湖南省長(zhǎng)沙市車(chē)站北路湘域智慧南塔6樓
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HBK 無(wú)人機(jī)和 eVTOL噪聲測(cè)試方案
2025-09-03
無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Systems, UAS）與電動(dòng)垂直起降飛行器（Electric Vertical Take-off and Landing, eVTOL）的噪聲水平直接影響公眾接受度，對(duì)其市場(chǎng)準(zhǔn)入起關(guān)鍵作用。精確測(cè)量其噪聲特性至關(guān)重要，國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如GB42590-2023、EU 2019/945、歐洲航空安全局EASA 2022指南及ISO 5305:2024《無(wú)人機(jī)噪聲測(cè)量》等對(duì)噪聲測(cè)試與評(píng)價(jià)作出規(guī)范與建議。
ISO 5305:2024規(guī)定了記錄最大起飛質(zhì)量（MTOM）小于150kg的旋翼動(dòng)力無(wú)人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)周?chē)鷰讉€(gè)位置瞬時(shí)聲壓時(shí)間歷程的方法，明確提出無(wú)人機(jī)的位置跟蹤精度，同時(shí)要求室外測(cè)量時(shí)記錄氣象參數(shù)。
為此開(kāi)發(fā)了三個(gè)輔助測(cè)試方案：（1）室內(nèi)懸停位置跟蹤，適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的高精度需求；（2）室外飛行GPS跟蹤，滿(mǎn)足室外大范圍的飛行位置跟蹤要求；（3）室外氣象監(jiān)測(cè)，為室外測(cè)試提供環(huán)境校正基準(zhǔn)。
HBK 無(wú)人機(jī)和 eVTOL噪聲測(cè)試系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
? 符合最新GB 42590-2023、ISO 5305:2024等噪聲測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
? 全新Fusion-LN數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，繼承了LAN-XI平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，處理能力和帶寬翻倍
? 圖形化配置硬件，自動(dòng)讀取傳感器TEDS信息
? 傳感器數(shù)據(jù)修正，包括不同聲場(chǎng)環(huán)境和測(cè)量角度修正、頻率響應(yīng)修正、風(fēng)罩自動(dòng)修正等? 實(shí)時(shí)顯示噪聲級(jí)、頻譜和氣象參數(shù)等信息
? 一鍵完成數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)，快速進(jìn)行數(shù)據(jù)比較
? 依據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
（1）室內(nèi)懸停位置跟蹤，適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的高精度需求
在消聲室進(jìn)行無(wú)人機(jī)懸停噪聲測(cè)試時(shí)，精確的位置跟蹤至關(guān)重要，主要用于監(jiān)控?zé)o人機(jī)懸停過(guò)程中的位置漂移量。ISO5305:2024描述了一種位置跟蹤方案，采用多臺(tái)相機(jī)組成的高精度跟蹤網(wǎng)絡(luò)，能夠以0.1毫米的分辨率實(shí)時(shí)跟蹤無(wú)人機(jī)的三維位置。
HBK噪聲測(cè)試方案中包含了位置跟蹤系統(tǒng)，如圖7，在一個(gè)3m×3m的測(cè)試區(qū)域內(nèi)布置8臺(tái)相機(jī)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)位置的連續(xù)跟蹤。該方案的優(yōu)勢(shì)在于不受電磁干擾，且能提供比常規(guī)GPS系統(tǒng)更高的定位精度，特別適合室內(nèi)封閉環(huán)境下的精密聲學(xué)測(cè)量。位置跟蹤數(shù)據(jù)與傳聲器聲學(xué)數(shù)據(jù)保持同步，為噪聲源定位和聲場(chǎng)分析提供可靠的空間參考基準(zhǔn)。圖8顯示了某型無(wú)人機(jī)懸停狀態(tài)的位置測(cè)試，連續(xù)測(cè)試50秒，被測(cè)無(wú)人機(jī)在X、Y、Z三個(gè)方向上的位置漂移均控制在0.05米以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足高精度聲學(xué)測(cè)量的要求。
無(wú)人機(jī)位置跟蹤系統(tǒng)示意圖
BK Connect軟件顯示位置信息
（2）室外飛行GPS跟蹤，滿(mǎn)足室外大范圍的飛行位置跟蹤要求；
針對(duì)無(wú)人機(jī)室外巡航噪聲測(cè)試，英國(guó)民航局（UK CivilAviation Authority）2023年發(fā)布了報(bào)告Noise measurementsfrom eVTOL aircraft: A review of available data，建議使用無(wú)人機(jī)內(nèi)置GPS的定位數(shù)據(jù)來(lái)確定其相對(duì)于測(cè)量傳聲器的位置，位置數(shù)據(jù)的記錄間隔應(yīng)足夠密集，每秒至少更新一次，以確保能準(zhǔn)確描繪整個(gè)飛行路徑。
