多旋翼飞行器已在众多领域得到了广泛应用,如侦查监视、抢险救灾、农业生产等,但在其飞行过程中依然存在飞行器操纵复杂、飞行姿态不稳、抗损毁性差、安全性低等诸多问题。本文通过数据采集、姿态分析和运动仿真,对四旋翼飞行器的飞行姿态进行研究,主要研究内容包括:(1)阐述了多旋翼飞行器技术和惯性动作捕捉技术的国内外研究现状,在此基础上,提出利用惯性动作捕捉传感器采集四旋翼飞行器运动姿态数据,并对采集得到的数据文件进行了详细分析;(2)根据四旋翼飞行器的运动学模型,对四旋翼飞行器所采集的姿态数据进行分析,提出四旋翼飞行器运动数据与飞行模式之间的规律模型,并利用Fourier曲线拟合不同飞行模式下运动姿态数据;(3)利用数据驱动、贝塞尔理论对传统仿真方法进行改进,克服其静态性、串行性等缺点,增强仿真计算与实验观测之间的联系机制,提高两者之间的交互性;(4)综合应用上述研究的理论与方法,构建了四旋翼飞行器飞行姿态仿真与控制系统,介绍了系统的功能模块、测试数据以及工程应用。论文所研究的四旋翼飞行器飞行姿态分析与仿真方法,对多旋翼飞行器飞行姿态研究具有借鉴意义,有利于对多旋翼飞行器飞行控制系统设计,从而保证多旋翼飞行器飞行的稳定性与安全性。