随着四旋翼无人机自主飞行技术的快速迭更,四旋翼无人机逐渐以体积小、结构轻巧、飞行机动性能大、续航持久等技术优点,广泛应用于城市景点拍摄和宣传、丛林、高山勘探等多复杂障碍物的环境下执行任务。提高四旋翼无人机在复杂障碍物环境中的避障飞行性能,解决四旋翼无人机在躲避障碍物时产生路径曲折、探测滞后、障碍物过大造成死循环问题成为业界研究热点。针对上述技术难题,本文以某型四旋翼为研究对象,通过开展基于改进型向量场直方图避障算法研究,设计和搭建无人机避障硬件平台,完成对无人机避障过程演示飞行的验证。主要研究内容如下:（1）分析了有关四旋翼无人机的飞行机理,参照非线性六自由度相关知识建立了四旋翼无人机飞行动力学模型,以此设计四旋翼无人机仿真模型。为了使所建立的模型能够反应无人机的特性,采取串级PID控制算法实现姿态保持控制与轨迹跟踪控制器设计,进行实验数值仿真,仿真结果表明:设计的控制器能够使无人机实现稳定飞行与位置跟踪,大大确保了四旋翼无人机飞行姿态和位置信号稳定性。（2）针对四旋翼无人机自主飞行规避障碍物时,存在的路径曲折、探测滞后、障碍物过大造成死循环等技术难题开展研究。首先,针对无人机路径曲折、探测滞后与传统VFH算法存在的阀值敏感缺陷,提出相关自适应阀值函数,并根据无人机与障碍物的距离、速度等约束条件,进行动态调整阀值门限,构建改进型向量场直方图算法避障策略。其次,针对障碍物体积大,无人机无法探测障碍物全部信息而造成的局部死循环问题。通过设计改进的代价函数,提前识别陷入死循环的标志性状态,算法自主在线调整无人机飞行方向选取的优先级,从而保证无人机有效避开障碍物。（3）开展四旋翼无人机避障系统硬件设计以及嵌入式飞控与避障算法实现,完成飞控机硬件最小系统设计、避障传感器选型、数据通信协议定制以及改进型VFH避障算法实现,为验证本文算法设计的正确性提供演示飞行平台。（4）针对四旋翼无人机避障与控制系统进行飞行科目试验,主要包括姿态保持模态、定高模态以及自主避障飞行模态试飞试验,对试验数据进行了分析,结果表明四旋翼可以有效的规避目标航线中出现的障碍物。