CN105068555A - 一种无人机自动感应对准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种无人机自动感应对准方法及装置，该方法包括：在充电平台上安装可旋转的转臂，在充电平台的外沿安装至少两个称重传感器，所述至少两个称重传感器将所述充电平台分为至少两个象限区间；根据所述至少两个称重传感器的称重值判断所述无人机所处的目标象限区间；所述转臂带动充电平台上的发射线圈在所述目标象限区间进行扫描，探测位置信号，当所述发射线圈探测到所述位置信号时，确认所述发射线圈与接收线圈已完成对准动作，本发明能够预判无人机降落的大致区域，大大缩小转臂扫描的范围，且提高了精度。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种无人机自动感应对准方法及装置。
背景技术
近年来，无人机多用于高压电线巡检，而无人机飞行任务多以人工操控为主，并且受于无人机电池容量的限制，一般只能短暂飞行，为了真正能实现无人机对高压电线的自主巡检的行业需求，无人机自主充电平台应运而生，无人机从检测到电量报警，到自主降落，进行对接充电这一系列过程中，我们发现，运用无线充电的方式既经济可靠，又绿色节能，且不会对环境造成污染，但如何让无人机的无线充电发射线圈精确感知到停落在平台上的无人机的接收线圈的问题一直没用被解决。
发明内容
本发明的目的在于提出一种无人机自动感应对准方法及装置，能够预判无人机降落的大致区域，大大缩小转臂扫描的范围，且提高了精度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种无人机自动感应对准方法，适用于无人机无线充电，充电线圈包括设置于充电平台上的发射线圈和设置于无人机上的接收线圈，包括：
S10、在充电平台上安装可旋转的转臂，在充电平台的外沿安装至少两个称重传感器，所述至少两个称重传感器将所述充电平台分为至少两个象限区间；
S20、无人机降落在所述充电平台上，无人机上的接收线圈持续发出位置信号，所述称重传感器感测当前无人机的重量并获得称重值，根据所述称重值确定所述无人机所处的目标象限区间；
S30、所述转臂带动充电平台上的发射线圈在所述目标象限区间进行扫描，探测位置信号，当所述发射线圈探测到所述位置信号时，确认所述发射线圈与接收线圈已完成对准动作。
优选地，所述步骤S30包括：
S31、所述转臂带动发射线圈在目标象限区间从起始位置以固定距离开始扫描；
S32、判断所述探测传感器从起始位置至终端位置是否探测到所述位置信号；
S33、若所述探测传感器未探测到所述位置信号，发射线圈沿着转臂上的滑轨向充电平台的外沿移动一个距离单位；
S34、所述转臂带动发射线圈从所述目标象限区间的终端位置以固定距离逐步往回扫描，继续探测位置信号；
S35、重复步骤S31-S34，直至探测到位置信号为止；
S36、若所述探测传感器探测到所述位置信号时，确定所述发射线圈与接收线圈已完成对准动作。
优选地，所述称重传感器的数量为两个，相应地，所述步骤S20包括：
S211、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S212、获取两个称重传感器的称重值以及所述两个称重传感器的标识位；
S213、比较两个称重传感器的称重值，选取称重最大值对应的标识位所在的象限区间确定为目标象限区间；
S214、如果所述两个称重传感器的称重值相等，则确定所述无人机所处的位置在象限交界线上。
优选地，所述称重传感器的数量为三个，相应地，所述步骤S20包括：
S201、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S202、获取所述三个称重传感器的称重值以及所述三个称重传感器的标识位；
S203、对所述三个称重传感器的称重值进行排序，并找出其中的称重最大值和称重次大值，根据称重最大值对应的标识位和称重次大值对应的标识位之间对应的象限区间确定为目标象限区间；
S204、如果所述三个称重传感器的称重值均相等，则确定所述无人机所处的位置为充电平台的中心。
优选地，所述称重传感器的数量为四个，相应地，所述步骤S20包括：
S21、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S22、获取所述四个称重传感器的称重值以及所述四个称重传感器的标识位；
S23、对所述四个称重传感器的称重值进行排序，并找出其中的称重最大值和称重次大值；
S24、判断所述称重最大值和称重次大值所对应的标识位是否为相邻的标识位，若是，则两个相邻标识位之间对应的象限区间确定为目标象限区间。
优选地，所述步骤S24之后还包括：
S25、若只能找到称重最大值和最小值，其他两个称重值相等，则将所述称重最大值所在的半圆包含的两个象限区间确定为目标象限区间；
