無(wú)人機(jī)技術(shù)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的核心支撐,其發(fā)展離不開政府的統(tǒng)籌規(guī)劃與高校的科研育人雙輪驅(qū)動(dòng)。政府單位與高校建設(shè)無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室,雖核心目標(biāo)不同——政府側(cè)重公共服務(wù)、行業(yè)監(jiān)管與產(chǎn)業(yè)賦能,高校聚焦人才培養(yǎng)、基礎(chǔ)研究與技術(shù)突破,但均需立足自身定位構(gòu)建科學(xué)的建設(shè)體系。其中,抗風(fēng)測(cè)試作為無(wú)人機(jī)性能驗(yàn)證的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其設(shè)備配置更是實(shí)驗(yàn)室核心能力的重要體現(xiàn)。由Delta德爾塔儀器聯(lián)合電子科技大學(xué)(深圳)高等研究院——深思實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)、工信部電子五所賽寶低空通航實(shí)驗(yàn)室研發(fā)制造的無(wú)人機(jī)抗風(fēng)試驗(yàn)風(fēng)墻\可移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬裝置\風(fēng)墻裝置,正成為解決無(wú)人機(jī)行業(yè)抗風(fēng)性能測(cè)試難題的突破性技術(shù)。


無(wú)人機(jī)風(fēng)墻測(cè)試系統(tǒng)\無(wú)人機(jī)抗風(fēng)試驗(yàn)風(fēng)墻\可移動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模擬裝置\風(fēng)墻裝置
本文將從政府與高校雙視角出發(fā),探析實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路及抗風(fēng)測(cè)試設(shè)備配置方案。
一、政府單位:以“統(tǒng)籌賦能"為核心的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)邏輯
政府單位建設(shè)無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室,核心使命是搭建公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)、強(qiáng)化行業(yè)監(jiān)管能力、支撐應(yīng)急保障需求,需兼顧公益性、權(quán)wei性與通用性,為區(qū)域內(nèi)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供全鏈條支撐。
(一)核心建設(shè)定位:服務(wù)產(chǎn)業(yè)、監(jiān)管行業(yè)、保障應(yīng)急
政府主導(dǎo)的無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)跳出“單一技術(shù)研發(fā)"局限,承擔(dān)三大核心職能:一是公共技術(shù)服務(wù),為中小微無(wú)人機(jī)企業(yè)提供低成本、高質(zhì)量的測(cè)試認(rèn)證服務(wù),破解企業(yè)自建實(shí)驗(yàn)室投入大、利用率低的難題;二是行業(yè)監(jiān)管支撐,開展無(wú)人機(jī)性能標(biāo)定、合規(guī)性檢測(cè),為飛行管控、資質(zhì)認(rèn)定提供技術(shù)依據(jù);三是應(yīng)急技術(shù)保障,針對(duì)森林防火、災(zāi)害勘察等場(chǎng)景,開展無(wú)人機(jī)抗ji端環(huán)境(含強(qiáng)風(fēng))性能測(cè)試,確保應(yīng)急救援時(shí)設(shè)備可靠。
建設(shè)需遵循“區(qū)域統(tǒng)籌、資源共享"原則,避免重復(fù)建設(shè)。例如,省級(jí)政府可聚焦高duan測(cè)試設(shè)備與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定,市級(jí)政府側(cè)重基礎(chǔ)測(cè)試服務(wù)與應(yīng)急實(shí)訓(xùn),形成“省-市"分級(jí)聯(lián)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室體系。
(二)功能分區(qū)設(shè)計(jì):兼顧服務(wù)與監(jiān)管的多元布局
政府實(shí)驗(yàn)室需圍繞“服務(wù)+監(jiān)管+應(yīng)急"三大職能,科學(xué)劃分功能區(qū)域,確保服務(wù)高效、監(jiān)管精準(zhǔn):
