CN106873623A - 一种无人机快速自主续航系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人机快速自主续航系统及其方法。该系统包括无人机控制器，其用于实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号；智能起降站内设置有站内控制器及图像采集装置；智能起降站内还设置有引导降落及固定装置，其用于在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定；站内控制器内还存储有与无人机机型信息相匹配的站内电池仓电池存储位置信息，站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。

Description

一种无人机快速自主续航系统及其方法

技术领域

本发明属于无人机领域，尤其涉及一种无人机快速自主续航系统及其方法。

背景技术

目前，随着无人机不断发展推广，应用的领域也逐渐广泛化，比如农业喷洒、电力巡检、防灾应急、航拍测绘和中继通讯领域等。而且，地面设备已经成为整套无人机安全、稳定高效运行的关键。

当前民用无人机的一些要求比如悬停、垂直起降只有多旋翼飞行器可以做到，无人机应用也大多为四轴飞行器，电动四轴飞行器的原理决定了它必须用电机，而电池能量密度有限，导致当前续航缺陷难以克服。

发明内容

为了解决现有技术中无人机自主续航的不足，本发明提供了一种无人机快速自主续航系统，其具有更换电池快速续航和智能电池收纳、续充的功能，能够提高智能起落站的整体实用能力、克服续航障碍，增强无人机系统的广泛应用能力。

本发明的一种无人机快速自主续航系统，包括：无人机控制器，其用于实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号；

所述智能起降站内设置有站内控制器及图像采集装置，图像采集装置用于实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，进而生成无人机降落控制指令并传送至无人机控制器来控制无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围内；智能起降站内还设置有引导降落及固定装置，其用于在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定；

所述站内控制器内还存储有与无人机机型信息相匹配的站内电池仓电池存储位置信息，站内控制器还与电池更换机构相连，站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。

本发明采用图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，在站内控制器对无人机图像信息进行处理后生成无人机降落控制指令，再传送至无人机控制器，这样减少了无人机控制器运算过程的消耗，从而提高了无人机续航的能力；

此外，本发明通过先利用图像采集装置实现无人机粗降，再利用引导降落及固定装置实现无人机精准降落且保持稳定，最终保证了无人机电池更换的准确性，实现了无人机快速自主续航。

进一步的，所述引导降落及固定装置包括支撑架，其用于承载无人机；所述支撑架上安装有与无人机旋翼数量相同且与无人机旋翼相匹配的凹槽，而且每个凹槽的其中一个侧面上均开设有豁口，所述豁口用于支撑并固定无人机，该侧面与无人机支架相接触。

本发明利用凹槽来引导无人机降落至预设位置，且利用凹槽的侧面上的豁口来固定无人机，用于维持无人机稳定，避免无人机在更换电池的过程中由于位置变动而影响电池更换的效率。

进一步的，所述凹槽的形状为U型，或V型，或漏斗型。

这些凹槽的形状设计有利于无人机快速且准确降落。

进一步的，所述支撑架与驱动机构相连，所述驱动机构与站内控制器相连。

本发明还通过站内控制器来控制驱动机构进行驱动支撑架运动来准确承接无人机降落。

进一步的，所述电池更换机构包括三维直角坐标运动系统，所述三维直角坐标运动系统包括在第一轴方向运动的第一平移机构、在第二轴方向运动的第二平移机构以及在第三轴方向运动的第三平移机构，其中，第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向构成三维直角坐标系；所述第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构的一端分别与站内控制器相连，另一端分别与用于抓取电池的夹爪相连。

本发明利用站内控制器驱动第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构，进而带动夹爪遍访立体空间内各点位，实现机械抓手抓取不同机型机位电池，提高了电池更换的效率和准确性。

进一步的，站内电池仓电池存储位置相应的各个电池仓口的形状为坡状，用于提高插拔可靠性。

进一步的，该系统还包括无线充电装置，其设置于智能起降站内；且当无人机保持稳定后，无线充电装置用于对无人机电池仓内电池进行自主无线充电。

进一步的，该系统还包括有线充电插口，其设置于智能起降站内；且当无人机保持稳定后，无人机电池仓内电池恰好固定于有线充电插口处，用于实现对无人机电池仓内电池进行自主有线充电。

进一步的，所述无人机控制器通过无线通信方式与智能起降站的站内控制器相互通信，站内控制器接收到无人机控制器发送的无人机机型信息及降落信号后，将智能起降站自身的地理位置信息反馈至无人机控制器，无人机控制器根据接收到的智能起降站地理位置信息，筛选出最近距离的智能起降站进行降落。

