一种无人编队运动平台电源供给装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人编队运动平台电源供给装置，包括能量供给单元、能量发射单元、能量接收单元和能量管理单元；能量供给单元，在整个系统中提供能量源，包括柴油发电机组、储能电池组、太阳能光伏组件以及车辆；能量发射单元，包括微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线；所述的能量接收单元包括微波接收天线、激光接收天线、磁耦合接收天线；能量管理单元包括微波无线能量传输管理模块、激光无线能量传输管理模块和磁耦合无线能量传输管理模块。本发明专利技术弥补了单一供电方式的缺点以及能量的泛在获取，增加了对于充电目标种类和位置的适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人编队运动平台电源供给装置
本专利技术涉及供电和电源
，尤其涉及一种无人编队运动平台的电源供给装置。
技术介绍
目前大多数无人编队运动平台的电源保障，仍采用电池进行储能和有线插拔式对电池进行充电，降低了无人编队的续航时间和续航里程。现有技术采用有线充电方式对电池进行充电，供电插头不匹配，自动性差，机动性差，人员参与度高，可能会导致充电电池爆炸，因此存在着一定的安全隐患，也有着使人身安全受到损害的风险。对于无人编队运动平台而言，其承担的使命任务多元化，因此对其电源保障系统也提出了多样化的要求，而现有无人运动平台所用的电源保障系统技术体制较为单一，难以满足其多样化的任务需求。针对现有无人编队运动平台电源保障中存在的供电效率低、自动性差以及存在安全隐患的问题，同时为适应不同的任务需求以选择不同的供能方式，提高电源保障的适应性，需要研发一种针对无人编队运动平台的电源保障系统及保障方法。
技术实现思路
针对现有无人编队运动平台电源保障中存在的供电效率低、自动性差以及存在安全隐患的问题，同时为适应不同的任务需求以选择不同的供能方式，提高电源保障的适应性，本专利技术公开了一种无人编队运动平台电源供给装置。本专利技术公开了一种无人编队运动平台电源供给装置，包括能量供给单元、能量发射单元、能量接收单元和能量管理单元。所述的能量供给单元，在整个系统中提供能量源，能量供给单元包括柴油发电机组、储能电池组、太阳能光伏组件以及车辆。柴油发电机与太阳能光伏组件用于产生电能，储能电池组用于储存电能，柴油发电机与太阳能光伏组件并联联入储能电池组，将产生的电能输入储能电池组进行存储。太阳能光伏组件包括太阳能电池板和光伏充电机，储能电池组包括电池组本体、储能变流器、交流总线、电网和三相接触器；太阳能电池板通过光伏充电机与电池组本体和储能变流器连接，储能变流器通过交流总线与电网并网并给负载供电，电网与储能变流器之间设有三相接触器，储能变流器通过控制三相接触器实现电网的接入或断开。当工作环境对于噪声侦测和红外侦测的要求不苛刻或者在无太阳光的天气状态恶劣的情况下，能量供给单元采取柴油机组件发电供能的方式；当工作环境对于噪声侦测和红外侦测的要求及其苛刻或者在太阳光照强度充足的情况下，能量供给单元采取太阳能光伏组件和储能电池供能的方式。进一步地，能量供给单元搭配大型储能电池组，以将两种发电组件产生的且未被消耗的电能储存起来，以备需要时使用。所述的能量发射单元，包括微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线。能量供给单元的太阳能光伏组件与微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线分别连接，用于将所储存的电能输出给三类发射天线。当三类发射天线的输出功率大于输入功率时，能量供给单元的太阳能光伏组件向三类发射天线提供电能，当输出功率减弱并低于输入功率时，三类发射天线输出反馈信号给能量供给单元的太阳能光伏组件，使得太阳能光伏组件对能量供给单元产生的电能进行储存，实现能量节约。