近年来,随着飞行控制技术、微电子技术和传感器技术的发展,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,简称UAV)技术得到了迅速的发展,在整个军事和民事领域都得到了广阔的应用,特别适用于地面环境执行侦察、监视任务,在抢险救灾中也有其应用价值。四旋翼(Quad-rotor)无人机是一种具有四个螺旋桨的飞行器,具有重量轻、体积小、功耗低等特点。与传统的无人机不同,四旋翼无人机只需通过改变螺旋桨的速度即可实现各种动作。首先,本文针对无人机独特的结构,对其运动特性及工作原理进行分析,并由此得出了六种飞行运动状态的控制方法。综合飞行器自身的特点,提出了Wi-Fi无线网络的控制策略,分析Wi-Fi协议的物理层和MAC层,介绍了无人机与地面上位机的无线通信模式。其次,本文对无人机路径跟踪系统的硬件平台设计及系统的软件设计做了详细说明。介绍了四旋翼无人机机载系统的硬件配置,并以该硬件设备为基础,辅加了相应的传感器模块,组成无人机的硬件设计部分,并对硬件的各个模块进行测试和实验。对于控制系统的软件设计部分,使用Visual Basic作为系统的软件开发环境,编写上位机实现Winsock客户端模式,与无人机进行无线通信,设计无人机手动控制器,从而实现上位机对无人机的姿态控制。最后,本文通过无人机的SDK接口读取了无人机的视频数据,通过Visual Basic编程对视频数据取样,详细描述了对采集的单幅图像的处理过程,其中包括图像的灰度化、图像分割及二值化过程,根据图像处理的结果,得出无人机的飞行路径及其飞行角度,从而实现无人机的路径跟踪。本课题在实验室环境下搭建了四旋翼无人机的实时控制系统,采用Wi-Fi通信方式,设计并实现了四旋翼无人机的路径跟踪实时控制。