CN112758351A - 车载气动测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种车载气动测试装置及方法。该车载气动测试系统应用于无人机，车载气动测试系统包括：数据采集装置，用于与无人机连接，数据采集装置包括至少一个可伸缩丝杆，可伸缩丝杆用于采集无人机对应位置的感应数据；控制装置，与数据采集装置通信，包括姿态控制单元，用于通过调节可伸缩丝杆以调节无人机的姿态，并且获取数据采集装置采集的无人机在不同姿态下的感应数据。这样，可以极大地降低成本，使得气动测试更加简单。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体地涉及一种车载气动测试装置及方法。
背景技术
无人机的气动测试效果可以包括平飞速度、雷诺数、升力与速度曲线、姿态升力效应、舵面操控效应、航向角飞行气动关系等。传统的固定翼式无人机测试气动设计效果通过租用专业风洞设备进行测试。但是，风洞设备实验室数量较少，并且租赁的费用高昂，并且需集中时间测试。由于初期测试结果会存在差异值，无人机需进行气动外形优化，后续仍需要风洞测试验证，反复测试的过程成本高、效率低且周期长。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种车载气动测试装置及方法，用以解决现有的气动测试方法成本高、效率低且周期长的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种车载气动测试系统，应用于无人机，车载气动测试系统包括：
数据采集装置，用于与无人机连接，数据采集装置包括至少一个可伸缩丝杆，可伸缩丝杆用于采集无人机对应位置的感应数据；
控制装置，与数据采集装置通信，包括姿态控制单元，用于通过调节可伸缩丝杆以调节无人机的姿态，并且获取数据采集装置采集的无人机在不同姿态下的感应数据。
在本发明的实施例中，可伸缩丝杆包括：
吸盘，设置于可伸缩丝杆与无人机接触的一端，用于将可伸缩丝杆吸附于无人机；
应力传感器，设置于可伸缩丝杆的内部，用于获取可伸缩丝杆在无人机对应位置的应力参数。
在本发明的实施例中，数据采集装置还包括：
安装支架，用于与承载装置连接，安装支架包括齿轮件；
固定平台，包括与齿轮件匹配的调节圆盘，固定平台通过调节圆盘与安装支架连接，固定平台朝向无人机的一面固定设置有可伸缩丝杆。
在本发明的实施例中，齿轮件用于改变无人机的航向角；可伸缩丝杆用于改变无人机的俯仰角度和/或横滚角度。
在本发明的实施例中，固定平台朝向无人机的一面还固定设置有空速计传感器，用于采集无人机的相对飞行速度；
控制装置还包括解算单元，用于通过气动参数的解算算法解算无人机在不同姿态下的感应数据和相对飞行速度，以得到无人机在不同姿态下的气动参数。
在本发明的实施例中，气动参数的解算算法满足下列公式：
无人机每秒的固定翼整体的升力数值：
其中，SUM(A1…An)为可伸缩丝杆采集的感应数据之和；Ls1、LS2…Lsn为时间；
无人机平均阶段测试时间的升力数值为：
其中，SUM(Ls1…Lsn)为升力数值之和，SUM(S1…Sn)为总的时间之和。
无人机的副翼操作的横滚力矩为：
其中，
为无人机的左机翼的横滚力矩的和的绝对值；
为无人机的右机翼的横滚力矩的和的绝对值；
无人机的升降舵操作的俯仰力矩为：
其中，
为无人机的前俯仰力矩的和的绝对值；
为无人机的后俯仰力矩的和的绝对值。
在本发明的实施例中，固定平台上固定设置有至少一图像采集设备，用于采集无人机的舵面影像。
在本发明的实施例中，控制装置与图像采集设备通信，控制装置还被配置成：
调节无人机的舵面角度；
获取不同角度下无人机的舵面影像；
根据舵面影像分析无人机在不同舵面角度下的形变。
在本发明的实施例中，还包括：
承载装置，通过数据采集装置与无人机连接，用于承载无人机按照预设路径行进。
本发明实施例第二方面提供一种车载气动测试方法，应用于控制装置，控制装置与数据采集装置通信，数据采集装置包括至少一可伸缩丝杆，可伸缩丝杆用于采集无人机对应位置的感应数据，车载气动测试方法包括：
调节可伸缩丝杆的高度以调节无人机的姿态；
通过可伸缩丝杆获取无人机在不同姿态时的感应数据；
通过空速计传感器获取无人机的相对飞行速度；
根据感应数据和相对飞行速度进行解算，以得到无人机在不同姿态下的气动参数。