微波发射天线安装在能量供给单元所包含的车辆的车头和车厢外表面，即车头的前、左、右三个表面，以及车厢的后、左、右三个表面，共计6个表面；激光发射天线安装在能量供给单元所包含的车辆的车头的顶部；磁耦合发射天线安装在能量供给单元所包含的车辆的车厢的顶部。磁耦合发射天线安装在能量供给单元所包含的车辆的车厢的顶部，太阳能电池板安装在能量供给单元所包含的车辆的车厢顶部。微波发射天线用于对机器人和机器狗等地面工作目标进行能量发射；激光发射天线用于对空天持续工作且起飞难度大的工作目标进行能量发射，其典型工作目标如固定翼无人机；磁耦合高频发射天线用于对自主起飞的工作目标进行能量发射，其典型工作目标如旋翼无人机和混合翼无人机。能量接收单元包括微波接收天线、激光接收天线、磁耦合接收天线；微波接收天线通过一个旋转轴体安装在地面工作目标上，旋转轴体为安装于微波接收天线下方的二维旋转装置，旋转轴体用于实现地面水平和地面垂直二维角度的转动。旋转轴体包括旋转轴体本身、伺服电机以及电控模块三部分，旋转轴体本身与伺服电机相连接，伺服电机与电控模块相连接。电控模块基于GPS定位的方式，通过计算微波发射天线所在区域的位置坐标与微波接收天线的位置坐标，建立以微波发射天线的位置为原点的坐标系，从而计算出微波接收天线对于微波发射天线的相对角度关系，驱使伺服电机实现相应的步长转动，从而带动旋转轴体本身旋转一定的角度,使得微波接收天线对准微波发射天线。激光接收天线安装在空天持续工作且起飞困难的工作目标上；磁耦合接收天线安装在自主起飞的工作目标上。能量管理单元包括微波无线能量传输管理模块、激光无线能量传输管理模块和磁耦合无线能量传输管理模块。微波无线能量传输管理模块用于对微波发射天线表面自主划分发射区域和对不同微波发射天线表面自动识别角度。所述的微波发射天线表面自主划分发射区域，对于不同的微波发射天线表面而言，车头和车厢共计有六个表面附着有微波发射天线，当车辆启动后，微波无线能量传输管理模块将为每个表面的微波发射天线赋予各自不同的编号，目的是为了实现单独控制各表面的微波发射天线的启动与停止。所述的微波发射天线表面自主划分发射区域，对于同一微波发射天线表面而言，安装在车头和车厢共计六个表面的微波发射天线，微波无线能量传输管理模块根据工作目标的数目划分微波发射区域，并赋予发射区域和工作目标以相应的编号，使得工作目标上的微波接收天线在旋转轴体的作用下，时刻对准相应编号的发射区域内的微波发射天线。所述的不同微波发射天线表面自动识别角度，具体包括识别目标位置和识别目标角度。对于识别目标位置，是根据工作目标的所在位置，识别位置对应的微波发射区域，从而只启动相应位置的微波发射天线。对于识别目标角度，主要包括以下步骤:S1，根据工作目标与车体的车头车厢分界线的位置关系，判别目标位于车体左侧或右侧。S2，工作目标如果在车头车厢分界线的左侧，再判断工作目标与车头车厢分界线两端点点X和点Y之间的距离关系，判断结果为点X远或点Y远。S3，工作目标与上一步骤中得到的最远点连结得到一个线段，判断该线段与车头车厢分界线的夹角，命名夹角为γ，判断结果为0°＜γ＜45°，45°＜γ＜90°。S4，根据S1至S3步骤中的目标位置判别结果，选择该目标对应的充电区域。所述的激光无线能量传输管理模块，利用基于天气自动识别的带有滤色功能的自动跟瞄装置来实现，其具体包括天气状况识别子模块、跟瞄子模块、图像识别与感知子模块、导航通信子模块，天气状况识别子模块与跟瞄子模块相连接，跟瞄子模块与图像识别与感知子模块相连接，图像识别与感知子模块与导航通信子模块相连接。天气状况识别子模块对天气状况进行检测，并将天气检测结果发送给跟瞄子模块，跟瞄子模块根据天气检测结果选择相应的跟瞄方式。