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固定翼无人机飞前姿态辅助检测装置研究曹柱李小林

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：曹柱李小林

[导读] 作为新式的信息获取工具，无人机操作起来更加便利、使用成本较低、工作时灵活性极高、且能克服各种恶劣环境。因为以上的优势所以无人机技术已经被众多行业所重视，并加以高效地运用。在固定翼无人机在投入工作之前，一定要对飞行控制系统以及设备进行完善的检测处理。保证无人机可以顺利正常的完成工作，以免出现意外，导致不必要的损失。

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摘要:作为新式的信息获取工具，无人机操作起来更加便利、使用成本较低、工作时灵活性极高、且能克服各种恶劣环境。因为以上的优势所以无人机技术已经被众多行业所重视，并加以高效地运用。在固定翼无人机在投入工作之前，一定要对飞行控制系统以及设备进行完善的检测处理。保证无人机可以顺利正常的完成工作，以免出现意外，导致不必要的损失。当下，想要使用固定翼无人机前都需要飞前检测，而检测的方式通常是人工手持的方式，在消耗大量人力成本的同时还存在危险性，自动化程度有限。故此，针对性研究一种固定翼无人机飞行辅助检测装置，该装置可以高效的对无人机进行飞前检测，或取所需的各项参数，大幅度节省人工成本，提高工作效率，确保无人机的使用安全性。
关键词:固定翼无人机;飞前检查;研究
        前言
        所谓的无人机是利用远程遥控装置或自身自带的飞行控制系统实现飞行工作的无人飞行器。相比于传统有人飞机而言，无人机具有高安全性、低成本、高效率、高自由度的优势。通常投入使用的时候，无人机既可以接受操作员的远程指令，又可以自主独立飞行。故此，更多的科学家都开始重视对无人机的研究与开发。现阶段中，因为无人机有良好的使用优势，使其经常应用在气象测绘，生态环境检查，地形测绘，摄影，复杂情况勘探等等领域当中。另外，在一些农场、林场的监测工作当中也有非常高的贡献。而在无人机中，固定翼式无人机，因为其出色的飞行能力、单次作业范围更广、较强的运输能力、能够高效完成工作以及高性价比的优势，被广泛应用在电力巡线、土地测绘、农林检查的工作当中，是近几年重视的热点。
        1无人机研究的现状
        现阶段中，各国对于无人机的重点研究方向主要放在飞行控制系统以及外观造型的优化设计上，或者是集成外围多传感器的研究上，而针对无人机飞弦综合检测的有关项目研究少之又少。虽然重视无人机的工作模块的制造与使用，都已经配备了完善的监测设备，而且非常缺乏固定翼飞前检测辅助装置。因此，为可以让固定翼无人机飞前检测效率。质量获得更高水平的改进、优化自动化能力，提升操作安全性。文章结合现阶段中的实际需求，综合自动化技术，传感技术以及数据传输技术对一种飞前检测辅助装置进行简介，主用于实现无人机内部各种传感器以及动能的检测工作。
        2飞前姿态辅助检测工作方式与原理
        非嫌姿态辅助检测装置的结构大体可以分为两个部分，分别是机架与控制系统。机架部分的主要功能是做好无人机的支撑工作。该部分包含了底座、地脚固定钉、竖直与水平支架、机翼支撑与固定端等部分，通过固定端将无人机稳定的安放在支架上，保证无人机的稳定性。两个支架连接各自的旋转机构，通过指令来进行相映的旋转操作，模拟无人机的运动，方便获取数值。而控制系统部分则由主控制器、压力传感，无线数据传递以及旋转驱动等模块组合而成，以单片机微处理器作为主控设备。使用一些高精度，驱动能力良好的旋转机构。同样要求选用的压力检测模块要有高精度标准，能够有效的便利的使用，通过无线传输的方式与上位机进行连接。
        该设备的工作原理是准备进行飞行工作的固定翼无人机安放到机翼托杆上，通过固定端锁定机翼，保证无人机被稳定的安置在装置上。进行飞前检测时，上位机与单片机控制器完成通讯，对控制器下达罗盘检测指令，接到命令后水平旋转机构操控水平支架。进行水平的一周旋转动作，操作员便可参考地面站的实际数据来判断罗盘的参数是否正常;检测完毕后，这从操作平台发送姿态调整指令，对应的旋转机构收到命令后，让水平之下上下摆动，实现无人机抬头低头的效果，之后在进行不同方向的旋转，然无人机进行左右倾协。选择人员便可以根据地面站中的相关参数确定无人机是否参数正常。

