6、多用途监视无人机对对流层污染物的实时监测与分析

多用途监视无人机对对流层污染物的实时监测与分析

1. 引言

无人机，即传统意义上的无人驾驶飞行器（UAVs），如今在全球范围内愈发流行，因其在众多不同领域有着广泛的应用。其起源可追溯到第一次世界大战时期，当时西方国家正在寻求更优的军事运输和监视解决方案。在第二次世界大战及冷战期间，无人机技术得到了重大推动。1982 年，以色列成为首个在与叙利亚的战争中使用无人机的国家。

除军事用途外，无人机还被应用于许多其他领域，如执法与监视、搜索与救援行动、灾害管理、风暴跟踪与飓风及龙卷风预报、地形测绘与规划、建筑物检查、快递运输与配送、精准作物监测，以及新闻和电影的航空摄影等。

目前，在上述领域有大量的研究工作正在进行，无人机的使用能使这些操作更易于管理、更具灵活性、更经济且更可靠。随着无人机技术的发展，现在的无人机能够搭载更重的传感器负载，并且可以在空中停留超过 24 小时。

由于空气污染已成为全球主要的死亡因素之一，每年导致约 500 万人死亡，大城市中日益严重的空气污染更是造成了全球 9%的死亡，因此空气质量监测变得至关重要。空气质量指数（AQI）是政府用于量化某一地区空气质量的指标，当 AQI 值超过 100 时，表明该地区空气质量正趋于“重度”或“严重”污染，会使大量居民面临有害健康影响。

目前，政府的静态观测站通过传感器实时监测 AQI 并生成 AQI 地图，但这些观测站存在采样有限、每两小时更新一次数据以及维护成本高等缺点。而配备传感器负载的无人机实时监测系统可以提供更灵活、准确且精细的监测，同时维护成本较低。

2. 基本无人机的结构

多旋翼无人机通过由无刷直流电机、电子速度控制器和螺旋桨组成的