共轴双旋翼飞行器有着区别于传统单旋翼直升机的结构和气动特性,在其悬停飞行过程中,采用传统单级PID进行控制,动态过程时间较长,超调量较大,一些智能控制算法计算量较大,在嵌入式系统中不能做到实时计算。针对上述问题,本文首先在三维建模软件中设计了共轴双旋翼飞行器各部件的结构,并通过3D打印、机床加工和直接采购成件等途径加工并组装了一套试验样机;然后基于运动学分析和动力学分析对所研制的试验样机进行了数学建模,并通过试验台飞行试验和直接测量等方法对数学模型的参数进行了获取;然后针对共轴双旋翼飞行器的悬停飞行,分别设计了基于单传感器数据和基于多传感器数据的姿态解算算法,并基于MTI数据对所设计的姿态解算算法进行了仿真分析;最后针对共轴双旋翼飞行器的悬停飞行,在研究了 PID控制、模糊控制和自抗扰控制的基础上提出一种基于部分姿态解耦的自抗扰PID控制算法,并基于共轴双旋翼飞行器的数学模型通过数值模拟仿真对所设计的姿态控制算法的深入分析和初步验证,然后在将所设计的姿态控制算法写入嵌入式飞控系统中,通过现场飞行试验对算法的有效性进行了验证。试验结果表明,本文针对共轴双旋翼飞行器悬停飞行设计的姿态控制算法无论是在数值模拟仿真过程中还是在现场飞行试验中都能取得较好的控制效果。