天气状况识别子模块对天气状况的检测所产生的天气检测结果，具备包括天气优异和天气恶劣，天气优异又包括天气晴朗、微风、多云，天气恶劣又包括阴天、霜雾、冻雨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人编队运动平台电源供给装置，其特征在于，包括能量供给单元、能量发射单元、能量接收单元和能量管理单元；/n所述的能量供给单元，在整个系统中提供能量源，能量供给单元包括柴油发电机组、储能电池组、太阳能光伏组件以及车辆；柴油发电机与太阳能光伏组件用于产生电能，储能电池组用于储存电能，柴油发电机与太阳能光伏组件并联联入储能电池组，将产生的电能输入储能电池组进行存储；/n所述的太阳能光伏组件包括太阳能电池板和光伏充电机，储能电池组包括电池组本体、储能变流器、交流总线、电网和三相接触器；太阳能电池板通过光伏充电机与电池组本体和储能变流器连接，储能变流器通过交流总线与电网并网并给负载供电，电网与储能变流器之间设有三相接触器，储能变流器通过控制三相接触器实现电网的接入或断开；/n所述的能量发射单元，包括微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线；能量供给单元的太阳能光伏组件与微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线分别连接，用于将所储存的电能输出给三类发射天线；微波发射天线用于对机器人和机器狗等地面工作目标进行能量发射；激光发射天线用于对空天持续工作且起飞难度大的工作目标进行能量发射，其典型工作目标如固定翼无人机；磁耦合高频发射天线用于对自主起飞的工作目标进行能量发射，其典型工作目标如旋翼无人机和混合翼无人机；/n所述的能量接收单元包括微波接收天线、激光接收天线、磁耦合接收天线；微波接收天线通过一个旋转轴体安装在地面工作目标上，旋转轴体为安装于微波接收天线下方的二维旋转装置，旋转轴体用于实现地面水平和地面垂直二维角度的转动；旋转轴体包括旋转轴体本身、伺服电机以及电控模块三部分，旋转轴体本身与伺服电机相连接，伺服电机与电控模块相连接；电控模块基于GPS定位的方式，通过计算微波发射天线所在区域的位置坐标与微波接收天线的位置坐标，建立以微波发射天线的位置为原点的坐标系，从而计算出微波接收天线对于微波发射天线的相对角度关系，驱使伺服电机实现相应的步长转动，从而带动旋转轴体本身旋转一定的角度,使得微波接收天线对准微波发射天线；激光接收天线安装在空天持续工作且起飞困难的工作目标上；磁耦合接收天线安装在自主起飞的工作目标上；/n所述的能量管理单元包括微波无线能量传输管理模块、激光无线能量传输管理模块和磁耦合无线能量传输管理模块；/n所述的微波无线能量传输管理模块用于对微波发射天线表面自主划分发射区域和对不同微波发射天线表面自动识别角度；/n所述的激光无线能量传输管理模块，利用基于天气自动识别的带有滤色功能的自动跟瞄装置来实现，其具体包括天气状况识别子模块、跟瞄子模块、图像识别与感知子模块、导航通信子模块，天气状况识别子模块与跟瞄子模块相连接，跟瞄子模块与图像识别与感知子模块相连接，图像识别与感知子模块与导航通信子模块相连接；/n所述的磁耦合无线能量传输管理模块，当磁耦合无线能量传输管理模块接收到无人机需降落充电的信号时，磁耦合无线能量传输管理模块先对各无人机的剩余电量进行测算，按照剩余电量从高至低进行排序，然后再将排序完毕的信息反馈给无人机，使其自动降落到相应的位置上，当磁耦合无线能量传输管理模块接收到无人机需降落充电的信号时，首先会对各需要充电无人机的剩余电量进行测算，得到各需要充电无人机的剩余电量数值，若各个数值不重复，则将根据各无人机的剩余电量信息对各无人机降落先后顺序进行排序，根据剩余电量信息计算无人机降落的充电位置信息，并将此信息反馈至无人机，使其依次降落并完成充电；反之，若某几架需要充电的无人机出现剩余电量一致的情况，则将相同剩余电量的无人机增加表示降落先后的标记，再根据各无人机的剩余电量信息对各无人机降落先后顺序进行排序，根据剩余电量信息计算无人机降落的充电位置信息，并将此信息反馈至无人机，使其依次降落并完成充电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无人编队运动平台电源供给装置，其特征在于，包括能量供给单元、能量发射单元、能量接收单元和能量管理单元；
所述的能量供给单元，在整个系统中提供能量源，能量供给单元包括柴油发电机组、储能电池组、太阳能光伏组件以及车辆；柴油发电机与太阳能光伏组件用于产生电能，储能电池组用于储存电能，柴油发电机与太阳能光伏组件并联联入储能电池组，将产生的电能输入储能电池组进行存储；
