[实用新型]一种无人机多自由度姿态测试系统

说明书

本实用新型提供一种无人机多自由度姿态测试系统，包括收缩段、试验段、扩压段和风机，通过风洞来提供不同风力等级的实际风对无人机姿态测试装置进行扰动，风力扰动真实，同时用风速仪准确测量和输出风速值，得出的测试结果准确。且无人机姿态测试前，通过三坐标光纤陀螺仪对旋转编码器进行标定和校准，保证测试结果的精度。另外，本测试系统结构简单、紧凑、占用空间小，实用性强，操作简单，能有效地支撑和加快无人机的开发过程。

技术领域

本实用新型属于无人机测试技术领域，具体涉及一种无人机多自由度姿态测试系统。

背景技术

在无人机的开发过程中,无人机装配完成后、实际试飞之前要进行飞行姿态模拟测试，以测试无人机各飞行功能是否正常，各飞行性能是否达到设计要求。无人机在飞行中有俯仰、滚转和偏航姿态，各种飞行姿态在测试台上的保持和变换对无人机模拟测试至关重要。

现有专利201910293476 .1，公开了一种多自由度四旋翼无人机姿态测试装置，其包括框架、外环架、内环架、上底座、下底座、调整座、联轴装置、旋转编码器、直流电机、编码器固定装置和电机固定装置，是一个三自由度的实验平台，包括三个旋转编码器和三个直流电机，可精准地测量四旋翼无人机在运动中真实的横滚、俯仰和偏航角，有助于对四旋翼无人机运动方式和控制规律进行更清晰和安全地观察，从而对四旋翼无人机进行更深入理解和开发。同时可通过控制直流电机转动来模拟外力扰动，从而对四旋翼无人机飞行过程中的鲁棒性进行验证。

但该测试装置存在技术问题：无人机在飞行过程中的外力扰动主要是风，而通过控制直流电机转动来模拟风的外力扰动不真实，得出的测试结果不准确。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种无人机多自由度姿态测试系统，解决：模拟无人机实际飞行过程中受到风力扰动后的横滚、俯仰和偏航角变化情况。

本实用新型的技术方案是：提供一种无人机多自由度姿态测试系统，包括收缩段、试验段、扩压段和风机，其特征在于，收缩段、试验段、扩压段和风机依次连接；收缩段内部横截面积由大逐渐减小过渡到试验段，气流从大截面流入小截面；试验段内部横截面相同,气流在试验段内是平流，能模拟风的单向流动；扩压断的横截面从试验段逐渐增大过渡到风机，气流从小截面流入到大截面；风机在测试系统里采用吸风的工作方式。

进一步的，试验段包括试验段风洞、蜂窝器、无人机姿态测试装置、试验段支座和风速仪。试验段风洞呈长方体形状，设有底板和顶板，横截面相同，保证试验段风洞内的风平行流动。蜂窝器安装于试验段靠近收缩段的端部，蜂窝器通孔的方向与试验段长度方向一致，气流从收缩段进入后经过蜂窝器，将扰动的气流整流成水平方向流动的平流。无人机姿态测试装置包括外环组件、内环组件和无人机安装板组件。其中，外环组件的旋转轴垂直于试验段风洞的顶板和底板；内环组件与外环组件之间转轴连接，且内环组件的旋转轴在水平面内；无人机安装板组件与内环组件之间转轴连接；无人机姿态测试装置可以实现无人机的三自由度转动，来模拟无人机的俯仰、滚转和偏航姿态。风速仪用于测量和输出试验段内的风速值。

进一步的，试验段风洞两侧面设置有透明的观测窗，用于观测无人机测试时的姿态。

进一步的，外环组件包括外环、旋转编码器、分别设置于上端和下端的外环转轴、轴承、外环轴承座以及设置于侧面的内环轴承座。其中，外环为圆形结构且上、下端和左、右侧共有四个等分点，上、下端等分点分别与外环转轴固定连接，两个外环转轴和外环轴承座分别通过轴承连接，两个外环转轴的输出轴同轴设置，因此外环能够绕垂直方向的轴进行转动；下端的外环轴承座中心处安装有一个旋转编码器，旋转编码器的输出轴与下端的外环转轴同轴连接。 外环的左、右侧等分点分别与内环轴承座固定连接；一侧的内环轴承座中心处安装有一个旋转编码器。

进一步的，旋转编码器的输出轴为套筒式结构且带顶丝，旋转编码器的输出轴与外环转轴的输出轴通过顶丝连接，旋转编码器的固定端与下端的外环轴承座通过螺钉连接。