一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置的制作方法

本发明属于高功率微波的利用技术领域，尤其涉及一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置。

背景技术：

随着智能无人技术的持续发展，无人机的小型化、智能化程度持续提高，使其在摄影、地形勘探、野外救援、灯光表演等诸多领域得到了广泛的应用。而无人机在工作过程中受到外界电磁环境影响导致的坠机事件时有发生，尤其是微小型无人机，其电子信息系统精密复杂，集成度高，电磁敏感度高，且该类型无人机出于成本考虑缺乏冗余设计，难以承受高功率的微波脉冲冲击。因此，开展微小型多旋翼无人机的高功率微波(hpm)损伤分析，对于该类型无人机的电磁加固和高功率微波技术的发展及应用具有重要意义。

目前，对于微小型多旋翼无人机，主要通过两种方式开展高功率微波效应试验研究：

第一种方式是在室外开阔空间开展试验，让无人机悬停或按照指定航路飞行，通过大功率微波源采用高增益天线对无人机进行辐照，监测无人机受到辐照后的效应现象。该方法可以较好的模拟无人机真实的飞行状态，但由于处于开放空间，大功率微波源产生的微波脉冲反射、衍射等导致的电磁脉冲叠加和抵消现象，较难以准确得到无人机的效应阈值，此外，由于试验过程中存在无人机高空坠落、试验后核心电子器件受到物理撞击损伤的问题，因此该方式在飞行安全以及损伤后分析上都存在多项缺陷。

第二种方式是在微波暗室内采用固定无人机方式开展试验，将无人机固定在平台上，通过大功率微波源采用高增益天线对无人机进行辐照，利用视频监测模块监测无人机的运行状态，该方法可精确控制无人机所处位置的辐射场密度，但是无法真实复现无人机的飞行状态，可能存在对部分效应现象(电机转速变化、gps定位异常、飞控自稳异常等)漏测的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，通过本试验装置的结构设计解决了目前微小型多旋翼无人机高功率微波效应试验中无法兼顾模拟无人机飞行状态、多方位监控无人机效应以及精准控制无人机所处环境场功率密度的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，所述试验装置至少包括仿真飞行平台、视频监控模块、全球定位信号产生模块、hpm辐照环境产生模块和装置控制系统，所述仿真飞行平台至少包括：机械转动平台、驱动单元、支撑杆、支撑感应控制单元，其中，所述支撑杆设置于所述机械转动平台之上，所述支撑杆的顶端与待试验的无人机刚性连接，且所述支撑杆底端设置有升降单元、测力单元和测速单元，所述支撑感应控制单元与升降单元、测力单元和测速单元电性连接，所述升降单元被配置为用于实现所述支撑杆的升降驱动，所述测力单元被配置为用于实现待测无人机飞行时的升力测量，所述测速单元被配置为用于实现待测无人机飞行时的转动电机的转速测量；所述驱动单元被配置为用于实现机械转动件平台的转动驱动，且所述驱动单元、支撑感应控制单元、全球定位信号产生模块和hpm辐照环境产生模块分别与所述装置控制系统电性连接；所述视频监控模块被配置为用于实现待试验无人机的监控；所述全球定位信号产生模块被配置为用于为待试验无人机产生设定位置、设定高度的定位信号；所述hpm辐照环境产生模块被配置为用于为待试验无人机施加设定参数的hpm辐射场。

根据一个优选的实施方式，所述试验装置还包括微波暗室、电磁屏蔽舱和电磁屏蔽间，所述仿真飞行平台设置于所述微波暗室的腔室内部，所述驱动单元和感应控制单元设置于微波暗室中的电磁屏蔽舱内；所述全球定位信号产生模块、hpm辐照环境产生模块和装置控制系统设置于电磁屏蔽间内，且所述全球定位信号产生模块、hpm辐照环境产生模块的信号发射部位于所述微波暗室内。

根据一个优选的实施方式，所述视频监控模块设置于所述电磁屏蔽间内，且所述视频监控模块的监控探头设置于所述微波暗室内。

根据一个优选的实施方式，所述仿真飞行平台还包括风扇，所述风扇位于所述微波暗室内并朝向待试验无人机设置，用于实现预设空速模拟。

根据一个优选的实施方式，所述机械转动平台由绝缘材料制得。

根据一个优选的实施方式，所述驱动单元至少包括步进电机和电机控制电路，所述步进电机经机械传动装置与所述机械转动平台的转轴相啮合。

根据一个优选的实施方式，所述驱动单元和支撑感应控制单元与装置控制系统之间还设有光电转换模块，且所述光电转换模块设置于电磁屏蔽舱的内部。

根据一个优选的实施方式，所述电磁屏蔽舱为金属导体壳体结构，且壳体外表面喷涂有吸波材料。

根据一个优选的实施方式，所述的hpm辐照环境产生模块包括大功率信号源和辐射天线，所述辐射天线发射端置于所述微波暗室内。

根据一个优选的实施方式，待试验的无人机的地面工作站设置于所述电磁屏蔽间内，且所述地面工作站经所述装置控制系统与所述无人机电性连接。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，可实现在微波暗室中对微小型多旋翼无人机开展动态高功率微波效应试验；