所述的太阳能光伏组件包括太阳能电池板和光伏充电机，储能电池组包括电池组本体、储能变流器、交流总线、电网和三相接触器；太阳能电池板通过光伏充电机与电池组本体和储能变流器连接，储能变流器通过交流总线与电网并网并给负载供电，电网与储能变流器之间设有三相接触器，储能变流器通过控制三相接触器实现电网的接入或断开；
所述的能量发射单元，包括微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线；能量供给单元的太阳能光伏组件与微波发射天线、激光发射天线、磁耦合发射天线分别连接，用于将所储存的电能输出给三类发射天线；微波发射天线用于对机器人和机器狗等地面工作目标进行能量发射；激光发射天线用于对空天持续工作且起飞难度大的工作目标进行能量发射，其典型工作目标如固定翼无人机；磁耦合高频发射天线用于对自主起飞的工作目标进行能量发射，其典型工作目标如旋翼无人机和混合翼无人机；
所述的能量接收单元包括微波接收天线、激光接收天线、磁耦合接收天线；微波接收天线通过一个旋转轴体安装在地面工作目标上，旋转轴体为安装于微波接收天线下方的二维旋转装置，旋转轴体用于实现地面水平和地面垂直二维角度的转动；旋转轴体包括旋转轴体本身、伺服电机以及电控模块三部分，旋转轴体本身与伺服电机相连接，伺服电机与电控模块相连接；电控模块基于GPS定位的方式，通过计算微波发射天线所在区域的位置坐标与微波接收天线的位置坐标，建立以微波发射天线的位置为原点的坐标系，从而计算出微波接收天线对于微波发射天线的相对角度关系，驱使伺服电机实现相应的步长转动，从而带动旋转轴体本身旋转一定的角度,使得微波接收天线对准微波发射天线；激光接收天线安装在空天持续工作且起飞困难的工作目标上；磁耦合接收天线安装在自主起飞的工作目标上；
所述的能量管理单元包括微波无线能量传输管理模块、激光无线能量传输管理模块和磁耦合无线能量传输管理模块；
所述的微波无线能量传输管理模块用于对微波发射天线表面自主划分发射区域和对不同微波发射天线表面自动识别角度；
所述的激光无线能量传输管理模块，利用基于天气自动识别的带有滤色功能的自动跟瞄装置来实现，其具体包括天气状况识别子模块、跟瞄子模块、图像识别与感知子模块、导航通信子模块，天气状况识别子模块与跟瞄子模块相连接，跟瞄子模块与图像识别与感知子模块相连接，图像识别与感知子模块与导航通信子模块相连接；
所述的磁耦合无线能量传输管理模块，当磁耦合无线能量传输管理模块接收到无人机需降落充电的信号时，磁耦合无线能量传输管理模块先对各无人机的剩余电量进行测算，按照剩余电量从高至低进行排序，然后再将排序完毕的信息反馈给无人机，使其自动降落到相应的位置上，当磁耦合无线能量传输管理模块接收到无人机需降落充电的信号时，首先会对各需要充电无人机的剩余电量进行测算，得到各需要充电无人机的剩余电量数值，若各个数值不重复，则将根据各无人机的剩余电量信息对各无人机降落先后顺序进行排序，根据剩余电量信息计算无人机降落的充电位置信息，并将此信息反馈至无人机，使其依次降落并完成充电；反之，若某几架需要充电的无人机出现剩余电量一致的情况，则将相同剩余电量的无人机增加表示降落先后的标记，再根据各无人机的剩余电量信息对各无人机降落先后顺序进行排序，根据剩余电量信息计算无人机降落的充电位置信息，并将此信息反馈至无人机，使其依次降落并完成充电。


2.一种如权利要求1所述的无人编队运动平台电源供给装置，其特征在于，当工作环境对于噪声侦测和红外侦测的要求不苛刻或者在无太阳光的天气状态恶劣的情况下，所述的能量供给单元采取柴油机组件发电供能的方式；当工作环境对于噪声侦测和红外侦测的要求及其苛刻或者在太阳光照强度充足的情况下，能量供给单元采取太阳能光伏组件和储能电池供能的方式；能量供给单元搭配大型储能电池组，以将两种发电组件产生的且未被消耗的电能储存起来，以备需要时使用。


3.一种如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，徐万里，鲁长波，王长富，熊春华，刘盼盼，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11