近年来,多旋翼飞行器成为全球范围内的关注热点,并在多种行业得到广泛的应用。本文针对无人机在室内飞行过程中遇到的障碍物威胁问题,设计并实现了一套具有避障、目标跟踪和巡航功能的四旋翼飞行控制系统,在保证四旋翼飞行器室内飞行安全的同时,为操作人员提供了辅助功能,减小了操作量。室内巡航与跟踪系统的实现,需要硬件、算法、软件相配合,才能完成相应的飞行任务。硬件方面,论文首先根据室内飞行环境情况以及系统荷载等实际需求,搭建了小型四旋翼飞行器平台,并选择ANO公司的开源飞控板作为系统飞行控制器。该控制器使用STM32F407芯片作为处理器,板上安装有用来测量飞行器飞行状态的气压计、陀螺仪、加速度计等传感器。之后,论文根据所设计系统的功能需求,在四旋翼实验平台之上安装了测量飞行高度、周边障碍物信息的超声波测距传感器和检测热源信号的热释电红外传感器。在搭建好硬件平台之后,根据系统所要实现的功能,进行相应的算法设计。首先设计了控制飞行器飞行高度的PID算法和控制飞行器进行避障与跟踪的模糊控制算法。之后,设计了用于测量飞行器室内飞行速度的超声波传感器与加速度计数据融合算法和可以根据障碍物情况控制飞行器运动的巡航算法。最后,在matlab下建立系统模型,对设计的算法进行了仿真,验证了算法的可行性。软件方面,首先编写了传感器驱动程序,采集传感器数据,然后根据传感器数据类型设计了滤波器以及数据融合方案。之后,编写飞行模式选择程序,完成对系统设计中不同功能的选择。最后,将之前所设计的PID控制算法、模糊控制算法和巡航算法等通过程序实现,以控制飞行器完成相应功能。综上所述,本文设计的室内巡航与目标跟踪系统,针对室内飞行时可能遇到的状况,根据传感器特点,合理布置了若干传感器,对飞行器状态及周边环境进行实时检测,并设计相应算法对飞行器进行控制,完成任务。最后通过实验测试,有效验证了本系统的有效性,并为今后进一步开发打下了基础。