CN112147585A - 无人机载三轴电动调节角反射器装置 - Google Patents

无人机载三轴电动调节角反射器装置 Download PDF

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赵盾
任之杰
殷志宏
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Abstract

本发明公开了一种无人机载三轴电动调节角反射器装置，包括基座(10)、调节结构(20)、角反射器(30)和遥控器。所述调节结构(20)为三轴电动调节结构，所述基座(10)包括电机控制板，所述电机控制板与调节结构(20)中的三个电机A(21)、电机B(25)和电机C(27)相连，所述遥控器用于向电机控制板发出控制指令，驱动电机A(21)、电机B(25)和电机C(27)转动，实现角反射器(30)在水平、旋转和俯仰方向转动。本发明通过一次无人机飞行即可完成对多种无人机的模拟测试，缩短测试时间、压缩测试成本。

Description

无人机载三轴电动调节角反射器装置
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种在无人机上安装的具有三轴电动调节功能的角反射器装置及调节方法。
背景技术
随着科技的发展和社会经济的不断进步，民用无人机逐步走入人们的日常生活，并在遥感、测绘、防灾减灾等工作中发挥出重要作用。虽然民用无人机飞行高度低、雷达反射面积小、飞行速度慢，但是此类“低慢小”无人机也为恐怖份子及其他犯罪分子在政府办公、机场车站、重点监狱、军事基地等场所实施犯罪活动提供了便利手段，为国民安全造成了重大隐患。
为了防止类似事件发生，各类警用反无人机系统也应运而生，此类反无人机系统一般由低空监视雷达、光电跟踪器、诱骗干扰机、压制干扰机和控制终端组成。其低空监视雷达区别于军用产品，其大多体积小、重量轻、功耗低便于携带，对于小型无人机的发现距离一般为1-3公里、最多不超过5km。
但由于低空监视雷达所安装使用在人口密集区，甚至是在城市核心区域，其电磁环境相对复杂，所以需要对其在所安装环境中进行测试，方可对其实际可以发现的目标尺寸、距离等进行准确评估，为用户的预警、反应与打击提供依据。在日常使用中，一般用如下两种手方式行相关测试工作：
一、用不同尺寸大小的各类无人机进行实际飞行，测试雷达的目标发现距离。此种方式虽然测试结果精度高，但其却存在测试成本高、时间长、对操作人员技术能力要求高等问题，而且由于测试区域的空域申请也相对复杂，因此此种方式局限性较大，很难实现对反无人系统的全面测试。
二、利用实验室进行仿真测试方式，此种方式可以对各种无人机目标进行仿真计算，操作简单、实施方便；但仿真计算，由于对于实际环境中的干扰仿真力度有限，因此所得出的数据精确度不高，经常与实际的测试效果存在较大差别，置信度较差。
发明内容
本发明需解决的技术问题是提供一种简单、通用的装置，可以通过在无人机上安装所述装置，以模拟出不同体积大小无人机的不同雷达反射面积(RCS)，以方便用户测试反无人机系统的低空监视雷达在实际安装环境中，针对不同RCS指标的无人机飞行器，其具体发现指标的能力。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种无人机载三轴电动调节角反射器装置，采取技术方案如下：
包括基座、调节结构、角反射器和遥控器；
所述调节结构包括电机A、角反射器安装盘、俯仰轴I型竖臂、水平轴L型竖臂、电机B、旋转轴L型横臂和电机C。所述角反射器与角反射器安装盘固定连接，所述角反射器安装盘与俯仰轴I型竖臂固定连接，所述俯仰轴I型竖臂与电机C连接，所述电机C与同时旋转轴L型横臂中的一条短臂固定连接，所述电机B与旋转轴L型横臂中的另一条长臂固定相连，同时与水平轴L型竖臂的垂直臂固定相连，电机A与水平轴L型竖臂的横臂固定相连；所述电机A、电机B、电机C均为带有光电编码器的直流无刷电机。
所述基座包括电机控制板，所述电机控制板与电机A、电机B、电机C相连。
所述遥控器用于向电机控制板发出控制指令，电机控制板将数字信号转换为模拟信号，驱动电机A、电机B和电机C转动，实现角反射器在水平、旋转和俯仰方向转动。
本发明具有三轴电动调节功能的角反射器装置，该装置能安装在小型多旋翼无人机上，通过电动调节方位改变角反射器RCS数值，模拟不同体积的无人机系统，测试出低空监视雷达的实际性能指标，而且该角反射器装置便于挂载到无人机上，结构简单、操作方便。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)通过改变角反射器与测试雷达之间的角度可以改变其RCS数值，通过RCS数值的改变可以模拟不同体积的无人机系统，从而可以精确测量反无人机系统雷达设备对于不同体积无人机的发现距离。
(2)通过一次无人机飞行即可完成对多种无人机的模拟测试，缩短测试时间、压缩测试成本。
(3)本发明的装置实现了角反射器在无人机上水平和俯仰角的电动调节，且调整范围大，能够实现角反射器俯仰方向±90°转动，水平方位的连续360°的转动和旋转方向±90°转动，本发明的装置调节能节省工作成本、提高工作效率，而且水平角、俯仰角和旋转角调整时角度计量精度转换为光电编码器的传感器精度，降低了设备安装要求的同时提升了系统测试精度。