S26、若所述四个称重传感器的称重值均相等，则确定所述无人机所处的位置为充电平台的中心。
一种无人机自动感应对准装置，包括无人机和充电平台，所述无人机上设置有接收线圈，所述充电平台上设置有发射线圈，所述接收线圈的中心处设置有产生位置信号的位置信号源，所述发射线圈的中心设置有探测传感器，所述充电平台上安装可旋转的转臂，所述充电平台的外沿安装有至少两个称重传感器，所述至少两个称重传感器将所述充电平台分为至少两个象限区间。
优选地，所述转臂上设置有与发射线圈固定连接的滑块，所述滑块通过丝杆步进电机精确控制，当所述探测传感器未探测到所述位置信号时，发射线圈沿着转臂上的滑轨向充电平台的外沿移动一个距离单位继续探测位置信号。
优选地，所述称重传感器为S型拉压力传感器或电阻应变式压力传感器，所述称重传感器的数量为两个及以上。
优选地，所述探测传感器为激光光电传感器、红外探测器或霍尔式接近开关。
优选地，还包括与所述转臂的下端固定连接的支撑结构，所述支撑结构上设置有滚轮和转动电机，所述转动电机为步进电机，用于驱动转臂绕所述充电平台的中心转动。
本发明的有益效果为：本发明通过至少两个称重传感器将充电平台分为至少两个象限区间，能够预判无人机降落的大致区域，大大缩小转臂扫描的范围，且提高了精度。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种无人机自动感应对准方法的流程图。
图2是本发明实施例二提供的一种无人机自动感应对准方法的流程图。
图3是本发明实施例三提供的一种无人机自动感应对准方法的流程图。
图4是本发明实施例三提供的象限区间的分布示意图。
图5是本发明实施例四提供的象限区间的分布示意图。
图6是本发明实施例五提供的象限区间的分布示意图。
图7是本发明实施例六提供的一种无人机自动感应对准装置的结构图。
其中，1-接收线圈，2-发射线圈，3-位置信号源，4-探测传感器，5-转臂，-6-滑块，7-丝杆，8-丝杆步进电机，9-滚轮，10-转动电机。
具体实施方式
下面结合图1-图7并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种无人机自动感应对准方法的流程图。
一种无人机自动感应对准方法，适用于无人机无线充电，充电线圈包括设置于充电平台上的发射线圈和设置于无人机上的接收线圈，包括：
S10、在充电平台上安装可旋转的转臂，在充电平台的外沿安装至少两个称重传感器，至少两个称重传感器将充电平台分为至少两个象限区间；
S20、无人机降落在充电平台上，无人机上的接收线圈持续发出位置信号，称重传感器感测当前无人机的重量并获得称重值，根据称重值确定无人机所处的目标象限区间；
S30、转臂带动充电平台上的发射线圈在目标象限区间进行扫描，探测位置信号，当发射线圈探测到位置信号时，确认发射线圈与接收线圈已完成对准动作。
在本实施例中，通过至少两个称重传感器将充电平台分为至少两个象限区间，能够预判无人机降落的大致区域，大大缩小转臂扫描的范围，且提高了精度。
在本实施例中，充电平台为圆形，在充电平台的中心安装可绕中心旋转的转臂，以对充电平台进行扫描。
作为另一种实施例，充电平台为椭圆形，转臂的安装位置为偏心安装。
在本实施例中，发射线圈的中心设置有探测传感器，用于探测位置信号。
实施例二
如图2所示，在本实施例中，步骤S30包括：
S31、所述转臂带动发射线圈在目标象限区间从起始位置以固定距离开始扫描；
在本实施例中，目标象限区间为一扇形区域，扇形区域的两个边分别定义为起始位置和终端位置，两者只是相对而言。
S32、判断所述探测传感器从起始位置至终端位置是否探测到所述位置信号；
S33、若所述探测传感器未探测到所述位置信号，发射线圈沿着转臂上的滑轨向充电平台的外沿移动一个距离单位；
S34、所述转臂带动发射线圈从所述目标象限区间的终端位置以固定距离逐步往回扫描，继续探测位置信号；
S35、重复步骤S31-S34，直至探测到位置信号为止；
S36、若所述探测传感器探测到所述位置信号时，确定所述发射线圈与接收线圈已完成对准动作，进行无线充电。
在本实施例中，利用传感器技术提高无人机无线充电的发射线圈、接收线圈对准精度，减少对准时间，实现无线充电线圈的自主感应对准。
在本实施例中，若探测传感器探测到位置信号时，两个线圈之间的距离在传感器的有效探测距离和有效范围以内时，传感器可以获得位置信号源的信号，这时即意味着无线充电发射线圈和接收线圈已经圆心对圆心对准了。这提高了无线充电线圈的对准精度(圆心对圆心)。
在本实施例中，所述探测传感器的两次扫描之间移动的距离是固定距离，是探测传感器能精确探测位置信号的最小距离，大一点则会有探测不到的区域，小一点则会有重复探测的区域，影响效率。
实施例三
如图3所示，在本实施例中，称重传感器的数量为四个，相应地，步骤S20包括：