在本发明的实施例中，气动参数的解算算法满足下列公式：
无人机每秒的固定翼整体的升力数值：
其中，SUM(A1…An)为可伸缩丝杆采集的感应数据之和；Ls1、LS2…Lsn为时间；
无人机平均阶段测试时间的升力数值为：
其中，SUM(Ls1…Lsn)为升力数值之和，SUM(S1…Sn)为总的时间之和。
无人机的副翼操作的横滚力矩为：
其中，
为无人机的左机翼的横滚力矩的和的绝对值；
为无人机的右机翼的横滚力矩的和的绝对值；
无人机的升降舵操作的俯仰力矩为：
其中，
为无人机的前俯仰力矩的和的绝对值；
为无人机的后俯仰力矩的和的绝对值。
在本发明的实施例中，控制装置还与图像采集装置通信，该车载气动测试方法包括：
调节无人机的舵面角度；
通过图像采集装置获取不同角度下无人机的舵面影像；
根据舵面影像分析无人机在不同舵面角度下的形变。
本发明的车载气动测试系统包括数据采集装置和控制装置，将数据采集装置与无人机连接，通过数据采集装置上的可伸缩丝杆采集无人机对应位置的感应数据，控制装置调节可伸缩丝杆以调节无人机的姿态，从而得到无人机在不同姿态下的感应数据，以便根据感应数据计算无人机在不同姿态下的气动参数。这样，可以极大地降低成本，使得气动测试更加简单。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的车载气动测试系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电动丝杆的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的数据采集装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的控制装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供车载气动测试方法的流程示意图；
图6是本发明另一实施例提供车载气动测试方法的流程示意图。
附图标记说明
1 数据采集装置 11 可伸缩丝杆
111 吸盘 12 安装支架
121 齿轮件 13 固定平台
131 调节圆盘 14 空速计传感器
15 图像采集设备 2 控制装置
21 姿态控制单元 22 解算单元
3 承载装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1是本发明实施例提供的车载气动测试系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种车载气动测试系统，应用于无人机，车载气动测试系统可以包括：
数据采集装置1，用于与无人机连接，数据采集装置包括至少一个可伸缩丝杆11，可伸缩丝杆11用于采集无人机对应位置的感应数据；
控制装置2，与数据采集装置1通信，包括姿态控制单元21，被配置成通过调节可伸缩丝杆以调节无人机的姿态，并且获取数据采集装置1采集的无人机在不同姿态下的感应数据。
在本发明的实施例中，无人机的气动测试主要包括升力特性、阻力特性、力矩特性及舵面操纵效率等测试内容。现有的气动测试的方法成本高、周期长且效率低，而本发明的实施例通过车载无人机进行气动测试。该车载气动测试系统包括数据采集装置1和控制装置2，控制装置2与数据采集装置1进行通信。数据采集装置1包括至少一个可伸缩丝杆11，可伸缩丝杆11是指可以上下伸缩的丝杆，可伸缩丝杆11用于连接无人机，控制装置2可以对可伸缩丝杆11的高度进行调节，从而改变无人机的姿态。例如，可伸缩丝杆11为六个，在无人机的飞行方向设置两个可伸缩丝杆，在与飞行方向垂直的方向设置四个可伸缩丝杆。在无人机前端的可伸缩丝杆11高度低于无人机后端的可伸缩丝杆11的情况下，无人机呈俯视状态；在无人机前端的可伸缩丝杆11高度高于无人机后端的可伸缩丝杆11的情况下，无人机呈仰视状态。控制装置2根据用户的设定调节每个可伸缩丝杆11的高度。在每个可伸缩丝杆的内部还可以集成有传感器，通过传感器可以采集可伸缩丝杆对应的无人机位置的感应数据，以便后续对无人机的气动参数进行解算。
本发明实施方式中，车载气动测试系统包括数据采集装置1和控制装置2，将数据采集装置与1无人机连接，通过数据采集装置1上的可伸缩丝杆11采集无人机对应位置的感应数据，控制装置2调节可伸缩丝杆以调节无人机的姿态，从而得到无人机在不同姿态下的感应数据，以便根据感应数据计算无人机在不同姿态下的气动参数。这样，可以极大地降低成本，使得气动测试更加简单。
