[发明专利]无人机旋翼下方风场测量平台及采用该平台的风场测量方法

说明书

技术领域

本发明属于农业无人机领域，尤其涉及无人机旋翼下方风场测量平台及采用该平台的风场测量方法。

背景技术

由于无人机结构简单、造价低廉，因此被广泛运用于各种领域，无人机在市场上越来越火热。近年来，精准农业航空植保与无人机植保作业技术成为发展热点。无人机植保具有较好的安全性，施药人员遥控操作植保机喷洒，因此施药人员安全；环境安全，可在空中定向定点喷洒农药，植保无人机旋翼产生的强大气流将药液直接压迫作用于作物的各个层面，农药随气流可深入到农作物的根部，叶子的背面，能使害虫无处可逃，环保安全。无人机植保能够节约水资源且效率较高，无人机植保约每分钟可喷洒1-2亩，一天(按6-8小时计)一架植保机可喷洒300-600亩，相当于30-100个人的工效，解放了劳动力；可贴近农作物0.5-2米喷药，雾流上下穿透力强，漂移少，雾滴细匀，可提高农药利用率30％以上；使用超低容量施药技术，每亩施药仅需400-600毫升，节约水资源。无人机植保操作简便，易学易用、操作简单，加药、换电池方便快捷。无人机植保使用维护便宜，整机使用寿命长，燃油成本0.4元/亩，同时维护成本低，零部件更换方便。

无人机进行植保作业时，由旋翼下方产生的风场将药液施加在农作物上，达到快速施药的效果。在药液下降的过程中，旋翼下方风场对液滴漂移影响显著。相对于地面喷洒作业，无人机喷洒作业的漂移及沉降更为复杂，无人机的伴流(旋冀与尾冀生产的漩涡气流)对飞机喷洒雾滴在空中经历的运行、漂移、和蒸发和沉降等过程产生影响，从而影响农药喷洒效果。因此为实现精准施药，研究旋翼下方风场的规律特点就很有必要。目前，已有一些设备和方法对无人机旋翼下方的风场进行测量，然而其结构复杂、操作不便或不能突破界限且不能对风场内进行稳定准确地多点测量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能稳定准确地对无人机旋翼下方风场进行多点测量、结构简单、操作容易的无人机旋翼下方风场测量平台。

本发明的第二个目是提供一种采用该平台对无人机旋翼下风场稳定准确进行多点测量的测量方法。

无人机旋翼下方风场测量平台，包括电源、机架、旋翼安装部、三维立体移动机构、安装在三维立体移动机构上的风速仪，旋翼通过旋翼安装部向下安装在机架内并固定在机架顶部中央，三维立体移动机构安装在机架一侧，风速仪在三维立体移动机构的驱动下伸入机架内部且在机架内部三个维度方向移动并对内部无阻碍的旋翼下方风场各点进行测量。机架内部无阻碍，旋翼通过旋翼安装部安装在机架顶部上方，旋翼不伸出机架的边界。风速仪在三维立体移动机构的带动下运动，三维立体机构能在空间三个维度方向移动，因此风速仪在空间三个维度方向上移动。采用此结构的优点，突破无人机旋翼下方风场的界限，能稳定、精准地对旋翼下方风场进行多点测量。通过更换不同型号的旋翼，从而实施对不同旋翼下方风场的测量、统计、研究。

作为一种优选，还包括控制系统，控制系统用于控制三维立体移动机构的启停，控制三维立体移动机构的移动方向和移动位移。采用此结构的优点，通过对控制系统的设定、指令、操作，可以实现测量过程的自动化及精准化，避免人工测量带来误差且能减少工作量。

作为一种优选，机架为由多根铝合金条搭建而成的长方体形框架，一面置于地面，上面和地面平行，“十”字形的支架安装在长方体形框架的上面，支架的交叉点位于长方体形框架顶面中心。下面为置于地面的一面，上面为长方体形框架上和下面平行的一面。长条可使用铝合金等具有一定支撑力的材质制成。采用此结构的优点，机架结构简单，方便调整，机架内部无阻碍，风速仪在机架内部运动畅通，方便风速仪对风场进行多点测速。

作为一种优选，旋翼安装部包括电机、旋翼支撑柱和双卡紧机构，双卡紧机构固定于机架正中央，双卡紧机构下端夹紧旋翼支撑柱，旋翼通过电机固定安装于旋翼支撑柱。双卡紧机构固定于机架的一端为上端，夹紧旋翼支撑柱的一端为下端。采用此结构的优点，旋翼支撑柱和双卡紧机构的配合安装，使得旋翼稳定牢固地安装在机架上。

作为一种优选，双卡紧机构包括两个卡紧夹，两个卡紧夹扣合固定后围成两个相互平行的将旋翼支撑柱包裹夹紧的空心圆柱，双卡紧机构的上端通过螺栓连接方式固定在机架上。采用此结构的优点，双卡紧机构下端在合模后形成的两处空心圆柱从而将旋翼支撑柱夹紧，上端通过螺栓连接方式固定在机架上，从而保证了旋翼安装的稳定环境。