在我国经济迅速发展和科学技术高速发展的背景下,人类生产经营活动所带来的大气环境风险不断加剧,频繁发生的大气污染事件均造成了严重的环境和社会影响。因此,大气污染事故发生以后及时快速确定事故污染源的位置并评估其造成的环境影响,对于制定有效的大气污染事故应急处置和大气污染物溯源方案具有重要的现实意义。针对日益频繁发生的突发性大气污染事故,本文基于无人机时效性、灵活性等优点,旨在研究和开发基于无人机监测平台的大气污染应急监测和溯源系统。该系统通过构建无人机监测平台来进行实时应急监测,获取大范围的事故烟羽信息,并且利用六翼无人机作为硬件平台,搭载机载监测模块和溯源控制模块以及数据传输模块,运用爬山算法和网格检测溯源算法对污染气味源进行追溯,利用地面站显示无人机实时位置和获取恶臭源的坐标。本文主要做了以下研究:(1)大气污染应急监测和溯源算法研究。在借鉴Z字形遍历算法、烟羽中心逆风算法等主动式溯源的基础上,本文结合大气监测和溯源实际操作的特点提出了爬山溯源算法和网格监测溯源算法,该算法通过不断比较无人机监测范围内相邻点和当前点污染物浓度数值的大小,取两者中较大值,以此不断更新无人机监测的大气污染物浓度数值,确保无人机向污染物浓度更高值的方向飞行,直至到大气污染物的气味源。并且运用matlab搭建大气污染场源,验证爬山算法和网格监测溯源算法的合理性和可实施性。(2)大气污染应急监测和溯源系统硬件开发。搭建了用于大气污染应急监测和溯源的六旋翼无人机,在无人机上装载数据传输模块、机载监测模块、溯源算法以及溯源控制模块以及地面控制站等硬件设备,并且对系统硬件进行校准、调试,完成并实现无人机的溯源控制、大气污染物的智能检测以及无人机与地面站之间的数据传输等功能。(3)大气污染应急监测和溯源系统软件开发。在Linux操作系统中搭建开源飞控PX4开发环境,实现地面站、数据传输模块以及无人机之间的控制,可实现地面站发出控制指令,数据传输模块接收后再传输至无人机,无人机根据收到的指令进行相应飞行模式的切换或者飞行状态的改变,同时地面站可以接收无人机溯源的实时位置和污染源的地理位置。并且对开发的PX4飞控代码进行SIL仿真,验证了溯源模式的功能和代码的安全性。(4)溯源算法仿真与系统实验测试。实际测试无人机装载机载模块和溯源算法等模块后的溯源效果,测试结果证明具有良好的溯源效果。