公共測(cè)試服務(wù)區(qū):核心服務(wù)區(qū)域,需配置通用性強(qiáng)的測(cè)試設(shè)備,滿足不同企業(yè)、不同類型無(wú)人機(jī)的基礎(chǔ)測(cè)試需求。除抗風(fēng)測(cè)試專項(xiàng)區(qū)域外,還需設(shè)置性能標(biāo)定區(qū)(配置飛行參數(shù)校準(zhǔn)儀、電機(jī)性能測(cè)試臺(tái))、合規(guī)檢測(cè)區(qū)(部署無(wú)線電頻譜分析儀、身份識(shí)別驗(yàn)證系統(tǒng))。區(qū)域需預(yù)留開放式測(cè)試工位,配備專業(yè)技術(shù)人員提供操作指導(dǎo),實(shí)現(xiàn)“企業(yè)預(yù)約-現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試-報(bào)告出具"的一站式服務(wù)。
行業(yè)監(jiān)管實(shí)訓(xùn)區(qū):聚焦無(wú)人機(jī)監(jiān)管人才培養(yǎng)與技術(shù)演練,配置無(wú)人機(jī)模擬飛行系統(tǒng)、飛行管控沙盤(集成地理信息系統(tǒng)與空域管理模塊)。定期開展執(zhí)法人員實(shí)訓(xùn),模擬強(qiáng)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣下的飛行管控場(chǎng)景,提升監(jiān)管能力;同時(shí)面向社會(huì)開展無(wú)人機(jī)操作員資質(zhì)培訓(xùn)與考核,規(guī)范行業(yè)發(fā)展。
應(yīng)急技術(shù)研發(fā)區(qū):針對(duì)區(qū)域應(yīng)急需求開展技術(shù)攻關(guān),配置極duan環(huán)境模擬設(shè)備(含抗風(fēng)、高低溫、濕熱測(cè)試設(shè)備)、應(yīng)急載荷測(cè)試臺(tái)(如紅外探測(cè)、物資投送載荷測(cè)試)。聯(lián)合高校、企業(yè)研發(fā)適配極duan環(huán)境的無(wú)人機(jī)技術(shù),例如山區(qū)強(qiáng)陣風(fēng)環(huán)境下的穩(wěn)定飛行技術(shù),并開展實(shí)地驗(yàn)證與成果轉(zhuǎn)化。
數(shù)據(jù)共享與展示區(qū):構(gòu)建區(qū)域無(wú)人機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)平臺(tái),整合性能測(cè)試、合規(guī)檢測(cè)、應(yīng)急演練等數(shù)據(jù),為產(chǎn)業(yè)政策制定、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析提供支撐;同時(shí)設(shè)置成果展示區(qū),展示實(shí)驗(yàn)室服務(wù)案例、技術(shù)研發(fā)成果及行業(yè)監(jiān)管成效,增強(qiáng)公眾對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知。
(三)核心建設(shè)要點(diǎn):強(qiáng)化公益屬性與協(xié)同能力
政府實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需突出公益屬性,建立“政府主導(dǎo)、多方參與"的運(yùn)營(yíng)機(jī)制。資金方面,通過(guò)財(cái)政專項(xiàng)撥款、企業(yè)捐贈(zèng)、產(chǎn)學(xué)研合作等多渠道籌措,降低企業(yè)使用成本;設(shè)備方面,優(yōu)先選用符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試設(shè)備,定期開展校準(zhǔn)認(rèn)證,確保測(cè)試結(jié)果的權(quán)wei性與公信力;協(xié)同方面,與高校、科研機(jī)構(gòu)共建研發(fā)平臺(tái),與企業(yè)共建實(shí)訓(xùn)基地,形成“測(cè)試-研發(fā)-轉(zhuǎn)化-監(jiān)管"的閉環(huán)服務(wù)體系。
二、高校:以“科研育人"為核心的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)邏輯
高校建設(shè)無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室,核心目標(biāo)是支撐學(xué)科建設(shè)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、開展基礎(chǔ)研究與應(yīng)用技術(shù)研發(fā),需兼顧教學(xué)實(shí)用性、科研前沿性與學(xué)科交叉性,為無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)輸送高素質(zhì)人才與核心技術(shù)成果。
(一)核心建設(shè)定位:學(xué)科支撐、人才培養(yǎng)、科研創(chuàng)新
高校實(shí)驗(yàn)室是學(xué)科建設(shè)的重要載體,需緊扣航空宇航科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等核心學(xué)科,構(gòu)建“教學(xué)-科研-實(shí)踐"一體化平臺(tái)。教學(xué)上,為本科生、研究生提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)地,培養(yǎng)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能測(cè)試、飛控編程等核心能力;科研上,聚焦無(wú)人機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)、智能控制、ji端環(huán)境適應(yīng)性等前沿方向,開展基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);實(shí)踐上,支持學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,對(duì)接企業(yè)實(shí)際需求開展技術(shù)研發(fā),提升學(xué)生實(shí)踐能力。
