沉（chén）寂期：1990年以前

早在1907年，法国C.Richet教授指导Breguet兄弟进行了他们的旋（xuán）翼（yì）式直升机的飞（fēi）行试（shì）验，如图1a，这是有记录以来最早的构型（xíng）。第一架成功（gōng）飞（fēi）行的（de）垂直起（qǐ）降（jiàng）型四旋翼飞行器出现在20世纪20年代，但那时几乎没有人会用到它。1920年（nián），E.Oemichen设计了第（dì）一个四（sì）旋翼飞（fēi）行器的（de）原型，但是（shì）第一（yī）次（cì）尝试（shì）空运时失败了。

之（zhī）后在1921年B.G.De在美国俄亥俄州西南（nán）部城市代顿的美国（guó）空军部建造了另一架如（rú）图（tú）1c的大型四（sì）旋（xuán）翼（yì）直升机，这（zhè）架四旋翼飞机除飞行员外可承载3人，原本期望的飞（fēi）行高（gāo）度是100米，但是最终只飞到5米（mǐ）的高度。E.Oemichen的飞机（jī）在经过重（chóng）新设计之后（如图（tú）1b所（suǒ）示（shì）），于1924年实现了起飞并创（chuàng）造了当（dāng）时（shí）直升机领域的世界纪录，该直升机首次（cì）实现了14分钟的（de）飞行时间。E.Oemichen和B.G.De设计的四旋翼飞行器都是（shì）靠垂直于主旋（xuán）翼的螺旋桨（jiǎng）来推（tuī）进，因此它们（men）都不是（shì）真正的四旋（xuán）翼飞行器。

早期四旋翼飞行器（qì）的设计受困于极差的发动机性能，飞行高度仅仅能达到几米，因（yīn）此在（zài）接下来的30年（nián）里，四旋翼（yì）飞行器（qì）的设（shè）计没有取（qǔ）得多少（shǎo）进步。直（zhí）到1956年，M.K.Adman设计的第一架真正的四旋（xuán）翼飞行器Convertawings Model“A”（如图1d）试飞取（qǔ）得巨大成（chéng）功，这架飞机重达1吨，依（yī）靠两个90马力的发动机实现悬（xuán）停和机动，对飞机的控制不再需要垂直于主旋翼的螺旋桨，而（ér）是通过改变主旋翼的推力来实现。然（rán）而，由（yóu）于操作这架飞机的工（gōng）作量繁（fán）重，且飞机在速度、载重量、飞行范围（wéi）、续航性等方（fāng）面（miàn）无法与传统的（de）飞行器竞争（zhēng），因此人们对此失（shī）去（qù）了进一步研究（jiū）的兴趣，该研究（jiū）被迫停止。

在20世（shì）纪50年代，美国陆军继续测试各种垂直起降方（fāng）案（àn）。Curtiss-Wright是被（bèi）邀请（qǐng）参与研制了VZ-7和（hé）杠杆（gǎn）燃气涡轮机的（de）几家公司之一，杠杆燃气涡轮（lún）机的出现提高了VZ-7的功（gōng）率与重量比。因此，VZ-7被称作“Flying Jeep”，如（rú）图1(e)所示（shì），其（qí）有效载（zǎi）重量为250千克，靠425马力（lì）的杠杆燃气涡轮（lún）发动机驱动（dòng）。VZ-7的测（cè）试在1959年至1960年期间得到实现（xiàn）。虽然它相对稳定，但是它未（wèi）能达到军方对高度和速（sù）度（dù）的（de）要求，该（gāi）计划并没有得（dé）到（dào）更进一步的（de）推行。在1990年以前，惯性导航体积重（chóng）量过大，动力系统载荷也不够，因（yīn）此当时多旋翼设计得（dé）很大。正如前面分析的（de），大（dà）尺（chǐ）寸（cùn）的多旋翼并没有那么大优势（shì），与多旋翼相比，固定翼和直（zhí）升机更适合发（fā）展大尺寸。在此之后的30年中，四旋翼飞行器的研发没有取（qǔ）得太大的进展，几近沉寂。

复苏期：1990年至2005年

20世纪90年代之后，随着微（wēi）机（jī）电系（xì）统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System）研究的成熟（shú），重量只有几克的MEMS惯（guàn）性（xìng）导（dǎo）航系统被开发运用，使制作（zuò）多旋翼飞行（háng）器的（de）自动控制器成为（wéi）现实。此外，由（yóu）于（yú）四旋翼飞行器的概念（niàn）与军事（shì）试（shì）验渐行（háng）渐（jiàn）远，它开始以独特的方式通过遥控玩（wán）具市场进入消费领域。

