一种无人机测试调姿试验舱和测试方法

技术领域

本发明涉及航空飞行器的测试领域，特别涉及一种无人机测试调姿试验舱和测试方法。

背景技术

当前无人机产业化模式越来越完善，新型号、新产品更新换代周期十分频繁，系统质量要求越来越严格，安全性要求越来越高。这需要尽可能解决大量试验与产品交付周期的矛盾，提高试验的效率。

无人机测试是无人机总装后的一项重要工序，是保证无人机质量、飞行安全性的一道重要屏障。测试内容包括机身结构、动力分系统、飞控与导航飞系统、数据链路、地面分系统以及载荷等，主要测试各单机、分系统是否存在缺陷，各分系统之间的相兼容性是否存在问题，通过测试保障无人机系统飞行的安全性，确保无质量问题。目前，已有多数无人机企业把测试工序作为关键工序，在地面模拟空中飞行，通过各种不同空间姿态变化，分析相关的数据，以判断无人机的各分系统是否正常工作。因此，研究一种自动化的测试工装用于测试无人机是否正常成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，本发明旨在提供无人机测试调姿试验舱和操作方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。

一种无人机测试调姿试验舱，包括：舱体、基座滑台、无人机调姿装置和姿态测量系统，

其中，所述舱体内设置有试验工位，所述试验工位上设置有所述基座滑台和无人机调姿装置，所述无人机调姿装置固定于所述基座滑台上；

所述无人机调姿装置上设置有无人机安装位和姿态测量系统，所述无人机安装位用于固定待测无人机；所述姿态测量系统用于获取所述待测无人机的姿态数据。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述舱体包括承力框体、试验舱门、观察窗、舱体顶板、舱体侧板和操控显示屏，其中所述承力框体为所述舱体的主体框架；所述试验舱门固定于所述承力框体的左右两侧面上；所述观察窗设置于所述承力框体的前表面上部的两侧位置；所述操控显示屏固定于所述承力框体的前表面上部的中间位置；所述舱体顶板固定于所述承力框体的顶面上；所述舱体侧板固定于所述承力框体四周表面的下部。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述试验工位至少为两个，所述基座滑台设置在每一所述试验工位上，所述基座滑台包括基座主体框架、直线导轨、滑台、同步带和第一伺服电机；其中，所述基座主体框架固定于所述舱体的底部；所述直线导轨固定于所述基座主体框架上平面左右两侧；所述滑台固定于所述直线导轨上；所述同步带连接所述滑台和直线导轨，且所述同步带的端部连接所述第一伺服电机的传动轴；所述第一伺服电机固定在基座主体框架上。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述无人机调姿装置包括无人机固定座、压紧环、工装主体支架、第二伺服电机和升降丝杠；其中，所述无人机固定座固定在所述工装主体支架上；所述压紧环固定在所述无人机固定座上，用于固定装夹所述待测无人机，第二伺服电机固定在所述试验基座滑台上，用于为所述升降丝杠提供动力。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述姿态测量系统包括陀螺仪。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述舱体顶板和舱体侧板上均设置有百叶窗。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述试验舱上设置有通讯接口，用于与远程终端进行数据交互。

本发明提供了一种采用无人机测试调姿试验舱进行测试的方法，包括如下步骤：

S1.打开所述试验舱的舱门，将所述待测无人机放入所述试验工位上，关闭所述舱门；

S2.确定测试科目，建立测试方案；

S3.按照所述测试方案对所述待测无人机进行测试；

S4.采集所述姿态测量系统测量的姿态数据及所述待测无人机的自身传感器所产生的数据；

S5.比较上述两组数据，确定测试结果是否符合测试要求。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S3具体为：测试包括静态和动态测试，在进行所述动态测试时，所述待测无人机在提供动力的情况下，在空间中作偏航、俯仰和/或滚转动作。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在确定所述测试结果不满足测试要求时，重复所述S1至S5；在满足测试要求时，停止测试，打开所述舱门，取出所述待测无人机。

