CN114486149B - 一种基于无人机测试的风场模拟发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于无人机测试的风场模拟发生装置。所述基于无人机测试的风场模拟发生装置包括：底座；限位架，所述限位架的顶部固定安装于所述底座的底部。本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置，风机阵列在控制系统的控制下，由多个风机产生一定的风速的空气流，经过扰流栅后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致，再流过整流栅，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场，可检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速的目的，得到了一个在一定区域内，风速和风向都趋向一致的均匀风场，可以对无人机在不同风速下的飞行状态进行测试。

Description

一种基于无人机测试的风场模拟发生装置及方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于无人机测试的风场模拟发生装置及方法。

背景技术

随着信息时代的不断发展与进步，对智能设备的控制和管理技术不断的提高，而对于一些狭小和高空环境的操作需求，相对于人工操作而言，采用机器操作的方式更加方便和快捷，提高施工和维护的安全性，而无人机的应用逐渐的增加，配合智能管理和无线遥控能够从分体现无人机的利用价值和发展前景。

无人机又称为无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强优点，而随着信息时代的不断发展，无人机步进能够用于高空运输、高空画面采集和高空播报，而且能够应用于空中特效，应用范围广泛，但是在无人机使用的过程中，对无人机运行的检测尤为重要。

在对无人机进行试验性检测时，需要对无人机的风力抗性进行试验，实现无人机实际操作时的抗风性能检测，以便于对无人机性能的采集，在对环境风力影响进行试验时，需要使用到风场模拟发生设备，现有的风场模拟发生设备在使用时，风力流分布不均匀，使得风力流易出现紊乱而影响无人机检测的现象。

因此，有必要提供一种基于无人机测试的风场模拟发生装置及方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种基于无人机测试的风场模拟发生装置，解决了无人机试验用风力流不稳定的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置包括：底座；

限位架，所述限位架的顶部固定安装于所述底座的底部，所述限位架的一侧固定安装有支撑弹簧，所述支撑弹簧的一侧固定安装有拉杆；

供风机组，所述供风机组的底部固定安装于所述底座的顶部，所述供风机组的内侧安装有至少十二组风机，并且供风机组的外侧安装有防护网；

扰流栅，所述扰流栅的底部固定安装于所述底座的顶部；

整流栅，所述整流栅的底部固定安装于所述底座的顶部；

电气箱，所述电气箱的底部固定安装于所述底座的顶部；

折叠平板，所述折叠平板的底部安装于所述底座的表面，所述折叠平板的顶部安装有工作台。

优选的，所述底座的底部安装有至少四组万向轮，四组万向轮矩形阵列分布在所述底座的下方。

优选的，所述拉杆的表面横穿所述限位架的内部，并且拉杆的表面与所述限位架的内表面滑动连接。

优选的，所述扰流栅安装于所述供风机组的输出方向上，所述整流栅安装于所述扰流栅的输出方向上。

优选的，所述电气箱上分别安装有触摸屏和控制开关，并且电气箱安装于所述底座顶部的侧边。

优选的，所述底座由钢型材焊接而成，并且表面进行防锈处理。

优选的，所述扰流栅主体由铝合金构成，内部装有多片导风板。

优选的，所述整流栅主体由铝合金构成，内部安装有多平行孔的铝合金型材。

优选的，所述折叠平板上开设有移动滑槽，并且折叠平板上安装有调节电机，所述调节电机的输出端固定安装有丝杆，所述丝杆的表面螺纹安装有移动滑板，所述移动滑板的顶部固定安装有支撑杆，所述支撑杆的顶端转动安装有第一转动件，所述第一转动件的顶部与所述工作台的底部固定连接，所述工作台上开设有传动槽，所述折叠平板的顶部固定安装有第一伸缩件，所述第一伸缩件的输出端固定安装有传动轴，所述移动滑板的表面与所述移动滑槽的内表面滑动连接，所述传动轴的表面与所述传动槽的内表面传动连接。

本发明还提供一种基于无人机测试的风场模拟发生方法，包括以下步骤：

S1在底座上安装风机阵列结构，风机阵列在控制系统的控制下，由十二组风机产生一定的风速的空气流，空气输入端增加防护网，提高设备运行的稳定性和安全性；

S2在风机阵列的输出方向上安装扰流栅，空气流经过扰流栅处理后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致；

S3在扰流栅的尾端安装整流栅，扰流处理后的气流再流过整流栅，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场；

