中國電科院有構(gòu)建復(fù)雜環(huán)境下的無人機作業(yè)性能檢測體系

　　在7級大風模擬條件下，研究人員操作無人機起飛，無人機飛抵作業(yè)點后執(zhí)行懸停任務(wù)。通過檢測后臺，他們實時觀察無人機的位置變化，記錄無人機懸停點經(jīng)度和緯度。他們是中國電力科學研究院有限公司北斗無人機檢測項目組成員，在檢測這臺搭載北斗定位模塊的無人機綜合性能，評估無人機的定位精準度、環(huán)境適應(yīng)性、海拔適應(yīng)性等。

　　隨著無人機飛控技術(shù)迭代升級及北斗高精度定位等技術(shù)的應(yīng)用，無人機在電力行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，成為提升電網(wǎng)運維效率、降低人工作業(yè)風險等方面不可或缺的工具。今年，為了全面驗證無人機在電力作業(yè)中的綜合性能，助推電力北斗技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，中國電科院成立項目組，構(gòu)建多維度檢測體系，開展復(fù)雜環(huán)境下無人機作業(yè)性能檢測。

　　研制抗干擾測試樣機，檢測導航定位精準度

　　精準定位是無人機執(zhí)行電力作業(yè)的基礎(chǔ)保障。當無人機處在有遮擋、強電磁等環(huán)境中，導航接收機會受到噪聲干擾，影響接收機的信號捕獲跟蹤性能。今年7月，項目組應(yīng)用北斗高精度定位技術(shù)改進無人機導航接收機，進一步增強其信號捕獲和分析能力。在此基礎(chǔ)上，項目組研制出了具備抗干擾能力的無人機測試樣機。

　　隨后，項目組成員用衛(wèi)星導航模擬系統(tǒng)開展無人機定位測試，基于北斗衛(wèi)星頻點，研究分析無人機導航接收機定位及信號接收性能，提出導航接收機工作模式校驗方法。

無人機電磁兼容試驗現(xiàn)場。

　　“北斗三號已完成組網(wǎng)，現(xiàn)有五個接收頻點，每個頻點可以理解為傳輸飛行器經(jīng)緯度信息的通道。我們在實驗室測試環(huán)節(jié)，通過衛(wèi)星信號模擬器生成靜態(tài)、動態(tài)下的北斗導航模擬信號，并向屏蔽暗箱中的無人機發(fā)射信號，采集機載北斗模組的定位數(shù)據(jù)流，分析其定位性能。”項目組成員靳文鑫介紹。

　　在無人機巡檢飛行線路測試中，項目組選定模擬巡檢飛行線路，設(shè)置接收頻點，開啟定位模式，多次開展不同高度的飛行軌跡測試，評估無人機定位和導航精準度。

　　“在實驗室和飛行線路兩個環(huán)節(jié)測試中，應(yīng)用北斗高精度定位技術(shù)的無人機定位及導航精準度較高，能高質(zhì)量完成電力巡檢等作業(yè)。”靳文鑫說，改進后的樣機檢測結(jié)果也為電力無人機性能優(yōu)化提供了參考。

　　搭建復(fù)雜測試環(huán)境，科學驗證適應(yīng)性能

　　一個體積125立方米的長方體，外置可編程控制器，能設(shè)定溫度和濕度。這就是電力無人機全性能檢測的環(huán)境氣候試驗罐。

　　輸電線路跨越高山峻嶺，沿途環(huán)境多變，電力無人機作業(yè)現(xiàn)場地理和氣候環(huán)境復(fù)雜。當前的電力作業(yè)無人機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)境會影響鋰電池放電性能，高海拔會導致旋翼氣動效率下降……這些環(huán)境因素都是影響無人機作業(yè)性能的客觀條件。

　　項目組參照行業(yè)標準，研制了電力無人機作業(yè)環(huán)境氣候試驗罐。該試驗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，我們在環(huán)境氣候試驗罐控制端精準設(shè)置溫度、濕度、氣壓、試驗時間等參數(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，全面驗證國家電網(wǎng)有限公司當前應(yīng)用的搭載北斗定位模塊的無人機環(huán)境適應(yīng)性能。”項目組成員、高級工程師胡霽說。

項目組成員開展無人機抗風性能測試。

　　為了進一步驗證無人機的飛行和懸停性能，項目組還開展了抗風試驗場測試，依托公司特高壓直流試驗基地設(shè)計多向自然風抗風試驗場，安裝數(shù)字測量系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度的無人機飛行軌跡及抗風懸停瞬時姿態(tài)觀瞄解算，科學評估無人機自主巡檢作業(yè)能力。

　　設(shè)計多維度指標，構(gòu)建全面檢測體系

　　11月，項目組完成了搭載北斗定位模塊的三類型號無人機性能綜合檢測。按照《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)電力通用接收機》《架空電力線路多旋翼無人機巡檢系統(tǒng)》等相關(guān)標準要求，此次檢測涉及33個指標。

　　項目組負責人邵瑰瑋介紹，此次檢測全面評估無人機在電力巡檢等場景下的綜合性能，檢測無人機在各種復(fù)雜環(huán)境條件下是否都能穩(wěn)定、高效地完成任務(wù)。

　　“我們在檢測中注重檢測環(huán)境與真實環(huán)境的高度吻合，嚴格遵循行業(yè)標準和規(guī)范，力求結(jié)果客觀、準確。”邵瑰瑋說。

　　目前，公司在運架空輸電線路長度超過120萬千米。無人機作業(yè)涉及基建、安監(jiān)、運維、應(yīng)急響應(yīng)等業(yè)務(wù)場景。項目組聚焦北斗衛(wèi)星導航定位對電力無人機作業(yè)的影響，設(shè)計了衛(wèi)星信號循環(huán)播發(fā)、衛(wèi)星捕獲跟蹤能力、定位精度等9項北斗衛(wèi)星導航功能試驗指標;聚焦電力場景無人機自主作業(yè)性能要求，設(shè)計了環(huán)境適應(yīng)性、海拔適應(yīng)性、自主精細化巡檢等24項關(guān)鍵檢測指標。基于這些指標，該項目組構(gòu)建了復(fù)雜環(huán)境下的無人機作業(yè)性能檢測體系。

　　在檢測結(jié)果認證上，項目組實施北斗模塊與無人機性能檢測“雙報告、雙認可”，不僅對北斗模組的性能開展檢測認證，還驗證了北斗模組與無人機其他模組間的配合效果，進一步增強檢測結(jié)果的權(quán)威性和公信力。

　　(中國電科院供圖)