无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元的制作方法

本申请涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元。

背景技术：

无人机内部设有气压测量装置，通常设置在惯性测量单元中。在地面使用气压测量装置时因外部环境稳定，不存在问题；然而在飞行环境的使用过程中，因机动速度高，高度落差大，飞行环境中的风速干扰较大等因素容易导致气压测量装置的测量产生波动乃至严重偏差。

同时，对于旋翼无人机，螺旋桨会对周围气压环境造成影响；对于固定翼无人机，飞机表面会形成湍流等复杂气压环境，同样会影响气压测量装置工作。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种为无人机中的气压测量装置提供稳定工作环境的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元。

第一方面，本发明提供一种无人机稳定气压环境结构，所述结构包括壳体和固定在所述壳体内的气压测量装置，所述壳体上设有第一气体孔道，所述第一气体孔道和所述气压测量装置之间设有至少两层缓冲介质，各所述缓冲介质内具有供气体通过的间隙，各所述缓冲介质之间分别设有气体孔道，各所述气体孔道和各所述缓冲介质共同构成壳体外气体到达所述气压测量装置的气体通道。

第二方面，本发明提供一种无人机惯性测量单元，所述单元包括上述稳定气压环境结构，还包括设置在所述壳体内的惯性测量器件。

本发明诸多实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元根据流体力学的原理，通过设置若干截面较小的气体孔道和缝隙较小的缓冲介质以组成壳体外气体到达气压测量装置的气体通道，避免了到达气压测量装置的风速过高，同时避免了单独孔道连接导致的局部高速低压环境，从而为无人机中的气压测量装置提供稳定的工作环境；

本发明一些实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元进一步通过设置蜿蜒的气体通道，进一步避免到达气压测量装置的风速过高；

本发明一些实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元进一步将第一缓冲介质和第二缓冲介质设置为间隙较粗的泡棉，以便于空气对流，保证外界空气快速运动到腔体内，同时避免风速过大形成局部湍流；将覆盖气压测量装置的第三缓冲介质设置为间隙较细的泡棉，以便于气压测量装置周围空气尽可能保持分子自由运动，不受风速及结构原因影响空气流速，进一步保障气压测量装置的测量精度；

本发明一些实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元进一步将第一气体孔道和第二气体孔道的直径范围设置为较小的1-3mm，从而避免外界空气大量快速进入影响腔体内动压急剧变化；将第三气体孔道的直径范围设置为较大的5-8mm，以便于气压测量装置附近的空气自由流动，减小结构因素造成的影响；

本发明一些实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元进一步将第一气体孔道设置为相邻的两个孔道，从而在外壳中的腔体内形成空气对流，平衡内外压差；

本发明一些实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元进一步将第一气体孔道的方向设置为与无人机的飞行方向垂直，以减小飞行环境中风速造成的干扰。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中一种无人机稳定气压环境结构的结构示意图。

图2为图1所示结构的一种优选实施方式中第一气体孔道的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明一实施例中无人机稳定气压环境结构的结构示意图。

如图1所示，在本实施例中，本发明提供的无人机稳定气压环境结构包括壳体和固定在所述壳体内的气压测量装置50，所述壳体上设有第一气体孔道71，第一气体孔道71和气压测量装置50之间设有至少两层缓冲介质，各所述缓冲介质内具有供气体通过的间隙，各所述缓冲介质之间分别设有气体孔道，各所述气体孔道和各所述缓冲介质共同构成壳体外气体到达气压测量装置50的气体通道。

具体地，在本实施例中，气压测量装置50设置在电路板40上，电路板40设置在第一气体孔道71和气压测量装置50之间，电路板40的两面分别设有第一缓冲介质61和第二缓冲介质62，第一缓冲介质61和第二缓冲介质62之间设有第二气体孔道72。第二气体孔道72由所述壳体和电路板40共同构成。在本实施例中，气压测量装置50为气压计。

在更多实施例中，气压测量装置还可以根据实际需求采用其它不同气压测量组件构成的气压测量装置，乃至于其它受气流气压不稳定影响导致测量效果不佳的各类测量装置；气压测量装置还可根据实际需求集成在壳体内的其它组件上，或设置在壳体内的不同位置，壳体内可设置三层乃至多层缓冲介质，各层缓冲介质可由壳体一体集成的薄壁或壳体内固定的其它组件隔开，各层缓冲介质之间的各气体孔道可设置在所述薄壁上，或由所述壳体和所述其它组件共同形成，或由壳体一体形成。