建設(shè)需結(jié)合高校特色學(xué)科,形成差異化優(yōu)勢(shì)。例如,航空類高校可側(cè)重?zé)o人機(jī)總體設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué)研究,師范類高??蓚?cè)重?zé)o人機(jī)教育應(yīng)用與測(cè)繪技術(shù)研發(fā),理工類高校可側(cè)重智能飛控與抗ji端環(huán)境技術(shù)攻關(guān)。
(二)功能分區(qū)設(shè)計(jì):融合教學(xué)與科研的多維布局
高校實(shí)驗(yàn)室需圍繞“教學(xué)+科研"雙核心,實(shí)現(xiàn)功能分區(qū)的兼容性與靈活性,滿足不同場(chǎng)景需求:
基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室:面向本科生開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué),配置小型無(wú)人機(jī)實(shí)訓(xùn)套件(含組裝、調(diào)試工具)、基礎(chǔ)性能測(cè)試設(shè)備(如簡(jiǎn)易懸停精度測(cè)試臺(tái)、電池性能檢測(cè)儀)及模擬飛行系統(tǒng)。通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)、實(shí)操訓(xùn)練等方式,讓學(xué)生掌握無(wú)人機(jī)基本原理與操作技能;同時(shí)設(shè)置抗風(fēng)測(cè)試基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)工位,配備小型風(fēng)洞模擬器,開展入門級(jí)抗風(fēng)性能測(cè)試教學(xué)。
專業(yè)科研實(shí)驗(yàn)室:支撐研究生與教師開展前沿科研,按研究方向細(xì)分區(qū)域——空氣動(dòng)力學(xué)區(qū)配置高精度射流風(fēng)洞、PIV(粒子圖像測(cè)速)系統(tǒng),開展機(jī)翼升阻比、氣流繞流特性等研究;智能控制區(qū)配置飛控系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)、多傳感器融合測(cè)試設(shè)備,研發(fā)強(qiáng)風(fēng)下的姿態(tài)穩(wěn)定控制算法;ji端環(huán)境區(qū)配置大型抗風(fēng)測(cè)試設(shè)備、高低溫濕熱試驗(yàn)箱,開展無(wú)人機(jī)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性研究。
學(xué)科交叉創(chuàng)新區(qū):推動(dòng)無(wú)人機(jī)技術(shù)與其他學(xué)科融合,例如與測(cè)繪學(xué)科共建無(wú)人機(jī)遙感測(cè)繪實(shí)驗(yàn)室,配置航拍影像處理系統(tǒng);與農(nóng)業(yè)學(xué)科共建植保無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室,開展抗風(fēng)型植保無(wú)人機(jī)研發(fā)與作業(yè)測(cè)試;與應(yīng)急管理學(xué)科共建應(yīng)急無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室,研發(fā)強(qiáng)風(fēng)、濃煙等環(huán)境下的探測(cè)技術(shù)。
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐區(qū):為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目提供場(chǎng)地與設(shè)備支持,配置3D打印機(jī)、原型機(jī)調(diào)試平臺(tái)、小型生產(chǎn)裝配線等,支持學(xué)生開展無(wú)人機(jī)原型設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化、產(chǎn)品孵化等工作;同時(shí)對(duì)接企業(yè)需求,開展產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目,讓學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中提升創(chuàng)新能力。
(三)核心建設(shè)要點(diǎn):突出科研前沿與人才培養(yǎng)