(4)本套系统零部件较少，且便于加工，安装方便。
附图说明
图1为本发明无人机载三轴电动调节角反射器装置的结构示意图；
图2为本发明装置的调节结构的结构示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
如图1所示，本发明角反射器装置包括基座10、调节结构20、角反射器30和遥控器。
如图2所示，所述调节结构20用于所述角反射器的安装以及水平、俯仰、旋转方位的自动调节，其包括：电机A 21、角反射器安装盘23、俯仰轴I型竖臂22、水平轴L型竖臂24、电机B 25、旋转轴L型横臂26和电机C 27。电机A 21、电机B 25和电机C 27均为小型电机。
其中：所述角反射器30与角反射器安装盘23连接，所述角反射器安装盘23与俯仰轴I型竖臂22通过螺钉固定连接，所述俯仰轴I型竖臂22与电机C27也通过螺钉连接，且通过所述电机C27带动角反射器安装盘23，实现角反射器俯仰方向转动。所述电机C27同时与旋转轴L型横臂24中的一条短臂通过螺钉固定连接，所述电机B25与旋转轴L型横臂26中的另一条长臂通过螺钉固定相连，同时与水平轴L型竖臂24的垂直臂固定相连。电机A21置于所述基座10下部，并与水平轴L型竖臂24的横臂固定相连。
所述基座10包括电机控制板，所述电机控制板与电机A 21、电机B 25、电机C 27相连。所述电机A 21、电机B 25、电机C 27均为带有光电编码器的直流无刷电机，均需要4根电源控制线，为了保证装置各个轴向在转动中不会因为电源控制线导致装置转动受限，在水平方向采用导电滑环进行电源控制线的转接同时实现水平方向连续360°转动，俯仰与旋转方向由于只需要实现±90°的转动，则可以利用俯仰轴I型竖臂22、水平轴L型竖臂24和旋转轴L型横臂26为中空结构进行线路的内埋式走线，此种方式既保证了装置在空中转动中电源控制线不会发生缠绕，还可以起到保护电源控制线的目的，提升装置可靠性。
根据测试需求，所述遥控器向电机控制板发出控制指令，电机控制板将数字信号转换为模拟信号，驱动电机A21、B25和C27转动，实现角反射器30在水平、旋转和俯仰方向转动。电机A21、B25和C27根据光电编码器输出轴上的位置信号，计算并控制角反射器转动的水平角、俯仰角和旋转角。
本发明无人机载三轴电动调节角反射器装置的调节原理如下：
角反射器的水平方位调节原理：将电机A21用于水平方位调节中，并在A21小型电机上连接水平轴L型竖臂24、电机B25、转轴L型横臂26、电机C27、角反射器安装盘23和角反射器30，从而实现角反射器30水平方位的连续360°调节；
角反射器的旋转方位调节原理：将电机B25用于旋转方位调节中，并在电机B25上连接旋转轴L型横臂26、电机C27、角反射器安装盘23和角反射器30，由实现角反射器30旋转方位的±90°调节。
角反射器的俯仰方位调节原理：将电机C27用于俯仰方位调节中，并在电机C27上连接角反射器安装盘23和和角反射器30，实现角反射器30俯仰方位的±90°调节。
不同类型的无人机由于其结构、材质不同其雷达散射截面(Radar Crosssection，缩写RCS)也不同。在无人机上悬挂本发明所述的角反射器装置悬停在空中，通过改变角反射器与测试雷达之间的角度可以改变其RCS数值，通过RCS数值的改变可以模拟不同体积的无人机系统，用以测试雷达对于不同RCS目标的发现距离，为每套反无人机系统，从设计、安装到验收的各个环节提供实际测试依据。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种无人机载三轴电动调节角反射器装置，其特征在于，包括基座(10)、调节结构(20)、角反射器(30)和遥控器；
所述调节结构(20)包括电机A(21)、角反射器安装盘(23)、俯仰轴I型竖臂(22)、水平轴L型竖臂(24)、电机B(25)、旋转轴L型横臂(26)和电机C(27)；所述角反射器(30)与角反射器安装盘(23)固定连接，所述角反射器安装盘(23)与俯仰轴I型竖臂(22)固定连接，所述俯仰轴I型竖臂(22)与电机C(27)连接，所述电机C(27)同时与旋转轴L型横臂(24)中的一条短臂固定连接，所述电机B(25)与旋转轴L型横臂(26)中的另一条长臂固定相连，同时与水平轴L型竖臂(24)的垂直臂固定相连，电机A(21)与水平轴L型竖臂(24)的横臂固定相连；
所述基座(10)包括电机控制板，所述电机控制板与电机A(21)、电机B(25)、电机C(27)相连；
所述遥控器用于向电机控制板发出控制指令，电机控制板将数字信号转换为模拟信号，驱动电机A(21)、电机B(25)和电机C(27)转动，实现角反射器(30)在水平、旋转和俯仰方向转动。
2.根据权利要求1所述的一种无人机载三轴电动调节角反射器装置，其特征在于，所述电机A(21)、电机B(25)、电机C(27)均为带有光电编码器的直流无刷电机。
3.根据权利要求2所述的一种无人机载三轴电动调节角反射器装置，其特征在于，所述电机A(21)、电机B(25)、电机C(27)均采用4根电源控制线与电机控制板相连，在水平方向采用导电滑环进行电源控制线的转接，俯仰与旋转方向利用俯仰轴I型竖臂(22)、水平轴L型竖臂(24)和旋转轴L型横臂(26)为中空结构进行线路内埋式走线。
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