本发明通过对智能起降站距离的远近来筛选出距离无人机最近的智能起降站，实现了无人机快速达到智能起降站，提高了无人机自主续航的效率。

本发明还提供了一种无人机快速自主续航系统的工作方法。

本发明的一种无人机快速自主续航系统的工作方法，包括：

无人机控制器实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号；

智能起降站内设置的图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，进而生成无人机降落控制指令并传送至无人机控制器来控制无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围内；智能起降站内设置的引导降落及固定装置在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定；

站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，在站内控制器对无人机图像信息进行处理后生成无人机降落控制指令，再传送至无人机控制器，这样减少了无人机控制器运算过程的消耗，从而提高了无人机续航的能力；

(2)本发明通过先利用图像采集装置实现无人机粗降，再利用引导降落及固定装置实现无人机精准降落且保持稳定，最终保证了无人机电池更换的准确性，实现了无人机快速自主续航；解决了限制无人机系统广泛应用的续航问题，通过稳定可靠的直角坐标运动系统完成整套更换电池并充电续航过程，破除了无人机“无人化”应用的一大壁垒，自主作业完成电池更换。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的无人机快速自主续航系统的电路结构示意图；

图2是本发明的无人机快速自主续航系统的电路原理图；

图3为电压与电量经验关系图；

图4是本发明的一种无人机快速自主续航系统的工作方法流程图；

图5是本发明的引导降落及固定装置结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是本发明的无人机快速自主续航系统的电路结构示意图。

如图1所示，本发明的一种无人机快速自主续航系统，包括：无人机控制器和智能起降站。

其中：

(1)无人机控制器，用于实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号。

具体地，利用电池电量检测模块(比如电压和电流检测电路)来实时检测无人机电池仓内电池的电量值Q，并传送至无人机控制器。无人机控制器内预设有电量阈值Q₀，在无人机控制器内将接收到无人机电池仓内电池的电量值Q实时与预设电量阈值Q₀比较，当检测到Q<Q₀时，无人机控制器，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号。

另外，无人机控制器通过无线通信方式与智能起降站的站内控制器相互通信，站内控制器接收到无人机控制器发送的无人机机型信息及降落信号后，将智能起降站自身的地理位置信息反馈至无人机控制器，无人机控制器根据接收到的智能起降站地理位置信息，筛选出最近距离的智能起降站进行降落。

如图2所示，无人机电池仓内的电量信息、空位检索以及位置信息经信号采集装置采集变送至站内控制器内。

仓内空位信息根据路径长短逐位检验，优先选择路径最短空仓放置电池；读取存放有电池仓位的电量信息，逻辑比较选取最大电量电池。控制单元调用此次运行所需运动参数(当前无人机机型电池位参数，空仓位参数，替换电池仓位参数)，驱动运动机构最终实现最优更换。

支路电流仓位空闲监测存在当前存在一定的限制性，若使用行程开关式相对易行可行，若仓内存放电池，则触碰响应的行程开关，线圈闭合，信号传输至无人机控制器的输入端口。

通过监测支路电流判断仓位是否空闲；电量显示模块基于优化的电压测量方法，结合电压测量与电流积分两者测量的特点，调校参数、分段适配感知曲线，使电量监测更为精准，同时对电流信息的掌握可得到当前收纳站仓位占用情况，二者数据通过总线通讯实时与控制系统进行交互。信息通过总线通讯方式(如RS232,RS485)实时传输至站内控制器中的寄存器区，采样时间与数据刷新率小于1Hz，可以保证实现系统设计功能。

图3为电压与电量经验关系图，对曲线分段拟合得出对应的分段关系式，此种方法为电压测量。电流测量方法为对电流积分计算输入、输出电量。当电池接触充电单元变送当前电压值带入分段关系式，得出初始电量，充电过程中采取电流积分方式计算输入电量，作和得到当前电量；当充电末期电流减小到限制值以下，再次转变为电压变送的电压监测方法，根据电压值解算电池当前容量值。

本发明通过对智能起降站距离的远近来筛选出距离无人机最近的智能起降站，实现了无人机快速达到智能起降站，提高了无人机自主续航的效率。

(2)智能起降站内设置有站内控制器及图像采集装置，图像采集装置用于实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，进而生成无人机降落控制指令并传送至无人机控制器来控制无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围内；智能起降站内还设置有引导降落及固定装置，其用于在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定。

