一种多旋翼无人飞行器性能测试平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种多旋翼无人飞行器性能测试平台及方法，所述测试平台包括底座、立柱、顶架、性能测试仪器和计算处理中心；所述立柱的底部通过球头万向轴承连接在底座上，该立柱的顶部通过球头万向轴承连接在顶架上；所述顶架通过弹性拉索悬挂在外部刚性体上；所述多旋翼无人飞行器的机架上设有套在立柱上的套环；所述性能测试仪器包括设置在多旋翼无人飞行器上的用于测量多旋翼无人飞行器飞行姿态信息及工况信息的机上测试仪器和设置在测试平台上的用于测量多旋翼无人飞行器的外部响应信息的地面测试仪器；所述计算处理中心包括数据采集单元和数据分析单元。本发明专利技术的测试平台不仅结构简单，灵活性好，而且还可以准确测试出飞行器的多种性能指标。

【技术实现步骤摘要】
一种多旋翼无人飞行器性能测试平台及方法
本专利技术涉及一种测试设备及方法，具体涉及一种多旋翼无人飞行器性能测试平台及方法。
技术介绍
近年来，多旋翼无人飞行器以其安全、体积小、应用灵活、作业效率高等优点被广泛应用于军事、科研、民用等各个领域，无人飞行器无论在民用领域还是军事领域都有着广阔的市场和应用前景，尤其在极为危险、恶劣的环境中更显示出了其应用价值。多旋翼无人飞行器出现后，它的寿命平均值并不高。随着多旋翼无人飞行器系统功能的扩展，机载设备越来越先进、复杂、昂贵，由于系统性能先进，造价昂贵，就要求无人飞行器的服役时间也要逐渐增加，对无人飞行器的性能、寿命要求将越来越严格。同时，多旋翼无人飞行器的应用正逐步扩展到民用和科学研究领域。一般而言，民用用户要求性能高，造价低。如果没有科学的可以依据的设计数据，没有一定的性能指标和寿命指标，可靠性与寿命指标过低，民用用户势必无法认同，这样将阻碍无人飞行器向民用市场的扩展。现在无人飞行器市场竞争极为激烈，国内目前有近百家单位在研制生产无人飞行器。在系统性能差不多的情况下，用户必然倾向于长寿命、可靠性高、稳定性能好的无人飞行器。因此，为取得最优的性价比效益，对无人飞行器的载荷性能、抗风性能、稳定性能、寿命性能等性能参数进行测试就显得尤为必要。目前，无人飞行器性能测试平台所采用的测试技术还不够成熟，在实际应用中并不多见，而且在已有的无人飞行器性能测试平台中还存在两大主要问题：一是现有的无人飞行器性能测试平台功能不够全面，现有的无人飞行器性能测试平台中并没有某一种平台是适于测试无人飞行器的综合性能的，而是只针对无人飞行器的某一种性能的测试而研制的，这就导致用户的参考指标不够全面，难于选择；二是现有的无人飞行器性能测试平台给出的参考参数不够准确，现有的无人飞行器性能测试平台所测试的参数均是在无人飞行器工作在理想的环境中所得出的性能参数，而在现实作业中环境变化性很大，载荷、风力、振动等因素对无人飞行器性能均会产生很大影响，这将导致用户对无人飞行器的选择产生偏差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多旋翼无人飞行器性能测试平台，该测试平台不仅结构简单，灵活性好，而且还可以准确测试出多旋翼无人飞行器的多种性能指标，有很强的实用性和指导意义。本专利技术的另外一个目的在于提供一种应用上述多旋翼无人飞行器性能测试平台实现的多旋翼无人飞行器性能测试方法，该性能测试方法包括载荷性能测试方法、抗风性能测试方法、稳定性能测试方法以及可靠性能测试方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，包括底座、立柱、顶架、性能测试仪器和计算处理中心，此外还包括环绕在四周的外部围网；其中：所述立柱的底部通过球头万向轴承连接在底座上，该立柱的顶部通过球头万向轴承连接在顶架上；所述顶架通过弹性拉索悬挂在外部刚性体上；所述多旋翼无人飞行器的支架上设有套环，该套环套在所述立柱上形成滑动结构；所述外部围网包括围网支架和柔性织网，用于整个测试平台的安全防护；所述性能测试仪器包括设置在多旋翼无人飞行器上的用于测量多旋翼无人飞行器飞行姿态信息及工况信息的机上测试仪器，以及设置在所述测试平台上的用于测量多旋翼无人飞行器的外部响应信息的地面测试仪器；其中，所述机上测试仪器包括运动姿态传感器及工况传感器；所述地面测试仪器包括电流传感器、拉力传感器、测距传感器、水平仪以及影像设备，其中，所述电流传感器用于测量多旋翼无人飞行器电控系统的工作电流，该电流传感器设置在电源供电线路中；所述拉力传感器用于测量多旋翼无人飞行器的升力，该拉力传感器的下端连接在底座上，上端连接在多旋翼无人飞行器的机身上；所述测距传感器用于测量多旋翼无人飞行器的飞行高度，该测距传感器设置于底座上；所述水平仪用于测量测试平台的水平情况，该水平仪设置于底座平面上；所述影像设备用于摄制测试过程并记录多旋翼无人飞行器各关键部件的热像，该影像设备设置于围网支架上；所述计算处理中心包括数据采集单元和数据分析单元，数据采集单元用于将性能测试仪器中采集到的测试信号发送给数据分析单元；所述数据分析单元用于根据数据采集单元获取的测试信号进行运算和存储，获得多旋翼无人飞行器性能测试结果。