本發(fā)明涉及無人機測試，具體涉及一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)及方法。
背景技術：
1、隨著無人機技術的飛速發(fā)展，其應用領域日益廣泛，涵蓋了軍事、民用等多個方面。在軍事領域，無人機被用于邊防巡邏、偵察監(jiān)視等任務；在民用領域，無人機在搜救、安防、航拍攝影、精準農(nóng)業(yè)、物流配送等方面也得到了廣泛應用。然而，無人機在飛行過程中往往會受到各種風擾的影響，這些風擾包括地面效應、建筑物間的湍流、惡劣天氣中的強風等。這些風擾會嚴重影響無人機的飛行安全，導致飛行姿態(tài)不穩(wěn)定、位置偏移，甚至可能造成無人機失控墜機等嚴重事故。無人機抗風性能成為無人機質(zhì)量性能檢測中不可或缺的一環(huán)，亟待建立完善的無人機抗風檢測技術和方法。
2、當前，傳統(tǒng)風洞測試只能模擬單方向固定風場，無法模擬真實環(huán)境中的三維湍流、側(cè)風、風切變等復雜風場。其他專利提出的風場模擬裝置也存在結(jié)構(gòu)復雜、無法實現(xiàn)真實風場狀態(tài)、缺乏實時風場反饋調(diào)節(jié)能力，測試精度受限等弊端。比如專利cn?117799859?a所述的無人機抗風試驗裝置，僅能模擬單一方向的風場信息，無法生成全部狀態(tài)風場。專利cn221394060?u，用多個風扇圍成一個環(huán)形或球形，通過控制每個風扇的轉(zhuǎn)速和角度來調(diào)整風向的方法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜實用性較差。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明旨在提出一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)能夠模擬全方向風場擾動和復合風況特征，為無人機抗風檢測提供三維方向的持續(xù)風場、漸變風場或突發(fā)風場試驗平臺支撐。
2、本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：
3、本發(fā)明提供了一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，包括：系統(tǒng)底座、配電箱、系統(tǒng)控制柜、模塊化風墻、防護網(wǎng)和風速風向傳感器；所述配電箱、系統(tǒng)控制柜和模塊化風墻都固定設置于所述系統(tǒng)底座上；所述防護網(wǎng)固定設置于所述模塊化風墻合圍區(qū)域內(nèi)；所述風速風向傳感器基于可拆卸結(jié)構(gòu)固定設置于所述系統(tǒng)底座上。
4、進一步地，所述系統(tǒng)底座的底部由四個底座支撐，其上方設置有無人機起降平臺以及固定有四個長桿支架，且所述系統(tǒng)底座的頂部設置有導流結(jié)構(gòu)，用于將頂部風墻的氣流方向由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，且避免因地面效應產(chǎn)生的干擾氣流對設定風場產(chǎn)生干擾。
5、進一步地，所述配電箱正面設置有電源控制按鍵，其側(cè)面設置有電源輸入航空插頭，用于模擬系統(tǒng)的供電；所述配電箱的頂端還設置有三個電源輸出航空插頭，所述配電箱輸出航空插頭與供電及控制信號輸入復用航空插頭接口相連，所述供電及控制信號輸入復用航空插頭接口設置于模塊化側(cè)面風墻上；用于進行電力及控制信號傳輸交換。
6、進一步地，所述系統(tǒng)控制柜與配電箱經(jīng)系統(tǒng)底座內(nèi)部線纜相連，用于進行電力及數(shù)據(jù)傳輸交換，且所述系統(tǒng)控制柜內(nèi)集成有液晶觸控面板，用于通過系統(tǒng)編程實現(xiàn)對單個或多個風扇陣列控制，控制所述風扇陣列產(chǎn)生持續(xù)性、突發(fā)性或漸變性風場。
7、進一步地，所述模塊化風墻包括模塊化側(cè)面風墻、模塊化頂部風墻和模塊化正面風墻，三者結(jié)構(gòu)相同，即風墻內(nèi)皆設置有若干個風扇驅(qū)動控制模塊以及內(nèi)嵌若干個獨立風扇陣列，所述風扇驅(qū)動控制模塊分別控制單個獨立風扇，通過所述系統(tǒng)控制柜發(fā)出的控制命令單獨控制各個獨立風扇，并最終生成所需的風場。
8、具體地，所述模塊化頂部風墻由系統(tǒng)底座上的四個長桿支架支撐固定。
9、具體地，所述防護網(wǎng)固定依托于四根長桿支架上，并由上下左右四面網(wǎng)合圍而成。
10、具體地，所述風速風向傳感器是量程為0-40m/s且精度為0.1m/s的超聲波原理風速風向傳感器，用于感知試驗區(qū)內(nèi)的風場風速風向信息，進而定量化表示模擬的風場。
11、本發(fā)明還公開了一種基于無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬方法，該方法包括以下步驟：
