环境污染特别是空气污染是全球面临的严峻挑战。为了获取空气污染物的分布规律及控制情况,人们已经研究了多种空气污染监测技术手段,大部分监测手段都是基于固定监测站进行监测的,这些监测手段不够灵活且监测点规划复杂。由于无人机具有可悬停、无人驾驶、体积小、噪声小、控制灵活方便等优点,利用无人机搭载空气污染检测设备能够快速找到污染源,灵活地完成监测任务。因此,为了实现对空气污染的快速定位与灵活监测,本文对无人机机载的嵌入式空气污染监测系统展开研究,这对我国的空气环境监测,特别是应急监测或突然检查有着重要意义。本文的研究内容主要包括两部分:监测系统和无人机机载平台。监测系统包括机载监测端和地面显示端。机载监测端负责检测三种空气污染气体浓度、粉尘浓度及温湿度,并对监测区域进行定位,然后基于3G通信技术将检测数据和定位信息传送到地面显示端;地面显示端是利用Qt在PC机上实现的显示平台,运用Qt的多线程技术和QTCPSocket网络通信技术接收并存储监测端传回的数据,然后将这些数据以一定格式显示到Qt/GUI界面上,提供了友好的人机交互功能。在硬件设计方面,本文采用ARM9控制器S3C2440A控制各个传感器检测模块、AD转换模块、GPS定位模块以及3G网络通信模块。在软件设计方面,本文采用Linux系统管理各传感器检测软件、3G网络通信软件和GPS定位软件,并设计了显示端的数据接收、存储和显示软件,从而完成了整个监测系统的设计。为了保证无人机能搭载监测系统并平稳飞行,本文研究了四旋翼无人机的工作原理和动力学模型,通过研究并对比PID控制算法和自抗扰控制算法在四旋翼无人机飞行控制中的控制效果,仿真结果表明在稳定性、快速性及抗风干扰能力方面,自抗扰控制算法要比PID控制算法更具优势,从而选定自抗扰算法为本文无人机机载平台的控制算法,进而研究了基于自抗扰控制器的机载平台飞行控制系统,使得机载平台能稳定飞行,快速调整姿态,保证机载平台能配合监测系统完成空气污染监测任务。