空气污染早已是全球的焦点问题。空气与人的重要关系不言而喻。环境空气中的气体成分、浓度影响着人的健康状况,同时也关系着一些生产工作的安全性。工业生产排放的废气、汽车尾气、居民日常生活排放的污染物都对环境空气造成了严重的污染,因此,实时掌握环境空气的温湿度以及不同成分的浓度具有极其重要的作用与意义。目前的空气检测装置多是固定式或者是便携式。固定式的检测装置只能检测一定范围内的空气参数,使用中存在适用范围小、需考虑安装位置等因素。便携式装置需要人员携带,有时甚至需要进入危险的环境中进行检测,对人员的人身安全存在隐患。本文研究设计了一种基于四旋翼飞行器的环境空气检测装置,能够实现对于危险的、复杂的地理环境、高空环境等的空气检测,同时可使工作人员脱离危险。该系统不仅能扩大检测范围,而且能够实现不同环境、区域的空气检测。设计的主要工作包括以下内容:首先对四旋翼飞行器进行研究,分析其结构特点、飞行原理,建立机体坐标系与地面坐标系,得到坐标转换矩阵。根据牛顿-欧拉方程建立飞行器的数学模型。针对建立的四旋翼飞行器的数学模型,设计适合的飞行控制方案。将四旋翼飞行器飞行分成姿态控制回路和位置控制回路进行控制器设计。针对飞行控制系统设计了PID控制器与模糊自整定PID控制器,在MATLAB环境下进行了控制效果的仿真对比,验证了模糊自整定PID控制的优势。其次针对能够实现四旋翼飞行器在空气检测上的应用,分析了飞行器的主要组成部分,并且研究了组成部分的原理与功能。再次设计空气参数检测装置。该装置主要用于实现环境的温度、湿度、CO浓度、CO2浓度及空气中的烟雾浓度的检测,它将STM32F103RBT6作为控制器,通过FatFs文件系统将各个传感器测得的数据储存在SD卡。最后将空气检测装置搭载在四旋翼飞行器上进行实验测试。将四旋翼飞行器检测系统在距离火源不同的位置进行飞行,并进行数据测试,测试数据显示所设计的系统飞行稳定,检测装置能够准确测得环境数据。此外,在正常环境中也进行了实验测试,进一步证明该系统能够正确、有效的工作。