無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元的制作方法

本申請涉及無人機技術領域，具體涉及一種無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元。

背景技術：

無人機內部設有氣壓測量裝置，通常設置在慣性測量單元中。在地面使用氣壓測量裝置時因外部環境穩定，不存在問題；然而在飛行環境的使用過程中，因機動速度高，高度落差大，飛行環境中的風速干擾較大等因素容易導致氣壓測量裝置的測量產生波動乃至嚴重偏差。

同時，對于旋翼無人機，螺旋槳會對周圍氣壓環境造成影響；對于固定翼無人機，飛機表面會形成湍流等復雜氣壓環境，同樣會影響氣壓測量裝置工作。

技術實現要素：

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種為無人機中的氣壓測量裝置提供穩定工作環境的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元。

第一方面，本發明提供一種無人機穩定氣壓環境結構，所述結構包括殼體和固定在所述殼體內的氣壓測量裝置，所述殼體上設有第一氣體孔道，所述第一氣體孔道和所述氣壓測量裝置之間設有至少兩層緩沖介質，各所述緩沖介質內具有供氣體通過的間隙，各所述緩沖介質之間分別設有氣體孔道，各所述氣體孔道和各所述緩沖介質共同構成殼體外氣體到達所述氣壓測量裝置的氣體通道。

第二方面，本發明提供一種無人機慣性測量單元，所述單元包括上述穩定氣壓環境結構，還包括設置在所述殼體內的慣性測量器件。

本發明諸多實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元根據流體力學的原理，通過設置若干截面較小的氣體孔道和縫隙較小的緩沖介質以組成殼體外氣體到達氣壓測量裝置的氣體通道，避免了到達氣壓測量裝置的風速過高，同時避免了單獨孔道連接導致的局部高速低壓環境，從而為無人機中的氣壓測量裝置提供穩定的工作環境；

本發明一些實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元進一步通過設置蜿蜒的氣體通道，進一步避免到達氣壓測量裝置的風速過高；

本發明一些實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元進一步將第一緩沖介質和第二緩沖介質設置為間隙較粗的泡棉，以便于空氣對流，保證外界空氣快速運動到腔體內，同時避免風速過大形成局部湍流；將覆蓋氣壓測量裝置的第三緩沖介質設置為間隙較細的泡棉，以便于氣壓測量裝置周圍空氣盡可能保持分子自由運動，不受風速及結構原因影響空氣流速，進一步保障氣壓測量裝置的測量精度；

本發明一些實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元進一步將第一氣體孔道和第二氣體孔道的直徑范圍設置為較小的1-3mm，從而避免外界空氣大量快速進入影響腔體內動壓急劇變化；將第三氣體孔道的直徑范圍設置為較大的5-8mm，以便于氣壓測量裝置附近的空氣自由流動，減小結構因素造成的影響；

本發明一些實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元進一步將第一氣體孔道設置為相鄰的兩個孔道，從而在外殼中的腔體內形成空氣對流，平衡內外壓差；

本發明一些實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元進一步將第一氣體孔道的方向設置為與無人機的飛行方向垂直，以減小飛行環境中風速造成的干擾。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明一實施例中一種無人機穩定氣壓環境結構的結構示意圖。

圖2為圖1所示結構的一種優選實施方式中第一氣體孔道的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

圖1為本發明一實施例中無人機穩定氣壓環境結構的結構示意圖。

如圖1所示，在本實施例中，本發明提供的無人機穩定氣壓環境結構包括殼體和固定在所述殼體內的氣壓測量裝置50，所述殼體上設有第一氣體孔道71，第一氣體孔道71和氣壓測量裝置50之間設有至少兩層緩沖介質，各所述緩沖介質內具有供氣體通過的間隙，各所述緩沖介質之間分別設有氣體孔道，各所述氣體孔道和各所述緩沖介質共同構成殼體外氣體到達氣壓測量裝置50的氣體通道。

具體地，在本實施例中，氣壓測量裝置50設置在電路板40上，電路板40設置在第一氣體孔道71和氣壓測量裝置50之間，電路板40的兩面分別設有第一緩沖介質61和第二緩沖介質62，第一緩沖介質61和第二緩沖介質62之間設有第二氣體孔道72。第二氣體孔道72由所述殼體和電路板40共同構成。在本實施例中，氣壓測量裝置50為氣壓計。

在更多實施例中，氣壓測量裝置還可以根據實際需求采用其它不同氣壓測量組件構成的氣壓測量裝置，乃至于其它受氣流氣壓不穩定影響導致測量效果不佳的各類測量裝置；氣壓測量裝置還可根據實際需求集成在殼體內的其它組件上，或設置在殼體內的不同位置，殼體內可設置三層乃至多層緩沖介質，各層緩沖介質可由殼體一體集成的薄壁或殼體內固定的其它組件隔開，各層緩沖介質之間的各氣體孔道可設置在所述薄壁上，或由所述殼體和所述其它組件共同形成，或由殼體一體形成。

