CN105529788B - 无人机电池充电方法、系统及无人机 - Google Patents

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本发明涉及无人机充电技术领域，提供了一种无人机电池充电方法、系统及无人机。所述方法包括：实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息；获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量；当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电。本发明能动态地管理多个充电桩甚至是移动充电桩的位置信息，智能地选择最优的充电桩，进行飞行电量计算，从而提高电池的使用效率。

Description

无人机电池充电方法、系统及无人机
【技术领域】
本发明涉及无人机充电技术领域，尤其涉及一种无人机电池充电方法、系统及无人机。
【背景技术】
无人机一般是通过电池供电方式续航。目前无人机的自动续航充电方式包括返回充电桩进行充电，或者在空中对接的方式充电等充电模式。在返回充电桩进行充电的模式下，根据对无人机电池剩余电量的判断，当电池电量低于无人机返航至充电桩需要的电量时，则使无人机返航至充电桩进行充电。
这种方式只考虑了单个充电桩的情况或者固定位置充电桩的情况，对电池电量的判断是通过计算无人机返回单个充电桩或者固定位置充电桩的距离所需的电量进行的，该方式对充电桩的管理不够智能，当新增了充电桩或出现移动充电桩时，无法动态地管理充电桩的位置信息，并进行返航电量计算和充电。因此，当无人机周边存在多个充电桩甚至是移动充电桩时，无人机如何动态地管理充电桩的位置信息，智能地选择最优的充电桩，进行飞行电量计算，从而提高电池的使用效率，是目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是如何动态地管理多个充电桩甚至是移动充电桩的位置信息，智能地选择最优的充电桩，进行飞行电量计算，从而提高电池的使用效率。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案
一方面，本发明提供一种无人机电池充电方法，所述方法包括：
实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息；
获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量；
当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电。
在一些实施例中，所述获取所述无人机周边可用充电桩的坐标包括：
获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息包括充电桩的坐标和是否故障；
过滤掉出现故障的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
在一些实施例中，所述获取所述无人机周边可用充电桩的坐标包括：
获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息还包括充电桩的坐标、是否故障和可用电量；
过滤掉出现故障和/或可用电量低于预设值的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
在一些实施例中，所述获取所述无人机周边可用充电桩的坐标还包括：
获取所述无人机的坐标。
在一些实施例中，所述查找其中的最优充电桩包括：
根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；
从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。
另一方面，本发明提供一种无人机电池充电系统，所述系统包括：
充电桩位置信息获取模块，用于实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息；
最优充电桩计算模块，用于获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量；
充电控制模块，用于当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电。
在一些实施例中，所述最优充电桩计算模块包括：
第一周边充电桩信息获取单元，用于获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息包括充电桩的坐标和是否故障；
第一可用充电桩计算单元，用于过滤掉出现故障的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
在一些实施例中，所述最优充电桩计算模块包括：
第二周边充电桩信息获取单元，用于获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息还包括充电桩的坐标、是否故障和可用电量；
第二可用充电桩计算单元，用于过滤掉出现故障和/或可用电量低于预设值的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
在一些实施例中，所述最优充电桩计算模块包括：
飞行轨迹计算单元，用于根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；
最优充电桩选取单元，用于从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。
又一方面，本发明提供一种无人机，所述无人机包括如上所述的无人机电池充电系统。
