一种基于多旋翼无人机平台的测风装置的制作方法

本发明涉及气象检测领域，具体涉及一种基于多旋翼无人机平台的正交式测风装置。

背景技术：

随着近年来多旋翼无人机技术的飞速发展，又因其自身具有便捷高效的优点，采用多旋翼无人机进行气象监测正成为一个研究热点。

但是在现有的技术中，使用多旋翼无人机测风主要是通过直接在机体上部加装塔状测风仪来实现的。现有的技术不仅会因为改变重心、增大风阻而导致无人机飞行稳定性的降低，而且还会因为测风仪在工作时受到旋翼自身产生风场的影响而极大降低测量精度。故现有技术无法实现在多旋翼无人机上对风速、风向的精确监测。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术的问题，本发明提供一种对多旋翼无人机的机体飞行稳定性影响较小，且检测风速、风向的数据精准的基于多旋翼无人机平台的测风装置。

技术方案：为了达到上述目的，提供一种基于多旋翼无人机平台的测风装置，该测风装置搭载在多旋翼无人机上，其特征在于：所述的测风装置包括传感器模块(1)、数据处理器(2)和数据收发器(3)；其中，所述数据处理器(2)设置在所述的多旋翼无人机的机体(5)的下部，所述数据收发器(3)设置在数据处理器(2)上；所述的传感器模块设置在从所述的多旋翼机的机体伸出的支撑臂(6)的端部，并与支撑臂垂直设置。

进一步，所述的支撑臂(6)为四个，并在每一支撑臂(6)的端部设有一传感器模块。

进一步，所述传感器模块(1)包括风压传感器(14)和整流罩(11)，风压传感器(14)设置在整流罩(11)内。

进一步，所述的风压传感器(14)互成90°垂直分布在多旋翼无人机体的机体(5)纵轴和横轴交叉所形成的平面上。

进一步，所述的风压传感器(14)与数据处理器(2)相连接。

有益效果：本发明的测风装置利用整流罩将测风传感器与多旋翼无人机飞行时产生的气流隔开，避免了机体自身风场对采集数据的干扰，同时不改变机体的飞行重心，减小装置对机体飞行姿态的影响，提高了在多旋翼无人机平台上获取风速、风向数据的准确性。

附图及说明：

图1是本发明的一种基于多旋翼无人机平台的测风装置搭载在无人机上的结构示意图；

图2是本发明的一种基于多旋翼无人机平台的测风装置的仰视图；

图3是本发明的一种基于多旋翼无人机平台的测风装置在自然风中的示意图；

图4是本发明的一种基于多旋翼无人机平台的测风装置处于无人机悬停风场中风速云图；

图5是本发明的一种基于多旋翼无人机平台的测风装置处于无人机悬停风场中整流罩及内部切片速度局部风速云图；

图6是本发明的一种基于多旋翼无人机平台的测风装置处于无人机悬停风场中整流罩及内部切片压力云图。

具体实施方式：

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

图1所示为一种基于多旋翼无人机平台的测风装置搭载在无人机上的结构示意图，如图1所示，在多旋翼无人机上设置有所述的测风装置，该装置包括：传感器模块(1)、数据处理器(2)和数据收发器(3)，所述数据处理器(2)设置在无人机的机体(5)的下部，所述数据收发器(3)设置在数据处理器(2)上；所述传感器模块(1)由风压传感器(14)和整流罩组(11)成，所述整流罩数量为四个，风压传感器(14)分别放置在整流罩内并且由数据链路与数据处理器相连接；故四个传感器模块分别设置在从机体伸出的支撑臂(6)的端部，并与支撑臂垂直设置。如图2所示，所述四个风压传感器(14)互成90°垂直分布在无人机体(5)纵轴和横轴交叉所形成的平面上。

所述的测风装置工作时，地面控制中心将监测指令发送至数据收发器(3),数据收发器(3)收到指令后将指令传递至数据处理器(2)，数据处理器(2)通过数据链路驱动风压传感器(14)开始执行监测。当风压传感器(14)获得风压数据后通过数据链路将其传输至数据处理器(2),在数据处理器(2)中可将风压数据转换成风速、风压数据，并经过数据收发器(3)发送至远程接收终端。

如图3所示，一种基于多旋翼无人机平台的正交式测风装置在某一理想自然风中的示意图。

基于图1-3,给出本装置数据处理方法。a、b两个风压传感器分别正对于n方向与e方向，v为风速，v与a的纵轴线夹角为α，v与b的纵轴线夹角为β，pa为a所测得的ns方向的风压，pb为b所测得的ew方向的风压，p为实时风压，θ为风向。

显然的：

再根据伯努利方程：

即可得出风速v：

如图4-图6所示，对本案自身风场抗干扰性能作进一步说明。在静风的环境下，本发明的测风装置的在旋翼无人机的悬停风场中的模拟云图如下：

如图4所示，整流罩(11)位于无人机旋翼周围风速最慢的区域；

如图5所示，整流罩(11)内，即安装风压传感器(14)处所受到无人机旋翼产生风的风速在0-0.04m/s之间。

如图6所示，整流罩(11)内，即安装风压传感器(14)处所受到无人机旋翼产生风的风压0-0.0008pa之间。换算成风速即在0-0.035m/s之间。

综上所属，无人机自身风场对测量精度影响较小。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种基于多旋翼无人机平台的测风装置，该测风装置搭载在多旋翼无人机上，所述的测风装置包括传感器模块(1)、数据处理器(2)和数据收发器(3)；所述数据处理器(2)设置在所述的多旋翼无人机的机体(5)的下部，所述数据收发器(3)设置在数据处理器(2)上；所述的传感器模块设置在从所述的多旋翼机的机体伸出的支撑臂(6)的端部，并与支撑臂垂直设置。所述传感器模块(1)包括风压传感器(14)和整流罩(11)，本发明的测风装置利用整流罩将测风传感器与多旋翼无人机飞行时产生的气流隔开，避免了机体自身风场对采集数据的干扰，同时不改变机体的飞行重心，减小装置对机体飞行姿态的影响。

技术研发人员：行鸿彦;侯天浩
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2018.10.18
技术公布日：2019.01.11