多旋翼无人飞行器PM2.5监测系统【摘要】论文阐述了一种多旋翼无人飞行器PM2.5监测系统，包括空中测量装置和地面遥测装置。空中测量装置和地面遥测装置通过无线通信连接，利用多旋翼无人机搭载PM2.5传感器，采用无线通信技术、GPS定位导航技术进行PM2.5监测，实现对较大区域的PM2.5数据进行连续、自动和快速的监测，进行多点测量，得到PM2.5参数的平均浓度数据，为PM2.5数据统计和分析提供了一种非常实用的监测设备。【Abstract】APM2.5monitoringsystemonmultirotorunmannedaerialvehicle（UAV）isdescribedinthispaper.Itincludesairmeasurementdevicesandgroundtelemetrydevices.Theairbornemeasurementdeviceandthegroundtelemetrydeviceareconnectedbywirelesscommunication.ThePM2.5sensorisequippedwithmultirotorUAV，andthePM2.5monitoringiscarriedoutbywirelesscommunicationtechnologyandGPSpositioningnavigationtechnology.Itcanrealizecontinuous，automaticandfastmonitoringofPM2.5datainlargearea，andcarryoutmulti-pointmeasurementtogettheaverageconcentrationdataofPM2.5parameters，soastoprovidesaverypracticalmonitoringdeviceforPM2.5datastatisticsandanalysis.【关键词】PM2.5监测；多旋翼无人飞行器；通信【Keywords】PM2.5monitoring；multirotorunmannedaerialvehicle；communication【】P231【文献标志码】B【】1673-1069（2018）04-0162-021引言PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。PM2.5粒径小，含有大量的有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，被称为大气污染的元凶。PM2.5的污染?θ撕突肪吃斐珊艽蟮挠跋欤?对PM2.5质量浓度的监测已迫在眉睫。2总体方案该系统主要由空中测量装置和地面遥测装置两大部分组成。空中测量装置主要包括：多旋翼飞行器主体，主控模块、飞行器通信模块、GPS导航模块、PM2.5测量模块、PM2.5空中通信模块组成；地面遥测装置主要包括：飞行器地面遥测模块、PM2.5地面通信模块、PM2.5显示模块组成。其工作原理如下：空中测量装置中的多旋翼飞行器主体和GPS导航模块由主控模块控制，主控模块的控制信号由飞行器通信模块提供。空中的飞行通信模块通过无线通信受地面遥测装置中的飞行器地面遥控模块控制，由地面发出相应的指令，控制飞行器的姿态[1]。飞行器采用有两种控制方式：“手动操作”方式和“自动操作”方式。在“手动操作”方式时，由地面操作人员操作地面遥控模块按人工指令执行；在“自动操作”方式时，按预先设置好的导航地图路线和空中的GPS导航模块通信实现自动巡航监测功能。搭载在空中多旋翼飞行器主体上的PM2.5测量模块采用高精度的PM2.5传感器，其在空中测量到的PM2.5数据通过PM2.5空中通信模块和PM2.5地面通信模块通过无线通信方式通信，返回给PM2.5地面通信模块，返回的PM2.5数据最后在PM2.5显示模块显示和储存。3空中系统主要由以下几个部分组成。无人机机载平台设备所示：采用四旋翼无人机，包括：①机架：采用碳管加碳纤维板结构，质量轻，强度高，机身轴距为550mm。②电机：采用3510三相无刷电机，可控性高，扭力大，效率高。③螺旋桨：1345型高强度碳塑桨。④电源：1块6s4500mah锂聚合物电池，最大放电倍率为10C。⑤飞控：D激N1飞控，集成了三轴加速度计、三轴陀螺仪、磁力计、气压高度计等多种高精度传感器和丰富的API接口，操控简单，能够根据SDK开发丰富的自动飞行功能，同时飞控板外接GPS可实现无人机自主导航飞行。⑥电调：电子调速器，采用D激620D正弦波电调，通过飞控发送正弦波信号控制电机转速调节，精确灵敏。⑦飞行通讯模块：采用2.4GHZ的nrf2401和5.8GHZ的图传模块，实时将飞行器数据和飞行指令和地面段进行通信。PM2.5测量平台：①pm2.5测量模块为SDS011，使用激光散射原理，能够得到空气中0.3～10微米悬浮颗粒物浓度，使用进口激光器与感光部件，数据稳定可靠，数字化输出，集成度高[2]。当照到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱光散射，在特定方向上的光散射波形与颗粒直径有关，通过不同的分...