本专利技术的一个优选方案，其中，所述底座的上侧设有下滑动装置，该下滑动装置包括沿径向设置在底座上的下滑轨以及设置在下滑轨上的下滑块，所述立柱的下端通过球头万向轴承连接在下滑块上；当下滑块调节到确定位置后，该下滑块通过螺丝固定在下滑轨上；所述顶架的下侧设有上滑动装置，该上滑动装置包括沿径向设置在顶架上的上滑轨以及设置在上滑轨上的上滑块，所述立柱的上端通过球头万向轴承连接在上滑块上；当上滑块调节到确定位置后，该上滑块通过螺丝固定在上滑轨上。上述优选方案中，通过设置下滑动装置和上滑动装置，可以根据多旋翼无人飞行器的形状和机臂的长短来调节立柱的位置，使得本专利技术的测试平台可以适用于对不同尺寸的多旋翼无人飞行器进行测试。优选地，所述底座的中部设有重力块，以降低整个测试平台的重心，增加其稳定性；所述底座上设有安装孔，用于将下滑动装置固定于底座上，且底座上设有不同角度的安装孔，可根据需要调整下滑动装置的安装位置以适应不同种类的多旋翼无人机，如四旋翼、六旋翼或八旋翼等等。本专利技术的一个优选方案，其中，所述立柱的上下两端设有上限位销和下限位销，所述上限位销和下限位销之间的立柱表面设有刻度。所述上限位销和下限位销分别用于限定多旋翼无人飞行器的飞行高度上限和起飞位置；所述刻度用于指示多旋翼无人飞行器的高程位置。优选地，所述上限位销和下限位销由套设在立柱上的圆环状阻尼器构成，用于给多旋翼无人飞行器到达最高位和最低位时起到缓冲减震作用。本专利技术的一个优选方案，其中，所述运动姿态传感器是全球定位系统定位传感器或陀螺仪或航姿参考系统或惯性测量单元，用于测量多旋翼无人飞行器的运动姿态参数，该运动姿态参数包括位置、速度、高度、航向和倾角；所述工况传感器是工作温度传感器、转速传感器或振动传感器中的一种或多种。本专利技术的一个优选方案，其中，所述立柱为由轻质刚性材料制成的圆杆，数量为一根或一根以上，若为一根以上时，各立柱之间保持平行。一种应用上述多旋翼无人飞行器性能测试平台实现的多旋翼无人飞行器载荷性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：a.将安装好套环的多旋翼无人飞行器套在测试平台的立柱上，将拉力传感器连接于飞行器机身的重心垂直轴上；b.接通飞行器及测试平台电源，遥控多旋翼无人飞行器飞行至合适的高度，绷紧机身与拉力传感器的连接绳索，然后逐渐加大遥控油门至油门最大值；c.数据采集单元根据设定的频率记录多旋翼无人飞行器从起飞到油门推至最大值期间：遥控器油门开度，拉力传感器、电流传感器、测距传感器输出的数据以及各关键部件的热像，并发送至数据分析单元处理，数据分析单元经载荷性能分析计算得出无人飞行器的载荷性能参数并生成相应的性能参数报告；所述载荷性能参数包括额定载荷和极限载荷，其中：所述额定载荷是指：当绷紧机身与拉力传感器的连接绳索后，逐渐加大油门开度，同时电流I也在增加，当V供电电压*I单个电机电流＝P单个电机额定功率时，记录此时拉力传感器的读数F为该飞行器的额定载荷值；所述极限载荷是指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，包括底座、立柱、顶架、性能测试仪器和计算处理中心，此外还包括环绕在四周的外部围网；其中：所述立柱的底部通过球头万向轴承连接在底座上，该立柱的顶部通过球头万向轴承连接在顶架上；所述顶架通过弹性拉索悬挂在外部刚性体上；所述多旋翼无人飞行器的机架上设有套环，该套环套在所述立柱上形成滑动结构；所述外部围网包括围网支架和柔性织网；所述性能测试仪器包括设置在多旋翼无人飞行器上的用于测量多旋翼无人飞行器飞行姿态信息及工况信息的机上测试仪器，以及设置在所述测试平台上的用于测量多旋翼无人飞行器的外部响应信息的地面测试仪器；其中，所述机上测试仪器包括运动姿态传感器及工况传感器；所述地面测试仪器包括电流传感器、拉力传感器、测距传感器、水平仪以及影像设备，其中，所述电流传感器用于测量多旋翼无人飞行器电控系统的工作电流，该电流传感器设置在电源供电线路中；所述拉力传感器用于测量多旋翼无人飞行器的升力，该拉力传感器的下端连接在底座上，上端连接在多旋翼无人飞行器的机身上；所述测距传感器用于测量多旋翼无人飞行器的飞行高度，该测距传感器设置于底座上；所述水平仪用于测量平台的水平情况，该水平仪设置于底座水平面上；所述影像设备用于摄制测试过程并记录多旋翼无人飞行器各关键部件的热像，该影像设备设置于外部围网支架上；所述计算处理中心包括数据采集单元和数据分析单元，数据采集单元用于将性能测试仪器中采集到的测试信号发送给数据分析单元；所述数据分析单元用于根据数据采集单元获取的测试信号进行运算和存储，获得多旋翼无人飞行器性能测试结果。...

