CN112193434A - 一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试*** - Google Patents

一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试*** Download PDF

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周苏洁
郑伟
伍玲密
章家藏
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    • B64F5/60—Testing or inspecting aircraft components or systems
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Abstract

本发明涉及一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，包括无人机、模拟腔室、环境控制***及数据处理装置，其中，环境控制***包括控制器及由控制器控制下的调节模拟腔室内温度的温度模拟装置、调节模拟腔室内湿度的湿度模拟装置和调节模拟腔室内风力流向及大小的风力模拟装置。采用上述方案，本发明提供一种准确模拟现实环境，从而获得准确测试数据的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***。

Description

一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试***
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试***。
背景技术
近年来，多旋翼无人机以优良的操作性能、垂直起降、悬停以及超低空飞行的特点，广泛应用于航拍摄影、农业植保、安防应急等领域。多旋翼无人机的振动特性是评价无人机的整机性能的重要指标之一，对航拍无人机成像的精度、植保无人机农药喷洒均匀性等都会产生不利的影响。因此，针对多旋翼无人机的振动测试是研究无人机机械性能必不可少的一个步骤。
目前，对于无人机的振动测试存在以下几个方面的缺陷：
1）没有形成一个完善的测试***，大多数测试都是利用现有设备搭建起来的一个临时试验平台；
2）大部分振动测试是在静态下完成，获得的数据不能精确地反映无人机在实飞状态下的振动响应；
3）不能模拟复杂的环境因素，例如风力、温度以及湿度对无人机振动的影响等。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种准确模拟现实环境，从而获得准确测试数据的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括无人机、模拟腔室、环境控制***及数据处理装置，
无人机，具有惯性测量单元；
模拟腔室，封闭并供无人机飞行；
环境控制***，包括控制器及由控制器控制下的调节模拟腔室内温度的温度模拟装置、调节模拟腔室内湿度的湿度模拟装置和调节模拟腔室内风力流向及大小的风力模拟装置；
数据处理装置，通过无线传输方式从惯性测量单元处获得振动信号的加速度数据。
通过采用上述技术方案，在控制器的统一控制下，温度模拟装置调节模拟腔室内的温度，湿度模拟装置调节模拟腔室内的湿度，风力模拟装置模拟腔室内风速及风向，从而在模拟腔室内模拟一个真实的无人机飞行环境，从而使数据处理装置从惯性测量单元获得的数据更为准确、更具实际参考价值。
本发明进一步设置为：风力模拟装置包括风速风向检测仪和多档转向风扇，风速风向检测仪检测模拟腔室内风速和风向反馈给控制器，控制器根据模拟腔室内风速和风向控制多档转向风扇的风力大小及朝向将模拟腔室内调节至所需的风速和风向。
通过采用上述技术方案，由多档转向风扇调节风速和风向，根据风向检测所检测的数据进行动态调节，从而使风速和风向维持在动态平衡，从而使模拟效果更好。
本发明进一步设置为：风力模拟装置还包括驱动多档转向风扇竖向移动的无杆气缸。
通过采用上述技术方案，增设无杆气缸，使多档转向风扇具有竖向调位的功能，从而增加单个多档转向风扇的调节范围。
本发明进一步设置为：模拟腔室截面呈矩形，多档转向风扇的数量为四个并分别分布于矩形各转角处，多档转向风扇的横向调节范围的中心朝向模拟腔室中心。
通过采用上述技术方案，多档转向风扇位于模拟腔室的矩形各转角处，使多档转向风扇分布更为均匀，同时各多档转向风扇的气流调节范围相组合能够全面辐射模拟腔室各处，多档转向风扇的横向调节范围的中心朝向模拟腔室中心，使调节功能更为全面，模拟效果更好。
本发明进一步设置为：温度模拟装置包括温度传感器、加热机构及冷却机构，温度传感器检测模拟腔室内温度反馈给控制器，控制器根据模拟腔室内温度控制加热机构及冷却机构升高或降低至所需温度，使模拟腔室内温度维持在一个动态平衡。
通过采用上述技术方案，由加热机构增加室内温度，由冷却机构降低室内温度，根据温度传感器所检测的数据进行动态调节，从而使温度维持在动态平衡，从而使模拟效果更好。
本发明进一步设置为：加热机构为空气电加热箱。
通过采用上述技术方案，选择电加热箱作为加热机构，能够快速、准确对室内进行增温。
本发明进一步设置为：冷却机构为纳米流冷却装置。
通过采用上述技术方案，选择纳米流冷却装置作为冷却机构，能够快速、准确对室内进行降温。