本发明的有益效果在于：当存在新增充电桩或移动充电桩时，通过充电桩管理中心动态地智能管理充电桩的位置等信息，为无人机在飞行过程中的充电需求提供最优充电桩信息，从而最大化地利用电池剩余电量，提高电池电量的使用效率，降低飞行返航充电的频率。
【附图说明】
图1为本发明实施例的应用环境示意图；
图2为本发明实施例1的无人机电池充电方法的流程图；
图3为最优充电桩的计算示意图；
图4为本发明实施例2的无人机电池充电系统的结构框图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的一种无人机电池充电方法通过充电桩管理中心存储各个充电桩的信息，新增充电桩和/或移动充电桩的信息也都会实时上传给充电桩管理中心进行注册或更新。无人机通过向充电桩管理中心查询到最优充电桩，在其剩余电池电量接近无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量时，飞往最优充电桩进行充电。飞行器上设置通讯模块，用于与充电桩管理中心的服务器通信。
如图2所示，本发明实施例提供的无人机电池充电方法包括：
步骤S101，实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息；
其中，该步骤是在整个无人机飞行过程中动态执行的，获取的新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息存储到充电桩管理中心，位置信息一般为坐标信息，例如经纬度信息。
步骤S102，获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量；
在一优选实施方式中，在获取所述无人机周边可用充电桩的坐标之前，还需要获取所述无人机的坐标，例如通过无人机的GPS模块获取其的位置信息。
当所有充电桩均是恒定电源充电桩时，获取所述无人机周边可用充电桩的坐标可通过如下方式：获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息包括充电桩的坐标和是否故障；过滤掉出现故障的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。这样，可以将每一故障的正常充电桩作为可用充电桩。
当充电桩中包括非恒定电源充电桩时，获取所述无人机周边可用充电桩的坐标则通过如下方式：获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息还包括充电桩的坐标、是否故障和可用电量；过滤掉出现故障和/或可用电量低于预设值的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。当所有充电桩均是恒定电源充电桩时则不用考虑可用电量的因素。
所述查找其中的最优充电桩可以采用如下方式：根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。如图3所示，例如在所有的可用充电桩中，A、B、C、D、E均为可用充电桩，其中B充电桩为无人机沿原来飞行计划飞行的距离最长的充电桩，因此将其作为最优充电桩。这样选择的好处是尽量使无人机还可以沿既定飞行计划继续飞行(工作)一段时间，使电池电量利用率最大化。
步骤S103，当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电。
其中，无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量可以通过设定一预设差值，该预设差值可以设置的较小，以最大化利用无人机的电池电量。当无人机的剩余电池电量减去最优飞行电量的差值等于预设差值时，说明无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量，此时可以让无人机飞往所述最优充电桩进行充电。
本实施例中，当存在新增充电桩或移动充电桩时，通过充电桩管理中心动态地智能管理充电桩的位置等信息，为无人机在飞行过程中的充电需求提供最优充电桩信息，从而最大化地利用电池剩余电量，提高电池电量的使用效率，降低飞行返航充电的频率。
实施例2
如图4所示，本实施例提供的无人机电池充电系统包括充电桩位置信息获取模块10、最优充电桩计算模块20和充电控制模块30。下面对每个模块进行进一步详细说明。
充电桩位置信息获取模块10用于实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息。
最优充电桩计算模块20用于获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量。
当所有充电桩均是恒定电源充电桩时，所述最优充电桩计算模块20进一步包括：第一周边充电桩信息获取单元，用于获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息包括充电桩的坐标和是否故障；第一可用充电桩计算单元，用于过滤掉出现故障的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。这样，可以将每一故障的正常充电桩作为可用充电桩。
当充电桩中包括非恒定电源充电桩时，所述最优充电桩计算模块20进一步包括：第二周边充电桩信息获取单元，用于获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息还包括充电桩的坐标、是否故障和可用电量；第二可用充电桩计算单元，用于过滤掉出现故障和/或可用电量低于预设值的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。当所有充电桩均是恒定电源充电桩时则不用考虑可用电量的因素。