如图1所示，在本发明的实施例中，还包括：
承载装置3，通过数据采集装置1与无人机连接，用于承载无人机按照预设路径行进。
具体地，该车载气动测试系统还包括载车装置3，载车装置3通过数据采集装置1与无人机连接，可以承载无人机按照预设路径行走。其中，预设路径可以是用户设置的一段距离，在这个距离内，沿预设直线做匀速直线运动，以便无人机产生感应数据。传统的风洞实验中，无人机是静止的，通过空气的流动来进行测试，而本发明的实施例中，无人机是可以移动的，使得测试更加简单，不受地域限制。本发明的实施例中，承载装置3可以包括多种适合承载无人机的车辆装置，例如轿车、运动型多用途汽车、越野车等。通过承载装置3承载无人机进行气动测试，灵活性更强。
图2是本发明实施例提供的电动丝杆的结构示意图。如图2所示，可伸缩丝杆11可以包括：
吸盘111，设置于可伸缩丝杆11与无人机接触的一端，用于将可伸缩丝杆11吸附于无人机；
应力传感器(图中未示出)，设置于可伸缩丝杆11的内部，用于获取可伸缩丝杆11在无人机对应位置的应力参数。
在本发明的实施例中，可伸缩丝杆11包括吸盘111和应力传感器，吸盘11设置于可伸缩丝杆11与无人机接触的一端，形成快拆结构，便于将可伸缩丝杆11吸附于无人机，并灵活地从车顶拆装。应力传感器集成于可伸缩丝杆11的内部，用于获取该可伸缩丝杆对应无人机位置的应力参数。应力是物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置，某一点单位面积上的内部即应力。通过可伸缩丝杆11一方面可以使得无人机快速拆装，另一方面可以获取无人机的应力参数，使得测试更加简单快捷。
图3是本发明实施例提供的数据采集装置的结构示意图。如图3所示，数据采集装置1还可以包括：
安装支架12，用于与承载装置1连接，安装支架12包括齿轮件121；
固定平台13，包括与齿轮件121匹配的调节圆盘131，固定平台13通过调节圆盘131与安装支架12连接，固定平台13朝向无人机的一面固定设置有可伸缩丝杆11。
在本发明的实施例中，数据采集装置1还包括安装支架12和固定平台13，安装支架12设置于数据装置1最底部，用于与承载装置1连接，固定平台13设置在安装支架12和无人机之间。固定平台13朝向无人机的一面固定设置有至少一个可伸缩丝杆11，固定平台通过可伸缩丝杆11与无人接连接。这样，无人机可以快速从数据采集装置1上拆装。在一个示例中，安装支架12可以为十字支架，在十字支架的中心设置有齿轮件121。对应地，固定平台13也可以为十字平台，在固定平台的中心设置有调节圆盘131。调节圆盘131与齿轮件121匹配，共同形成调节机构，通过该调节机构可以调节无人机的航向角，使得无人机能够更加灵活地调节姿态。
在本发明的实施例中，齿轮件121用于改变无人机的航向角；可伸缩丝杆11用于改变无人机的俯仰角度和/或横滚角度。
具体地，齿轮件121通过齿轮的转动，可以改变无人机的航向角，使得无人机在水平方向改变飞行角度。可伸缩丝杆11可以分别设置于无人机的飞行方向和垂直于飞行方向的方向。在一个示例中，调节无人机飞行方向设置的可伸缩丝杆11，可以改变无人机的俯仰角度。在另一个示例中，调节无人机垂直于飞行方向设置的可伸缩丝杆11，可以改变无人机的横滚角度。在另一个示例中，同时调节无人机飞行方向和垂直于飞行方向设置的可伸缩丝杆11，可以改变无人机的俯仰角度和横滚角度。本发明实施例通过调节可伸缩丝杆11和齿轮件121调节无人机的姿态，使得测试更加简单灵活。
如图3所示，在本发明的实施例中，固定平台13朝向无人机的一面还可以固定设置有空速计传感器14，用于采集无人机的相对飞行速度；
控制装置2还可以包括解算单元22，用于通过气动参数的解算算法解算无人机在不同姿态下的感应数据和相对飞行速度，以得到无人机在不同姿态下的气动参数。
在本发明的实施例中，空速计传感器是用于测量无人机的相对飞行速度。控制装置2是基于无人机的相对飞行速度和可伸缩丝杆11采集的感应数据得到气动参数的。因此，在固定平台13朝向无人机的一面除了设置有可伸缩丝杆11，还可以设置有空速计传感器14。数据采集装置1与控制装置2的解算单元22通信，控制装置2获取无人机在不同姿态下的感应数据和相对飞行速度，控制装置2根据感应数据和相对飞行速度解算得到无人机在不同姿态下的气动参数。这样，可以使得测试过程更加简单。