報(bào)告進(jìn)一步指出，雖然允許使用無(wú)人機(jī)內(nèi)部GPS，但采用獨(dú)立的機(jī)載位置跟蹤系統(tǒng)能提供更好的定位精度。HBK噪聲測(cè)試方案集成了小型機(jī)載GPS系統(tǒng)，包括與BK Connect軟件的接口。無(wú)人機(jī)三軸姿態(tài)角無(wú)線傳輸至BK Connect軟件，同理GPS位置數(shù)據(jù)也可以通過(guò)這種方式傳輸。數(shù)據(jù)的無(wú)線通訊距離超過(guò)1公里，如圖11。如果更換更大功率天線，還能進(jìn)一步提高通訊距離。這種GPS位置跟蹤系統(tǒng)不僅滿(mǎn)足了基本的位置記錄需求，還能提供飛行速度、飛行姿態(tài)等信息，為噪聲與飛行狀態(tài)的相關(guān)分析提供了更豐富的數(shù)據(jù)維度。
無(wú)線通信距離>1公里
BK Connect軟件顯示無(wú)人機(jī)姿態(tài)信息
（3）室外氣象監(jiān)測(cè)，為室外測(cè)試提供環(huán)境校正基準(zhǔn)
氣象條件對(duì)室外噪聲測(cè)試非常關(guān)鍵，溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等參數(shù)會(huì)顯著改變聲波的傳播特性。比如，GB 42590-2023規(guī)定當(dāng)室外環(huán)境溫度低于5℃或高于35℃時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)效。因此，精確的氣象監(jiān)測(cè)是確保測(cè)試數(shù)據(jù)有效性的必要條件。
HBK噪聲測(cè)試方案中采用了VAISALA(維薩拉)數(shù)字氣象站，氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至BK Connect數(shù)據(jù)采集軟件。這種集成實(shí)現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)與聲學(xué)測(cè)量的同步采集和關(guān)聯(lián)分析。在實(shí)際測(cè)試中，氣象站數(shù)據(jù)不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)試環(huán)境是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，還能用于后續(xù)的聲學(xué)數(shù)據(jù)修正。
氣象站集成
BK Connect軟件顯示氣象信息
HBK 無(wú)人機(jī)和 eVTOL噪聲測(cè)試系統(tǒng)
系統(tǒng)組成如下，包括高精度傳聲器，F(xiàn)usion-LN / LAN-XI數(shù)據(jù)采集儀，位置跟蹤、GPS、氣象站等輔助設(shè)備，所有信號(hào)由BK Connect軟件平臺(tái)進(jìn)行采集和分析。
無(wú)人機(jī)和eVTOL噪聲測(cè)試系統(tǒng)組成
HBK傳聲器經(jīng)過(guò)丹麥校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)，附帶校準(zhǔn)卡片提供完善的校準(zhǔn)信息。附帶Mini-CD包含了頻響數(shù)據(jù)及不同條件下的修正曲線，如不同聲場(chǎng)環(huán)境和測(cè)量角度的修正，風(fēng)罩的自動(dòng)修正，結(jié)合頻響修正Req-X技術(shù)能夠極大擴(kuò)展傳感器的上限頻率。
HBK傳聲器參數(shù)
| 傳聲器型號(hào) | 前置放大器 | 靈敏度 mV/Pa | 頻率范圍Hz (±2 dB) | 動(dòng)態(tài)范圍(dB) | 類(lèi)型 | 供電方式 |
| 4966‐H‐041 | 1706 | 50 | 6.3 - 20 k | 16.5 - 134 | WS2F 1/2”自由場(chǎng) | CCLD |
| 4954‐A | 集成SMB端口 | 2.8 | 16 - 80 k | 40 - 159 | WS3F 1/4”自由場(chǎng) | CCLD |
| 4954‐B | 集成10-32 UNF端口 | 2.8 | 16 - 80 k | 40 - 159 | WS3F 1/4”自由場(chǎng) | CCLD |
| 4192 | 2669-W-004, 具有 TEDS, CIC, VIC | 12.5 | 3.15 - 20 k | 20.7 - 162 | WS2P 1/2”壓力場(chǎng) | 經(jīng)典 |
Fusion-LN / LAN-XI既可單模塊使用，也可以將多個(gè)模塊置于一個(gè)機(jī)箱或局域網(wǎng)內(nèi)同步采集。POE以太網(wǎng)直接供電，只需一根網(wǎng)線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和供電。支持PTP精確時(shí)間協(xié)議，使用交換機(jī)可實(shí)現(xiàn)亞微秒級(jí)的同步。除3053和3073型模塊之外，所有模塊采用Dyn-X技術(shù)，單一量程160dB動(dòng)態(tài)范圍。
Fusion-LN數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
BK Connect軟件用于多通道數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理和報(bào)告生成。可按照不同用戶(hù)的工作流程和任務(wù)而靈活設(shè)置工作流程，并兼容主流聲學(xué)與振動(dòng)數(shù)據(jù)格式。
BK Connect軟件平臺(tái)
艾克賽普公司是HBK湖南合作伙伴，如果您有噪聲振動(dòng)測(cè)試需求或者任何疑問(wèn)歡迎聯(lián)系0731-84284278，我們將提供免費(fèi)樣機(jī)上門(mén)試用和更合適的測(cè)試解決方案。
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