上述實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構根據流體力學原理所設計：

根據伯努利方程：p₁+1/2ρv₁²+ρgh₁＝p₂+1/2ρv₂²+ρgh₂；以及，連續性方程：S₁*v₁＝S₂*v₂可知，對于空氣流體，采用截面較小的氣體孔道，以及間隙截面較小的緩沖介質，使得氣流流速較高，而對于同一時刻高度近似相同的情況，流速較高則壓強較小，即對氣壓測量裝置的壓力較小。

其中，p₁、p₂分別為空氣流體中第一點、第二點處的壓強，ρ為空氣流體的密度，v₁、v₂分別為空氣流體中第一點、第二點處的流速，g為重力加速度，h₁、h₂分別為空氣流體中第一點、第二點處的高度，S₁、S₂分別為空氣流體中第一點、第二點處的截面積。

上述實施例提供的無人機穩定氣壓環境結構及慣性測量單元根據流體力學的原理，通過設置若干截面較小的氣體孔道和縫隙較小的緩沖介質以組成殼體外氣體到達氣壓測量裝置的氣體通道，避免了到達氣壓測量裝置的風速過高，同時避免了單獨孔道連接導致的局部高速低壓環境，從而為無人機中的氣壓測量裝置提供穩定的工作環境。

在一優選實施例中，第二氣體孔道72為U形孔道，由電路板40和所述殼體共同構成。具體地，在更多實施例中，所述第二氣體孔道還可設置為L形、蛇形等不同形狀，可以由所述殼體一體形成，或設置為固定在所述殼體上的單獨組件。

上述實施例進一步通過設置蜿蜒的氣體通道，進一步避免到達氣壓測量裝置的風速過高。

在一優選實施例中，所述殼體和電路板40之間還設有覆蓋氣壓測量裝置50的第三緩沖介質63，第二緩沖介質62和第三緩沖介質63之間設有第三氣體孔道73。

在一些優選實施例中，所述緩沖介質為泡棉，所述第一緩沖介質和所述第二緩沖介質的泡棉壓縮比的范圍為30％-45％，所述第三緩沖介質的泡棉壓縮比小于20％。

具體地，在本實施例中采用泡棉作為緩沖介質，在更多實施例中還可采用海綿等不同材質的緩沖介質，只要具有截面大小適當的間隙，能與氣體孔道共同構成氣體通道，即可實現相同的技術效果。

上述實施例進一步將第一緩沖介質和第二緩沖介質設置為間隙較粗的泡棉，以便于空氣對流，保證外界空氣快速運動到腔體內，同時避免風速過大形成局部湍流；將覆蓋氣壓測量裝置的第三緩沖介質設置為間隙較細的泡棉，以便于氣壓測量裝置周圍空氣盡可能保持分子自由運動，不受風速及結構原因影響空氣流速，進一步保障氣壓測量裝置的測量精度。

在一些優選實施例中，所述第一氣體孔道和所述第二氣體孔道的直徑的范圍為1-3mm，所述第三氣體孔道的直徑的范圍為5-8mm。

上述實施例進一步將第一氣體孔道和第二氣體孔道的直徑范圍設置為較小的1-3mm，從而避免外界空氣大量快速進入影響腔體內動壓急劇變化；將第三氣體孔道的直徑范圍設置為較大的5-8mm，以便于氣壓測量裝置附近的空氣自由流動，減小結構因素造成的影響。

圖2為圖1所示結構的一種優選實施方式中第一氣體孔道71的結構示意圖。

如圖2所示，在一優選實施例中，第一氣體孔道71包括相鄰設置的兩個孔道。

上述實施例進一步將第一氣體孔道設置為相鄰的兩個孔道，從而在外殼中的腔體內形成空氣對流，平衡內外壓差。

在一優選實施例中，第一氣體孔道71的方向與所述無人機的飛行方向垂直。具體地，第一氣體孔道71通過萬向節設置在殼體上，在無人機控制單元的控制下保持與所述無人機的飛行方向垂直；在更多實施例中，可根據實際需求將第一氣體孔道71的方向設置為與所述無人機的飛行方向形成不同的較大角度。

上述實施例進一步將第一氣體孔道的方向設置為與無人機的飛行方向垂直，以減小飛行環境中風速造成的干擾。

在一優選實施例中，所述殼體包括密封連接的上殼體10和下殼體20，第一氣體孔道71設置在上殼體10上。具體地，在本實施例中，上殼體10和下殼體20通過螺釘連接，連接處通過密封膠密封處理。在更多實施例中，可根據實際需求將所述殼體設置為由不同組件密封連接構成。

在一些實施例中，本發明還提供一種無人機慣性測量單元，包括上述任一實施例提供的穩定氣壓環境結構，以及設置在所述殼體內的慣性測量器件30。

具體地，在本實施例中，慣性測量器件30設置在上殼體10和電路板40所構成的第一腔體內，第一緩沖介質61填充在慣性測量器件30周圍，構成曲線形的氣體通道。在更多實施例中，還可根據實際需求將慣性測量器件30設置在殼體的不同位置。

附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本發明各種實施例的系統、方法的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，所述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個接連地表示的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這根據所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以通過執行規定的功能或操作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以通過專用硬件與計算機指令的組合來實現。描述于本申請實施例中所涉及到的單元或模塊的名稱在某種情況下并不構成對該單元或模塊本身的限定。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。