在本发明的实施例中，气动参数的解算算法满足下列公式：
无人机每秒的固定翼整体的升力数值：
其中，SUM(A1…An)为可伸缩丝杆采集的感应数据之和；Ls1、LS2…Lsn为时间；
无人机平均阶段测试时间的升力数值为：
其中，SUM(Ls1…Lsn)为升力数值之和，SUM(S1…Sn)为总的时间之和。
无人机的副翼操作的横滚力矩为：
其中，
为无人机的左机翼的横滚力矩的和的绝对值；
为无人机的右机翼的横滚力矩的和的绝对值；
无人机的升降舵操作的俯仰力矩为：
其中，
为无人机的前俯仰力矩的和的绝对值；
为无人机的后俯仰力矩的和的绝对值。
具体地，气动参数源数据来源于可伸缩丝杆11的应力传感器的位置。令垂直于飞机行驶方向为水平方向，飞机的形式方向为纵轴方向。在一个示例中，设置6个可伸缩丝杆11，水平方向设置4个，纵轴方向设置2个。将6个应力传感器初始化值为0，下压力信号为+值，上拉力信号为-值，水平左右末端两个应力传感器，获得机翼末端的升力参数，特别对于大于或等于60km/h速度的气动效应，机翼末端容易形变玩去，水平中间两侧的应力传感器获得主体的升力数值，纵轴方向前后2个应力传感器可获得无人机俯仰舵面的气动效应数值，水平方向4个应力传感器可获得副翼舵面效应的气动效应数值。因此，6个应力传感器可获得无人机整体的数值。具体的气动参数解算算法如下：
设置6个应力传感器的感应数值分别为：A1、A2、A3、A4、A5、A6；其中，A1至A4为水平方向上的四个电动丝杆的感应数值，A5和A6为纵轴上两个电动丝杆的感应数值。
每秒固定翼整体的升力数值为：
Ln1＝SUM(A1·······A6)；
平均阶段测试时间的升力数值为：
副翼操作的横滚力矩为：
升降舵操作的俯仰力矩为：
如图3所示，在本发明的实施例中，固定平台13上可以固定设置有至少一图像采集设备15，用于采集无人机的舵面影像。
具体地，图像采集设备15是用于采集图像的设备，可以包括但不限于摄像头、摄像机、相机、扫描仪等。数据采集装置1还可以包括至少一图像采集设备15，图像采集设备15设置在固定平台13上，用于采集无人机不同部位的舵面影像。舵面影像可以包括但不限于视频实时显示、视频图片截图和历史影像的回看。在一个示例中，图像采集设备15为摄像头，固定平台13的后端左右两侧和前端的中间位置分别安装有3个摄像头，以便后续检测无人机的左副翼、右副翼、水平翼及方向翼的舵面效应。
在本发明的实施例中，控制装置2与图像采集设备15通信，控制装置2还被配置成：
调节无人机的舵面角度；
获取不同角度下无人机的舵面影像；
根据舵面影像分析无人机在不同舵面角度下的形变。
具体地，控制装置2可以与无人机进行通信，从而设置无人机的舵面角度。例如，满足最少值0.1度的精度设置，并可设置连续动作。控制装置2还可以与图像采集设备15通信，通过图像采集设备15的视频影像，智能识别当前舵角的数值，同事支持舵面形变分析。形变分为舵角形变和舵面扭曲形变，可以根据舵面预设与实际角度差异，计算出当前角度的差值。根据舵面边缘端左中右的角度差异，自动估算舵面形变的角度。通过设置图像采集设备可以计算出无人机在不同姿态的舵面形变。
图4是本发明实施例提供的控制装置2的结构示意图。如图4所示，本发明的实施例中，数据采集装置1还可以包括惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)，例如，姿态传感器、加速度计和温度传感器(图中未示出)。控制装置2可以实现3个自由度的姿态控制。用户可以通过控制装置2的操作面板输入预定的方向、俯仰、横滚姿态值。
在本发明的实施例中，功能部分包括5个函数。第一函数为setplane函数，可以通过setplane函数来设置无人机的姿态，例如，方向、俯仰、横滚。第二函数为checkbuttons，该函数用来检查当前车载气动测试装置所处的模式。在一个示例中，电动丝杆及旋转电机不在其正常位置上，该函数会返回特定的数值，同时也将进行3个自由最大角度的自检。类似地，如果探测到一个比特定值大一点的数值，该函数会返回另一个值。如果没有检测到任何偏差角度，则返回默认值。第三函数为followlight，通过控制装置2对实际姿态传感器获得的数据，与预设的姿态值保持相对差值，确保数据监测装置的姿态保持一致。第四函数为keep，和第三函数的目的相同，只是数值来源于IMU感应计输出的，与测试过程中承载装置行驶产生的姿态变化，保持预设参数的姿态值。第五函数为followset，该函数将控制装置2输入的信号映射到输出的电动丝杆的脉冲宽度调至(Pulse Width Modulation，PWM)信号上与旋转电机的电子调速器上。
