本文以地面监测平台软件的研究和开发为主要内容,旨在设计一款针对微小型四旋翼飞行器的地面监测软件,实现对四旋翼飞行器的状态监测、数据分析、数据存储及传感器故障检测的功能。首先,论文简要介绍了课题的研究背景及意义、四旋翼飞行器及地面监测软件的发展过程和研究现状,从中总结出地面监测软件通常所具备的功能。其次介绍了地面监测系统的整体设计方案,并从硬件设计和软件设计两方面阐述了设计思路,在Visual Studio 2010开发环境下分别实现了通信控制、数据显示、数据分析与存储和传感器故障检测几个子模块。然后还介绍了故障诊断的相关理论及数学基础。接着在无线链路与通信接口设计中,分别设计了无线模块NRF24L01与飞控端的硬件连接方式,采用SPI接口;无线模块通过转接板与地面计算机连接,采用RS232串口通信方式。然后定义了飞控端与地面端的通信协议,分别定义了上行数据与下行数据的数据结构,还进行了通讯消息的编码与解码程序设计。最后,本文进行了基于主元分析的传感器故障诊断的研究,初步用于对陀螺仪传感器的故障检测。首先利用正常工作下的传感器数据建立了无故障条件下的主元模型,再将陀螺仪的工作数据导入该模型下,利用平方预估误差统计量和贡献图法判断是否工作异常,从而判断故障。通过在Quadrotor上针对陀螺仪传感器进行实验,表明基于主元分析的故障诊断方法对飞控系统陀螺仪传感器的故障检测是有效的。综上所述,本文设计的四旋翼飞行器监测软件各功能可以较好的满足地面监测平台软件的运行要求。