S4风场出风时风速传感器对出风进行检测，检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速。

与相关技术相比较，本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置具有如下有益效果：

本发明提供一种基于无人机测试的风场模拟发生装置，风机阵列在控制系统的控制下，由多个风机产生一定的风速的空气流，经过扰流栅后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致，再流过整流栅，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场，可检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速的目的，得到了一个在一定区域内，风速和风向都趋向一致的均匀风场，可以对无人机在不同风速下的飞行状态进行测试。

附图说明

图1为本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置的第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的供风机组部分的结构示意图；

图3为图1所示的拉杆部分的三维图；

图4为本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置的第二实施例的结构示意图；

图5为图4所示的工作台部分的三维图；

图6为本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置的优化方案的结构示意图。

图中标号：

100、底座，110、万向轮；

200、限位架，210、支撑弹簧，220、拉杆；

300、供风机组，310、风机，320、防护网；

400、扰流栅；

500、整流栅；

600、电气箱，610、触摸屏，620、控制开关；

700、折叠平板，701、移动滑槽，702、调节电机，703、丝杆，704、移动滑板，705、支撑杆，706、第一转动件，710、工作台，711、传动槽，720、第二转动件；

800、第一伸缩件，810、传动轴，820、第二伸缩件；

900、第三伸缩件，910、第三转动件，920、第四转动件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

第一实施例：

请结合参阅图1、图2和图3，其中，图1为本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置的第一实施例的结构示意图；图2为图1所示的供风机组部分的结构示意图；图3为图1所示的拉杆部分的三维图。

一种基于无人机测试的风场模拟发生装置包括：底座100；限位架200，所述限位架200的顶部固定安装于所述底座100的底部，所述限位架200的一侧固定安装有支撑弹簧210，所述支撑弹簧210的一侧固定安装有拉杆220；供风机组300，所述供风机组300的底部固定安装于所述底座100的顶部，所述供风机组300的内侧安装有至少十二组风机310，并且供风机组300的外侧安装有防护网320；扰流栅400，所述扰流栅400的底部固定安装于所述底座100的顶部；整流栅500，所述整流栅500的底部固定安装于所述底座100的顶部；电气箱600，所述电气箱600的底部固定安装于所述底座100的顶部；折叠平板700，所述折叠平板700的底部安装于所述底座100的表面，所述折叠平板700的顶部安装有工作台710。

折叠平板700为工作台710提供安装的空间，为无人机试验时提供支撑空间，工作台710为无人机的起飞提供平台。

所述底座100的底部安装有至少四组万向轮110，四组万向轮110矩形阵列分布在所述底座100的下方。

在可选的方式中，设备的底座100上安装有四个车轮，前面两个为万向轮，可在人力推动下，方便的进行移动和转向。

所述拉杆220的表面横穿所述限位架200的内部，并且拉杆220的表面与所述限位架200的内表面滑动连接。

拉杆220通过限位架200和支撑弹簧210的支撑作用下，使得设备在移动时，向前方拉出拉杆220，便于人员控制运行方向。

所述扰流栅400安装于所述供风机组300的输出方向上，所述整流栅500安装于所述扰流栅400的输出方向上。

供风机组300骨架由铝合金构成，装有12个风机310，可独立控制每个风机310的转速，以便产生可控风速的均匀风场；

12个风机310形成风机阵列。

防护网320采用不锈钢材质，安装于进风侧，防止吸入异物，并起到防护作用，避免风机310运行时伤人。

所述电气箱600上分别安装有触摸屏610和控制开关620，并且电气箱600安装于所述底座100顶部的侧边，电气箱600内部安装有控制系统、变频器、传感器调理电路及相关现有技术的控制电器元件，实现检测风场参数，控制风机310转速，调整出风风速及安全保护的功能。

触摸屏610显示系统工作状态及参数，并实现控制参数设定等人机交互功能；

控制开关620包含总电源开关、起动开关、指示灯、报警灯、急停开关及相关的系统控制开关，实现对风场发生装置的基本操作。

所述底座100由钢型材焊接而成，并且表面进行防锈处理。

作为其它部分的安装基础，起到主要的支撑作用。

所述扰流栅400主体由铝合金构成，内部装有多片导风板，可使多个风机产生的空气流进行充分混合，便于整流后得到均匀风场。

所述整流栅500主体由铝合金构成，内部安装有多平行孔的铝合金型材，对风机产生的风场进行整流，气流流过整流栅后，变为各点风速、风向相同的均匀风场。

整流栅500的出口处有风速传感器，可检测出风速度并与设定值进行比较。

本发明还提供一种基于无人机测试的风场模拟发生方法，包括以下步骤：

S1在底座100上安装风机阵列结构，风机阵列在控制系统的控制下，由十二组风机310产生一定的风速的空气流，空气输入端增加防护网320，提高设备运行的稳定性和安全性；

