国外研究现状四旋翼飞行器作为一种新型对称结构布局，具有垂直起降功能的飞行器，从在上个世纪初期开始，就有研发团队开始研制能够载人的四旋翼飞行器。Breguet-Richet四旋翼飞行器于1907年设计，十字结构的四个端点分别安装8.1米的旋翼，对角线方向的一组旋翼顺时针转动，另外一组旋翼逆时针旋转，飞行人员坐在十字结构的中心位置，在起飞过程中，飞行器四个端点位置需要工作人员协助才能实现稳定起飞，由于只有油门量作为唯一控制量，飞行器的稳定控制并不理想。虽然自主飞行并未实现，但同时使用顺时针旋转旋翼和逆时针旋转翼的思想是Breguet-Richet四旋翼飞行器设计的新思路[7]。67648

到了二十一世纪，随着无人机技术的飞速发展，四旋翼无人飞行器己成为研究热点之一。德国在2005年10月成立了垂直起降微型无人机系统开发机构，该机构开发的md-200微型四旋翼无人飞行器在2006年4月推出之后，即在欧洲市场取得巨大成功，该飞行器在警察、消防、特种部队、军队、边防、媒体、航空摄影、空中考古、空中监控、环境保护等多个领域开始实际应用。md-200四旋翼无人飞行器模型机体结构采用碳纤维材料制作，具有重量轻和强度高的优点;同时可以带载高分辨率的数码相机完成各种的影像记录与传送任务。md-200飞行控制系统集成了多种高精度传感器，研发设计并验证了优越的飞行控制算法，使得md-200的遥控操作十分简单。

md-200的地面站系统集成了德国microdrones公司研发的飞行器仪表软件，可以实时接收并查看飞行器所拍视频图像和全部飞行数据。同时该飞行器在可靠性方面设计比较完善，当停止遥控器操作时，飞行器就会自动在空中悬停[8]。论文网

在2009年microdrones GmbH公司推出了md-1000，它是更高级的垂直起降四旋翼无人飞行器，全碳纤维结构设计，包含飞控板、导航版、IO板、4只250W的无刷电机、紧密结合的GPS/INS包含三维磁力计、2.OCAN总线支持、可拆卸的相机云台，可支持全自动waypoint导航自动驾驶飞行，机载设备可与md-200兼容，采用折叠式支臂可更方便运输。相比md-200型，md-1000拥有更大的任务载荷，更强的抗风能力，更长的续航时间，更优秀的姿态控制，是目前全世界最大型的四旋翼无人飞行器系统。

当然国外的一些知名高校研究单位也在对四旋翼无人飞行器进行研制开发，世界范围内有很多 Quad-Rotor 项目在研，具体如下：

斯坦福大学的 Mesicopter 计划。Mesicopter是斯坦福大学 IIan Kroo 和 Fritz教授的研究小组在 NASA 的支持下，为研究微型旋翼技术设计的一款超微型旋翼飞行器。机身为 16×16mm 的方形框架，旋翼直径 1.5cm，电机直径 3cn，重 325 克。

斯坦福大学的 STARMAC（Stanford Testbed of Autonomous Rotorcraft for Multi-AgentControl）项目[8]。STARMAC是由 Gabriel Hoffmann 等人设计的多智能体控制自主旋翼无人机平台，它包含一套惯性测量单元、两个控制器、一个超声波传感器和一个差分GPS 设备，并通过蓝牙设备（目前已更新为 Wi-Fi）与地面工作站实现通讯。

图 1.2.1 斯坦福大学研制的 图 1.2.2 宾夕法尼亚大学的 HMX4

   Quadrotor Helicopters 飞行图

宾西法尼亚大学的Quad-Rotor项目，该项目初期利用HMX-4（如图1.2.2所示）作为Quad-rotor研究平台。HMX4 最大长度 76cm，重约 700g，在机体下方印有 5 个标志。采用地面摄像头测量跟踪被标记的点的面积与位置，从而计算获得无人机的位置信息和姿态角信息，角速率则由3 轴陀螺仪测量获得，主要用于无人机姿态增稳控制。HMX4 的开发团队又研制了一套基于地面和机载双摄像头的视觉定姿与定位系统，进一步提高了姿态测量和位置定位精度。目前（2008~至今）宾夕法尼亚大学 Grasp 实验室 Daniel Mellinger 等人，在 Ascending Technology的平台上进行研究[3]，并利用 Vicon MX 系统（主要包含摄像机、硬件控制模块、分析和处理数据的软件以及电脑主机，该系统能够同外接设备相连）准确获取无人机姿态和位置。目前 grasp实验室已经实现旋翼无人机的大机动动作飞行、物品抓取以及多机协同。