(2)本发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，可通过无人机仿真飞行平台支撑杆、风扇、全球定位信号产生模块相互联动实现仿真无人机飞行模拟无人机真实飞行状态，满足微小型多旋翼无人机高功率微波效应试验仿真的需求；

(3)发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，通过使用绝缘材料以及电磁屏蔽舱，可以减小平台对微波暗室内微波场分布的影响，实现高精度的微波功率密度控制，同时保护屏蔽舱内的电子装置免受高功率微波干扰；

(4)发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，通过支撑杆以及支撑感应控制单元可实时监测无人机受到高功率微波辐照时的电机转速、无人机姿态，

可提供更加精准的效应现象；

(5)发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，通过视频监测单元可实时监测无人机电机转动、无人机姿态、灯光系统等，可提供更加精准的效应现象；

(6)发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，通过在实验室内开展高功率微波效应试验，可精确控制无人机所处位置的辐射场密度，可避免室外动态效应实验中无人机坠落风险，提高安全系数，同时便于开展损伤后分析。

附图说明

图1是本发明试验装置的结构示意图；

其中，1-无人机，2-微波暗室，3-机械转动平台，4-电磁屏蔽舱，5-驱动单元，6-机械传动装置，7-支撑杆，8-低阻力电机传动装置，9-支撑感应控制单元，10-光电转换模块，11-风扇，12-视频监控模块，13-全球定位信号产生模块，14-装置控制系统，15-地面工作站，16-hpm辐照环境产生模块，17-电磁屏蔽间。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

实施例1：

参考图1所示，本发明公开了一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，所述试验装置至少包括仿真飞行平台、微波暗室2、视频监控模块12、全球定位信号产生模块13、装置控制系统14、地面工作站15、hpm辐照环境产生模块16以及电磁屏蔽间17。

优选地，所述仿真飞行平台用于为待试验无人机1提供模拟的真实飞行环境。所述微波暗室2用于提供试验场所。所述视频监控模块12用于完成无人机1姿态监控。

所述全球定位信号产生模块13被配置为用于为待试验无人机1产生设定位置、设定高度的定位信号。所述地面工作站15用于实现对无人机1的操控。所述hpm辐照环境产生模块16被配置为用于为待试验无人机1施加设定参数的hpm辐射场。其中，hpm是指高功率微波。所述电磁屏蔽间17用于为其内设备提供电磁屏蔽保护。

优选地，所述仿真飞行平台至少包括：机械转动平台3、驱动单元5、支撑杆7、支撑感应控制单元9。优选地，所述机械转动平台3由绝缘材料制得。

其中，所述支撑杆7设置于所述机械转动平台3之上，所述支撑杆7的顶端与待试验的无人机1刚性连接，且所述支撑杆7底端设置有升降单元、测力单元和测速单元，所述支撑感应控制单元9与升降单元、测力单元和测速单元电性连接。经由所述支撑感应控制单元9完成升降单元、测力单元和测速单元的控制和数据采集。可实时监测电机转速、无人机1的升力以及控制无人机1姿态。

优选地，所述升降单元被配置为用于实现所述支撑杆7的升降驱动。例如，所述升降单元可以由电机控制的螺杆举升装置以及控制电路组成。

优选地，所述测力单元被配置为用于实现待测无人机1飞行时的升力测量。例如，所述测力单元可以采用拉力测量计构成。

优选地，所述测速单元被配置为用于实现待测无人机1飞行时的转动电机的转速测量。例如，所述测速单元至少包括低阻力电机传动装置8，所述低阻力电机传动装置8与无人机1的电机连接，并与所述支撑感应控制单元9相连。

优选地，所述驱动单元5被配置为用于实现机械转动件平台的转动驱动。例如，所述驱动单元5至少包括步进电机和电机控制电路，所述步进电机经机械传动装置6与所述机械转动平台3的转轴相啮合。从而实现带动所述机械转动平台3转动。

优选地，所述驱动单元5、支撑感应控制单元9、全球定位信号产生模块13和hpm辐照环境产生模块16分别与所述装置控制系统14电性连接。经所述装置控制系统14分别实现对驱动单元5、支撑感应控制单元9、全球定位信号产生模块13和hpm辐照环境产生模块16的控制。