S2在风机阵列的输出方向上安装扰流栅400，空气流经过扰流栅400处理后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致；

S3在扰流栅400的尾端安装整流栅500，扰流处理后的气流再流过整流栅500，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场；

S4风场出风时风速传感器对出风进行检测，检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速。

本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置的工作原理如下：

在底座100上安装风机阵列结构，风机阵列在控制系统的控制下，由十二组风机310产生一定的风速的空气流，空气输入端增加防护网320，提高设备运行的稳定性和安全性；

在风机阵列的输出方向上安装扰流栅400，空气流经过扰流栅400处理后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致；

在扰流栅400的尾端安装整流栅500，扰流处理后的气流再流过整流栅500，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场；

风场出风时风速传感器对出风进行检测，检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速。

与相关技术相比较，本发明提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置具有如下有益效果：

风机阵列在控制系统的控制下，由多个风机310产生一定的风速的空气流，经过扰流栅400后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致，再流过整流栅500，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场，可检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速的目的，得到了一个在一定区域内，风速和风向都趋向一致的均匀风场，可以对无人机在不同风速下的飞行状态进行测试。

第二实施例：

请参阅图4、图5和图6，基于本申请的第一实施例提供的一种基于无人机测试的风场模拟发生装置，本申请的第二实施例提出另一种基于无人机测试的风场模拟发生装置。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。

具体的，本申请的第二实施例提供的基于无人机测试的风场模拟发生装置的不同之处在于，基于无人机测试的风场模拟发生装置，还包括：

所述折叠平板700上开设有移动滑槽701，并且折叠平板700上安装有调节电机702，所述调节电机702的输出端固定安装有丝杆703，所述丝杆703的表面螺纹安装有移动滑板704，所述移动滑板704的顶部固定安装有支撑杆705，所述支撑杆705的顶端转动安装有第一转动件706，所述第一转动件706的顶部与所述工作台710的底部固定连接，所述工作台710上开设有传动槽711，所述折叠平板700的顶部固定安装有第一伸缩件800，所述第一伸缩件800的输出端固定安装有传动轴810。

调节电机702的输出端与丝杆703的一端连接，并且调节电机702的输出轴贯穿折叠平板700的表面且延伸至移动滑槽701的内部，并且调节电机702的输出轴与折叠平板700的表面转动连接，丝杆703的表面位于移动滑槽701的内部，并且丝杆703的轴端与移动滑槽701的内表面转动连接，丝杆703转动时方便带动移动滑板704水平移动调节，移动滑板704移动时带动上方的工作台710同步水平移动，从而方便对试验点位与出风点位的距离进行调控，以满足不同距离下试验的进行和需求。

支撑杆705的顶端通过第一转动件706为工作台710的转动调节提供支撑，第一伸缩件800的输出端通过传动轴810与传动槽711的内表面连接，使得第一伸缩件800的输出端向上转动时，第一伸缩件800的输出端通过传动轴810和传动槽711方便带动工作台710进行升降转动调节，工作台710升降调节时方便带动无人机升降前的倾斜角度进行调节，从而方便对吹风的倾斜度进行调节，以方便检测在不同吹风方向下无人机的起飞试验情况。

所述移动滑板704的表面与所述移动滑槽701的内表面滑动连接，所述传动轴810的表面与所述传动槽711的内表面传动连接。

有益效果：

通过移动机构方便对工作台710的水平位置进行调节，移动滑板704移动时带动上方的工作台710同步水平移动，从而方便对试验点位与出风点位的距离进行调控，以满足不同距离下试验的进行和需求，同时转动机构方便对工作台710的倾斜角度进行调节，对吹风的倾斜度进行调节，以方便检测在不同吹风方向下无人机的起飞试验情况。

进一步的，所述折叠平板700的顶部固定安装有第二伸缩件820，所述第二伸缩件820的输出端与所述工作台710的底部固定连接，所述折叠平板700的一端通过第二转动件720转动安装于所述底座100的顶部，所述整流栅500的外表面与所述折叠平板700之间安装有第三伸缩件900，所述第三伸缩件900的顶端通过第三转动件910转动安装于所述整流栅500的外表面，并且第三伸缩件900的输出端通过第四转动件920转动安装于所述折叠平板700的外表面。

