四旋翼飛行器采用四個旋翼作為飛行的直接動力源，旋翼對稱分布在機體的前后、左右四個方向，四個旋翼處于同一高度平面，且四個旋翼的結構和半徑都相同，旋翼1 和旋翼3 逆時針旋轉，旋翼2 和旋翼4 順時針旋轉，四個電機對稱的安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安放飛行控制計算機和外部設備。

　　典型的傳統直升機配備有一個主轉子和一個尾漿。他們是通過控制舵機來改變螺旋槳的槳距角，從而控制直升機的姿態和位置。四旋翼飛行器與此不同，是通過調節四個電機轉速來改變旋翼轉速，實現升力的變化，從而控制飛行器的姿態和位置。由于飛行器是通過改變旋翼轉速實現升力變化，這樣會導致其動力不穩定，所以需要一種能夠長期確保穩定的控制方法。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直起降機，因此非常適合靜態和準靜態條件下飛行。但是四旋翼飛行器只有四個輸入力，同時卻有六個狀態輸出，所以它又是一種欠驅動系統。

　　控制航行姿態的依據就是航姿傳感器輸出的信號。航姿傳感器至少包括傾角傳感器和角速度傳感器。而傾角傳感器可以利用三軸加速度傳感器間接實現。既然是加速度傳感器，那么它輸出的信號表征的是當前三個軸向的加速度值，如果飛行器在空間中保持靜止，那么加速度值通過簡單的換算就可以得到真實的傾角參數。

　　但是飛行器在空間中是不可能時刻保持靜止不動的，譬如在側風的影響下，飛行器可能會向某一個方向偏離，那么此時即使飛行器確實保持水平，但三軸加速度傳感器的輸出仍會偏離中心值，造成控制核心的誤判。為避免這種情況的出現，則需要引入三軸角速度傳感器和超聲測距儀，利用三個軸向上的角速度和Z軸方向上的加速度以及實時高度的變化率對X、Y軸方向上的加速度進行校正，從而得出真實的傾角信息。傳感器的輸出信號經過模擬放大和模擬濾波之后送入AD變換電路轉換為數字信號送入MCU（Microprocessor Control Unit ），由MCU進行包括但不僅限于kalman濾波等的數字信號處理，再依據MCU中的整套航姿控制算法得出控制量，送入專司電機控制的MCU中對電機進行實時控制，同時要避免各傳感器間結果的沖突乃至矛盾。