S21、无人机降落在充电平台上，接收线圈持续发出位置信号；
S22、获取四个称重传感器的称重值以及四个称重传感器的标识位；
S23、对四个称重传感器的称重值进行排序，并找出其中的称重最大值和称重次大值；
S24、判断称重最大值和称重次大值所对应的标识位是否为相邻的标识位，若是，则两个相邻标识位之间对应的象限区间确定为目标象限区间；若否，则进入以下步骤：
S25、若只能找到称重最大值和最小值，其他两个称重值相等，则将所述称重最大值所在的半圆包含的两个象限区间确定为目标象限区间；
S26、若四个称重传感器的称重值均相等，则确定无人机所处的位置为充电平台的中心。
在本实施例中，通过将充电平台划分为四个象限区间，并设置四个称重传感器，能够预判无人机降落的大致区域，大大缩小转臂扫描的范围，且可以通过在目标象限区间放慢转臂扫描速度来提高精度。
在本实施例中，所述扫描方式为面扫描方式，当无人机所处的位置为充电平台的中心时，扫描范围较小，可以认为是点扫描方式，此时发射线圈的初始位置就是在充电平台的中心，无需移动即可对准，可以直接跳过扫描步骤，直接进行下一步的线圈充电。
在本实施例中，如图4所示，四个象限区间为：第一象限区间、第二象限区间、第三象限区间和第四象限区间，四个称重传感器为：第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器和第四称重传感器。
实施例四
如图5所示，在本实施例中，称重传感器的数量为三个，相应地，步骤S20包括：
S201、无人机降落在充电平台上，接收线圈持续发出位置信号；
S202、获取三个称重传感器的称重值以及三个称重传感器的标识位；
S203、对三个称重传感器的称重值进行排序，并找出其中的称重最大值和称重次大值，根据称重最大值对应的标识位和称重次大值对应的标识位之间对应的象限区间确定为目标象限区间；
S204、如果所述三个称重传感器的称重值均相等，则确定无人机所处的位置为充电平台的中心。
实施例五
如图6所示，作为另一种实施例，称重传感器的数量为两个，相应地，步骤S20包括：
S211、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S212、获取两个称重传感器的称重值以及所述两个称重传感器的标识位；
S213、比较两个称重传感器的称重值，选取称重最大值对应的标识位所在的象限区间确定为目标象限区间；
S214、如果所述两个称重传感器的称重值相等，则确定所述无人机所处的位置在象限交界线上。
在本实施例中，扫描方式为线扫描方式，只有纵向运动，没有横向运动，具体地，线扫描可以是在象限区间分界线的一端，按照传感器的有效检测距离为单位距离，固定转臂将滑块从圆心处向外移动扫描，若所述象限区间分界线为一半径时，则经过上述步骤，线扫描已完成；若象限区间分界线为一直径时(例如只有两个象限区间)，则还需要扫描另一端分界线，通过转臂转过180度到达象限区间分界线的另一端，同样以传感器的有效检测距离为单位距离从外向圆心进行移动扫描，扫描到圆心时，线扫描完成。
由实施例三、四、五可知，称重传感器数量越多，则划分出来的象限区间就越多，每个象限区间所占的面积就越小，扫描速度就越快。
实施例六
如图7所示，一种无人机自动感应对准装置，包括无人机和充电平台，无人机上设置有接收线圈1，充电平台上设置有发射线圈2，接收线圈1的中心处设置有产生位置信号的位置信号源3，发射线圈2的中心设置有探测传感器4，充电平台上安装可旋转的转臂5，充电平台的外沿安装有至少两个称重传感器，至少两个称重传感器将充电平台分为至少两个象限区间。
在本实施例中，转臂5上设置有与发射线圈2固定连接的滑块6，滑块6通过丝杆7被丝杆步进电机8精确控制，当探测传感器4未探测到位置信号时，发射线圈2沿着转臂5上的滑轨向充电平台的外沿方向移动一个距离单位。
在本实施例中，称重传感器为S型拉压力传感器或电阻应变式压力传感器，称重传感器的数量为两个及以上。
在本实施例中，探测传感器4为激光光电传感器、红外探测器或霍尔式接近开关。
在本实施例中，还包括与转臂5的下端固定连接的支撑结构，支撑结构上设置有滚轮9和转动电机10，转动电机10为步进电机，用于驱动转臂5绕充电平台的中心转动。
在本实施例中，滚轮9与转臂5靠充电平台的外沿的一端固定连接，当转臂5旋转时，滚轮9起到支撑转臂5平衡的作用。
在本实施例中，无人机自动感应对准装置通过转动电机10和丝杆步进电机8使得发射线圈2能够在被称重传感器划分出来的各个象限区间内进行面扫描，由于每个象限区间的面积都较小，大大缩小转臂扫描的范围，且提高了精度。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方法，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机自动感应对准方法，适用于无人机无线充电，其特征在于，包括：
