为了解决传感器自身累计误差和周围环境随机误差对姿态最优估计影响的问题，提出了一种基于STM32的姿态解算系统设计方案。该系统由低成本的航姿参考系统（AHRS）和STM32F405微处理器组成。采用四元数坐标换算，将陀螺仪、加速度计和磁罗盘三者数据进行融合,姿态偏差采用双环PI控制器进行修正，并采用互补滤波算法解算出飞行器姿态信息。搭建了四旋翼飞行器半实物仿真平台，模拟飞行器空中悬停时姿态。实验结果表明，该系统较好地解决了噪声干扰与姿态最优估计问题，实现了长时间稳定地输出准确可靠的姿态数据的要求。