本发明进一步设置为：湿度模拟装置包括湿度传感器及加湿机构，湿度传感器检测模拟腔室内湿度反馈给控制器，控制器根据模拟腔室内控制加热机构及加湿机构升高或降低至所需湿度，使模拟腔室内湿度维持在一个动态平衡。
通过采用上述技术方案，由加湿机构增加室内湿度，并合理利用温度模拟装置的加热机构降低室内温度，根据湿度传感器所检测的数据进行动态调节，从而使湿度维持在动态平衡，从而使模拟效果更好，结构更为精简。
本发明进一步设置为：加湿机构为超声波雾化加湿器。
通过采用上述技术方案，超声波雾化加湿器具有加湿效率高、体积小、 加湿均匀等优点，能够准确增加模拟腔室内的湿度，从而获得精准的模拟效果。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的原理框图；
图2为本发明具体实施方式的立体图一；
图3为本发明具体实施方式的立体图二；
图4为图3中A的放大图；
图5为本发明具体实施方式中无人机的立体图；
图6为本发明具体实施方式中数据处理装置的立体图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上” 、“下” 、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语 “第一”、“第二”、“第三” 仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1—图3所示，本发明公开了一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，包括无人机、模拟腔室、环境控制***及数据处理装置，
无人机a，具有惯性测量单元，无人机a设置有飞控***a1及无线发射模块a2；
模拟腔室b，封闭并供无人机a飞行, 模拟腔室b与数据处理装置d相对的腔壁为透明材质，便于进行观察；
环境控制***c，包括控制器4及由控制器4控制下的调节模拟腔室b内温度的温度模拟装置1、调节模拟腔室b内湿度的湿度模拟装置2和调节模拟腔室b内风力流向及大小的风力模拟装置3；
数据处理装置d，通过无线传输方式从惯性测量单元处获得振动信号的加速度数据，数据处理装置d一般为计算机，计算机设置有与无线发射模块构成信息传输配合的无线接收模块d1，计算器与无人机的遥控器一同放置，便于工作人员统一进行控制，在控制器的统一控制下，温度模拟装置1调节模拟腔室b内的温度，湿度模拟装置2调节模拟腔室b内的湿度，风力模拟装置3模拟腔室b内风速及风向，从而在模拟腔室b内模拟一个真实的无人机a飞行环境，从而使数据处理装置d从惯性测量单元获得的数据更为准确、更具实际参考价值。
风力模拟装置3包括风速风向检测仪和多档转向风扇31，风速风向检测仪检测模拟腔室b内风速和风向反馈给控制器，控制器根据模拟腔室b内风速和风向控制多档转向风扇31的风力大小及朝向将模拟腔室b内调节至所需的风速和风向，由多档转向风扇31调节风速和风向，根据风向检测所检测的数据进行动态调节，从而使风速和风向维持在动态平衡，从而使模拟效果更好，风速风向检测仪集成于控制器。
风力模拟装置3还包括驱动多档转向风扇31竖向移动的无杆气缸32，增设无杆气缸32，使多档转向风扇31具有竖向调位的功能，从而增加单个多档转向风扇31的调节范围，无杆气缸32包括竖向设置的气缸滑道321及沿气缸滑轨321滑移的滑座322，滑座322设置有安装多档转向风扇31的安装支架323。
模拟腔室b截面呈矩形，多档转向风扇31的数量为四个并分别分布于矩形各转角处，多档转向风扇31的横向调节范围的中心朝向模拟腔室b中心，多档转向风扇31位于模拟腔室b的矩形各转角处，使多档转向风扇31分布更为均匀，同时各多档转向风扇31的气流调节范围相组合能够全面辐射模拟腔室b各处，多档转向风扇31的横向调节范围的中心朝向模拟腔室b中心，使调节功能更为全面，模拟效果更好。
温度模拟装置1包括温度传感器、加热机构11及冷却机构12，温度传感器检测模拟腔室b内温度反馈给控制器，控制器根据模拟腔室b内温度控制加热机构11及冷却机构12升高或降低至所需温度，使模拟腔室b内温度维持在一个动态平衡，由加热机构11增加室内温度，由冷却机构12降低室内温度，根据温度传感器所检测的数据进行动态调节，从而使温度维持在动态平衡，从而使模拟效果更好，温度传感器集成于控制器。
加热机构11为空气电加热箱，选择电加热箱作为加热机构11，能够快速、准确对室内进行增温。
冷却机构12为纳米流冷却装置，选择纳米流冷却装置作为冷却机构12，能够快速、准确对室内进行降温。
湿度模拟装置2包括湿度传感器及加湿机构21，湿度传感器检测模拟腔室b内湿度反馈给控制器，控制器根据模拟腔室b内控制加热机构11及加湿机构21升高或降低至所需湿度，使模拟腔室b内湿度维持在一个动态平衡，由加湿机构21增加室内湿度，并合理利用温度模拟装置1的加热机构11降低室内温度，根据湿度传感器所检测的数据进行动态调节，从而使湿度维持在动态平衡，从而使模拟效果更好，结构更为精简，湿度传感器集成于控制器。
加湿机构21为超声波雾化加湿器，超声波雾化加湿器具有加湿效率高、体积小、加湿均匀等优点，能够准确增加模拟腔室b内的湿度，从而获得精准的模拟效果。
此外，控制器可采用统一的控制器，也采用独立的风速风向控制器、湿度控制器及温度控制器。
无人机a的振动测量采用无线测量的方式，利用多旋翼无人机a飞控模块自带的惯性测量模块测量无人机a的振动信号，将测量的加速度数据传输给飞控进行滤波处理，通过无人机a的无线发射模块a2将加速度数据传送给无线接收模块d1，最后传送给计算机实现无人机a振动信号的采集，从而实现在不同的环境下振动信号的精确测量。