图5是本发明一实施例提供一种车载气动测试方法，应用于控制装置，控制装置可以与数据采集装置通信，数据采集装置可以包括至少一可伸缩丝杆，可伸缩丝杆用于采集无人机对应位置的感应数据。如图5所示，该车载气动测试方法可以包括：
步骤S51、调节可伸缩丝杆的高度以调节无人机的姿态；
步骤S52、通过可伸缩丝杆获取无人机在不同姿态时的感应数据；
步骤S53、通过空速计传感器获取无人机的相对飞行速度；
步骤S54、根据感应数据和相对飞行速度进行解算，以得到无人机在不同姿态下的气动参数。
在本发明的实施例中，控制装置与数据采集装置通信，控制装置可以包括姿态控制单元，控制装置通过调节可伸缩丝杆的高度以调节无人机的姿态，通过可伸缩丝杆的不同高度获取无人机在不同姿态时的感应数据。无人机的气动测试主要包括升力特性、阻力特性、力矩特性及舵面操纵效率等测试内容。在一个示例中，数据采集装置包括至少一个可伸缩丝杆，可伸缩丝杆是指可以上下伸缩的丝杆，可伸缩丝杆用于连接无人机，控制装置可以对可伸缩丝杆的高度进行调节，从而改变无人机的姿态。例如，可伸缩丝杆为六个，在无人机的飞行方向设置两个可伸缩丝杆，在与飞行方向垂直的方向设置四个可伸缩丝杆。在无人机前端的可伸缩丝杆高度低于无人机后端的可伸缩丝杆的情况下，无人机呈俯视状态；在无人机前端的可伸缩丝杆高度高于无人机后端的可伸缩丝杆的情况下，无人机呈仰视状态。控制装置根据用户的设定调节每个可伸缩丝杆的高度。在每个可伸缩丝杆的内部还可以集成有传感器，通过传感器可以采集可伸缩丝杆对应的无人机位置的感应数据，以便后续对无人机的气动参数进行解算。
在本发明的实施例中，控制装置还可以通过空速计传感器获取无人机的相对飞行速度空速计传感器是用于测量无人机的相对飞行速度。控制装置是基于无人机的相对飞行速度和可伸缩丝杆采集的感应数据得到气动参数的。因此，在固定平台朝向无人机的一面除了设置有可伸缩丝杆，还可以设置有空速计传感器。数据采集装置与控制装置的解算单元通信，控制装置获取无人机在不同姿态下的感应数据和相对飞行速度，控制装置根据感应数据和相对飞行速度解算得到无人机在不同姿态下的气动参数。这样，可以使得测试过程更加简单。
在本发明的实施例中，气动参数的解算算法满足下列公式：
无人机每秒的固定翼整体的升力数值：
其中，SUM(A1…An)为可伸缩丝杆采集的感应数据之和；Ls1、LS2…Lsn为时间；
无人机平均阶段测试时间的升力数值为：
其中，SUM(Ls1…Lsn)为升力数值之和，SUM(S1…Sn)为总的时间之和。
无人机的副翼操作的横滚力矩为：
其中，
为无人机的左机翼的横滚力矩的和的绝对值；
为无人机的右机翼的横滚力矩的和的绝对值；
无人机的升降舵操作的俯仰力矩为：
其中，
为无人机的前俯仰力矩的和的绝对值；
为无人机的后俯仰力矩的和的绝对值。
具体地，气动参数源数据来源于可伸缩丝杆的应力传感器的位置。令垂直于飞机行驶方向为水平方向，飞机的形式方向为纵轴方向。在一个示例中，设置6个可伸缩丝杆，水平方向设置4个，纵轴方向设置2个。将6个应力传感器初始化值为0，下压力信号为+值，上拉力信号为-值，水平左右末端两个应力传感器，获得机翼末端的升力参数，特别对于大于或等于60km/h速度的气动效应，机翼末端容易形变玩去，水平中间两侧的应力传感器获得主体的升力数值，纵轴方向前后2个应力传感器可获得无人机俯仰舵面的气动效应数值，水平方向4个应力传感器可获得副翼舵面效应的气动效应数值。因此，6个应力传感器可获得无人机整体的数值。具体的气动参数解算算法如下：
设置6个应力传感器的感应数值分别为：A1、A2、A3、A4、A5、A6；其中，A1至A4为水平方向上的四个电动丝杆的感应数值，A5和A6为纵轴上两个电动丝杆的感应数值。
每秒固定翼整体的升力数值为：
Ln1＝SUM(A1·······A6)；
平均阶段测试时间的升力数值为：
副翼操作的横滚力矩为：
升降舵操作的俯仰力矩为：
