本發(fā)明涉及無人機(jī)續(xù)航時(shí)間測試方法，具體而言，涉及一種用于高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

目前，無人機(jī)越來越多的應(yīng)用于輸電線路日常巡視檢查工作。無人機(jī)巡檢是人工巡檢和直升機(jī)巡檢的有效替代和補(bǔ)充，具有受地形限制小、塔頭巡檢效果好、成本低、操作簡單、可快速部署、巡檢效率高的特點(diǎn)。

無人機(jī)巡檢受續(xù)航時(shí)間影響較大，而續(xù)航時(shí)間主要取決于動(dòng)力電池性能。高寒環(huán)境的高海拔、低溫和強(qiáng)自然風(fēng)是影響動(dòng)力電池性能最顯著的因素。現(xiàn)行關(guān)于電池續(xù)航時(shí)間的試驗(yàn)方法，多為單一條件下的性能試驗(yàn)，即在某一特定海拔高度，或環(huán)境溫度、自然風(fēng)速下，將動(dòng)力電池反復(fù)充放電，統(tǒng)計(jì)充放電次數(shù)和持續(xù)時(shí)間。這類電池性能測試的試驗(yàn)方法所得結(jié)果與無人機(jī)實(shí)際應(yīng)用場景的電池續(xù)航性能契合度不高。無人機(jī)所處海拔高度、環(huán)境溫度和自然風(fēng)速在不斷變化，無人機(jī)電能消耗速率隨飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)變動(dòng)，單獨(dú)考察動(dòng)力電池本身并不能反映其真實(shí)續(xù)航性能。因此，必須考察無人機(jī)在不同海拔高度、環(huán)境溫度和自然風(fēng)速組合條件下，正常飛行或懸停的續(xù)航時(shí)間，反映真實(shí)的無人機(jī)續(xù)航性能指導(dǎo)無人機(jī)的使用。

中國專利公開號cn106324511a公開了一種攜帶氫燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于：包括無人機(jī)本體，無人機(jī)本體上安裝氫燃料電池，氫燃料電池包括一氣罐；氣罐內(nèi)設(shè)置有用于檢測氣罐壓強(qiáng)用的壓強(qiáng)測試儀，以及一個(gè)剩余氫氣容量檢測器，氫燃料電池的輸出端電流與輸出電壓，通過電壓、電流檢測電路實(shí)時(shí)檢測，整個(gè)飛行參數(shù)通過單片機(jī)輸出運(yùn)算。這種方法是通過在無人機(jī)本體上設(shè)置單片機(jī)計(jì)算無人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)得出無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間，采用這種方法需要對單片機(jī)進(jìn)行程序設(shè)置，這與本發(fā)明提出的技術(shù)方案有區(qū)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法，針對無人機(jī)在高寒環(huán)境下的續(xù)航性能進(jìn)行測試。

本發(fā)明提出了一種高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法，包括：

步驟s1，將無人機(jī)放置在環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室中；

步驟s2，調(diào)節(jié)所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室室內(nèi)的壓強(qiáng)p、溫度t和風(fēng)速v，模擬高寒環(huán)境；

步驟s3，啟動(dòng)電池電量飽和的無人機(jī)，開始記錄續(xù)航時(shí)間t；

步驟s4，控制無人機(jī)在環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部懸停，至無人機(jī)的電量耗盡時(shí)，控制無人機(jī)降落至地面上；

步驟s5，停止記錄無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間t。

進(jìn)一步地，上述高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法中，步驟s5之后還包括：

步驟s6，改變壓強(qiáng)p、溫度t和風(fēng)速v中的某一項(xiàng)、兩項(xiàng)或全部，并更換無人機(jī)的電池；

步驟s7，重復(fù)上述步驟s3至s5；

步驟s8，計(jì)算壓強(qiáng)p、溫度t、風(fēng)速v和續(xù)航時(shí)間t的擬合函數(shù)關(guān)系：

t＝f(p，t，v)。

進(jìn)一步地，上述高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法中，上述步驟s4中，所述無人機(jī)與周邊的、環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部的其他物體距離不小于五米；該無人機(jī)懸停在所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室的風(fēng)口的正前方，并且該無人機(jī)與所述風(fēng)口之間的距離設(shè)置定長。

進(jìn)一步地，上述高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法中，所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部設(shè)置有用于轉(zhuǎn)發(fā)所述無人機(jī)的控制信號的傳輸天線；該環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室外部設(shè)置有產(chǎn)生所述無人機(jī)的控制信號的地面站。