高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需兼顧教學(xué)與科研需求,建立“學(xué)科帶頭人yi、師生協(xié)同"的運(yùn)行機(jī)制。設(shè)備方面,既配置滿足基礎(chǔ)教學(xué)的常規(guī)設(shè)備,也引入支撐前沿研究的高duan設(shè)備(如高精度風(fēng)洞、PIV測(cè)試系統(tǒng)),并鼓勵(lì)教師自主研發(fā)定制化測(cè)試設(shè)備;教學(xué)方面,將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,開設(shè)“無(wú)人機(jī)抗風(fēng)性能測(cè)試"“飛控算法設(shè)計(jì)"等特色課程,實(shí)現(xiàn)“科研反哺教學(xué)";科研方面,加強(qiáng)與政府實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)的合作,承接橫向科研項(xiàng)目,推動(dòng)科研成果轉(zhuǎn)化,提升實(shí)驗(yàn)室的社會(huì)服務(wù)能力。
三、共性核心:抗風(fēng)測(cè)試設(shè)備配置與體系構(gòu)建
無(wú)論是政府還是高校實(shí)驗(yàn)室,抗風(fēng)測(cè)試都是核心測(cè)試環(huán)節(jié)之一,其設(shè)備配置需結(jié)合自身定位,實(shí)現(xiàn)“風(fēng)場(chǎng)精準(zhǔn)模擬、數(shù)據(jù)全面采集、安全可靠保障"的目標(biāo),同時(shí)兼顧通用性與專業(yè)性。
(一)核心模擬設(shè)備:按需選擇風(fēng)場(chǎng)模擬方案
風(fēng)場(chǎng)模擬設(shè)備是抗風(fēng)測(cè)試的核心,需根據(jù)測(cè)試對(duì)象(小型消費(fèi)級(jí)、大型工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī))與測(cè)試需求(基礎(chǔ)性能、精細(xì)化研究)選擇合適的設(shè)備:
模塊化風(fēng)墻系統(tǒng):政府與高校的通用選擇:模塊化風(fēng)墻系統(tǒng)憑借風(fēng)速范圍廣、部署靈活的優(yōu)勢(shì),成為政府公共測(cè)試與高?;A(chǔ)教學(xué)、科研的首xuan。建議配置風(fēng)速范圍0.5-35m/s(覆蓋12級(jí)臺(tái)風(fēng))的模塊化風(fēng)墻,如Delta德爾塔儀器數(shù)字風(fēng)墻,支持持續(xù)風(fēng)、陣風(fēng)、亂流等多種風(fēng)場(chǎng)模擬,可滿足不同類型無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)性能測(cè)試需求。政府實(shí)驗(yàn)室可利用其為企業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化抗風(fēng)測(cè)試服務(wù),高??捎糜诨A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與中小型無(wú)人機(jī)抗風(fēng)性能研發(fā)。
高精度射流風(fēng)洞:高??蒲械?span pingfang="" font-size:="" background-color:="">高duan配置:對(duì)于開展空氣動(dòng)力學(xué)精細(xì)化研究的高校實(shí)驗(yàn)室,需配置高精度射流風(fēng)洞,如Delta德爾塔儀器射流風(fēng)洞,其出風(fēng)均勻性≥95%,風(fēng)速范圍2-25m/s,搭配PIV粒子圖像測(cè)速系統(tǒng),可精準(zhǔn)捕捉氣流繞流特性、機(jī)翼升阻比等關(guān)鍵參數(shù),支撐“抗風(fēng)型無(wú)人機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)"“強(qiáng)風(fēng)下姿態(tài)穩(wěn)定機(jī)制"等前沿研究。政府實(shí)驗(yàn)室若需開展高duan技術(shù)認(rèn)證服務(wù),也可酌情配置。
柔性約束與安全系統(tǒng):通用安全保障配置:無(wú)論選用何種風(fēng)場(chǎng)模擬設(shè)備,均需配置柔性約束系統(tǒng)與安全防護(hù)系統(tǒng)。柔性約束系統(tǒng)采用六軸力傳感器支架,可固定無(wú)人機(jī)位置的同時(shí),不限制其姿態(tài)微調(diào)(滾轉(zhuǎn)±30°、俯仰±20°),精準(zhǔn)采集拉力、升力等受力數(shù)據(jù);安全防護(hù)系統(tǒng)配備防撞護(hù)欄、緊急停機(jī)按鈕、高速攝像監(jiān)控,當(dāng)無(wú)人機(jī)姿態(tài)偏移超標(biāo)或出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷時(shí),可立即切斷風(fēng)源并報(bào)警,保障設(shè)備與人員安全。
(二)輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備:全維度數(shù)據(jù)采集與分析
輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備是確??癸L(fēng)測(cè)試數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、可追溯的關(guān)鍵,政府與高校實(shí)驗(yàn)室需配置“風(fēng)速監(jiān)測(cè)-姿態(tài)采集-數(shù)據(jù)處理"的完整鏈條設(shè)備:
