HBK 无人机和 eVTOL噪声测试方案
2025-09-03
无人机（Unmanned Aerial Systems, UAS）与电动垂直起降飞行器（Electric Vertical Take-off and Landing, eVTOL）的噪声水平直接影响公众接受度，对其市场准入起关键作用。精确测量其噪声特性至关重要，国内外相关标准如GB42590-2023、EU 2019/945、欧洲航空安全局EASA 2022指南及ISO 5305:2024《无人机噪声测量》等对噪声测试与评价作出规范与建议。
ISO 5305:2024规定了记录最大起飞质量（MTOM）小于150kg的旋翼动力无人驾驶飞机系统周围几个位置瞬时声压时间历程的方法，明确提出无人机的位置跟踪精度，同时要求室外测量时记录气象参数。
为此开发了三个辅助测试方案：（1）室内悬停位置跟踪，适用于实验室环境的高精度需求；（2）室外飞行GPS跟踪，满足室外大范围的飞行位置跟踪要求；（3）室外气象监测，为室外测试提供环境校正基准。
HBK 无人机和 eVTOL噪声测试系统具有如下特点：
• 符合最新GB 42590-2023、ISO 5305:2024等噪声测试标准
• 全新Fusion-LN数据采集平台，继承了LAN-XI平台的优势，处理能力和带宽翻倍
• 图形化配置硬件，自动读取传感器TEDS信息
• 传感器数据修正，包括不同声场环境和测量角度修正、频率响应修正、风罩自动修正等• 实时显示噪声级、频谱和气象参数等信息
• 一键完成数据采集、分析、存储，快速进行数据比较
• 依据测试标准
（1）室内悬停位置跟踪，适用于实验室环境的高精度需求
在消声室进行无人机悬停噪声测试时，精确的位置跟踪至关重要，主要用于监控无人机悬停过程中的位置漂移量。ISO5305:2024描述了一种位置跟踪方案，采用多台相机组成的高精度跟踪网络，能够以0.1毫米的分辨率实时跟踪无人机的三维位置。
HBK噪声测试方案中包含了位置跟踪系统，如图7，在一个3m×3m的测试区域内布置8台相机，成功实现了对无人机位置的连续跟踪。该方案的优势在于不受电磁干扰，且能提供比常规GPS系统更高的定位精度，特别适合室内封闭环境下的精密声学测量。位置跟踪数据与传声器声学数据保持同步，为噪声源定位和声场分析提供可靠的空间参考基准。图8显示了某型无人机悬停状态的位置测试，连续测试50秒，被测无人机在X、Y、Z三个方向上的位置漂移均控制在0.05米以内，满足高精度声学测量的要求。
无人机位置跟踪系统示意图
BK Connect软件显示位置信息
（2）室外飞行GPS跟踪，满足室外大范围的飞行位置跟踪要求；
针对无人机室外巡航噪声测试，英国民航局（UK CivilAviation Authority）2023年发布了报告Noise measurementsfrom eVTOL aircraft: A review of available data，建议使用无人机内置GPS的定位数据来确定其相对于测量传声器的位置，位置数据的记录间隔应足够密集，每秒至少更新一次，以确保能准确描绘整个飞行路径。
报告进一步指出，虽然允许使用无人机内部GPS，但采用独立的机载位置跟踪系统能提供更好的定位精度。HBK噪声测试方案集成了小型机载GPS系统，包括与BK Connect软件的接口。无人机三轴姿态角无线传输至BK Connect软件，同理GPS位置数据也可以通过这种方式传输。数据的无线通讯距离超过1公里，如图11。如果更换更大功率天线，还能进一步提高通讯距离。这种GPS位置跟踪系统不仅满足了基本的位置记录需求，还能提供飞行速度、飞行姿态等信息，为噪声与飞行状态的相关分析提供了更丰富的数据维度。
无线通信距离>1公里
BK Connect软件显示无人机姿态信息
（3）室外气象监测，为室外测试提供环境校正基准
气象条件对室外噪声测试非常关键，温度、湿度、风速和风向等参数会显著改变声波的传播特性。比如，GB 42590-2023规定当室外环境温度低于5℃或高于35℃时，测试数据无效。因此，精确的气象监测是确保测试数据有效性的必要条件。
HBK噪声测试方案中采用了VAISALA(维萨拉)数字气象站，气象数据实时传输至BK Connect数据采集软件。这种集成实现了气象数据与声学测量的同步采集和关联分析。在实际测试中，气象站数据不仅能实时监控测试环境是否符合标准要求，还能用于后续的声学数据修正。
气象站集成
BK Connect软件显示气象信息
HBK 无人机和 eVTOL噪声测试系统
系统组成如下，包括高精度传声器，Fusion-LN / LAN-XI数据采集仪，位置跟踪、GPS、气象站等辅助设备，所有信号由BK Connect软件平台进行采集和分析。
无人机和eVTOL噪声测试系统组成
HBK传声器经过丹麦校准实验室的校准，附带校准卡片提供完善的校准信息。附带Mini-CD包含了频响数据及不同条件下的修正曲线，如不同声场环境和测量角度的修正，风罩的自动修正，结合频响修正Req-X技术能够极大扩展传感器的上限频率。
HBK传声器参数
| 传声器型号 | 前置放大器 | 灵敏度 mV/Pa | 频率范围Hz (±2 dB) | 动态范围(dB) | 类型 | 供电方式 |
| 4966‐H‐041 | 1706 | 50 | 6.3 - 20 k | 16.5 - 134 | WS2F 1/2”自由场 | CCLD |
| 4954‐A | 集成SMB端口 | 2.8 | 16 - 80 k | 40 - 159 | WS3F 1/4”自由场 | CCLD |
| 4954‐B | 集成10-32 UNF端口 | 2.8 | 16 - 80 k | 40 - 159 | WS3F 1/4”自由场 | CCLD |
| 4192 | 2669-W-004, 具有 TEDS, CIC, VIC | 12.5 | 3.15 - 20 k | 20.7 - 162 | WS2P 1/2”压力场 | 经典 |
Fusion-LN / LAN-XI既可单模块使用，也可以将多个模块置于一个机箱或局域网内同步采集。POE以太网直接供电，只需一根网线即可实现数据传输和供电。支持PTP精确时间协议，使用交换机可实现亚微秒级的同步。除3053和3073型模块之外，所有模块采用Dyn-X技术，单一量程160dB动态范围。
Fusion-LN数据采集系统
BK Connect软件用于多通道数据采集、数据处理、数据管理和报告生成。可按照不同用户的工作流程和任务而灵活设置工作流程，并兼容主流声学与振动数据格式。
BK Connect软件平台
艾克赛普公司是HBK湖南合作伙伴，如果您有噪声振动测试需求或者任何疑问欢迎联系0731-84284278，我们将提供免费样机上门试用和更合适的测试解决方案。
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