图6是本发明另一实施例提供一种车载气动测试方法。控制装置还与图像采集装置通信。如图6所示，该车载气动测试方法包括：
步骤S61、调节无人机的舵面角度；
步骤S62、通过图像采集装置获取不同角度下无人机的舵面影像；
步骤S63、根据舵面影像分析无人机在不同舵面角度下的形变。
具体地，控制装置可以与无人机进行通信，从而设置无人机的舵面角度。例如，满足最少值0.1度的精度设置，并可设置连续动作。控制装置还可以与图像采集设备通信，通过图像采集设备的视频影像，智能识别当前舵角的数值，同事支持舵面形变分析。形变分为舵角形变和舵面扭曲形变，可以根据舵面预设与实际角度差异，计算出当前角度的差值。根据舵面边缘端左中右的角度差异，自动估算舵面形变的角度。通过设置图像采集设备可以计算出无人机在不同姿态的舵面形变。
本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述车载气动测试方法。
本发明实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述车载气动测试方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：
调节可伸缩丝杆的高度以调节无人机的姿态；
通过可伸缩丝杆获取无人机在不同姿态时的感应数据；
通过空速计传感器获取无人机的相对飞行速度；
根据感应数据和相对飞行速度进行解算，以得到无人机在不同姿态下的气动参数；
调节无人机的舵面角度；
通过图像采集装置获取不同角度下无人机的舵面影像；
根据舵面影像分析无人机在不同舵面角度下的形变。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种车载气动测试系统，应用于无人机，其特征在于，所述车载气动测试系统包括：
数据采集装置，用于与所述无人机连接，所述数据采集装置包括至少一个可伸缩丝杆，所述可伸缩丝杆用于采集所述无人机对应位置的感应数据；
控制装置，与所述数据采集装置通信，包括姿态控制单元，用于通过调节所述可伸缩丝杆以调节所述无人机的姿态，并且获取所述数据采集装置采集的所述无人机在不同姿态下的感应数据。
2.根据权利要求1所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述可伸缩丝杆包括：
吸盘，设置于所述可伸缩丝杆与所述无人机接触的一端，用于将所述可伸缩丝杆吸附于所述无人机；
应力传感器，设置于所述可伸缩丝杆的内部，用于获取所述可伸缩丝杆在所述无人机对应位置的应力参数。
3.根据权利要求1所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括：
安装支架，用于与承载装置连接，所述安装支架包括齿轮件；
固定平台，包括与所述齿轮件匹配的调节圆盘，所述固定平台通过所述调节圆盘与所述安装支架连接，所述固定平台朝向所述无人机的一面固定设置有所述可伸缩丝杆。
4.根据权利要求3所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述齿轮件用于改变所述无人机的航向角；所述可伸缩丝杆用于改变所述无人机的俯仰角度和/或横滚角度。
5.根据权利要求3所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述固定平台朝向所述无人机的一面还固定设置有空速计传感器，用于采集所述无人机的相对飞行速度；
所述控制装置还包括解算单元，用于通过气动参数的解算算法解算所述无人机在不同姿态下的感应数据和所述相对飞行速度，以得到所述无人机在不同姿态下的气动参数。
6.根据权利要求5所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述气动参数的解算算法满足下列公式：
所述无人机每秒的固定翼整体的升力数值：
其中，SUM(A1…An)为所述可伸缩丝杆采集的感应数据之和；Ls1、LS2…Lsn为时间；
所述无人机平均阶段测试时间的升力数值为：
其中，SUM(Ls1…Lsn)为所述升力数值之和，SUM(S1…Sn)为总的时间之和；
所述无人机的副翼操作的横滚力矩为：
其中，
为所述无人机的左机翼的横滚力矩的和的绝对值；
为所述无人机的右机翼的横滚力矩的和的绝对值；
