中國(guó)電科院有構(gòu)建復(fù)雜環(huán)境下的無人機(jī)作業(yè)性能檢測(cè)體系

　　在7級(jí)大風(fēng)模擬條件下，研究人員操作無人機(jī)起飛，無人機(jī)飛抵作業(yè)點(diǎn)后執(zhí)行懸停任務(wù)。通過檢測(cè)后臺(tái)，他們實(shí)時(shí)觀察無人機(jī)的位置變化，記錄無人機(jī)懸停點(diǎn)經(jīng)度和緯度。他們是中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司北斗無人機(jī)檢測(cè)項(xiàng)目組成員，在檢測(cè)這臺(tái)搭載北斗定位模塊的無人機(jī)綜合性能，評(píng)估無人機(jī)的定位精準(zhǔn)度、環(huán)境適應(yīng)性、海拔適應(yīng)性等。

　　隨著無人機(jī)飛控技術(shù)迭代升級(jí)及北斗高精度定位等技術(shù)的應(yīng)用，無人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，成為提升電網(wǎng)運(yùn)維效率、降低人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等方面不可或缺的工具。今年，為了全面驗(yàn)證無人機(jī)在電力作業(yè)中的綜合性能，助推電力北斗技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用，中國(guó)電科院成立項(xiàng)目組，構(gòu)建多維度檢測(cè)體系，開展復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)作業(yè)性能檢測(cè)。

　　研制抗干擾測(cè)試樣機(jī)，檢測(cè)導(dǎo)航定位精準(zhǔn)度

　　精準(zhǔn)定位是無人機(jī)執(zhí)行電力作業(yè)的基礎(chǔ)保障。當(dāng)無人機(jī)處在有遮擋、強(qiáng)電磁等環(huán)境中，導(dǎo)航接收機(jī)會(huì)受到噪聲干擾，影響接收機(jī)的信號(hào)捕獲跟蹤性能。今年7月，項(xiàng)目組應(yīng)用北斗高精度定位技術(shù)改進(jìn)無人機(jī)導(dǎo)航接收機(jī)，進(jìn)一步增強(qiáng)其信號(hào)捕獲和分析能力。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組研制出了具備抗干擾能力的無人機(jī)測(cè)試樣機(jī)。

　　隨后，項(xiàng)目組成員用衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)開展無人機(jī)定位測(cè)試，基于北斗衛(wèi)星頻點(diǎn)，研究分析無人機(jī)導(dǎo)航接收機(jī)定位及信號(hào)接收性能，提出導(dǎo)航接收機(jī)工作模式校驗(yàn)方法。

無人機(jī)電磁兼容試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。

　　“北斗三號(hào)已完成組網(wǎng)，現(xiàn)有五個(gè)接收頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)可以理解為傳輸飛行器經(jīng)緯度信息的通道。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)節(jié)，通過衛(wèi)星信號(hào)模擬器生成靜態(tài)、動(dòng)態(tài)下的北斗導(dǎo)航模擬信號(hào)，并向屏蔽暗箱中的無人機(jī)發(fā)射信號(hào)，采集機(jī)載北斗模組的定位數(shù)據(jù)流，分析其定位性能。”項(xiàng)目組成員靳文鑫介紹。

　　在無人機(jī)巡檢飛行線路測(cè)試中，項(xiàng)目組選定模擬巡檢飛行線路，設(shè)置接收頻點(diǎn)，開啟定位模式，多次開展不同高度的飛行軌跡測(cè)試，評(píng)估無人機(jī)定位和導(dǎo)航精準(zhǔn)度。

　　“在實(shí)驗(yàn)室和飛行線路兩個(gè)環(huán)節(jié)測(cè)試中，應(yīng)用北斗高精度定位技術(shù)的無人機(jī)定位及導(dǎo)航精準(zhǔn)度較高，能高質(zhì)量完成電力巡檢等作業(yè)。”靳文鑫說，改進(jìn)后的樣機(jī)檢測(cè)結(jié)果也為電力無人機(jī)性能優(yōu)化提供了參考。

　　搭建復(fù)雜測(cè)試環(huán)境，科學(xué)驗(yàn)證適應(yīng)性能

　　一個(gè)體積125立方米的長(zhǎng)方體，外置可編程控制器，能設(shè)定溫度和濕度。這就是電力無人機(jī)全性能檢測(cè)的環(huán)境氣候試驗(yàn)罐。

