無人機或稱無人飛行載具，是一種不需要人駕駛的飛行器具，主要透過遙控或內建的飛控軟體進行智能操控，並藉由整合嵌入式系統，提供飛行器具導航、自我平衡等基礎功能，同時還能與遠端的使用者或機器交換訊息。傳統上來說，無人機常用於軍事防禦及科學方面的應用，像是深入人類無法到達或是具危險性的地域、大氣與環境即時監控、或是偏遠地區的物流運輸。與傳統飛機或其他飛行載具相比，無人機具備起飛成本低、應用彈性高、航向不受限制自由控制、貼地飛行等優勢，整體的控制系統及人力需求相對的減少許多。除了具備安全返航、自動起降、以及航線規劃等基礎功能外，近年來無人機機型與功能也不斷進化，例如4G/5G聯網遠端操控無人機實現超視距飛行、無人機群飛與編隊飛行打造天空視覺盛宴、物流運送與載人的無人空中計程車蓬勃發展、科學也因無人機而有新的觀測與監測手段。
感測器在微機電技術的進步下，功能更多元，尺寸也更微小，都是近來科學應用無人機得以快速成長的關鍵所在，在成本低廉、所需的人力相對簡便、高機動性、隨時起降等優勢下，全天候大氣與空污無人機監測技術於此孕育而生。系統架構上包含無人機機體、地面設備，以及大氣氣象與空污微型感測系統，機體具備飛行控制器及通訊設備，飛行控制器為無人機的核心，主要包含陀螺儀、加速度計、磁力計等感測器組成的慣性量測單位IMU來偵測無人機的飛行姿態，實現即時修正飛行角度和維持機體水平，以及全球定位系統GPS模組使無人機即時獲取座標資訊並實現精準定位，通訊設備決定無人機的飛行距離，例如本系統的433 MHz頻段通訊距離大約可達10 km。地面設備包含地面站電腦、通訊天線、遙控器與顯示螢幕，透過地面站的電腦、遙控器與通訊天線即可完成無人機的航線規劃及自動導航飛行等功能，顯示螢幕主要回傳即時飛行影像或當前座標等資訊，氣象與空污微型感測系統則包含各種微型化的感測器與通訊模組，透過溫度、相對濕度、壓力、姿態、GPS、以及空污微型PM2.5感測器與微型開發板的組合，能夠實現高頻率(1Hz)與高解析的大氣氣象與空污等資訊採集與反演，且本感測器系統也具備通訊模組與儲存裝置，不僅能雙向即時傳輸資訊給地面的使用者，也能將資料即時寫入儲存於記憶卡之中。本技術經常應用於大氣與環境監測上，並透過科技部計畫，參與國際實驗，國內外執行飛行觀測超過500趟，支援不同天氣條件觀測，抗風能力強，飛行高度更可高達5公里。

此項技術具備優越的無人機性能、全天候觀測、系統整合及成本優勢，突破大氣垂直觀測的瓶頸，並獲得NASA團隊的合作邀約。過去執行24小時連續剖面觀測，解析前所未有的連續大氣垂直結構，掌握污染物垂直混合特徵，提出地面空氣污染惡化可能來自於您頭頂上空的空氣。雲雨中的觀測，讓我們了解白雲並不是您想像中潔白。

本團隊開發之無人機搭載一系列的大氣與空氣污染監測儀器或感測器，將可提供環境監測、智慧農業、交通運輸、國防軍事等產業應用，例如協助環保稽查人員執行空污稽查舉發，協助消防救火即時火災情資收集，針對現行的農藥噴灑技術或未來貨物運輸，本技術提供即時環境監控資訊，有利飛行任務排程及執行風險控管。