虽然（rán）MEMS惯性导航系（xì）统（tǒng）已被广（guǎng）泛应（yīng）用，但是MEMS传（chuán）感（gǎn）器（qì）数（shù）据噪音（yīn）很（hěn）大（dà），不（bú）能直接（jiē）读（dú）取并使用，于是人（rén）们又花费大量的时间研究去除噪声的（de）各种数学算法（fǎ）。这些算法（fǎ）以（yǐ）及自动控制器（qì）本身通常需要运算速度较快的单片机，可当时的单片机运（yùn）算速度有限（xiàn），不足以满足需（xū）求。接着科研人员又花（huā）费若干年（nián）理解多旋（xuán）翼飞行器的非线性系（xì）统结构，并（bìng）为其建模、设计控（kòng）制算法、实现控（kòng）制（zhì）方案。因（yīn）此，直到2005年左（zuǒ）右，真正稳定（dìng）的多旋翼无（wú）人（rén）机自动控制器才被制作出来。

起步期：2005年（nián）至（zhì）2010年

在生（shēng）产制造方面，德国（guó）Microdrones GmbH于2005年成立，2006年推出的md4-200四旋翼（如（rú）图2a）系统开创（chuàng）了电动（dòng）四旋翼在专业领域应用（yòng）的（de）先河（hé），2010年推（tuī）出的md4-1000四旋翼（yì）无人机系统，在全球专业无人机（jī）市场取得（dé）成功。另外，德国人H.Buss和I.Busker在2006年（nián）主导了一个四轴开源项目（mù），从飞控到电调等（děng）全部开源，推出了四轴飞行器最具参（cān）考的自驾仪Mikrokopter。2007年，配备Mikrokopter的（de）四（sì）旋翼像“空中的钉子”一般停留在空中。很快他（tā）们又进一步增加（jiā）了组件，甚至使它（tā）半自主（zhǔ）飞行。美（měi）国（guó）Spectrolutions公司在（zài）2004年推出Draganflyer IV四旋（xuán）翼（如图2b），并随后在2006年（nián）推出了搭载SAVS（稳（wěn）定航拍视频系统）的版（bǎn）本。

在（zài）学（xué）术方（fāng）面，2005年之后（hòu）四（sì）旋翼飞行（háng）器继续快速发展，更多的学术研究人员开（kāi）始研究多（duō）旋翼，并搭建自己的四（sì）旋翼。之前（qián）一（yī）直被各种技术瓶颈限（xiàn）制住的多旋（xuán）翼（yì）飞（fēi）行器系统瞬（shùn）间（jiān）被炒得火热，大家惊喜地发现居然有这样一种小巧、稳定、可垂（chuí）直起降、机械结构简单的飞行器的存在。一时（shí）间研究者蜂拥（yōng）而至，纷纷开始多旋翼飞行器的研（yán）发和使用。而国内（nèi）的爱好者也纷纷研究，并开设论坛。虽然多旋翼的算法易懂，但组装一架多旋翼（yì）却不（bú）是一件容易的事情。在早期（qī）研究阶段，科研人员把（bǎ）很多时间都（dōu）花在了飞行器（qì）的组装调试环节。然（rán）而，有能力开（kāi）发工艺的（de）人往往缺乏对飞控的深入了解，一般只（zhī）是（shì）复现（xiàn）国（guó）外的技（jì）术，谈不上进一步对系统进行改（gǎi）进。当（dāng）时既掌握飞控技术又精（jīng）通多旋翼工艺的经常是（shì）那些原来从事固定翼或直升机飞（fēi）控（kòng）的公司。德国Microdrones虽然较（jiào）早地推出产品，但是（shì）工（gōng）业（yè）级的（de）四旋翼的价格对于普通（tōng）消费者来说简直是遥不可及。除此之外（wài），消（xiāo）费（fèi）级的Draganflyer 四旋翼之所以没有推广是因为其操控性及娱（yú）乐性（xìng）不强（智（zhì）能手机或平版电脑还尚（shàng）未（wèi）普及）、二次开发（fā）能力弱以及销售渠道窄。

