[發明專利]一種旋翼無人機立體風場測試系統和方法

有效

• 申請號: 201810467180.2
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108375463B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 賈志成;沈邦禹;丁銳;馬慶馳;鄧熙麟;葉連城;張愛琪;郝玉肸
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于，該系統由風場發生模塊、空間測試點網格模塊、風速測試模塊三部分組成；

所述的風場發生模塊用于提供不同飛行狀態下旋翼無人機風場，具體包括：旋翼無人機（15）、無人機姿態控制臺（4）和支撐架（3）；

所述的空間測試點網格模塊分布于風場發生模塊四周，與風場發生模塊配合，用于設定立體風場測試點位置，具體包括：網格連接桿（5）和空間網格線（7），所述網格連接桿與支撐架（3）平行設置，個數不止一個，兩個相鄰的網格連接桿之間平行設置多條空間網格線（7）；

所述的風速測試模塊安裝在空間網格線上，用于采集、存儲立體風場數據，具體包括：無線風速傳感器（6）和風速數據記錄器（16）。

2.根據權利要求1所述的旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于：所述旋翼無人機（15）固定在無人機姿態控制臺（4）上，其旋翼轉速、航向、機身姿態可以通過無人機姿態控制臺控制調整；所述的無人機姿態控制臺包括無人機俯仰角度控制臺（12）和無人機水平轉角控制臺（13），俯仰角和水平轉角控制臺都由設置在無人機姿態控制臺內部的蝸輪蝸桿機構通過步進電機完成；所述的支撐架（3）固定在無人機姿態控制臺（4）下方，為風場發生模塊的主要承重和定位結構。

3.根據權利要求2所述的旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于：所述無人機基礎結構包括機架、電池、飛控、漿葉、電調和遙控器；所述電池安裝在機架的腹部，為飛控、電調、電機和無人機姿態控制臺提供電源，所述的遙控器通過飛控和電調，控制無人機旋翼轉速，通過步進電機控制無人機姿態控制臺，實現無人機姿態變化，完成無人機在不同飛行狀態下立體風場的實現。

4.根據權利要求3所述的旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于：所述的無人機姿態控制臺（4）由俯仰角度控制臺（12）、水平轉角控制臺（13）和無人機固定臺架（14）組成；水平轉角控制臺（13）控制無人機的機頭朝向；俯仰角度控制臺（12）通過兩個角位移臺配合，控制無人機的俯仰姿態；無人機姿態控制臺頂層的無人機固定臺架（14）與無人機的腳架連接，保持工作時無人機的姿態不變；工作時，無人機的機身方向和俯仰姿態根據實驗需要，調整并固定后，啟動無人機并且控制無人機轉速，從而得到一個穩定狀態下的無人機立體風場；所述的無人機立體風場處在所述的空間測試網格之中，并標定了所有無線風速傳感器（6）的空間位置；所有的無線風速傳感器測量各個測試點風速，由風速數據記錄器獲取風速數據并儲存。

5.根據權利要求1所述的旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于：所述網格連接桿（5）和支撐架（3）都由基準套筒支架（1）、和支架上方設置的多個延伸套筒（2）組成；其中，基準套筒支架（1）頂端有外螺紋，延伸套筒一側有內螺紋，另一側有外螺紋，延伸套筒可以快速螺紋安裝在基準套筒支架上，延伸套筒之間可以通過螺紋快速連接，節節升高；網格連接桿、支撐架和空間網格線快接，可以快速擴大測試面。

6.根據權利要求1所述的旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于：所述無線風速傳感器（6）安裝在空間網格線（7）上，處于測試點位置；并且通過空間網格線的刻度，標定其在無人機立體風場中的位置；所述的風速數據記錄器（16）置于遠離風場位置處，通過無線通信獲取各個無線風速傳感器的測量值，并根據無線風速傳感器標號自動記錄各空間位置點風速值，儲存數據。

7.根據權利要求1所述的旋翼無人機立體風場測試系統，其特征在于；所述的基準套筒支架（1）為空間測試點網格模塊的支撐和定位裝置；所述的延伸套筒（2）通過螺紋連接在基準套筒支架頂部，通過螺紋連接安裝多個延伸套筒，調整立體風場測試網格的高度；所述的空間網格線有尺寸刻度，從而確定各個空間網格線上的風速測試點在無人機立體風場中的具體位置。