S10、在充电平台上安装可旋转的转臂，在充电平台的外沿安装至少两个称重传感器，所述至少两个称重传感器将所述充电平台分为至少两个象限区间；
S20、无人机降落在所述充电平台上，无人机上的接收线圈持续发出位置信号，所述称重传感器感测当前无人机的重量并获得称重值，根据所述称重值确定所述无人机所处的目标象限区间；
S30、所述转臂带动充电平台上的发射线圈在所述目标象限区间进行扫描，探测位置信号，当所述发射线圈探测到所述位置信号时，确认所述发射线圈与接收线圈已完成对准动作。
2.根据权利要求1所述的一种无人机自动感应对准方法，其特征在于，所述步骤S30包括：
S31、所述转臂带动发射线圈在目标象限区间从起始位置以固定距离开始扫描；
S32、判断所述探测传感器从起始位置至终端位置是否探测到所述位置信号；
S33、若所述探测传感器未探测到所述位置信号，发射线圈沿着转臂上的滑轨向充电平台的外沿移动一个距离单位；
S34、所述转臂带动发射线圈从所述目标象限区间的终端位置以固定距离逐步往回扫描，继续探测位置信号；
S35、重复步骤S31-S34，直至探测到位置信号为止；
S36、若所述探测传感器探测到所述位置信号时，确定所述发射线圈与接收线圈已完成对准动作。
3.根据权利要求1或2所述的一种无人机自动感应对准方法，其特征在于，所述称重传感器的数量为两个，相应地，所述步骤S20包括：
S211、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S212、获取两个称重传感器的称重值以及所述两个称重传感器的标识位；
S213、比较两个称重传感器的称重值，选取称重最大值对应的标识位所在的象限区间确定为目标象限区间；
S214、如果所述两个称重传感器的称重值相等，则确定所述无人机所处的位置在象限交界线上。
4.根据权利要求1或2所述的一种无人机自动感应对准方法，其特征在于，所述称重传感器的数量为三个，相应地，所述步骤S20包括：
S201、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S202、获取所述三个称重传感器的称重值以及所述三个称重传感器的标识位；
S203、对所述三个称重传感器的称重值进行排序，并找出其中的称重最大值和称重次大值，根据称重最大值对应的标识位和称重次大值对应的标识位之间对应的象限区间确定为目标象限区间；
S204、如果所述三个称重传感器的称重值均相等，则确定所述无人机所处的位置为充电平台的中心。
5.根据权利要求1或2所述的一种无人机自动感应对准方法，其特征在于，所述称重传感器的数量为四个，相应地，所述步骤S20包括：
S21、无人机降落在所述充电平台上，所述接收线圈持续发出位置信号；
S22、获取所述四个称重传感器的称重值以及所述四个称重传感器的标识位；
S23、对所述四个称重传感器的称重值进行排序，并找出其中的称重最大值和称重次大值；
S24、判断所述称重最大值和称重次大值所对应的标识位是否为相邻的标识位，若是，则两个相邻标识位之间对应的象限区间确定为目标象限区间。
6.根据权利要求5所述的一种无人机自动感应对准方法，其特征在于，所述步骤S24之后还包括：
S25、若只能找到称重最大值和最小值，其他两个称重值相等，则将所述称重最大值所在的半圆包含的两个象限区间确定为目标象限区间；
S26、若所述四个称重传感器的称重值均相等，则确定所述无人机所处的位置为充电平台的中心。
7.一种无人机自动感应对准装置，包括无人机和充电平台，所述无人机上设置有接收线圈，所述充电平台上设置有发射线圈，其特征在于，所述接收线圈的中心处设置有产生位置信号的位置信号源，所述发射线圈的中心设置有探测传感器，所述充电平台上安装可旋转的转臂，所述充电平台的外沿安装有至少两个称重传感器，所述至少两个称重传感器将所述充电平台分为至少两个象限区间。
8.根据权利要求7所述的一种无人机自动感应对准装置，其特征在于，所述转臂上设置有与发射线圈固定连接的滑块，所述滑块通过丝杆步进电机精确控制，当所述探测传感器未探测到所述位置信号时，发射线圈沿着转臂上的滑轨向充电平台的外沿移动一个距离单位继续探测位置信号。
9.根据权利要求7所述的一种无人机自动感应对准装置，其特征在于，所述称重传感器为S型拉压力传感器或电阻应变式压力传感器，所述称重传感器的数量为两个及以上；所述探测传感器为激光光电传感器、红外探测器或霍尔式接近开关。
10.根据权利要求7或8所述的一种无人机自动感应对准装置，其特征在于，还包括与所述转臂的下端固定连接的支撑结构，所述支撑结构上设置有滚轮和转动电机，所述转动电机为步进电机，用于驱动转臂绕所述充电平台的中心转动。
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