[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

本發明公開了一種旋翼無人機立體風場測試系統和方法。通過搭建旋翼無人機立體風場測試系統，提出一種基于無線風速傳感器和空間網格的旋翼無人機立體風場測試方法。根據旋翼無人機啟動前后風場分布特點，將無線風速傳感器和空間網格測試裝置相結合，測試各個空間網格測試點的風速，實現對于無人機立體風場快速，有效，準確的檢測和搭建。為旋翼無人機應用提供全面、有效、準確的立體風場信息。

技術領域

本發明屬于農林植保技術領域，具體是一種旋翼無人機立體風場測試系統和方法。

背景技術

在現代農業精準化趨勢下，無人機植保技術憑借其適應性、高效作業、節省勞動力、節約資源和保護環境等諸多優點，在國內農林業航空植保領域具有良好的發展前景。實驗發現，無人機旋翼產生的風場對于施藥霧滴沉積效果影響巨大，特別是在低空低量施藥過程中，霧滴沉積量與無人機旋翼風場緊密相關。目前測試無人機旋翼風場，一種是用流場軟件模擬旋翼風場，與真實狀態差異較大，難以確定修正指標；另一種是無人機懸停作業，用小型風速計地面布點測試風場范圍和風速大小，再加以擬合。但無人機并非處于固定位置和固定角度，測試點位置無法精確定位，測試布點密度有限，所形成的風場是有限擬合的，不連續的，與真實風場差異明顯。

CN104568006A公開了一種農用旋翼無人機最優作業參數測試裝置及測試方法。可開展離地一定高度的航空噴霧試驗，在實驗室和室外可控條件下結合可視化的檢測技術，真實地測試無人機在可控定量的不同作業參數條件下的施藥效果，風場的分布范圍和霧滴速度矢量分布，確定作業規律和最優參數組合。但該專利主要針對無人機姿態控制，可視化的霧滴速度場和噴霧效果測試，對于旋翼無人機的風場只做定性研究，無法定量測試旋翼風場的精確分布和特定位置處的具體風速值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種成本低、操作簡單，標定準確的旋翼無人機立體風場的測試系統和方法。該系統通過精確測試無人機立體風場空間分布，進一步結合霧滴場測試，優化植保無人機噴霧工作參數，獲得最佳的霧滴沉積效果，以達到精確施藥的目的。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種旋翼無人機立體風場測試系統，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、無人機姿態控制臺和支撐架；

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：網格連接桿和空間網格線，所述網格連接桿與支撐架平行設置，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；

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：無線風速傳感器和風速數據記錄器。

作為本發明一種旋翼無人機立體風場測試系統的優選方案，其中，所述旋翼無人機固定在無人機姿態控制臺上，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和無人機水平轉角控制臺，俯仰角和水平轉角控制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；所述的支撐架固定在無人機姿態控制臺下方，為風場發生模塊的主要承重和定位結構。

進一步地，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。