一种用于太阳能无人机的地面测试系统的制作方法

1.本发明属于太阳能无人机技术领域，更具体地，涉及一种用于太阳能无人机的地面测试系统。


背景技术：

2.太阳能无人机是一种极具发展潜力的新型飞行器，它以太阳能为动力来源，无需携带任何燃料，理论上可以实现永久空中飞行。相比常规无人机，太阳能无人机优势明显，应用前景非常广阔，甚至可以充当“大气层卫星”的角色。因为太阳能无人机能量来源是太阳电池，能源管理系统复杂、总调测试难度高以及任务量大，而且全系统工作需要阳光充足，现有技术中难以保证在阳光充足条件下对全系统全系统进行长时间地连续测试，且测试条件苛刻，覆盖性较差。目前的总调测试分为室内和室外两部分，测试流程繁琐、复杂。对于太阳能无人机的地面测试多是常规无人机系统的单系统测试设备，没有针对太阳能无人机总调测试的地面专用智能化设备。
3.因此，期待发明一种用于太阳能无人机的测试系统，能够填补太阳能无人机总调测试中地面专用智能化设备的空缺以及解决现有技术中太阳能无人机的总调测试周期长、测试条件苛刻和覆盖性差的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种用于太阳能无人机的测试系统，填补了太阳能无人机总调测试中地面专用智能化设备的空缺以及解决了现有技术中太阳能无人机的总调测试周期长、测试条件苛刻和覆盖性差的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种用于太阳能无人机的地面测试系统，包括：
6.机柜，从上到下依次设有第一机箱、第二机箱和第三机箱；
7.主控和接口单元，设于所述第一机箱内，包括主控板和接口板，其中，所述主控板通过所述接口板分别与太阳能模拟器、电子负载和无人机相连接，用于控制所述太阳能模拟器和所述电子负载对所述无人机进行测试并接收所述无人机的测试数据；
8.所述太阳能模拟器，设于所述第二机箱内，分别与所述无人机和所述主控和接口单元相连接，用于接受所述主控和接口单元的控制以对所述无人机进行测试；
9.电子负载，设于所述第三机箱内，分别与所述无人机和所述主控和接口单元相连接，用于接受所述主控和接口单元的控制以为所述无人机提供负载；
10.散热机构，设于所述机柜上，用于对所述电子负载、所述太阳能模拟器和所述主控和接口单元进行散热。
11.可选地，所述主控和接口单元还包括电源板，所述电源板分别与所述接口板、所述主控板和所述散热机构电连接，用于将220v交流电转变成28v直流电以供所述接口板、所述主控板和所述散热机构使用。
12.可选地，还包括背板，
13.所述主控板和所述接口板集成于所述背板上，且所述主控板通过所述背板的总线与所述接口板电连接。
14.可选地，所述接口板包括串口通信板和接口通信板，所述串口通信板通过所述背板的总线与所述接口通信板电连接，其中，
15.所述串口通信板上集成有串口；
16.所述接口通信板上集成有总线接口和以太网接口。
17.可选地，所述主控板依次通过所述串口、所述总线接口与所述无人机相连接；
18.所述主控板通过所述太网接口分别与所述太阳能模拟器和所述电子负载相连接，用于控制所述太阳能模拟器和所述电子负载。
19.可选地，所述串口包括rs485串口、rs422串口和rs232串口；
20.所述总线接口包括fc总线接口、can总线接口和canfd接口。
21.可选地，所述散热机构包括抽风式风扇和吹风式风扇，其中，
22.所述吹风式电扇设于所述第一机箱的后端并与所述第一机箱相连通，所述抽风式风扇设于所述第三机箱的后端并与所述第三机箱相连通，且所述机柜内设有与所述吹风式电扇和所述抽风式风扇相配合的风道，用于对所述机柜内的设备进行散热。
23.可选地，所述散热机构还包括温度继电器；
24.所述抽风式风扇和所述吹风式风扇分别配置有所述温度继电器，所述温度继电器用于控制所述抽风式风扇或所述吹风式风扇的通断。