折叠平板700的表面通过第三伸缩件900方便在底座100上进行转动调节，整流栅500的输出方向上预留有储存空间，储存空间的内部与工作台710的表面相适配，在折叠平板700向上转动时，折叠平板700带动工作台710向上转动至储存空间的内部，以便于对工作台710不使用时的折叠收起，减少设备不使用时占用的空间，方便设备的维护和管理。

同时通过第二伸缩件820方便带动工作台710的表面进行升降调节，以便于在不同高度下起降时进行检测，检测时配合第三伸缩件900方便带动折叠平板700进行转动调节，以对工作台710使用时的倾斜角度进行调节，以满足不同倾斜状态的无人机起飞丰产试验。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，包括：

底座；

限位架，所述限位架的顶部固定安装于所述底座的底部，所述限位架的一侧固定安装有支撑弹簧，所述支撑弹簧的一侧固定安装有拉杆；

供风机组，所述供风机组的底部固定安装于所述底座的顶部，所述供风机组的内侧安装有至少十二组风机，并且供风机组的外侧安装有防护网；

扰流栅，所述扰流栅的底部固定安装于所述底座的顶部；

整流栅，所述整流栅的底部固定安装于所述底座的顶部；

电气箱，所述电气箱的底部固定安装于所述底座的顶部；

折叠平板，所述折叠平板的底部安装于所述底座的表面，所述折叠平板的顶部安装有工作台；

所述折叠平板上开设有移动滑槽，并且折叠平板上安装有调节电机，所述调节电机的输出端固定安装有丝杆，所述丝杆的表面螺纹安装有移动滑板，所述移动滑板的顶部固定安装有支撑杆，所述支撑杆的顶端转动安装有第一转动件，所述第一转动件的顶部与所述工作台的底部固定连接，所述工作台上开设有传动槽，所述折叠平板的顶部固定安装有第一伸缩件，所述第一伸缩件的输出端固定安装有传动轴，所述移动滑板的表面与所述移动滑槽的内表面滑动连接，所述传动轴的表面与所述传动槽的内表面传动连接；

所述折叠平板的顶部固定安装有第二伸缩件，所述第二伸缩件的输出端与所述工作台的底部固定连接，所述折叠平板的一端通过第二转动件转动安装于所述底座的顶部，所述整流栅的外表面与所述折叠平板之间安装有第三伸缩件，所述第三伸缩件的顶端通过第三转动件转动安装于所述整流栅的外表面，并且第三伸缩件的输出端通过第四转动件转动安装于所述折叠平板的外表面。

2.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述底座的底部安装有至少四组万向轮，四组万向轮矩形阵列分布在所述底座的下方。

3.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述拉杆的表面横穿所述限位架的内部，并且拉杆的表面与所述限位架的内表面滑动连接。

4.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述扰流栅安装于所述供风机组的输出方向上，所述整流栅安装于所述扰流栅的输出方向上。

5.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述电气箱上分别安装有触摸屏和控制开关，并且电气箱安装于所述底座顶部的侧边。

6.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述底座由钢型材焊接而成，并且表面进行防锈处理。

7.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述扰流栅主体由铝合金构成，内部装有多片导风板。

8.根据权利要求1所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置，其特征在于，所述整流栅主体由铝合金构成，内部安装有多平行孔的铝合金型材。

9.一种基于无人机测试的风场模拟发生方法，其特征在于，使用如权利要求1-8中任一项所述的基于无人机测试的风场模拟发生装置进行风场模拟，所述基于无人机测试的风场模拟发生方法具体包括以下步骤：

S1在底座上安装风机阵列结构，风机阵列在控制系统的控制下，由十二组风机产生一定的风速的空气流，空气输入端增加防护网，提高设备运行的稳定性和安全性；

S2在风机阵列的输出方向上安装扰流栅，空气流经过扰流栅处理后，多个空气流充分混合，各点的气流速度达到基本一致；

S3在扰流栅的尾端安装整流栅，扰流处理后的气流再流过整流栅，将含有多种扰流的气流整理为速度、方向都一致的均匀风场；

S4风场出风时风速传感器对出风进行检测，检测出风速度并与设定值进行比较，控制系统进行闭环调节，实现自动控制风速。