進(jìn)一步地，上述高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法中，上述步驟s6中更換所述無人機(jī)的電池進(jìn)行前，需調(diào)整風(fēng)速至零，調(diào)整溫度t和壓強(qiáng)p與室外狀態(tài)一致。

進(jìn)一步地，上述高寒環(huán)境下輸電線路小型旋翼無人機(jī)續(xù)航時(shí)間試驗(yàn)方法中，所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部設(shè)置可以改變風(fēng)速的風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)的風(fēng)口與地面的垂直高度預(yù)設(shè)定長，所述風(fēng)口水平設(shè)置。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種方法通過模擬無人機(jī)在高寒環(huán)境下受到溫度、壓強(qiáng)和風(fēng)速的影響，測量無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間，以反映真實(shí)環(huán)境下無人機(jī)的續(xù)航能力。

進(jìn)一步地，通過擬合函數(shù)，得到續(xù)航時(shí)間t和壓強(qiáng)p、溫度t和風(fēng)速v的關(guān)系式，利用數(shù)學(xué)公式及圖像反映續(xù)航時(shí)間的變化趨勢。

進(jìn)一步地，通過將對于實(shí)驗(yàn)必要的設(shè)備設(shè)置在環(huán)境溫度實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，次要的設(shè)備設(shè)置在環(huán)境溫度實(shí)驗(yàn)室外部，避免這些設(shè)備對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明提出的一種實(shí)施例包括以下步驟：步驟s1，將無人機(jī)放置在環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室1中；步驟s2，所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室1用于調(diào)節(jié)無人機(jī)所在空間的壓強(qiáng)p、溫度t和風(fēng)速v；步驟s3，啟動(dòng)電池電量飽和的無人機(jī)2，開始記錄續(xù)航時(shí)間t；步驟s4，控制無人機(jī)在環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室1內(nèi)部懸停，至無人機(jī)2的電量耗盡時(shí)，降落至地面上；步驟s5，停止記錄無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間t。

具體而言，上述步驟s2中，溫度t低于273k，壓強(qiáng)p低于101kpa，風(fēng)速v大于0m/s。步驟s3中電池電量飽和指的是電池電量等于百分之百的電池容量。步驟s4中電量耗盡指的是電池電量不足以支持無人機(jī)繼續(xù)飛行。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠理解的是，本實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法，其中電池電量作為常量，溫度t、壓強(qiáng)p和風(fēng)速v作為自變量，無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間t作為應(yīng)變量。無人機(jī)未測試時(shí)的起始電量q1不需要一定等于百分之百電池容量，無人機(jī)測試?yán)m(xù)航時(shí)間結(jié)束后的剩余電量可以為q2。起始電量q1與剩余電量q2的差值則為上述實(shí)驗(yàn)中的常量。

上述實(shí)施例中，步驟s5之后還包括：步驟s6，改變壓強(qiáng)p、溫度t和風(fēng)速v中的某一項(xiàng)、兩項(xiàng)或全部，并同時(shí)更換無人機(jī)dianchi的電池；步驟s7，重復(fù)步驟s3至s5；步驟s8，計(jì)算壓強(qiáng)p、溫度t、風(fēng)速v和續(xù)航時(shí)間t的擬合函數(shù)關(guān)系：t＝f(p，t，v)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠理解的是，改變壓強(qiáng)p、溫度t和風(fēng)速v中的某一項(xiàng)、兩項(xiàng)或全部，均會(huì)影響無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間t?？梢源_定的是，壓強(qiáng)p、溫度t、風(fēng)速v的變化與續(xù)航時(shí)間t的變化存在聯(lián)系。因此，可以利用多項(xiàng)式來表達(dá)這種聯(lián)系，抽象表達(dá)式為t＝f(p，t，v)。函數(shù)具有三個(gè)變量和一個(gè)待求解量，因此至少需要四組樣本數(shù)據(jù)求解表達(dá)式。具體而言，可以重復(fù)步驟s3至s5多次測量續(xù)航時(shí)間t，次數(shù)不少于四次，再求解表達(dá)式。樣本數(shù)據(jù)容量可以盡可能地大，使得根據(jù)擬合函數(shù)表達(dá)式計(jì)算出的續(xù)航時(shí)間t更貼近實(shí)際情況。