复兴期（qī）：2010年至2013年

经过6年努力（2004年至2010年），法国Parrot公司（sī）于2010年（nián）推出消费级的AR.Drone四旋翼（yì）玩具（jù），从而（ér）开启了多旋翼消费的新时代（dài）。AR.Drone四（sì）旋翼（yì）在玩具市场非常成功（gōng），它的技术（shù）和理念（niàn）也十分（fèn）领先。第一，它采用光流技术，能（néng）够测量飞行器（qì）速度，使得AR.Drone四旋翼(图3a)能够在室内悬停。第二，可以做到一键起飞，操控性得到极大提升。第三，它采用手（shǒu）机、平板电脑或笔记（jì）本（běn）电脑控制，视频能（néng）够直接回传至电脑，娱（yú）乐感较强。第（dì）四，整个飞行器为一体机，并（bìng）带有防护装置（zhì），比（bǐ）较安全。第五，AR.Drone开（kāi）放了API接口，供科研人员开发应用（yòng）。AR.Drone的成（chéng）功也引发了一些自（zì）驾仪研发（fā）公司的思考。两（liǎng）年后，大疆推（tuī）出的小精灵Phantom一体（tǐ）机(图3b)正是借鉴了（le）其设计理念。伴（bàn）随着苹果在iphoness上大量应用（yòng）加速计、陀螺仪、地（dì）磁传感器等，MEMS惯性（xìng）传感器（qì）从（cóng）2011年（nián）开始大规（guī）模（mó）兴（xìng）起，6轴、9轴的惯性传感器也逐渐取代了单个传感器，成本和功耗进一步降（jiàng）低（dī），成本仅为几（jǐ）美（měi）元。另外（wài）GPS芯（xīn）片仅（jǐn）重0.3克（kè），价格不到5美元（yuán）。WiFi等通信芯片被用于控制和（hé）传输图像信息（xī），通信（xìn）传输速度和质量已经可以（yǐ）充分满足几百米的传输需求。同时，电池能量密（mì）度不断增加，使无人机在保（bǎo）持较轻的（de）重（chóng）量下，续航时间达（dá）到15-30分钟，基本满足（zú）日常（cháng）的应用需求。近年（nián）来移动终端同样促（cù）进了锂电（diàn）池、高像素摄像（xiàng）头性能的急剧提升和（hé）成本下降。这些都（dōu）促进了多旋翼更（gèng）进一步发展。

与此同时（shí），学术界也开始（shǐ）高度（dù）关（guān）注多旋翼技术。2012年2月，宾夕法尼亚大学的（de） V.Kumar 教授在 TED大会[2]上做出了（le）四旋翼飞行（háng）器发展历史上里程（chéng）碑式的演讲,展示（shì）了四旋翼的灵活性以（yǐ）及编队协作能力。这一（yī）场充满数学公式的演讲大受（shòu）欢迎（yíng），它（tā）让世人看到（dào）了多旋翼（yì）的内在潜（qián）能。2012年，美（měi）国工程师（shī）协会的机器人和自动化杂志（zhì）（Robotics & Automation Magazine,IEEE）出版（bǎn）空中机器人（rén）和四旋翼（Aerial Robotics and the Quadrotor）专（zhuān）刊（kān），总结了阶段性成果，展示了当时最先进（jìn）的技术（shù）。在这（zhè）期间，之前不具备多旋翼控制（zhì）功能的开源自驾仪增加了多旋翼这（zhè）一功能，同时也有新（xīn）的开（kāi）源自（zì）驾（jià）仪不断加入，这极大地降低了初学者（zhě）的门槛（kǎn），为（wéi）多旋（xuán）翼产业（yè）发展装上了翅膀。

爆发期：2013年至今

2012年（nián）初（chū），大疆推（tuī）出小精灵Phantom一体机。Phantom与AR.Drone一样控（kòng）制简便，初学者很快便可上手（shǒu）。同时，昆（kūn）明俊鹰无（wú）人机自主设（shè）计的劲鹰1300型8旋翼航测航拍载（zǎi）机试飞成功！相（xiàng）比AR.Drone四旋翼（yì）飞行器，Phantom具备一定的抗风性能、定位功（gōng）能（néng）和（hé）载重能（néng）力，还可（kě）搭载小型相机。当时（shí）利（lì）用Gopro运动相机拍摄极限运动已经成为欧（ōu）美（měi）年轻人（rén）竞相追逐（zhú）的时尚潮流（liú），因此Phantom一体（tǐ）机一（yī）经推出便（biàn）迅速走红（hóng）。

连（lián）线杂志主编C.Anderson于2012年年底（dǐ）担任3D Robotics公司CEO，该（gāi）公（gōng）司于2013年（nián）8月推出Iris遥（yáo）控四旋翼飞行器，于2014推（tuī）出X8+四旋翼飞（fēi）行器，并很快于2015年（nián）推出Solo四旋翼飞行器（qì）。

此时，学术界对于多旋（xuán）翼的（de）研究更偏（piān）向智（zhì）能化、群体化。2013年，苏黎世（shì）联邦理（lǐ）工学院的R.D'Andrea教授在TEDGlobal的机（jī）器人实（shí）验室展（zhǎn）示（shì）了（le）四旋翼的（de）惊（jīng）人运动机能。纵观学术界的发（fā）展（zhǎn），以“四旋（xuán）翼（yì）(quadrotor)”和“多旋（xuán）翼（multirotor）”为（wéi）关键词的文献在近（jìn）年成井喷趋势。这些研（yán）究往往具备前瞻性（xìng），将推动多旋翼产业未（wèi）来的发展。

咨询航拍服（fú）务可加老鹰的（de）微（wēi）信laoyingfly