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接下来检查无人机的动力系统，启动动力开关，利用压力传感器来感受无人机的重力数值，并生成数据，用无线传输的方式，回传到控制平台，工作人员结合所或许到的压力数值，来判断无人机的动力系统是否良好。完成检测后，还原装置到初始状态，解锁机翼固定端，无人机便可以投入到飞行作业当中。
        3飞前姿态辅助检测装置结构概述
        3.1机架结构
        为了保证装置具有良好的便携性与实用性，装置整体使用2020铝型材料进行支架的打造。利用可调节的角件来控制两端机翼固定装置的间距与位置，确保装置能够满足更多无人机机型的检查工作。另外，为有效降低装置旋转过程中的负担，将装置的旋转轴与无人机重心设在同直线上。上下套筒结构的数值支架，可以高效的对整体高度进行调整，在保证的良好的操作体验的同时，还能够大幅度的节省空间，有利于拆装携带。
        3.2水平旋转机构
        水平旋转机构是为了完成无人机水平空间内的正反转操作而设定的机构，是检测无人机磁罗盘参数的重点。利用检测装置模拟固定翼无人机各种姿态的转变，参考地面站的数据参数来诊断是否存在异常。水平旋转机构由水平电机、传动轴以及其他附属零件共同组成。
        3.2.1传动方式
        步进电机为水平旋转机构提供了动力源，虽然步进电机能够负载启动，但是要注意负载的驱动力矩;若是负载转动量过大则会启动困难，对电机寿命造成影响，过载很容会烧毁电机。因为文章中的检测装置与无人机的重量较大，想要负责启动应当用大力矩电机，但同样会提高制造成本。
        3.2.2传动轴
        在整个水平旋转机构中，轴对无人机起到支撑效果的同时，还能够起到动力传输的功能，将电机产生的动能进行运输。竖轴的设计主要取决于负载的运动形式与自身固定的方法。保证步进电机的输出力矩能够经由齿轮传递到竖轴，转电能为机械能。完成水平旋转以及无人机转动的操作。轴的主要动力源是步进电机，电机不能直接对外界装置进行影响，因此需要确保齿轮传动机构具有高精度，高可靠性，继而保障轴的传动性能可靠。
        3.3竖直旋转机构
        竖直旋转机构负责检测无人机过程中垂直面倾斜工作，数值电机还不如连接件的运动工作，有效的完成整个机构上半部分的运动工作，模拟无人机上下摆头以及左右倾斜的动作，全面仔细的辅助无人机姿态进行检查。竖直电机、传动轴以及一些零件一同构成了竖直旋转机构。
        结束语
        对于人们的日常生活来说，无人机起到了极大程度上的影响。在各种各样的领域中，不同的使用需求对无人机的性能要求也各有不同。在实际应用无人机时，应当根据实际需求进行试飞调试处理。做好一切试飞前准备工作后，科学的进行无人机试飞实验，利用远程操控装置操控无人机飞行，并有效获取无人机飞行姿态指令值与测量值存在的误差范围，通过多次试飞试验检测试飞误差值，以满足预期设定要求，更好的满足无人机飞行控制需求。
参考文献
[1]成志勇.固定翼无人机飞行姿态检测和控制设计[J].信息记录材料，2020，21(02):216-217.
[2]罗浩.无人机飞行姿态检测及控制研究[J].电子世界，2018(01):175-176.
[3]王涛，赵增兴，黄土顺.无人机校飞系统姿态测量装置检测方法[J].计测技术，2017，37(S1):181-184.