12、（1）配電箱開啟對模塊化風墻陣列供電，模塊化風墻在控制系統(tǒng)控制下分別產(chǎn)生三個獨立方向的風場；
13、（2）用固定于測試區(qū)域內(nèi)的風速風向傳感器對三個模塊化風墻疊加后產(chǎn)生的風場風速風向信息進行測定，記錄于控制系統(tǒng)中，生成控制參數(shù)與風場信息對照表單；
14、（3）移除風速風向傳感器，根據(jù)測試要求利用控制系統(tǒng)生成測試所需全狀態(tài)風場。
15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：
16、本發(fā)明提供一種基于無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，模擬系統(tǒng)核心由三個模塊化風墻組成，模塊化風墻內(nèi)嵌獨立風扇陣列，三個模塊化風墻獨立產(chǎn)生三個互呈90度夾角的單一方向風場，經(jīng)過空間風場矢量疊加，可生成任意大小和方向的風場，配電箱為風墻工作提供電力支持，系統(tǒng)控制柜可分別獨立控制風扇陣列，滿足三面獨立風扇陣列組合控制需求。解決現(xiàn)有裝置無法生成三維空間任意大小和方向風場的技術痛點，為無人機抗風檢測提供可控持續(xù)風場、漸變風場和突發(fā)風場等無人機抗風測試系統(tǒng)及方法。
1.一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括：系統(tǒng)底座、配電箱、系統(tǒng)控制柜、模塊化風墻、防護網(wǎng)和風速風向傳感器；所述配電箱、系統(tǒng)控制柜和模塊化風墻都固定設置于所述系統(tǒng)底座上；所述防護網(wǎng)固定設置于所述模塊化風墻合圍區(qū)域內(nèi)；所述風速風向傳感器基于可拆卸結(jié)構(gòu)固定設置于所述系統(tǒng)底座上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)底座的底部由四個底座支撐，其上方設置有無人機起降平臺以及固定有四個長桿支架，且所述系統(tǒng)底座的頂部設置有導流結(jié)構(gòu)，用于將頂部風墻的氣流方向由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，且避免因地面效應產(chǎn)生的干擾氣流對設定風場產(chǎn)生干擾。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述配電箱正面設置有電源控制按鍵，其側(cè)面設置有電源輸入航空插頭，用于模擬系統(tǒng)的供電；所述配電箱的頂端還設置有三個電源輸出航空插頭，所述配電箱輸出航空插頭與供電及控制信號輸入復用航空插頭接口相連，所述供電及控制信號輸入復用航空插頭接口設置于模塊化側(cè)面風墻上；用于進行電力及控制信號傳輸交換。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制柜與配電箱經(jīng)系統(tǒng)底座內(nèi)部線纜相連，用于進行電力及數(shù)據(jù)傳輸交換，且所述系統(tǒng)控制柜內(nèi)集成有液晶觸控面板，用于通過系統(tǒng)編程實現(xiàn)對單個或多個風扇陣列控制，控制所述風扇陣列產(chǎn)生持續(xù)性、突發(fā)性或漸變性風場。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊化風墻包括模塊化側(cè)面風墻、模塊化頂部風墻和模塊化正面風墻，三者結(jié)構(gòu)相同，即風墻內(nèi)皆設置有若干個風扇驅(qū)動控制模塊以及內(nèi)嵌若干個獨立風扇陣列，所述風扇驅(qū)動控制模塊分別控制單個獨立風扇，通過所述系統(tǒng)控制柜發(fā)出的控制命令單獨控制各個獨立風扇，并最終生成所需的風場。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊化頂部風墻由系統(tǒng)底座上的四個長桿支架支撐固定。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述防護網(wǎng)固定依托于四根長桿支架上，并由上下左右四面網(wǎng)合圍而成。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述風速風向傳感器是量程為0-40m/s且精度為0.1m/s的超聲波原理風速風向傳感器，用于感知試驗區(qū)內(nèi)的風場風速風向信息，進而定量化表示模擬的風場。
9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的一種無人機抗風檢測的全狀態(tài)風場模擬系統(tǒng)的全狀態(tài)風場模擬方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：