解算表達(dá)式如下；

其中，t表示續(xù)航時(shí)間，p表示大氣壓強(qiáng)，v表示風(fēng)速，t表示溫度，μ表示試驗(yàn)樣本中續(xù)航時(shí)間最長對應(yīng)的溫度，σ表示試驗(yàn)樣本中所取溫度的離散程度(即標(biāo)準(zhǔn)方差)。m，n為待確定參數(shù)，由試驗(yàn)獲取。

繼續(xù)參見圖1，上述步驟s4中，所述無人機(jī)與周邊的環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部的其他物體距離不小于五米；該無人機(jī)懸停在所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室的風(fēng)口的正前方，并且該無人機(jī)與風(fēng)口距離設(shè)置定長。定長也為本實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)當(dāng)設(shè)置為常數(shù)的常量，具體而言，定長不宜過小，本實(shí)施例中設(shè)置為七米。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是距離風(fēng)口4太近，風(fēng)力比較集中，比較難模擬自然風(fēng)，而在無人機(jī)和風(fēng)口之間設(shè)置預(yù)定的距離可以改變風(fēng)力集中這一現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)的環(huán)境更加貼合實(shí)際情況。該距離可以為五米以上十米以下，通過實(shí)驗(yàn)，這段距離均能夠真實(shí)模擬高寒環(huán)境的風(fēng)力。另外，其他物體的遮擋很近會(huì)造成吹向這些物體的氣流形成回旋，因此，避免這些氣流回旋對無人機(jī)續(xù)航性能測試的影響，將無人機(jī)與這些物體之間的距離設(shè)置為五米。

繼續(xù)參見圖1，環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部設(shè)置有用于轉(zhuǎn)發(fā)無人機(jī)的控制信號的傳輸天線5；環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室外部設(shè)置有產(chǎn)生無人機(jī)的控制信號的地面站6；地面站與傳輸天線通過數(shù)據(jù)線7連接。實(shí)驗(yàn)室模擬的高寒環(huán)境不適合實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部對無人機(jī)進(jìn)行控制。

上述地面站與傳輸天線之間采用數(shù)據(jù)線進(jìn)行有線傳輸信號，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的是選用無線傳輸?shù)姆绞綄ι鲜鲇芯€傳輸進(jìn)行等同替換，比如采用藍(lán)牙傳輸、wlan傳輸、微波傳輸?shù)确绞剑材軌蜻_(dá)到相同的傳輸控制信號的技術(shù)效果。

本實(shí)施例中，步驟s6中更換無人機(jī)電池進(jìn)行前，需調(diào)整風(fēng)速至零，調(diào)整溫度t和壓強(qiáng)p與室外狀態(tài)一致。由于環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室1模擬的是高寒環(huán)境，實(shí)驗(yàn)人員未采取保護(hù)措施直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室很可能被凍傷。如果每次實(shí)驗(yàn)都要穿防護(hù)服相對麻煩，因此直接選擇將環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室的室內(nèi)環(huán)境調(diào)整至與實(shí)驗(yàn)室室外一致相對簡便，實(shí)驗(yàn)人員可以更方便的進(jìn)出環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室。

繼續(xù)參見圖1，所述環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部設(shè)置可以改變風(fēng)速的風(fēng)機(jī)3，所述風(fēng)機(jī)的風(fēng)口4垂直高度預(yù)設(shè)定長，所述風(fēng)口4水平設(shè)置。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，控制無人機(jī)2與風(fēng)口4的夾角為0度或接近0度，控制過程比較簡便，如果無人機(jī)與風(fēng)口的夾角預(yù)設(shè)角度比如30度或60度，則控制過程需要包含角度測量這一過程。本實(shí)施例中，選擇控制無人機(jī)2飛至與風(fēng)口同一水平面，使無人機(jī)與風(fēng)口的夾角為0度。另外，環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室1的倉門8設(shè)至在風(fēng)機(jī)的另一側(cè)，如圖1所示，便于實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室。而將風(fēng)機(jī)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室外，空氣通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，由于室內(nèi)外存在溫差，空氣中的水蒸氣進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)冷凝甚至凍結(jié)，導(dǎo)致從風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)中可能含帶水珠或者冰粒，這種現(xiàn)象可能會(huì)影響風(fēng)機(jī)性能也有可能影響實(shí)驗(yàn)室的無人機(jī)測試，因此將風(fēng)機(jī)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部為優(yōu)選方案。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。