25.可选地，所述机柜上设有分别与所述第一机箱、所述第二机箱和所述第三机箱相配合的导轨，所述第一机箱、所述第二机箱和所述第三机箱分别通过所述导轨插入所述机柜内或从所述机柜内抽出。
26.可选地，所述第一机箱、所述第二机箱和所述第三机箱的长度相等且小于所述机柜的长度，所述第一机箱、所述第二机箱和所述第三机箱的宽度相等且小于所述机柜的宽度；
27.所述第一机箱、所述第二机箱和所述第三机箱的高度均为3u。
28.本发明的有益效果在于：
29.本发明的地面测试系统的所有设备均设于机柜内，机柜从上到下依次设有第一机箱、第二机箱和第三机箱，第一机箱安装有主控和接口单元，第二机箱安装有太阳能模拟器，第三机箱安装有电子负载，其中，主控和接口单元包括主控板和接口板，主控板通过接口板分别与太阳能模拟器、电子负载和无人机相连接，太阳能模拟器分别与无人机和主控和接口单元相连接，电子负载分别与无人机和主控和接口单元相连接；本发明的地面测试系统可以在地面上对太阳能无人机的能源系统进行功能及性能测试；且本发明的地面测试系统即可以模拟飞控机，完成对机载其他电子系统的功能及性能联试，也可以模拟机上设备，完成对飞控机的通信功能测试，快速验证无人机接口协议的逻辑正确性，完成对太阳能无人机能源系统的功能和性能测试，提高了测试的便捷性；与此同时，本发明的地面测试系统集成有太阳能模拟器，可以用于全系统总调测试，提高测试覆盖性；因此，本发明的地面测试系统填补了太阳能无人机总调测试中地面专用智能化设备的空缺以及解决了现有技术中太阳能无人机的总调测试周期长、测试条件苛刻和覆盖性差的问题。
30.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
31.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
32.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种用于太阳能无人机的地面测试系统的结构图。
33.图2示出了根据本发明的一个实施例的一种用于太阳能无人机的地面测试系统的电气连接关系的示意图。
34.图3示出了根据本发明的一个实施例的一种用于太阳能无人机的地面测试系统的主控和接口单元的结构图。
35.附图标记说明
36.1、机柜；2、第一机箱；3、第二机箱；4、第三机箱。
具体实施方式
37.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
38.根据本发明的一种用于太阳能无人机的地面测试系统，包括：
39.机柜，从上到下依次设有第一机箱、第二机箱和第三机箱；
40.主控和接口单元，设于第一机箱内，包括主控板和接口板，其中，主控板通过接口板分别与太阳能模拟器、电子负载和无人机相连接，用于控制太阳能模拟器和电子负载对无人机进行测试并接收无人机的测试数据；
41.太阳能模拟器，设于第二机箱内，分别与无人机和主控和接口单元相连接，用于接受主控和接口单元的控制以对无人机进行测试；
42.电子负载，设于第三机箱内，分别与无人机和主控和接口单元相连接，用于接受主控和接口单元的控制以为无人机提供负载；
43.散热机构，设于机柜上，用于对电子负载、太阳能模拟器和主控和接口单元进行散热。
44.具体地，本发明的地面测试系统的所有设备均设于机柜内，机柜从上到下依次设有第一机箱、第二机箱和第三机箱，第一机箱安装有主控和接口单元，第二机箱安装有太阳能模拟器，第三机箱安装有电子负载，其中，主控和接口单元包括主控板和接口板，主控板通过接口板分别与太阳能模拟器、电子负载和无人机相连接，太阳能模拟器分别与无人机和主控和接口单元相连接，电子负载分别与无人机和主控和接口单元相连接；本发明的地面测试系统可以在地面上对太阳能无人机的能源系统进行功能及性能测试；且本发明的地面测试系统即可以模拟飞控机，完成对机载其他电子系统的功能及性能联试，也可以模拟机上设备，完成对飞控机的通信功能测试，快速验证无人机接口协议的逻辑正确性，完成对太阳能无人机能源系统的功能和性能测试，提高了测试的便捷性；与此同时，本发明的地面测试系统集成有太阳能模拟器，可以用于全系统总调测试，提高测试覆盖性。