进一步地，所述驱动单元5和支撑感应控制单元9与装置控制系统14之间还设有光电转换模块10。且所述光电转换模块10设置于电磁屏蔽舱4的内部。

优选地，所述试验装置还包括电磁屏蔽舱4。所述电磁屏蔽舱4为金属导体壳体结构，且壳体外表面喷涂有吸波材料。所述仿真飞行平台设置于所述微波暗室2的腔室内部，所述驱动单元5和感应控制单元设置于微波暗室2中的电磁屏蔽舱4内。

优选地，所述全球定位信号产生模块13、hpm辐照环境产生模块16和装置控制系统14设置于电磁屏蔽间17内，且所述全球定位信号产生模块13、hpm辐照环境产生模块16的信号发射部位于所述微波暗室2内。

优选地，所述的hpm辐照环境产生模块包括大功率信号源和辐射天线，所述辐射天线发射端置于所述微波暗室2内。

优选地，所述视频监控模块12被配置为用于实现待试验无人机1的监控。所述视频监控模块12设置于所述电磁屏蔽间17内，且所述视频监控模块12的监控探头设置于所述微波暗室2内。进一步地，所述的视频监控模块12包含了光电监测模式和红外监测模式。

优选地，所述仿真飞行平台还包括风扇11，所述风扇11位于所述微波暗室2内并朝向待试验无人机1设置。所述的风扇11用于模仿指定空速。

优选地，待试验的无人机1的地面工作站15设置于所述电磁屏蔽间17内，且所述地面工作站15经所述装置控制系统14与所述无人机1电性连接。完成对无人机1的电机控制及状态监测。

本发明的具体实现过程包括：

将效应物无人机1机臂固定在无人机仿真飞行平台的支撑杆7上。将支撑杆7上的低阻力电机传动装置8与对应无人机1机臂的驱动电机相接触，使得驱动电机可驱动低阻力电机传动装置8。无人机1的地面工作站15、装置控制系统14均放置在电磁屏蔽间17内。

装置控制系统14通过光电转换模块10远程控制无人机1仿真飞行平台，根据试验需求设置机械转动平台3的方向使无人机1指定方向对准辐照天线。

无人机1的地面工作站15控制无人机1起飞并设置指定飞行状态，同时装置控制系统14通过光电转换模块10远程控制无人机1仿真飞行平台，根据试验需求设置风扇11至指定风速，设置支撑杆7控制无人机1至指定姿态，设置全球定位信号产生模块13产生并发射相应的位置信息。

开启视频监控模块12，实时监测无人机1的飞行姿态及螺旋桨状态。

装置控制系统14通过光电转换模块10远程监测支撑感应控制单元9，实时监测无人机1的电机转速、支撑杆7的阻力(即无人机的升力)。

确认设备状态正常，确认微波暗室2内电子单元均置于平台下方电磁屏蔽空间内，确认暗室内无人，确认暗室门关好。

启动hpm辐照环境产生模块16，对无人机1施加指定参数的hpm辐射场。

观察记录地面工作站的无人机1信息收发状况和状态信息、视频监控模块12的无人机1姿态和螺旋桨状态、支撑感应控制单元9的无人机1电机转速信息，从而获取无人机1的hpm效应试验结果。

本发明提供的一种微小型多旋翼无人机的高功率微波效应试验装置，可实现在微波暗室中对微小型多旋翼无人机开展动态高功率微波效应试验；可通过无人机仿真飞行平台支撑杆、风扇、全球定位信号产生模块相互联动实现仿真无人机飞行模拟无人机真实飞行状态，满足微小型多旋翼无人机高功率微波效应试验仿真的需求；通过使用绝缘材料以及电磁屏蔽舱，可以减小平台对微波暗室内微波场分布的影响，实现高精度的微波功率密度控制，同时保护屏蔽舱内的电子装置免受高功率微波干扰；通过支撑杆以及支撑感应控制单元可实时监测无人机受到高功率微波辐照时的电机转速、无人机姿态，可提供更加精准的效应现象；通过视频监测单元可实时监测无人机电机转动、无人机姿态、灯光系统等，可提供更加精准的效应现象；通过在实验室内开展高功率微波效应试验，可精确控制无人机所处位置的辐射场密度，可避免室外动态效应实验中无人机坠落风险，提高安全系数，同时便于开展损伤后分析。

综上，本发明可以高效开展微小型多旋翼无人机1的高功率微波效应试验，获取清晰、直观、专业的效应试验现象及数据结果。本发明设备齐全、方案可靠、试验成本低、可操作性强。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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