制算法及路径规划算法的理论研究已成为热点,理论与实际应用结合更加紧密,也备受研究人员的关注。由于多旋翼无人机可以垂直起降,更受研究者的青睐。本文利用室内定位系统,采用理论研究、仿真验证和实物试验相结合的方法对四旋翼无人机的路径规划及控制方面进行了深入的研究。论文绪论部分,通过了解国内外无人机研究的历史及现状,确立本论文的研究意义。对现有的控制算法及路径规划算法进行比较与分析,为后续研究做充分准备。论文第二章主要通过对旋翼无人机的模型建立,研究其动力学及运动学特征。通过对无人机非线性模型的线性化,简化四旋翼无人机模型,分析各通道控制量与状态量之间的关系,初步确立控制方案。论文第三章是在第二章无人机建模的基础上,结合实际四旋翼无人机实体及飞行环境,确立四旋翼无人机的姿态环及位置环控制器。由于角速度环控制器的稳定性是控制器整体稳定的前提,因此本文重点研究了姿态内环控制器,即角速度环控制器的稳定性,收敛性。同时分别对姿态串级控制器及位置串级控制器参数进行合理整定,通过仿真软件进行了响应曲线的仿真,从而分析控制器的品质。在旋翼无人机飞行过程中,受风速干扰较为严重,本文通过增加常值干扰,对控制器的抗扰动能力也进行了分析研究。为验证控制算法的有效性及稳定性,与实体四旋翼结合,基于室内光学定位系统,论文第四章给定了一整套控制方案。结合定位系统及机载控制板,考虑到数据传输延时及丢包等问题,进行多次飞行实验,通过分析实验数据,改进控制方案,实现四旋翼无人机的室内自主起降,悬停,航迹跟踪等功能。在四旋翼无人机控制稳定的基础上,本文对无人机路径规划问题进行了深入研究。无人机的路径规划也是无人机自主飞行的关键技术之一。结合现有的规划算法,进行比较分析。论文第五章,主要对粒子群路径规划算法和快速扩展随机树路径规划算法进行了深入讨论,分别用于离线路径规划及在线路径规划中。第五章第二节对基于PSO的路径规划算法进行研究,建立室内飞行环境模型,结合定位系统及室内飞行限制,确定代价函数及优化函数,生成路径。第五章第三节对基于RRT的路径规划算法进行研究,假定追击逃逸的任务场景,结合实际无人机飞行特性确定规划方案并进行仿真实现。最后总结分析,改进规划方案。为验证第五章中路径规划算法的高效性及可靠性,本文第六章主要通过与室内定位系统结合,改善规划方案,实现上述路径规划算法。