本课题针对的是森法火灾监测的无人机设计，其不仅可以高效快速地完成日常森林火灾的监测，节省人力物力，而且可以在监测到火灾发生时第一时间进行报警，减少不必要的损失和安全隐患。监测所用的无人机选择的是小型四旋翼飞行器，作为小型无人飞行器研究的热点，它只需通过改变四个电机的转速即可实现控制，且具有飞行姿态灵活、优越的悬停和低速性能等特点。并且，它能够垂直起降、空中悬停,可以携带摄像机、测绘仪器、空中通信节点、小型杀伤性武器等装置,在人工操控或者自动控制下,以特定的航线和姿态飞行,完成相应的任务。小型旋翼飞行器自从问世以来,已经在地震、泥石流等重大自然灾难的灾害评估及查险救援、环境保护、电力系统巡线、航空成像及测绘、警用及军用任务、通信中继、农业施肥和病虫害防治等领域发挥了重大作用。

国外研究现状：

第一架名为Breguet-Richetde 四旋翼无人机在1907年试飞，为现代四旋翼飞行器发展提供宝贵经验。德国 Micridrines Gmb H 公司正式推出 md4-200 四旋翼无人机，成为电动多旋翼无人机在专业领域应用的先驱，全球专业无人机市场取得巨大成功。后面推出的md4-1000，机身材料为全碳结构设计，飞行器上搭载的云台可以根据需求自主安装或拆卸，系统可以利用 2.0BCAN 总线进行通信，飞行器除了利用遥控器控制飞行以外，同样具有自动导航能力。

目前国外比较著名的四旋翼飞行器研究项目有美国Dragonflyer公司的遥控模型、斯坦福大学的STARMAC和Mesicopter项目、宾夕法尼亚大学的GRASP实验室四旋翼项目、麻省理工学院的无人机集群健康管理计划、瑞士洛桑联邦科技学院的OS-4项目、法国派诺特公司的AR.Drone遥控模型等.法国的 Parrot 公司经过 6年努力发布了世界上第一款真正受到大众关注的四旋翼无人机AR.Drone，它不仅控制便捷，而且轻便灵活，性能非常优越，可实现悬停，还能通过图像传送，并开放了图传 API 接口以供人们个性化开发，由于 Wi-Fi传输距离有限，该飞行器的视频最大传输距离在 50米左右。麻省理工学院的计算机科学与人工智能实验室研发的四旋翼无人机选择的外部传感器与其他飞行器不太一样，该飞行器舍弃了 GPS 和 IMU，选择了激光测距仪、Camera 和地面上安装的传感器来给飞行器提供位置信息、姿态信息和检测周围环境状况，这样有效的解决了无GPS 环境和飞行器避障问题，其将Kinect 传感器应用于小型四旋翼无人机上，利用Kinect 传感器采集外界环境数据，然后使用 SLAM 算法进行路径分析，最终得出飞行器的飞行轨迹。

国内研究现状：

国内对于小型四旋翼飞行器的研究于2000年开始,其中，国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学、上海交通大学、吉林大学等院校有较为显著的研究成果。国防科技大学最早对小型四旋翼飞行器的控制模型进行研究,完成了原型机的设计制作以及动力学模型、控制算法的建立和仿真。使用Backstepping法和自抗扰控制器设计了飞行姿态控制器,实现了悬停、航迹跟踪飞行等基本功能。

另外，在无人机市场上，DJI 是一家全球领先的无人机控制系统及无人机解决方案的研发和生产商，当前占领接近全球 50%消费级无人机市场，公司主要产品是 Phantom 系列，飞行器实现了自主避障、指点飞行、视觉追踪、利用双卫星定位和双目视觉与超声波定位实现室内室外稳定飞行等功能。2017 年 5月 31 日，DJI 公司推出了首款掌上无人机Spark，配备了 CMOS 传感器和专业航拍镜头，一键短片等功能。