本发明的有益技术效果

本发明实施例提供的无人机测试调姿试验舱，包括：舱体、基座滑台、无人机调姿装置和姿态测量系统，其中，所述舱体内设置有试验工位，所述试验工位上设置有所述基座滑台和无人机调姿装置，所述无人机调姿装置固定于所述基座滑台上；所述无人机调姿装置上设置有待测无人机安装位和姿态测量系统。本发明的调姿试验舱，通过试验舱在测试过程中可以快速装夹、自动测试待测无人机、数据可自动采集分析，代替人工完成不同空间位置的姿态调整，采集连续的测试数据，对测试数据进行自动分析、判别，形成质量数据包，以及待测无人机的故障趋势诊断，实现无人机测试的自动化，提高测试效率。本发明的调姿试验舱不仅能够保证测试效率，更重要的是能保证测试数据一致性和数据连续性，比人工的断续观测更加可靠，可以提高测试质量，提高测试的准确性。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1为本发明的实施例中的无人机测试调姿试验舱结构示意图；

图2为本发明的实施例中的试验舱体的结构示意图；

图3为本发明的实施例中的基座滑台结构示意图；

图4为本发明的实施例中的无人机调姿装置结构示意图；

图5为本发明的实施例中的无人机调姿装置结构A-A向剖面示意图。

图中：1舱体；2基座滑台；3无人机调姿装置；4姿态测量系统；5待测无人机；6承力框体；7试验舱门；8观察窗；9舱体顶板；10舱体侧板；11操控显示屏；12基座主体框架；13直线导轨；14滑台；15同步带；16第一伺服电机；17无人机固定座；18压紧环；19工装主体支架；20万向球头装置；21平面锁紧机构；22升降丝杠；23第二伺服电机；24锁止板；25导向杆；26缓冲弹簧；27压板；28导向套；29固定外套；30万向球头；31下球套；32上球套；33陀螺仪。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明的无人机测试调姿试验舱包括舱体1、基座滑台2、无人机调姿装置3、姿态测量系统4和待测无人机5。其中，所述舱体1内设置有试验工位，所述试验工位上设置有所述基座滑台2和无人机调姿装置3，所述无人机调姿装置3固定于所述基座滑台2上；所述无人机调姿装置3上设置有待测无人机5的安装位和姿态测量系统4，其中姿态测量系统4设置于所述无人机调姿装置3的上部中间位置，用于测试所述待测无人机5的空间姿态，获得所述待测无人机5的姿态数据。舱体1固定于地面，作为试验舱的容置体，内部用于承载基座滑台2、无人机调姿装置3和待测无人机5，待测无人机5作为被测品放入该试验舱中进行检测；本发明的试验舱至少设置有两个试验工位，每个试验工位可固定一个待测无人机，基座滑台2固定于舱体1的底座上，可带动待测无人机5左右滑动；无人机调姿装置3固定于基座滑台2上，可带动待测无人机5升降，并随动待测无人机5动力实现姿态调整。本发明的试验舱根据试验工位的数量可以固定两个或者多个无人机调姿装置3。

姿态测量系统4与工控主机通过通讯接口相连接，进行数据和指令的交互，姿态测量系统将测量的无人机姿态数据通过通讯接口传递到工控主机上，工控主机的测量系统软件自动分析比对姿态测量系统测量的姿态数据与无人机自身传感器所产生的姿态数据，来判断待测无人机被测数据的正确性。

如图2所示，本发明的舱体，包括承力框体6、试验舱门7、观察窗8、舱体顶板9、舱体侧板10、操控显示屏11等。其中，承力框体6是试验舱体的主体框架，主要起受力支撑作用；试验舱门7固定于承力框体6的左右两侧面上；观察窗8有两个，分别固定于承力框体6的前表面上部的两侧位置，用于测试时待测无人机状态的观察；舱体顶板9固定于承力框体6的顶面上，且舱体顶板9留置有百叶窗口，有利于测试试验时待测无人机的螺旋桨气流的充分流通；舱体侧板10固定于承力框体6的四周表面的下部，同样留置有百叶窗口，有利于测试试验时待测无人机的螺旋桨气流的充分流通；操控显示屏11固定于承力框体6的正表面上部的中间位置，通过工控主机测试软件控制试验舱对待测无人机进行测试，可以实现“一键测试”。

如图3所示，本发明的基座滑台，包括基座主体框架12、直线导轨13、滑台14、同步带15和第一伺服电机16。所述基座主体框架12固定于所述舱体1的底部；所述直线导轨13固定于所述基座主体框架上平面左右两侧；所述滑台14固定于所述直线导轨13上，并在所述直线导轨13上滑动，滑台14带动待测无人机由装夹位置自动滑至测试位置；所述同步带15连接所述滑台14和直线导轨13，且端部连接所述第一伺服电机16的传动轴，同步带15带动述滑台14完成装夹位置与测试位置的自动滑动；所述第一伺服电机16固定在基座主体框架12上，第一伺服电机16为同步带15提供动力。

