CN105375608A - 一种用于无人机充电的无人船载充电系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种用于无人机充电的无人船载充电系统及其方法，包括船载控制器、船载发动机、船载太阳能板、船载燃料箱、船载电池组、船载充电平台和机载接收系统；船载控制器包括船载可编程控制器、船载通讯设备；船载通讯设备、船载发动机、船载太阳能板、船载燃料箱、船载电池组和船载充电平台与船载可编程控制器连接；船载通讯设备与监控终端无线连接；机载接收系统包括机载控制器、机载通讯设备、速充电池和无线充电接收装置，机载通讯设备、速充电池和无线充电接收装置与机载控制器连接；机载通讯设备与船载通讯设备无线连接。本发明实现无人机在水域就地快速充电，自动接收清洁能源充电，自动完成无线充电及整个系统自主返航，提高无人机水域作业效率。

Description

一种用于无人机充电的无人船载充电系统及其方法

技术领域

本发明涉及无船载充电装置领域，具体涉及一种用于无人机充电的无人船载充电系统及其方法。

背景技术

传统模式无人机续航能力差，就地充电难，需要长距离返航到固定地点充电，严重影响无人机作业效率。传统充电系统多由岸基电网提供电能，而太阳能或燃料发动机等装置因本身较重，难以被无人机携带，不便直接给无人机提供电源；此外，无人机充电模式基本为有线充电，需要人为参与，操作繁琐，自动性能差，尤其是在大型水域作业时，基本无法完成自主充电。基于无人船的充电系统能够给无人机提供水域充电中继平台，提供就地自动化智能充电服务，能极大提高无人机水域工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有无人机存在续航能力差的上述不足，提供一种用于无人机充电的无人船载充电系统及其方法，实现无人机在水域就地快速充电，自动接收清洁能源充电，自动完成无线充电以及整个系统自主返航，极大提高无人机在水域作业效率。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于无人机充电的无人船载充电系统，包括船载控制器、船载发动机、船载太阳能板、船载燃料箱、船载电池组、船载充电平台和机载接收系统；所述船载控制器包括船载可编程控制器、船载通讯设备；所述船载通讯设备、船载发动机、船载太阳能板、船载燃料箱、船载电池组和船载充电平台通过船载内部总线与船载可编程控制器连接，船载发动机、船载太阳能板和船载充电平台通过充电线与船载电池组连接；所述船载通讯设备与监控终端无线连接；所述机载接收系统包括机载控制器、机载通讯设备、速充电池和无线充电接收装置，所述机载通讯设备、速充电池和无线充电接收装置通过机载内部总线与机载控制器连接；所述无线充电接收装置通过充电线与速充电池连接；所述机载通讯设备与船载通讯设备无线连接。

本发明还提供了一种用于无人机充电的无人船载充电系统的充电方法，包括如下步骤：

1)当无人机在大型水域上空作业时，船载通讯设备和机载通讯设备保持实时通信，驱使无人船运行到无人机作业下方附近位置；

2)无人船在运行或停留过程中，打开船载太阳能板自动给船载电池组充电，船载可编程控制器评估船载太阳能板发电能力并监视船载电池组电能储量，控制船载电池组优先接收船载太阳能板的清洁电源，当船载太阳能板电源不能满足船载电池组需求时，启动船载发动机给船载电池组充电；

3)当无人机速充电池电量低于阈值时，发出告警信号，请求充电，船载通讯设备接收到告警信号后，向监控终端发送告警信号，并向机载通讯设备发送准备充电指令，机载控制器控制无人机自动飞向船载充电平台，并在人为遥控或自动情况下停到船载充电平台上；

4)在人为或自动识别下，船载可编程控制器启动船载充电平台的无线发射功能；

5)机载控制器自动启动无线充电接收装置正常工作，开始给速充电池充电；机载控制器监视速充电池的电量，并通过机载通讯设备和船载通讯设备上送到监控终端；

6)当充电完成后，机载控制器发出充电完成信号，同时通过船载通讯设备上传至监控终端，船载可编程控制器关闭船载充电平台的无线发射功能，并配合无人机飞离，等待其他无人机或下次充电请求；

7)船载可编程控制器实时监测船载燃料箱状况，在船载燃料箱内燃料低于阈值或整个系统作业完毕时，船载可编程控制器通知机载控制器，使无人机自动返航。

本发明与现有技术相比的优点是：本发明可以实现无人机在水域就地快速充电，自动接收清洁能源充电，自动完成无线充电以及整个系统自主返航，并可以通过监控终端实现远程管理，能极大提高无人机在水域作业效率。

