星载微波辐射计是空间对地及大气观测的一种重要设备。为了检验星载微波辐射计对地观测科学数据,需要通过航空校飞试验进行星地同步观测比对,获取机载微波辐射计数据对星载数据进行检验及校正。相较于传统机载微波辐射计,采用基于小型旋翼无人机平台的微波辐射计进行对地观测可以更加便捷的采集到对地观测数据,且具有较好的空间分辨率。本文基于无人机载微波辐射计的应用需求,对其系统结构及数据采集与系统控制进行深入研究。主要研究内容如下:（1）给出了无人机载微波辐射计系统方案,并详细描述了系统组成和性能参数。其中,辐射计的探测频率选取10.65、18.7、23.8、36.5及89GHz,均为水平极化和垂直极化双通道设计,探测地物目标亮度温度、土壤湿度等信息。为适应小型无人机平台,减小辐射计系统重量、功耗、尺寸,各探测频率均采用射频直接检波体制而非传统的超外差接收机体制,实现了辐射计系统小型化。（2）针对无人机载微波辐射计应用需求,提出了无人机载微波辐射计数据采集与系统控制单元的设计方案,并完成了系统电路研制。系统主要功能包括辐射计接收机输出信号采集、定标与观测工作模式控制、GPS定位、仪器温度测量,以及数据存储等。并详细介绍了每个电路模块的器件选型及设计方法。（3）设计开发了系统控制软件。软件根据观测模式与观测周期给出了系统观测流程,同时实现了对每一硬件单元的指令控制,介绍了系统控制程序的层次结构和模块化设计方案。实现了数据的采集、工作模式控制与数据存储。（4）设计开发了PC端用户操作界面上位机软件。软件的开发基于MATLAB App Designer,数据输出以HDF5格式进行文件存储,实现了对数据的解析、处理以及绘图显示,人机交互界面友好。本文最终对数据采集与系统控制单元进行了测试。结果表明,系统数据采集、工作模式控制、温度测量、数据存储功能正常,运行状态稳定,对无人机载微波辐射计系统研制与集成测试奠定了基础。