所述无人机的升降舵操作的俯仰力矩为：
其中，
为所述无人机的前俯仰力矩的和的绝对值；
为所述无人机的后俯仰力矩的和的绝对值。
7.根据权利要求3所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述固定平台上固定设置有至少一图像采集设备，用于采集所述无人机的舵面影像。
8.根据权利要求7所述的车载气动测试系统，其特征在于，所述控制装置与所述图像采集设备通信，所述控制装置还被配置成：
调节所述无人机的舵面角度；
获取不同角度下所述无人机的舵面影像；
根据所述舵面影像分析所述无人机在不同舵面角度下的形变。
9.根据权利要求1所述的车载气动测试系统，其特征在于，还包括：
承载装置，通过所述数据采集装置与无人机连接，用于承载所述无人机按照预设路径行进。
10.一种车载气动测试方法，其特征在于，应用于控制装置，所述控制装置与数据采集装置通信，所述数据采集装置包括至少一可伸缩丝杆，所述可伸缩丝杆用于采集无人机对应位置的感应数据，所述车载气动测试方法包括：
调节可伸缩丝杆的高度以调节无人机的姿态；
通过所述可伸缩丝杆获取所述无人机在不同姿态时的感应数据；
通过空速计传感器获取所述无人机的相对飞行速度；
根据所述感应数据和所述相对飞行速度进行解算，以得到所述无人机在不同姿态下的气动参数。
11.根据权利要求10所述的车载气动测试方法，其特征在于，所述气动参数的解算算法满足下列公式：
所述无人机每秒的固定翼整体的升力数值：
其中，SUM(A1…An)为所述可伸缩丝杆采集的感应数据之和；Ls1、LS2…Lsn为时间；
所述无人机平均阶段测试时间的升力数值为：
其中，SUM(Ls1…Lsn)为所述升力数值之和，SUM(S1…Sn)为总的时间之和；
所述无人机的副翼操作的横滚力矩为：
其中，
为所述无人机的左机翼的横滚力矩的和的绝对值；
为所述无人机的右机翼的横滚力矩的和的绝对值；
所述无人机的升降舵操作的俯仰力矩为：
其中，
为所述无人机的前俯仰力矩的和的绝对值；
为所述无人机的后俯仰力矩的和的绝对值。
12.根据权利要求10所述的车载气动测试方法，其特征在于，所述控制装置还与图像采集装置通信，所述车载气动测试方法包括：
调节所述无人机的舵面角度；
通过所述图像采集装置获取不同角度下所述无人机的舵面影像；
根据所述舵面影像分析所述无人机在不同舵面角度下的形变。
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|---|---|---|---|
| CN202011643439.8A CN112758351A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 车载气动测试装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114166462A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-03-11 | 夏青元 | 一种车载式模拟风洞流场的飞行器气动参数综合测量系统 |
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| CN107472554A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-15 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种无人机车载气动力测试系统 |
| CN109573097A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-04-05 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种低速飞行器气动参数车载测试方法及系统 |
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- 2020-12-31 CN CN202011643439.8A patent/CN112758351A/zh active Pending
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