在具体实施例中，图像采集装置包括摄像头和照明设备，所述照明设备用于为摄像头提供光源，所述摄像头用于实时拍摄无人机图像信息。

站内控制器接收到无人机图像信息后，利用站内控制器视觉算法高速处理图像，重建无人机空中三维坐标点位。通过无线传输将三维坐标点位传输至无人机控制器内，无人机控制器内分析处理得到最优降落策略，最终降落精度可控制在预设高度范围(比如：5cm)内，同时无人机机头朝向可人为指定。

无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围的过程包括：

a).无人机飞行至待降区，无人机根据事先存储的无人机地面站的GPS位置信号，飞行至引导降落系统相对高度h1半径为r1的待降区；

b).无人机在待降区内无人机地面站的摄像头视野范围外时，摄像头拍摄图片，获取背景图像；

c).无人机进入待降区内无人机地面站的摄像头视野范围内，摄像头按照固定的延时拍摄图片，获取前景图像；

d).无人机地面站的控制单元通过获取的前景与背景图像进行一定的图像处理，从而获取无人机的水平位置，水平速度及高度信息。

具体地，本发明的无人机飞行降落方法，包括如下步骤：

步骤(a1)：无人机进入无人机起落站摄像头拍摄范围内之前，无人机起落站的摄像头拍摄背景图像；

步骤(a2)：无人机完成工作任务后，无人机根据事先存储的无人机起落站的GPS位置信息，返航飞行至无人机起落站相对高度h1的摄像头拍摄范围内；

步骤(a3)：无人机向无人机起落站的站内控制器发出降落引导请求指令，站内控制器接收到降落引导请求指令后，站内控制器控制摄像头拍摄前景图像，然后站内控制器对背景图像与前景图像进行图像处理，获取无人机的水平位置、无人机速度信息和无人机相对于无人机起落站的高度信息；

步骤(a4)：站内控制器通过计算，运用PID控制方法计算出无人机下一步将要进行的飞行指令；

步骤(a5)：站内控制器与无人机进行通信，将下一步将要进行的飞行指令发送给无人机；

步骤(a6)：无人机根据飞行指令调整水平位置及姿态，同时，按照设定的速率下落，到达高度h2时，无人机向站内控制器发出无人机位置调整指令；

步骤(a7)：站内控制器计算出无人机的每个脚架相对于承接机构的相应的固定限位槽的位置关系，计算出无人机位置调整参数，将计算出的无人机飞行指令发送给无人机；

步骤(a8)：无人机调整角度后，继续下降，直到最终平稳降落在引导降落及固定装置中。

其有益效果是：无人机通过图像处理获取无人机水平位置、速度信息和高度信息，一方面根据水平位置、速度信息通过PID控制的手段修正无人机中心点与摄像头光轴的距离差，另一方面根据高度信息控制无人机的下降速率，实现了在无人机整个降落过程中的闭环控制，从而达到使无人机精准降落的目的。

当无人机降落在预设高度范围(比如：5cm)内后，无人机下降，再通过引导降落及固定装置来引导无人机机体降落在指定点位。

如图5所示，对于引导降落及固定装置的具体下面提供一种具体结构实施例：

引导降落及固定装置包括支撑架1，其用于承载无人机；所述支撑架1上安装有与无人机旋翼数量相同且与无人机旋翼相匹配的凹槽2，而且每个凹槽2的其中一个侧面上均开设有豁口3，所述豁口3用于支撑并固定无人机，该侧面与无人机支架相接触。

其中，凹槽的形状为U型，或V型，或漏斗型。这些凹槽的形状设计有利于无人机快速且准确降落。

引导降落及固定装置设置于升降台4上。升降台4可通过驱动电机实现自动升降。

本实施例利用凹槽来引导无人机降落至预设位置，且利用凹槽的侧面上的豁口来固定无人机，用于维持无人机稳定，保证了后续动作精度，避免了无人机在更换电池的过程中由于位置变动而影响电池更换的效率。

需要说明的是引导降落及固定装置还可以采用其他结构，比如：

在上述引导降落及固定装置的结构基础上，支撑架与驱动机构相连，驱动机构与站内控制器相连。本实施例还通过站内控制器来控制驱动机构进行驱动支撑架运动来准确承接无人机降落。

此外，引导降落及固定装置还可以采用以下结构：

用于对无人机机臂进行限位的第一限位槽，第一限位槽对立的两侧呈V型形状布置，第一限位槽另两侧各自竖直设置为竖直面，其中，第一限位槽竖直设置的一侧设有用于支撑无人机机臂的卡槽，卡槽为圆弧形形状，在卡槽内设置橡胶垫，以对机臂进行保护，同时，通过橡胶垫的设置，因橡胶垫的弹性作用，可进一步牢固固定无人机，卡槽的高度可以根据无人机的具体型号进行调节，一般情况下，卡槽的高度与大于等于无人机机臂的半径，因此卡槽的形状与无人机机臂的形状是相近的，为圆弧形状。