附图说明

图1是本发明用于无人机充电的无人船载充电系统的结构示意图；

图中：1-船载可编程控制器，2-船载通讯设备，3-船载发动机，4-载太阳能板，5-船载燃料箱，6-船载电池组，7-船载充电平台，8-监控终端，9-机载控制器，10-机载通讯设备，11-速充电池，12-无线充电接收装置。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1所示，本发明所述的用于无人机充电的无人船载充电系统，包括船载控制器、船载发动机3、船载太阳能板4、船载燃料箱5、船载电池组6、船载充电平台7和机载接收系统；所述船载控制器包括船载可编程控制器1、船载通讯设备2；所述船载通讯设备2、船载发动机3、船载太阳能板4、船载燃料箱5、船载电池组6和船载充电平台7通过船载内部总线与船载可编程控制器1连接，船载发动机3、船载太阳能板4和船载充电平台7通过充电线与船载电池组6连接；所述船载通讯设备2与监控终端8无线连接；所述机载接收系统包括机载控制器9、机载通讯设备10、速充电池11和无线充电接收装置12，所述机载通讯设备10、速充电池11和无线充电接收装置12通过机载内部总线与机载控制器9连接；所述无线充电接收装置12通过充电线与速充电池11连接；所述机载通讯设备10与船载通讯设备2无线连接。

本发明无人船载充电系统的充电方法如下：

1)当无人机在大型水域上空作业时，船载通讯设备2和机载通讯设备10保持实时通信，驱使无人船运行到无人机作业下方附近位置；

2)无人船在运行或停留过程中，打开船载太阳能板4自动给船载电池组6充电，船载可编程控制器1评估船载太阳能板4发电能力并监视船载电池组6电能储量，控制船载电池组6优先接收船载太阳能板4的清洁电源，当船载太阳能板4电源不能满足船载电池组6需求时，启动船载发动机3给船载电池组6充电；

3)当无人机速充电池11电量低于阈值时，发出告警信号，请求充电，船载通讯设备2接收到告警信号后，向监控终端8发送告警信号，并向机载通讯设备10发送准备充电指令，机载控制器9控制无人机自动飞向船载充电平台7，并在人为遥控或自动情况下停到船载充电平台7上；

4)在人为或自动识别下，船载可编程控制器1启动船载充电平台7的无线发射功能；

5)机载控制器9自动启动无线充电接收装置12正常工作，开始给速充电池11充电；机载控制器9监视速充电池11的电量，并通过机载通讯设备10和船载通讯设备2上送到监控终端8；

6)当充电完成后，机载控制器9发出充电完成信号，同时上送船载通讯设备2和监控终端8，船载可编程控制器1关闭船载充电平台7的无线发射功能，并配合无人机飞离；等待其他无人机或下次充电请求；

7)船载可编程控制器1实时监测船载燃料箱5状况，在船载燃料箱5内燃料低于阈值或整个系统作业完毕时，船载可编程控制器1通知机载控制器9，使无人机自动返航。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于无人机充电的无人船载充电系统，其特征在于，包括船载控制器、船载发动机、船载太阳能板、船载燃料箱、船载电池组、船载充电平台和机载接收系统；所述船载控制器包括船载可编程控制器、船载通讯设备；所述船载通讯设备、船载发动机、船载太阳能板、船载燃料箱、船载电池组和船载充电平台通过船载内部总线与船载可编程控制器连接，船载发动机、船载太阳能板和船载充电平台通过充电线与船载电池组连接；所述船载通讯设备与监控终端无线连接；所述机载接收系统包括机载控制器、机载通讯设备、速充电池和无线充电接收装置，所述机载通讯设备、速充电池和无线充电接收装置通过机载内部总线与机载控制器连接；所述无线充电接收装置通过充电线与速充电池连接；所述机载通讯设备与船载通讯设备无线连接。

2.一种权利要求1所述的无人机充电的无人船载充电系统的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)当无人机在大型水域上空作业时，船载通讯设备和机载通讯设备保持实时通信，驱使无人船运行到无人机作业下方附近位置；

2)无人船在运行或停留过程中，打开船载太阳能板自动给船载电池组充电，船载可编程控制器评估船载太阳能板发电能力并监视船载电池组电能储量，控制船载电池组优先接收船载太阳能板的清洁电源，当船载太阳能板电源不能满足船载电池组需求时，启动船载发动机给船载电池组充电；

3)当无人机速充电池电量低于阈值时，发出告警信号，请求充电，船载通讯设备接收到告警信号后，向监控终端发送告警信号，并向机载通讯设备发送准备充电指令，机载控制器控制无人机自动飞向船载充电平台，并在人为遥控或自动情况下停到船载充电平台上；

4)在人为或自动识别下，船载可编程控制器启动船载充电平台的无线发射功能；

5)机载控制器自动启动无线充电接收装置正常工作，开始给速充电池充电；机载控制器监视速充电池的电量，并通过机载通讯设备和船载通讯设备上送到监控终端；

6)当充电完成后，机载控制器发出充电完成信号，同时通过船载通讯设备上传至监控终端，船载可编程控制器关闭船载充电平台的无线发射功能，并配合无人机飞离，等待其他无人机或下次充电请求；

7)船载可编程控制器实时监测船载燃料箱状况，在船载燃料箱内燃料低于阈值或整个系统作业完毕时，船载可编程控制器通知机载控制器，使无人机自动返航。