为了计算出最优充电桩，所述最优充电桩计算模块还包括：飞行轨迹计算单元，用于根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；最优充电桩选取单元，用于从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。如图3所示，例如在所有的可用充电桩中，A、B、C、D、E均为可用充电桩，其中B充电桩为无人机沿原来飞行计划飞行的距离最长的充电桩，因此将其作为最优充电桩。这样选择的好处是尽量使无人机还可以沿既定飞行计划继续飞行(工作)一段时间，使电池电量利用率最大化。
在一优选实施方式中，最优充电桩计算模块20进一步包括GPS模块，用于在获取所述无人机周边可用充电桩的坐标之前获取所述无人机的坐标。
充电控制模块30，用于当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电。
其中，无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量可以通过设定一预设差值，该预设差值可以设置的较小，以最大化利用无人机的电池电量。当无人机的剩余电池电量减去最优飞行电量的差值等于预设差值时，说明无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量，此时可以让无人机飞往所述最优充电桩进行充电。
本实施例中，当存在新增充电桩或移动充电桩时，通过充电桩管理中心动态地智能管理充电桩的位置等信息，为无人机在飞行过程中的充电需求提供最优充电桩信息，从而最大化地利用电池剩余电量，提高电池电量的使用效率，降低飞行返航充电的频率。
实施例3
本实施例提供了一种无人机，所述无人机包括实施例2所述的无人机电池充电系统。
本实施例中，当存在新增充电桩或移动充电桩时，通过充电桩管理中心动态地智能管理充电桩的位置等信息，为无人机在飞行过程中的充电需求提供最优充电桩信息，从而最大化地利用电池剩余电量，提高电池电量的使用效率，降低飞行返航充电的频率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机电池充电方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息；
获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量；
当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电；
所述查找其中的最优充电桩包括：
根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；
从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。
2.如权利要求1所述的无人机电池充电方法，其特征在于，所述获取所述无人机周边可用充电桩的坐标包括：
获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息包括充电桩的坐标和是否故障；
过滤掉出现故障的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
3.如权利要求1所述的无人机电池充电方法，其特征在于，所述获取所述无人机周边可用充电桩的坐标包括：
获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息还包括充电桩的坐标、是否故障和可用电量；
过滤掉出现故障和/或可用电量低于预设值的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
4.如权利要求2或3所述的无人机电池充电方法，其特征在于，所述获取所述无人机周边可用充电桩的坐标还包括：
获取所述无人机的坐标。
5.一种无人机电池充电系统，其特征在于，所述系统包括：
充电桩位置信息获取模块，用于实时获取并更新新增充电桩和/或移动充电桩的位置信息；
最优充电桩计算模块，用于获取所述无人机周边可用充电桩的坐标，查找其中的最优充电桩，并计算无人机飞往最优充电桩所需的最优飞行电量；
充电控制模块，用于当所述无人机的剩余电池电量接近所述最优飞行电量时，使无人机飞往所述最优充电桩进行充电；
所述最优充电桩计算模块包括：
飞行轨迹计算单元，用于根据所述无人机的飞行计划，计算在所述无人机的剩余可续航路程范围内从所述无人机沿原来飞行计划飞行再到飞往每一可用充电桩的飞行轨迹，其中所述无人机沿原来飞行计划飞行的飞行轨迹为第一段飞行轨迹，所述飞往每一可用充电桩的飞行轨迹为第二段飞行轨迹；
最优充电桩选取单元，用于从可用充电桩中选择所述第一段飞行轨迹中距离最长的作为最优充电桩。
6.如权利要求5所述的无人机电池充电系统，其特征在于，所述最优充电桩计算模块包括：
第一周边充电桩信息获取单元，用于获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息包括充电桩的坐标和是否故障；
第一可用充电桩计算单元，用于过滤掉出现故障的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
7.如权利要求5所述的无人机电池充电系统，其特征在于，所述最优充电桩计算模块包括：
第二周边充电桩信息获取单元，用于获取所述无人机周边预定范围内的所有充电桩信息，所述充电桩信息还包括充电桩的坐标、是否故障和可用电量；
第二可用充电桩计算单元，用于过滤掉出现故障和/或可用电量低于预设值的充电桩，剩余的为可用充电桩，得出所述可用充电桩的坐标。
8.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括如权利要求5-7任一项所述的无人机电池充电系统。
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