多維度風(fēng)速監(jiān)測(cè)設(shè)備:配置熱線式風(fēng)速儀(精度±0.1m/s,采樣頻率100Hz)與風(fēng)速廓線儀,在測(cè)試區(qū)多點(diǎn)位布置,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)向及均勻性,確保風(fēng)場(chǎng)模擬符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn);政府實(shí)驗(yàn)室需將風(fēng)速數(shù)據(jù)納入測(cè)試報(bào)告,高校則可用于風(fēng)場(chǎng)特性與無(wú)人機(jī)響應(yīng)關(guān)系研究。
無(wú)人機(jī)狀態(tài)采集設(shè)備:配置高精度姿態(tài)記錄儀(集成陀螺儀、加速度計(jì),精度±0.3°)與飛控?cái)?shù)據(jù)讀取系統(tǒng),實(shí)時(shí)采集無(wú)人機(jī)滾轉(zhuǎn)角、俯仰角、偏航角、電機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù);高??衫眠@些數(shù)據(jù)開展飛控算法優(yōu)化研究,政府實(shí)驗(yàn)室則用于判定無(wú)人機(jī)抗風(fēng)性能是否達(dá)標(biāo)。
數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng):配置多通道數(shù)據(jù)采集儀(采樣頻率200Hz)與專業(yè)分析軟件(如MATLAB、LabVIEW),同步存儲(chǔ)風(fēng)速、姿態(tài)、受力等數(shù)據(jù),支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化分析與離線追溯;政府實(shí)驗(yàn)室可生成標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試報(bào)告,高校則可用于科研論文撰寫與技術(shù)成果論證。
四、協(xié)同共建:政府與高校實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)動(dòng)發(fā)展路徑
政府與高校無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室雖定位不同,但存在天然的協(xié)同互補(bǔ)性。政府實(shí)驗(yàn)室可依托其公益屬性與行業(yè)資源,為高校提供實(shí)地測(cè)試場(chǎng)景、企業(yè)需求對(duì)接渠道及資金支持;高校可憑借其科研優(yōu)勢(shì)與人才儲(chǔ)備,為政府實(shí)驗(yàn)室提供技術(shù)支撐、高duan人才培訓(xùn)及前沿技術(shù)研發(fā)服務(wù)。
例如,政府與高校可共建“抗風(fēng)測(cè)試技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室",高校開展抗風(fēng)測(cè)試設(shè)備國(guó)產(chǎn)化研發(fā)與測(cè)試方法創(chuàng)新,政府推動(dòng)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并推廣應(yīng)用;高??衫谜畬?shí)驗(yàn)室的大型設(shè)備開展科研測(cè)試,政府可依托高校人才開展監(jiān)管人員與企業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn),形成“政府統(tǒng)籌、高校研發(fā)、企業(yè)受益"的良性循環(huán)。
結(jié)語(yǔ):政府與高校無(wú)人機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),是推動(dòng)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的“雙引擎"——政府實(shí)驗(yàn)室筑牢產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“服務(wù)與監(jiān)管底座",高校實(shí)驗(yàn)室激活產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的“人才與技術(shù)源泉"。兩者需立足自身定位,科學(xué)規(guī)劃建設(shè)路徑,尤其在抗風(fēng)測(cè)試等核心環(huán)節(jié)強(qiáng)化設(shè)備配置與技術(shù)研發(fā),同時(shí)加強(qiáng)協(xié)同聯(lián)動(dòng),形成“監(jiān)管引導(dǎo)、科研支撐、人才保障、產(chǎn)業(yè)升級(jí)"的全鏈條發(fā)展格局,助力我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)在全球競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)地位。
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