45.进一步地，在实际应用中，电子负载功率满足额定功率为10kw，供电电压为ac220v；太阳能模拟器满足输出功率最大为9kw。
46.进一步地，太阳能模拟器和电子负载以及主控板的控制均为现有技术，本领域技术人员很容易掌握，本发明不再赘述。
47.在一个示例中，主控和接口单元还包括电源板，电源板分别与接口板、主控板和散热机构电连接，用于将220v交流电转变成28v直流电以供接口板、主控板和散热机构使用。
48.具体地，主控板的芯片选用异构多核片上系统(soc)器件，推荐型号为66ak2g12aby60，66ak2g12aby60内部有1个cortex-a-15armcore和1个c66xdspcore，dsp和arm内核能够控制系统中的所有存储器和外设，预留有程序烧写接口，可通过烧写测试应用程序，实现预定的智能化测试功能；主控板通过背板的总线完成对接口板上的接口的驱动控制，从而主控板通过接口板上的接口实现对太阳能无人机的控制与监测。而接口板以fpga为核心，fpga选用xilinx的xc7k325t-1ffg900i。
49.进一步地，电源板、主控板和接口板的尺寸与背板的尺寸相适应；在实际应用中，电源板设计主要为ad/dc设计，输入为ac220v市电，输出为dc28v电压
50.在一个示例中，地面测试系统还包括背板，
51.主控板和接口板集成于背板上，且主控板通过背板的总线与接口板电连接。
52.具体地，背板的总线选用pcie总线架构。
53.在一个示例中，接口板包括串口通信板和接口通信板，串口通信板通过背板的总线与接口通信板电连接，其中，
54.串口通信板上集成有串口；
55.接口通信板上集成有总线接口和以太网接口。
56.在一个示例中，主控板依次通过串口、总线接口与无人机相连接；
57.主控板通过太网接口分别与太阳能模拟器和电子负载相连接，用于控制太阳能模拟器和电子负载。
58.在一个示例中，串口包括rs485串口、rs422串口和rs232串口；
59.总线接口包括fc总线接口、can总线接口和canfd接口。
60.具体地，接口通信板的canfd接口的数量不少于2路，rs422接口/rs485接口/rs232接口的数量不少于7路，fc总线接口的数量不少于2路，以太网接口的数量不少于2路，且所有通信接口采用隔离设计。
61.在一个示例中，散热机构包括抽风式风扇和吹风式风扇，其中，
62.吹风式电扇设于第一机箱的后端并与第一机箱相连通，抽风式风扇设于第三机箱的后端并与第三机箱相连通，且机柜内设有与吹风式电扇和抽风式风扇相配合的风道，用于对机柜内的设备进行散热。
63.在一个示例中，散热机构还包括温度继电器；
64.抽风式风扇和吹风式风扇分别配置有温度继电器，温度继电器用于控制抽风式风扇或吹风式风扇的通断。
65.具体地，温度继电器的温度动作特性为大于等于40℃时闭合，小于等于35℃时断开。
66.在一个示例中，机柜上设有分别与第一机箱、第二机箱和第三机箱相配合的导轨，
第一机箱、第二机箱和第三机箱分别通过导轨插入机柜内或从机柜内抽出。
67.具体地，机柜结构采用标准机柜形式，机柜上设有分别与第一机箱、第二机箱和第三机箱相配合的导轨，第一机箱、第二机箱和第三机箱分别通过导轨插入机柜内或从机柜内抽出，模块不会受到外界振动而产生撞击或晃动，优选地，第一机箱和第二机箱之间的间隔范围以及第二机箱和第三机箱之间的间隔范围均为30mm～50mm；在实际应用中，机柜的背部还设有走线槽，以此同时，机柜的背部设有多个自锁轮，使得机柜可以到处移动，提高了地面测试系统使用的便捷性。
68.进一步地，机柜的材料优选为不锈钢材料，机柜的厚度优选为1mm～2mm；第一机箱、第二机箱和第三机箱的外周设有多个规则排列的圆孔，孔径大小优选为45mm，相邻圆孔之间的间距优选为60mm。
