随着我国经济和科学技术的高速发展,人们对于赖以生存的自然环境提出了越来越高的需求,而恶臭污染已经成为困扰人们生活质量的突出问题。我国在恶臭领域的研究取得了一定的成果,主要包括恶臭物质的实时监控、恶臭物质的扩散规律、恶臭物质的解析和防治以及恶臭物质来源的识别等。但是对于突发性恶臭事件的恶臭源定位技术研究尚少。正是因为缺乏恶臭溯源技术的研究,当发生突发性恶臭事件后,环境监管部门由于不能实时定位事故源,而不能及时的制定应急处置方案以及快速的控制恶臭污染事故的发展。本文研发基于无人机的恶臭溯源系统,该系统将恶臭气体传感器与无人机相结合,通过溯源算法控制无人机寻找恶臭源。利用QGroundcontrol地面站显示无人机实时位置的功能,在无人机搜索到恶臭源时,直接获取恶臭源的坐标。本文主要做了如下研究:(1)恶臭溯源关键技术研究。提出了3D_Z_Spiral溯源算法,该算法通过不断更新算法的阈值控制无人机做“Z”字形飞行、Spiral飞行和3D飞行,可实现在恶臭范围内寻找恶臭源并悬停于恶臭源附近。对无人机的控制算法和通讯协议进行了研究分析,提出无人机控制算法和溯源算法相融合,实现一键智能溯源模式。(2)恶臭溯源系统硬件开发。搭建了用于恶臭溯源的六旋翼无人机,并完成了无人机的校准、调试和试飞;开发了用于检测气体数据的机载监测模块,并完成了地面调试和校准;调试和设置了用于发送消息的数据传输模块和用于监控无人机飞行的地面站模块。(3)恶臭溯源系统软件开发。搭建了软件开发所需要的编译环境,然后在Ubuntu系统中基于PX4源代码完成了溯源模式的开发,最后对开发的PX4飞控代码进行SITL仿真,验证了溯源模式的功能和代码的安全性。(4)恶臭溯源系统测试。在Matlab中建立单气味源和多气味源的高斯气体扩散模型,并对设计的3D_Z_Spiral溯源算法进行数值实验,验证了算法的可行性。在室外设计单气味源和多气味源的无人机溯源实验,通过无人机在室外搭建的气体扩散环境中搜寻气味源,并将气味源的坐标和浓度在地面站上显示。