第一限位槽包括平撑，平撑呈长条矩形状，平撑的两侧各设置一降落面，另两侧各设置所述的竖直面。上述第一限位槽构成一个顶部开口的容纳空间，当无人机降落时，第一限位槽中的降落面内表面与无人机机臂支撑腿底部发生接触，支撑腿受力向下降落落入到平撑上进行支撑，而两边的降落面也就是V型形状设置的原因，对支撑腿进行限位，有效保障无人机降落的位置。

此外，降落面相对于平撑的角度A在30度至80度，这样即使无人机机臂底部支撑腿偏离位置较远，也能保证有效落入到平撑上，保证了无人机的精确降落，限位槽高度H可变化，具体值取决于无人机支撑腿的高度。

限位槽底部平撑的宽度可变化，具体值取决于无人机支撑腿的宽度，优选方案是该宽度与无人机支撑腿的直径相同。

限位槽卡槽宽度可变化，具体值取决于无人机机臂的直径，优选方案是该宽度与无人机机臂的直径相同。

若降落面的水平投影距离为L，L＝H/TanA，限位槽高度H和角度A相互制约。

为了实现对机翼底部支撑腿的限制，所述限位槽为U型形状或者漏斗形状或者上部为方形，下部为漏斗形状。

(3)站内控制器内还存储有与无人机机型信息相匹配的站内电池仓电池存储位置信息，站内控制器还与电池更换机构相连，站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。

在具体实施例中，电池仓位置信息及无人机电池位置提前写入站内控制器的寄存器区，控制决策后调用相关寄存器信息。因此设备调试过程可通过修改对应寄存器的数据信息达到运动控制系统精准调试的目的，运动系统最小分度。

电池更换机构包括三维直角坐标运动系统，所述三维直角坐标运动系统包括在第一轴方向运动的第一平移机构、在第二轴方向运动的第二平移机构以及在第三轴方向运动的第三平移机构，其中，第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向构成三维直角坐标系；所述第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构的一端分别与站内控制器相连，另一端分别与用于抓取电池的夹爪相连。

本发明利用站内控制器驱动第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构，进而带动夹爪遍访立体空间内各点位，实现机械抓手抓取不同机型机位电池，提高了电池更换的效率和准确性。

需要说明的是电池更换机构还可以采用其他结构，比如：

电池更换机构包括由直线导轨搭建的三维直角坐标运动系统，可方便安装集成。

夹爪安装在直线导轨上，所述夹爪通过驱动电机与站内控制器相连。

例如：由直线导轨搭建的三维直角坐标运动系统为X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨。站内电池仓安装在X轴导轨，X轴导轨安装有一转动平台，转动平台与驱动电机相连，在驱动电机作用下，转动平台可360度旋转。转动平台上安装有互相垂直的Y轴导轨和Z轴导轨，Z轴导轨的末端安装有抓取电池的机械抓手。

其中，驱动电机可使用开环步进电机或者闭环伺服电机；导轨螺杆密封，避免户外粉尘沙石落入造成机械损伤；导轨连接部件采用高刚性、高强度、轻量材料，避免长期使用部件变形造成系统误差；三维直角坐标运动系统初始位置选取侧边，可提高整体空间利用效率。

如图2所示，夹爪还与电磁传感器相连，电磁传感器用于实时检测夹爪的位置信息，并将其位置信息传送至站内控制器。

此外，站内电池仓电池存储位置相应的各个电池仓口的形状为坡状，用于提高插拔可靠性。

本发明采用图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，在站内控制器对无人机图像信息进行处理后生成无人机降落控制指令，再传送至无人机控制器，这样减少了无人机控制器运算过程的消耗，从而提高了无人机续航的能力；

此外，本发明通过先利用图像采集装置实现无人机粗降，再利用引导降落及固定装置实现无人机精准降落且保持稳定，最终保证了无人机电池更换的准确性，实现了无人机快速自主续航。

在另一实施例中，本发明的智能起降站上还设置有外壳，外壳用于使充电区域与外部环境隔离，并采取恒温设计，使用双面镀铝聚酯薄膜的多层材料为表面，内附泡沫塑料、疏松纤维作为中间间隔，保证良好的隔热保温能力，一定程度上克服冬季低温与夏季高温造成的无法充电与充电安全问题。