如图4和图5所示，本发明的无人机调姿装置，包括无人机固定座17、压紧环18、工装主体支架19、万向球头装置20、平面锁紧机构21、升降丝杠22、第二伺服电机23、锁止板24、导向杆25、缓冲弹簧26、压板27、导向套28、固定外套29、万向球头30、下球套31、上球套32和陀螺仪33。其中无人机固定座17固定在工装主体支架19上，无人机固定座17用于固定定位待测无人机5；压紧环18固定在无人机固定座17上，用于固定装夹无人机工装主体支架19与万向球头装置20互相连接，压紧环18压紧固定待测无人机5，装夹无人机工装主体支架19在万向球头装置20可以任意方向运动，该结构可以使待测无人机5保持上下位置不变，其他方向任意运动；万向球头装置20固定在平面锁紧机构21上，平面锁紧机构21能够锁紧万向球头装置20，使其保持水平位置，用于待测无人机水平静态测试科目；升降丝杠22固定在试验基座滑台上，可带动待测无人机升高降落；第二伺服电机23固定在试验基座滑台上，为升降丝杠22提供动力；锁止板24固定在导向套28上，升降丝杠22可以带动待测无人机升降，方便测试待测无人机的高度传感器数据；导向杆25固定在固定外套29上，导向杆25在升降过程中起导向作用；缓冲弹簧26套在导向杆25上，缓冲弹簧26在待测无人机5回落至水平位置时，起缓冲作用；压板27固定在固定外套29上，压板27起限位固定作用；导向套28和锁止板24连接，固定在万向球头装置20上；固定外套29固定在升降丝杠22的固定外轴上，固定外套29起固定、导向升降丝杠22的作用；万向球头30通过螺纹拧紧在升降丝杠22的上端部，万向球头30能够使待测无人机5保持上下以外的不同方向运动，如偏航、俯仰、滚转运动；下球套31和上球套32通过螺栓固定在万向球头30上，万向球头30在下球套31和上球套32的组合件内作万向运动；本发明的姿态测量系统4采用陀螺仪33来实现，陀螺仪33固定在工装主体支架19中心位置，用于自动检测待测无人机5的空间姿态角。

本发明还提供了采用所述无人机测试调姿试验舱对待测无人机进行测试的方法，包括如下步骤：

(1).打开所述试验舱的舱门，将所述待测无人机放入所述试验工位上，关闭所述舱门；

(2).确定测试科目，建立测试方案；

(3).按照所述测试方案对所述待测无人机进行测试；

(4).采集所述姿态测量系统测量的姿态数据及所述待测无人机的自身传感器所产生的数据；

(5).比较上述两组数据，确定测试结果是否符合测试要求。

上述各步骤的具体操作如下：测试人员打开测试试验舱的两侧试验舱门7，将待测无人机5放置在固定座17上，通过压紧环18压紧固定，然后关闭舱门；测试人员打开无人机自动化测试软件，通过软件选定测试科目，各测试科目按照测试的先后顺序排列，建立测试方案；测试人员点击操控显示屏11上设置的“一键测试”，试验舱内的无人机调姿装置3由无人机装夹位置自动滑动至测试位置，测试系统软件自动控制待测无人机5按照排列的科目进行测试。测试包括静态和动态测试，在对待测无人机5静态测试时，平面锁紧机构21可保持待测无人机5处于水平测试位置；在对待测无人机5动态飞行测试时，升降丝杠22提供动力使待测无人机升起，平面锁紧机构21解锁，待测无人机5可以做各方向的空间动作，如偏航、俯仰、滚转等。在测试时陀螺仪33测量待测无人机5的姿态数据，同时采集待测无人机5自身传感器获取的姿态数据，将陀螺仪33测量的待测无人机5的姿态数据和待测无人机5自身传感器获取的姿态数据同时传输至工控主机，工控主机的测试系统自动对两组数据进行对比、判别，确定是否满足测试要求，并自动生成“测试报告”。在不符合测试要求的情况下，重复本发明的上述步骤(1)-(5)重新进行测试，直至满足测试要求为止；如果满足测试要求，则停止测试，打开试验舱的两侧试验舱门7，将待测测无人机5从固定座17上取出，完成测试过程。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本发明所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。