上述实施例提供的无人机稳定气压环境结构根据流体力学原理所设计：

根据伯努利方程：p₁+1/2ρv₁²+ρgh₁＝p₂+1/2ρv₂²+ρgh₂；以及，连续性方程：S₁*v₁＝S₂*v₂可知，对于空气流体，采用截面较小的气体孔道，以及间隙截面较小的缓冲介质，使得气流流速较高，而对于同一时刻高度近似相同的情况，流速较高则压强较小，即对气压测量装置的压力较小。

其中，p₁、p₂分别为空气流体中第一点、第二点处的压强，ρ为空气流体的密度，v₁、v₂分别为空气流体中第一点、第二点处的流速，g为重力加速度，h₁、h₂分别为空气流体中第一点、第二点处的高度，S₁、S₂分别为空气流体中第一点、第二点处的截面积。

上述实施例提供的无人机稳定气压环境结构及惯性测量单元根据流体力学的原理，通过设置若干截面较小的气体孔道和缝隙较小的缓冲介质以组成壳体外气体到达气压测量装置的气体通道，避免了到达气压测量装置的风速过高，同时避免了单独孔道连接导致的局部高速低压环境，从而为无人机中的气压测量装置提供稳定的工作环境。

在一优选实施例中，第二气体孔道72为U形孔道，由电路板40和所述壳体共同构成。具体地，在更多实施例中，所述第二气体孔道还可设置为L形、蛇形等不同形状，可以由所述壳体一体形成，或设置为固定在所述壳体上的单独组件。

上述实施例进一步通过设置蜿蜒的气体通道，进一步避免到达气压测量装置的风速过高。

在一优选实施例中，所述壳体和电路板40之间还设有覆盖气压测量装置50的第三缓冲介质63，第二缓冲介质62和第三缓冲介质63之间设有第三气体孔道73。

在一些优选实施例中，所述缓冲介质为泡棉，所述第一缓冲介质和所述第二缓冲介质的泡棉压缩比的范围为30％-45％，所述第三缓冲介质的泡棉压缩比小于20％。

具体地，在本实施例中采用泡棉作为缓冲介质，在更多实施例中还可采用海绵等不同材质的缓冲介质，只要具有截面大小适当的间隙，能与气体孔道共同构成气体通道，即可实现相同的技术效果。

上述实施例进一步将第一缓冲介质和第二缓冲介质设置为间隙较粗的泡棉，以便于空气对流，保证外界空气快速运动到腔体内，同时避免风速过大形成局部湍流；将覆盖气压测量装置的第三缓冲介质设置为间隙较细的泡棉，以便于气压测量装置周围空气尽可能保持分子自由运动，不受风速及结构原因影响空气流速，进一步保障气压测量装置的测量精度。

在一些优选实施例中，所述第一气体孔道和所述第二气体孔道的直径的范围为1-3mm，所述第三气体孔道的直径的范围为5-8mm。

上述实施例进一步将第一气体孔道和第二气体孔道的直径范围设置为较小的1-3mm，从而避免外界空气大量快速进入影响腔体内动压急剧变化；将第三气体孔道的直径范围设置为较大的5-8mm，以便于气压测量装置附近的空气自由流动，减小结构因素造成的影响。

图2为图1所示结构的一种优选实施方式中第一气体孔道71的结构示意图。

如图2所示，在一优选实施例中，第一气体孔道71包括相邻设置的两个孔道。

上述实施例进一步将第一气体孔道设置为相邻的两个孔道，从而在外壳中的腔体内形成空气对流，平衡内外压差。

在一优选实施例中，第一气体孔道71的方向与所述无人机的飞行方向垂直。具体地，第一气体孔道71通过万向节设置在壳体上，在无人机控制单元的控制下保持与所述无人机的飞行方向垂直；在更多实施例中，可根据实际需求将第一气体孔道71的方向设置为与所述无人机的飞行方向形成不同的较大角度。

上述实施例进一步将第一气体孔道的方向设置为与无人机的飞行方向垂直，以减小飞行环境中风速造成的干扰。

在一优选实施例中，所述壳体包括密封连接的上壳体10和下壳体20，第一气体孔道71设置在上壳体10上。具体地，在本实施例中，上壳体10和下壳体20通过螺钉连接，连接处通过密封胶密封处理。在更多实施例中，可根据实际需求将所述壳体设置为由不同组件密封连接构成。

在一些实施例中，本发明还提供一种无人机惯性测量单元，包括上述任一实施例提供的稳定气压环境结构，以及设置在所述壳体内的惯性测量器件30。

具体地，在本实施例中，惯性测量器件30设置在上壳体10和电路板40所构成的第一腔体内，第一缓冲介质61填充在惯性测量器件30周围，构成曲线形的气体通道。在更多实施例中，还可根据实际需求将惯性测量器件30设置在壳体的不同位置。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。