近年来在各种突发事件、恶劣环境中对无人机的应用越来越广泛,它能完成有人驾驶飞机无法完成的危险任务。无人机不仅可以应用于民生经济方面,如交通监管、环境探测、搜索营救等,更可以在国防军事中起到重要作用,如通信中继、空中侦察、目标定位等。四旋翼无人机作为无人机中的一种,相比于固定翼无人机和扑翼式无人机有诸多优点：垂直起降、结构简单、控制灵活、机动性好、耗能低等,因此四旋翼无人机已成为了无人机领域的一项热门研究课题,尤其是针对四旋翼无人机功能性开发和地面控制系统的研究受到了许多科研机构的关注。本文主要研究四旋翼无人机的机载Linux系统开发和地面控制系统的设计,结合对Google Earth的二次开发,使得该系统可以实现对无人机的飞行控制、导航数据显现、视频监测、导航定位、航迹跟踪等功能。本文首先介绍了四旋翼无人机的课题研究背景,在分析无人机的应用领域和主要功能以后,确立了在Linux系统下对无人机进行3G、GPS功能开发和地面控制系统设计的总体方案。在Linux系统下首先对无人机开发环境和内核进行了分析,对需要开发的功能模块进行了编译移植。利用usbmodeswitch工具、PPP协议和pppd拨号工具等实现了无人机通过3G模块连接互联网,从而提供了远程通信的条件。接着研究了Socket网络通信和UDP协议,应用多线程技术,设计了无线通信的传输模式。最后,通过GPS获取导航信息,提取主要数据,通过无线链路进行数据传输。在地面控制系统设计中首先以模块化的方式确定了需要实现的五个功能模块：网络通信模块、飞行控制模块、导航数据和视频信息显示模块、导航定位模块和数据存储及处理模块。通过研究分析无人机实验模型的控制指令和数据传输命令的语法结构以及相关协议,使用C#编程实现了基本的飞行控制。然后通过UDP传输,接收无人机导航数据和视频信息,并设计了视频的解码程序。最后,导航定位模块利用接收的GPS信息在Google Earth电子地图中实现了坐标定位、航迹跟踪等功能。