Отличный проект для обучения. Делал подобное на диплом, сейчас работаю в компании которая производит промышленные дроны. Расскажу что нужно.

Блок 1: Теория полета (2-4 недели)

• Аэродинамика винтов: тяга, реактивный момент, ground effect
• Динамика квадрокоптера: 6 степеней свободы, углы Эйлера (или кватернионы, они лучше)
• Принцип управления: как комбинация оборотов 4 моторов дает крен, тангаж, рыскание

Книга: "Quadrotor Dynamics and Control" - есть PDF в открытом доступе. Плюс лекции MIT по Underactuated Robotics на YouTube.

Блок 2: Теория автоматического управления (4-8 недель)

• ПИД-регуляторы: понять интуитивно и математически
• Каскадное управление: внутренний контур (угловые скорости) + внешний (углы) + позиционный
• Калибровка и настройка коэффициентов
• Фильтры: комплементарный, Калман (хотя бы базово)

Это самый сложный блок. Без понимания ТАУ полетный контроллер не напишешь. Курс на Coursera от University of Michigan "Robotics: Aerial Robotics" - маст хэв.

Блок 3: Датчики и сенсорный фьюжн (2-4 недели)

• IMU: акселерометр + гироскоп, понимание погрешностей, дрейфа
• Барометр для высоты
• Магнитометр для курса (и почему он глючит везде)
• GPS для позиционирования
• Оптический поток и лидары для помещений
• Фьюжн данных: комплементарный фильтр для начала, потом EKF

Блок 4: Силовая электроника (2-3 недели)

• Бесколлекторные моторы (BLDC): принцип работы, характеристики
• ESC: протоколы управления (PWM, OneShot, DShot)
• Батареи LiPo: разряд, балансировка, безопасность
• Расчет тяговооруженности

Блок 5: Микроконтроллеры и embedded (4-6 недель)

• STM32 (F4 или F7) - стандарт для полетников. Arduino слишком медленный.
• RTOS или голый metal с прерываниями
• I2C, SPI, UART для датчиков
• Управление таймерами для PWM

С твоим бэкграундом в C++ это будет ок, но нужно погрузиться в embedded специфику.

Блок 6: Механика рамы (1-2 недели)

• Центр масс, развесовка
• Жесткость vs вес
• Защита от вибраций (мягкие крепления IMU)

Можно купить готовую раму для начала, не парься.

Порядок:

1. Параллельно: теория полета + теория управления
2. Симулятор! Обязательно напиши модель в Python/Matlab. Отладь алгоритмы виртуально.
3. Датчики и фьюжн
4. Железо: STM32, моторы, ESC, сборка
5. Интеграция, калибровка, первые полеты на привязи
6. Свободный полет

Тайминг:
Если фулл-тайм: 4-6 месяцев до летающего прототипа.
Если по вечерам: 8-12 месяцев.
Это при условии что не застрянешь на теории управления, там многие буксуют.

Альтернативный путь:
Начни с существующей прошивки (Betaflight/INAV), изучи ее код, модифицируй. Это быстрее даст летающий аппарат и понимание архитектуры. Потом напишешь свое.