在另一实施例中，本发明的该系统还包括无线充电装置，其设置于智能起降站内；且当无人机保持稳定后，无线充电装置用于对无人机电池仓内电池进行自主无线充电。

在另一实施例中，本发明的该系统还包括有线充电插口，其设置于智能起降站内；且当无人机保持稳定后，无人机电池仓内电池恰好固定于有线充电插口处，用于实现对无人机电池仓内电池进行自主有线充电。

图4是本发明的一种无人机快速自主续航系统的工作方法流程图。

如图4所示，本发明的一种无人机快速自主续航系统的工作方法，包括：

步骤1：无人机控制器实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号；

步骤2：智能起降站内设置的图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，进而生成无人机降落控制指令并传送至无人机控制器来控制无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围内；智能起降站内设置的引导降落及固定装置在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定；

步骤3：站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。

本发明采用图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，在站内控制器对无人机图像信息进行处理后生成无人机降落控制指令，再传送至无人机控制器，这样减少了无人机控制器运算过程的消耗，从而提高了无人机续航的能力；

本发明通过先利用图像采集装置实现无人机粗降，再利用引导降落及固定装置实现无人机精准降落且保持稳定，最终保证了无人机电池更换的准确性，实现了无人机快速自主续航；解决了限制无人机系统广泛应用的续航问题，通过稳定可靠的直角坐标运动系统完成整套更换电池并充电续航过程，破除了无人机“无人化”应用的一大壁垒，自主作业完成电池更换。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，包括：无人机控制器，其用于实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号；

所述智能起降站内设置有站内控制器及图像采集装置，图像采集装置用于实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，进而生成无人机降落控制指令并传送至无人机控制器来控制无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围内；智能起降站内还设置有引导降落及固定装置，其用于在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定；

所述站内控制器内还存储有与无人机机型信息相匹配的站内电池仓电池存储位置信息，站内控制器还与电池更换机构相连，站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。

2.如权利要求1所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，所述引导降落及固定装置包括支撑架，其用于承载无人机；所述支撑架上安装有与无人机旋翼数量相同且与无人机旋翼相匹配的凹槽，而且每个凹槽的其中一个侧面上均开设有豁口，所述豁口用于支撑并固定无人机，该侧面与无人机支架相接触。

3.如权利要求2所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，所述凹槽的形状为U型，或V型，或漏斗型。

4.如权利要求2所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，所述支撑架与驱动机构相连，所述驱动机构与站内控制器相连。

5.如权利要求1所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，所述电池更换机构包括三维直角坐标运动系统，所述三维直角坐标运动系统包括在第一轴方向运动的第一平移机构、在第二轴方向运动的第二平移机构以及在第三轴方向运动的第三平移机构，其中，第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向构成三维直角坐标系；所述第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构的一端分别与站内控制器相连，另一端分别与用于抓取电池的夹爪相连。

6.如权利要求1所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，站内电池仓电池存储位置相应的各个电池仓口的形状为坡状，用于提高插拔可靠性。

7.如权利要求1所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，该系统还包括无线充电装置，其设置于智能起降站内；且当无人机保持稳定后，无线充电装置用于对无人机电池仓内电池进行自主无线充电。

8.如权利要求1所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，该系统还包括有线充电插口，其设置于智能起降站内；且当无人机保持稳定后，无人机电池仓内电池恰好固定于有线充电插口处，用于实现对无人机电池仓内电池进行自主有线充电。

9.如权利要求1所述的一种无人机快速自主续航系统，其特征在于，所述无人机控制器通过无线通信方式与智能起降站的站内控制器相互通信，站内控制器接收到无人机控制器发送的无人机机型信息及降落信号后，将智能起降站自身的地理位置信息反馈至无人机控制器，无人机控制器根据接收到的智能起降站地理位置信息，筛选出最近距离的智能起降站进行降落。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的无人机快速自主续航系统的工作方法，其特征在于，包括：

无人机控制器实时接收无人机电池仓内电池的电量值，并当无人机电池仓内电池的电量值低于或等于预设电量阈值时，向智能起降站发送无人机机型信息及降落信号；

智能起降站内设置的图像采集装置实时采集无人机图像信息并传送至站内控制器，进而生成无人机降落控制指令并传送至无人机控制器来控制无人机粗降至距离智能起降站预设高度范围内；智能起降站内设置的引导降落及固定装置在距离智能起降站预设高度范围内引导无人机精准降落且固定无人机保持稳定；

站内控制器根据无人机机型信息来控制电池更换机构抓取站内电池仓内相应电池存储位置处的电池来更换无人机电池仓内的电池，实现无人机快速自主续航。