Claims (9)

1.一种无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：包括无人机、模拟腔室、环境控制***及数据处理装置，
无人机，具有惯性测量单元；
模拟腔室，封闭并供无人机飞行；
环境控制***，包括控制器及由控制器控制下的调节模拟腔室内温度的温度模拟装置、调节模拟腔室内湿度的湿度模拟装置和调节模拟腔室内风力流向及大小的风力模拟装置；
数据处理装置，通过无线传输方式从惯性测量单元处获得振动信号的加速度数据。
2.根据权利要求1所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：风力模拟装置包括风速风向检测仪和多档转向风扇，风速风向检测仪检测模拟腔室内风速和风向反馈给控制器，控制器根据模拟腔室内风速和风向控制多档转向风扇的风力大小及朝向将模拟腔室内调节至所需的风速和风向。
3.根据权利要求2所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：风力模拟装置还包括驱动多档转向风扇竖向移动的无杆气缸。
4.根据权利要求2所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：模拟腔室截面呈矩形，多档转向风扇的数量为四个并分别分布于矩形各转角处，多档转向风扇的横向调节范围的中心朝向模拟腔室中心。
5.根据权利要求1所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：温度模拟装置包括温度传感器、加热机构及冷却机构，温度传感器检测模拟腔室内温度反馈给控制器，控制器根据模拟腔室内温度控制加热机构及冷却机构升高或降低至所需温度，使模拟腔室内温度维持在一个动态平衡。
6.根据权利要求5所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：加热机构为空气电加热箱。
7.根据权利要求5所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：冷却机构为纳米流冷却装置。
8.根据权利要求5所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：湿度模拟装置包括湿度传感器及加湿机构，湿度传感器检测模拟腔室内湿度反馈给控制器，控制器根据模拟腔室内控制加热机构及加湿机构升高或降低至所需湿度，使模拟腔室内湿度维持在一个动态平衡。
9.根据权利要求6所述的无人机实飞状态下环境模拟振动测试***，其特征在于：加湿机构为超声波雾化加湿器。
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