一种无人机电池管理的无线充电系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机无线充电技术领域，具体是一种无人机电池管理的无线充电系统，无线充电系统包括无人机机载端和充电基站，无人机机载端包括无人机主控模块、充电管理模块、导航模块、视觉对接模块和蓝牙模块，充电管理模块、导航模块、视觉对接模块和蓝牙模块与无人机主控模块之间呈电性连接，充电基站包括基站主控模块、蓝牙模块和无线充电电路，蓝牙模块和无线充电电路与基站主控模块之间呈电性连接。本发明专利技术无人机机载端与充电基站无线充电和蓝牙信息交互，实现了无人机自主降落至充电基站上的功能，并且通过无线通讯实现了对充电基站无线充电开始和结束的控制，很好的实现了多个无人机自主无线充电功能。人机自主无线充电功能。人机自主无线充电功能。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机电池管理的无线充电系统


[0001]本专利技术涉及无人机无线充电
，具体是一种无人机电池管理的无线充电系统。

技术介绍

[0002]“无人机”即“无人驾驶飞机”，广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器。无人机因其飞行速度快、打击目标准等良好性能，最早被应用于军事。二十世纪九十年代后，随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展及单片机性能的不断提升，搭载了小型惯性导航系统的多旋翼无人机问世。由此掀开了无人机小型化、民用化的革命浪潮。近年来，无人机逐渐被应用于航拍摄影，快递物流，环境监控，设备巡检等方面。目前我国国内小型无人机的市场发展迅速，小型无人机的应用场景也在不断拓宽。然而，目前市面上的无人机大多采用人工有线充电的方式，当无人机在户外进行作业时充电极为不便，这在一定程度上限制了无人机的大规模使用。同时，近年来无线充电技术不断成熟，并在汽车、手机及小型家电设备上得到了一定范围内的成功应用。相比于有线能量传输方式，无线充电不受空间限制，且无接插环节、无裸漏导体，更加适合为小型无人机供能。
[0003]经检索，中国专利“一种基于无线充电的无人机充电平台及充电方法”在线圈电磁优化等方面做出了创新；申请号为2018108887219的中国专利“一种电抗自适应无线能量发射系统”对无线充电发射系统在阻抗匹配等方面做出了一些的改进。
[0004]但上述专利也存在一定的缺点：
[0005]1.所采用的高频逆变电路为固定电压进行供电，而接收端反射到发射系统的等效阻抗则是千变万化的，当反射阻抗变小时，会导致逆变电流增大，从而对系统构成威胁甚至造成损坏，反之当反射阻抗变大时，则会导致逆变电流减小，造成充电功率过小，减慢充电速度。另一方面，当负载完全消失(如充满或将充电的设备移开)时系统不会自动停止发射能量，根据互感耦合理论，发射系统反而会最大功率发射能量，造成能量的损失和系统的损坏。
[0006]2.上述无线充电器结构扩展性较差，一个充电器只能为单个待充电的无人机设备进行充能，不适用于小型无人机等需大规模充电的使用场景，不利于广泛的推广和普及。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种无人机电池管理的无线充电系统，以解决上述
技术介绍
中提出根据互感耦合理论，发射系统反而会最大功率发射能量，造成能量的损失和系统的损坏，结构扩展性较差，一个充电器只能为单个待充电的无人机设备进行充能的问题。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种无人机电池管理的无线充电系统，无线充电系统包括无人机机载端和充电基站，所述无人机机载端包括无人机主控模块、充电管理模块、导航模块、视觉对接模块和蓝牙模块，所述充电管理模块、导航模块、视觉对接模块和蓝牙模块与无人机主控模块之间呈电性连接，所述充电基站包括基站主控模块、蓝牙模块和无线充电
电路，所述蓝牙模块和无线充电电路与基站主控模块之间呈电性连接。
[0009]进一步地，所述导航模块包括惯性测量单元、三轴磁力计和GPS模块，所述视觉对接模块包括摄像头模块、从处理器和超声波测距模块，且摄像头模块和超声波测距模块与从处理器之间呈电性连接。
[0010]进一步地，所述无线充电电路包括整流滤波电路、DC
‑
DC变换电路、逆变电路和驱动电路。
[0011]进一步地，所述无人机包括以下无线充电步骤：
[0012]①
.开始，系统初始化进行自检；
[0013]②
.判断自检是否成功，是，执行巡检任务，否，进入报错状态；
[0014]③
.随后测量剩余电量，判断电量是否≦20％，否，返回执行巡检任务，是，利用GPS记录当前位置；
[0015]④
.然后寻找最近的基站，判断是否成功，否，返回寻找最近的基站，是，调用视觉对接程序完成测距和信标检测；