69.在一个示例中，第一机箱、第二机箱和第三机箱的长度相等且小于机柜的长度，第一机箱、第二机箱和第三机箱的宽度相等且小于机柜的宽度；
70.第一机箱、第二机箱和第三机箱的高度均为3u。
71.具体地，3u高度的第一机箱、第二机箱和第三机箱为标准机箱结构，在实际应用中，工控机的宽度为19英寸，高度以u为单位，其中1u＝1.75英寸＝44.45毫米，通常有1u机箱、2u机箱、3u机箱、4u机箱、5u机箱、6u机箱、7u机箱、8u机箱。
72.实施例一
73.如图1所示，一种用于太阳能无人机的地面测试系统，包括：
74.机柜1，从上到下依次设有第一机箱2、第二机箱3和第三机箱4；
75.主控和接口单元，设于第一机箱2内，包括主控板和接口板，其中，主控板通过接口板分别与太阳能模拟器、电子负载和无人机相连接，用于控制太阳能模拟器和电子负载对无人机进行测试并接收无人机的测试数据；
76.太阳能模拟器，设于第二机箱3内，分别与无人机和主控和接口单元相连接，用于接受主控和接口单元的控制以对无人机进行测试；
77.电子负载，设于第三机箱4内，分别与无人机和主控和接口单元相连接，用于接受主控和接口单元的控制以为无人机提供负载；
78.散热机构，设于机柜上，用于对电子负载、太阳能模拟器和主控和接口单元进行散热。
79.其中，如图2所示，主控和接口单元还包括电源板，电源板分别与接口板、主控板和散热机构电连接，用于将220v交流电转变成28v直流电以供接口板、主控板和散热机构使用。
80.其中，地面测试系统还包括背板，
81.主控板和接口板集成于背板上，且主控板通过背板的总线与接口板电连接。
82.其中，如图3所示，接口板包括串口通信板和接口通信板，串口通信板通过背板的总线与接口通信板电连接，其中，串口通信板上集成有串口；接口通信板上集成有总线接口和以太网接口。主控板依次通过串口、总线接口与无人机相连接；主控板通过太网接口分别与太阳能模拟器和电子负载相连接，用于控制太阳能模拟器和电子负载。
83.其中，散热机构包括抽风式风扇和吹风式风扇，其中，吹风式电扇设于第一机箱2的后端并与第一机箱2相连通，抽风式风扇设于第三机箱4的后端并与第三机箱4相连通，且
机柜1内设有与吹风式电扇和抽风式风扇相配合的风道，用于对机柜1内的设备进行散热。散热机构还包括温度继电器；抽风式风扇和吹风式风扇分别配置有温度继电器，温度继电器用于控制抽风式风扇或吹风式风扇的通断。
84.其中，机柜1上设有分别与第一机箱2、第二机箱3和第三机箱4相配合的导轨，第一机箱2、第二机箱3和第三机箱4分别通过导轨插入机柜1内或从机柜1内抽出。第一机箱2、第二机箱3和第三机箱4的长度相等且小于机柜1的长度，第一机箱2、第二机箱3和第三机箱4的宽度相等且小于机柜1的宽度；第一机箱2、第二机箱3和第三机箱4的高度均为3u。
85.综上所述，本发明的地面测试系统的所有设备均设于机柜内，机柜从上到下依次设有第一机箱、第二机箱和第三机箱，第一机箱安装有主控和接口单元，第二机箱安装有太阳能模拟器，第三机箱安装有电子负载，其中，主控和接口单元包括主控板和接口板，主控板通过接口板分别与太阳能模拟器、电子负载和无人机相连接，太阳能模拟器分别与无人机和主控和接口单元相连接，电子负载分别与无人机和主控和接口单元相连接；本发明的地面测试系统可以在地面上对太阳能无人机的能源系统进行功能及性能测试；且本发明的地面测试系统即可以模拟飞控机，完成对机载其他电子系统的功能及性能联试，也可以模拟机上设备，完成对飞控机的通信功能测试，快速验证无人机接口协议的逻辑正确性，完成对太阳能无人机能源系统的功能和性能测试，提高了测试的便捷性；与此同时，本发明的地面测试系统集成有太阳能模拟器，可以用于全系统总调测试，提高测试覆盖性。
86.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。