摘要
近年来国内雾霾天气频现且危害日益加重，雾霾污染已经引起人们的高度关注，对于造成雾霾的主要元凶—PM2.5，国内已经开展了广泛研究。其中对PM2.5分布规律的研究较少，对 PM2.5在空中垂直方向上的分布规律的研究更少，主要原因是难以获取空中PM2.5测量数据。 针对上述问题，本文设计一套基于六旋翼无人机的PM2.5近地层垂直分布测量系统，该系统通过无人机搭载PM2.5测量模块进行空中测量，测量模块可通过无线传输系统将测量数据实时发回地面并进行保存。 整个系统主要分为两部分：多旋翼无人机和PM2.5测量单元。 多旋翼无人机具有结构简单、飞行稳定、载重大等显著优点，且多旋翼无人机具有垂直起降和定点悬停的功能，特别适合做一些针对近地层垂直方向上大气环境研究的测量实验。本文设计制作了一架六旋翼无人机作为空中测量平台，该无人机有效载重达2kg，由于无人机的飞控系统非常复杂，本无人机采用了APM国际开源飞控系统。由于目前电池能量密度有限，为了尽量提高无人机滞空时间，本文研究了旋翼与电机的工作力效，尽量使旋翼与电机在满足载重需求的前提下达到最佳匹配。无人机的制作过程较为简单，但后期调试过程较为复杂，本人花费了大量时间进行无人机的调试，稳定可靠的无人机是整个系统成功的前提。 PM2.5测量单元包括机载测量模块和地面站PC端数据监控软件两部分。本文选用了质量较轻的光学PM2.5测量传感器，采用了STM32开发平台进行开发，PC端PM2.5数据监控软件采用了VB进行编写。测量模块功能开发好以后，为了验证测量功能是否正常，本文做了大量测试进行模块标定。 最后进行的是系统测试，对0~150m垂直方向上的PM2.5进行了测量。
NETL