　　輸電線路跨越高山峻嶺，沿途環(huán)境多變，電力無人機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地理和氣候環(huán)境復(fù)雜。當(dāng)前的電力作業(yè)無人機(jī)普遍使用鋰電池供電，高熱高濕環(huán)境可能引發(fā)電氣短路甚至電池過熱自燃，低溫環(huán)境會(huì)影響鋰電池放電性能，高海拔會(huì)導(dǎo)致旋翼氣動(dòng)效率下降……這些環(huán)境因素都是影響無人機(jī)作業(yè)性能的客觀條件。

　　項(xiàng)目組參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，研制了電力無人機(jī)作業(yè)環(huán)境氣候試驗(yàn)罐。該試驗(yàn)罐配置可編程控制器，可以模擬零下40～100攝氏度溫度、0%～100%濕度、0～7000米海拔等環(huán)境氣候條件。

　　“8月20～25日，我們?cè)诃h(huán)境氣候試驗(yàn)罐控制端精準(zhǔn)設(shè)置溫度、濕度、氣壓、試驗(yàn)時(shí)間等參數(shù)，依次開展了低溫、高熱高濕、高海拔等復(fù)雜環(huán)境下的試驗(yàn)，全面驗(yàn)證國(guó)家電網(wǎng)有限公司當(dāng)前應(yīng)用的搭載北斗定位模塊的無人機(jī)環(huán)境適應(yīng)性能。”項(xiàng)目組成員、高級(jí)工程師胡霽說。

項(xiàng)目組成員開展無人機(jī)抗風(fēng)性能測(cè)試。

　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證無人機(jī)的飛行和懸停性能，項(xiàng)目組還開展了抗風(fēng)試驗(yàn)場(chǎng)測(cè)試，依托公司特高壓直流試驗(yàn)基地設(shè)計(jì)多向自然風(fēng)抗風(fēng)試驗(yàn)場(chǎng)，安裝數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度的無人機(jī)飛行軌跡及抗風(fēng)懸停瞬時(shí)姿態(tài)觀瞄解算，科學(xué)評(píng)估無人機(jī)自主巡檢作業(yè)能力。

　　設(shè)計(jì)多維度指標(biāo)，構(gòu)建全面檢測(cè)體系

　　11月，項(xiàng)目組完成了搭載北斗定位模塊的三類型號(hào)無人機(jī)性能綜合檢測(cè)。按照《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)電力通用接收機(jī)》《架空電力線路多旋翼無人機(jī)巡檢系統(tǒng)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，此次檢測(cè)涉及33個(gè)指標(biāo)。

　　項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人邵瑰瑋介紹，此次檢測(cè)全面評(píng)估無人機(jī)在電力巡檢等場(chǎng)景下的綜合性能，檢測(cè)無人機(jī)在各種復(fù)雜環(huán)境條件下是否都能穩(wěn)定、高效地完成任務(wù)。

　　“我們?cè)跈z測(cè)中注重檢測(cè)環(huán)境與真實(shí)環(huán)境的高度吻合，嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，力求結(jié)果客觀、準(zhǔn)確。”邵瑰瑋說。

　　目前，公司在運(yùn)架空輸電線路長(zhǎng)度超過120萬千米。無人機(jī)作業(yè)涉及基建、安監(jiān)、運(yùn)維、應(yīng)急響應(yīng)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。項(xiàng)目組聚焦北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位對(duì)電力無人機(jī)作業(yè)的影響，設(shè)計(jì)了衛(wèi)星信號(hào)循環(huán)播發(fā)、衛(wèi)星捕獲跟蹤能力、定位精度等9項(xiàng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航功能試驗(yàn)指標(biāo);聚焦電力場(chǎng)景無人機(jī)自主作業(yè)性能要求，設(shè)計(jì)了環(huán)境適應(yīng)性、海拔適應(yīng)性、自主精細(xì)化巡檢等24項(xiàng)關(guān)鍵檢測(cè)指標(biāo)。基于這些指標(biāo)，該項(xiàng)目組構(gòu)建了復(fù)雜環(huán)境下的無人機(jī)作業(yè)性能檢測(cè)體系。

　　在檢測(cè)結(jié)果認(rèn)證上，項(xiàng)目組實(shí)施北斗模塊與無人機(jī)性能檢測(cè)“雙報(bào)告、雙認(rèn)可”，不僅對(duì)北斗模組的性能開展檢測(cè)認(rèn)證，還驗(yàn)證了北斗模組與無人機(jī)其他模組間的配合效果，進(jìn)一步增強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果的權(quán)威性和公信力。

　　(中國(guó)電科院供圖)