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，包括底座、立柱、顶架、性能测试仪器和计算处理中心，此外还包括环绕在四周的外部围网；其中：所述立柱的底部通过球头万向轴承连接在底座上，该立柱的顶部通过球头万向轴承连接在顶架上；所述顶架通过弹性拉索悬挂在外部刚性体上；所述多旋翼无人飞行器的机架上设有套环，该套环套在所述立柱上形成滑动结构；所述外部围网包括围网支架和柔性织网；所述性能测试仪器包括设置在多旋翼无人飞行器上的用于测量多旋翼无人飞行器飞行姿态信息及工况信息的机上测试仪器，以及设置在所述测试平台上的用于测量多旋翼无人飞行器的外部响应信息的地面测试仪器；其中，所述机上测试仪器包括运动姿态传感器及工况传感器；所述地面测试仪器包括电流传感器、拉力传感器、测距传感器、水平仪以及影像设备，其中，所述电流传感器用于测量多旋翼无人飞行器电控系统的工作电流，该电流传感器设置在电源供电线路中；所述拉力传感器用于测量多旋翼无人飞行器的升力，该拉力传感器的下端连接在底座上，上端连接在多旋翼无人飞行器的机身上；所述测距传感器用于测量多旋翼无人飞行器的飞行高度，该测距传感器设置于底座上；所述水平仪用于测量测试平台的水平情况，该水平仪设置于底座水平面上；所述影像设备用于摄制测试过程并记录多旋翼无人飞行器各关键部件的热像，该影像设备设置于围网支架上；所述计算处理中心包括数据采集单元和数据分析单元，数据采集单元用于将性能测试仪器中采集到的测试信号发送给数据分析单元；所述数据分析单元用于根据数据采集单元获取的测试信号进行运算和存储，获得多旋翼无人飞行器性能测试结果。2.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，所述底座的上侧设有下滑动装置，该下滑动装置包括沿径向设置在底座上的下滑轨以及设置在下滑轨上的下滑块，所述立柱的下端通过球头万向轴承连接在下滑块上；当下滑块调节到确定位置后，该下滑块通过螺丝固定在下滑轨上；所述顶架的下侧设有上滑动装置，该上滑动装置包括沿径向设置在顶架上的上滑轨以及设置在上滑轨上的上滑块，所述立柱的上端通过球头万向轴承连接在上滑块上；当上滑块调节到确定位置后，该上滑块通过设螺丝固定在上滑轨上。3.根据权利要求2所述的多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，所述底座的中部设有重力块。4.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，所述立柱的上下两端设有上限位销和下限位销，所述上限位销和下限位销之间的立柱表面设有刻度。5.根据权利要求4所述的多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，所述上限位销和下限位销由套设在立柱上的圆环状阻尼器构成。6.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器性能测试平台，其特征在于，所述运动姿态传感器是全球定位系统定位传感器或陀螺仪或航姿参考系统或惯性测量单元，用于测量多旋翼无人飞行器的运动姿态参数，该运动姿态参数包括位置、速度、高度、航向和倾角；所述工况传感器是工作温度传感器、转速传感器或振动传感器中的一种或多种。7.一种应用权利要求1～6中任一项所述的多旋翼无人飞行器性能测试平台实现的多旋翼无人飞行器载荷性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：a.将安装好套环的多旋翼无人飞行器套在测试平台的立柱上，将拉力传感器连接于飞行器机身的重心垂直轴上；b.接通飞行器及测试平台电源，遥控多旋翼无人飞行器飞行至合适的高度，绷紧机身与拉力传感器的连接绳索，然后逐渐加大遥控油门至油门最大值；c.数据采集单元根据设定的频率记录多旋翼无人飞行器从起飞到油门推至最大值期间：遥控器油门开度，拉力传感器、电流传感器、测距传感器输出的数据以及各关键部件的热像，并发送至数据分析单元处理，数据分析单元经载荷性能分析计算得出无人飞行器的载荷性能参数并生成相应的性能参数报告；所述载荷性能参数包括额定载荷和极限载荷，其中：所述额定载荷是指：当绷紧机身与拉力传感器的连接绳索后，逐渐加大油门开度，同时电流I也在增加...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志艳，陈盛德，王辉，罗锡文，臧英，姜锐，兰玉彬，齐兴源，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44