[0016]⑤
.无人机降落进行蓝牙配对，判断蓝牙配对是否成功，否，继续进行蓝牙配对，是，执行充电；
[0017]⑥
.判断电量是否达到100％，否，继续执行充电，是，通知充电基站停止充电；
[0018]⑦
.最后，调出充电之前的位置信息并飞向该处，执行巡检任务。
[0019]进一步地，所述导航模块包括以下导航步骤
[0020]A.无人机开始读取GPS数据
[0021]B.无人机读取三轴加速度计数据、读取三轴角速度计数据和读取三轴磁力计数据；
[0022]C.对三轴加速度计数据、读取三轴角速度计数据和读取三轴磁力计数据进行九轴数据解算，获得无人机姿态角；
[0023]D.GPS数据存储，返回。
[0024]进一步地，所述视觉对接模块包括以下执行流程：
[0025]a.开始，调整无人机横滚角与俯仰角为零并测量当前高度；
[0026]b.判断高度是否﹤3m，否，降低高度继续测量当前高度，是，调用信标检测程度调整无人机至充电基站正上方；
[0027]c.无人机缓慢降落到充电基站，对接完成关闭电机，返回。
[0028]进一步地，所述信标检测包括以下检测流程：
[0029]Ⅰ.开始，无人机进行图像采集；
[0030]Ⅱ.图像灰度化；
[0031]Ⅲ.图像边缘检测；
[0032]Ⅳ.着陆信标特征检测；
[0033]Ⅴ
.相对位置解算，返回。
[0034]进一步地，所述充电基站包括以下执行流程：
[0035]㈠.开始，充电基站系统初始化；
[0036]㈡.系统定时自检，判断自检是否成功，否，报警进行维修，是，判断是否有蓝牙配对；
[0037]㈢.判断是否有蓝牙配对，否，返回执行系统定位自检，是，判断是否收到充电通知，否，返回执行判断是否收到充电通知，是，进行充电；
[0038]㈣.充电完成后，判断是否收到停止充电通知，否，返回执行进行充电，是，停止充电，返回系统定时自检。
[0039]本专利技术通过改进在此提供一种无人机电池管理的无线充电系统，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
[0040](1)本专利技术无人机机载端与充电基站无线充电和蓝牙信息交互，实现了无人机自主降落至充电基站上的功能，并且通过无线通讯实现了对充电基站无线充电开始和结束的控制，很好的实现了多个无人机自主无线充电功能。
附图说明
[0041]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步解释:
[0042]图1是本专利技术的无线充电系统结构示意图；
[0043]图2是本专利技术的无人机机载端结构示意图；
[0044]图3是本专利技术的充电基站结构示意图；
[0045]图4是本专利技术的无线充电流程结构示意图；
[0046]图5是本专利技术的无线充电流程结构示意图；
[0047]图6是本专利技术的导航模块导航流程结构示意图；
[0048]图7是本专利技术的视觉对接模块流程结构示意图；
[0049]图8是本专利技术的信标检测流程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机电池管理的无线充电系统，无线充电系统包括无人机机载端和充电基站，其特征在于，所述无人机机载端包括无人机主控模块、充电管理模块、导航模块、视觉对接模块和蓝牙模块，所述充电管理模块、导航模块、视觉对接模块和蓝牙模块与无人机主控模块之间呈电性连接，所述充电基站包括基站主控模块、蓝牙模块和无线充电电路，所述蓝牙模块和无线充电电路与基站主控模块之间呈电性连接。2.根据权利要求1所述的一种无人机电池管理的无线充电系统，其特征在于：所述导航模块包括惯性测量单元、三轴磁力计和GPS模块，所述视觉对接模块包括摄像头模块、从处理器和超声波测距模块，且摄像头模块和超声波测距模块与从处理器之间呈电性连接。3.根据权利要求1所述的一种无人机电池管理的无线充电系统，其特征在于：所述无线充电电路包括整流滤波电路、DC
‑
DC变换电路、逆变电路和驱动电路。4.根据权利要求1所述的一种无人机电池管理的无线充电系统，其特征在于：所述无人机包括以下无线充电步骤：
①
.开始，系统初始化进行自检；
②
.判断自检是否成功，是，执行巡检任务，否，进入报错状态；
③
.随后测量剩余电量，判断电量是否≦20％，否，返回执行巡检任务，是，利用GPS记录当前位置；
④
.然后寻找最近的基站，判断是否成功，否，返回寻找最近的基站，是，调用视觉对接程序完成测距和信标检测；
⑤
.无人机降落进行蓝牙配对，判断蓝牙配对是否成功，否，继续进行蓝牙配对，是，执行充电；
⑥
.判断电量是否达到100％，否，继续执行充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：常伟，顾坚敏，
申请(专利权)人：广东飞粤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：