CN108829135A - 具有高充电效率的无人机充电基站 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种无人机充电基站，该充电基站包括：处理器获取预设范围内多架无人机的基本信息，根据该基本信息，判断无人机能否飞抵充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限；通过通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据该进站请求信息应答无人机，并要求无人机以规定的速度飞行；处理器获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把顺序编号存储至存储器并通过通信接口给无人机，规定无人机按顺序编号进行降落。本发明中的充电基站接收无人机的发送信息对无人机进行有序进站的控制，使其有需求的无人机安全抵达基站并充电继续续航，避免无人机由于电能不足而终止任务执行。

Description

具有高充电效率的无人机充电基站

技术领域

本发明涉及无人机基站技术领域，更具体的说，涉及一种具有高充电效率的无人机充电基站。

背景技术

无人机也就是无人驾驶飞机的简称，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。随着无人机技术的发展，无人机已经日益广泛地应用于人们的生产生活之中，比如测绘、巡航监测等，目前大多数无人机飞行通过电池提供能量，但电池一次可以提供的能量是有限的，在无人机完成一次飞行后，当电量不足时，便需要无人机进入基站进行充电或更换电池才能继续续航执行任务。无人机基站可在人为控制下对无人机自动充电或更换电池，虽然这种自动为无人机更换电池的基站可以使无人机主不必等待充电时间，但在无人机进入基站这一过程还是会存在一系列问题难以解决。

如今，虽然科学技术发展迅速，但无人机基站的覆盖面却不广泛，无人机进入基站也不能得到有力的控制，也就是说，当无人机续航电能不足以完成任务时，需要进行更换电池的无人机数量较多时，这将很大程度上限制了无人机进入基站进行更换电池或充电,多辆无人机同时进入基站时还会有发生碰撞的危险。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种无人机基站进入方法及具有高充电效率的无人机充电基站。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无人机基站的进入方法，所述方法包括：

获取预设范围内多架无人机的基本信息，根据所述基本信息，判断所述无人机能否飞抵充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限。

获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行。

获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储并发送给无人机，并规定无人机按所述顺序编号进行降落。

优选的，所述基本信息至少包括：无人机的位置信息；获取预设范围多架无人机的位置信息，并计算所述无人机到充电基站的基站距离，根据所获取的位置信息进行数据分析处理，并判断所述无人机在低电能的情况下能否飞抵充电基站，若能抵达基站，则开放无人机进入基站的权限。

优选的，充电基站获取多架无人机的位置信息后，将其位置信息进行数据分析并计算所述无人机到充电工区的工区距离。

优选的，所述请求信息包括：无人机需求内容以及进站请求；

充电基站通过无人机发送信息获取识别无人机需求内容，获取需求内容后并与自身的服务内容进行匹配。

同时获取多架无人机的进站请求信息，确定无人机位置根据所述进站请求信息应答所述无人机。

优选的，所述无人机基站进入方法还包括：

如果无人机需求内容与充电基站的服务内容匹配成功，则批准所述无人机进站，并要求所述无人机按规定的速度飞行抵达充电基站。

优选的，所述无人机基站进入方法还包括：

如果所述无人机需求内容与无人机的服务内容匹配不成功，则不接收无人机的进站请求，并向无人机发送离开信号。

优选的，根据所述无人机的飞行速度及基站距离计算无人机飞抵充电基站的时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储并发送给无人机，并发送控制指令规定无人机按所述顺序编号进行降落包括：

根据所述无人机的飞行速度及基站距离计算无人机飞抵充电基站的时间。

优选的，所述无人机基站进入方法还包括：

根据所述无人机的飞行速度及工位距离计算无人机飞抵充电工区的时间。

优选的，通过获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储并发送给无人机，并规定无人机按所述顺序编号进行降落包括：

根据所述到站时间的长短按顺序进行临时编号，并把所述临时编号发送给无人机。

优选的，通过获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储并发送给无人机，并规定无人机按所述顺序编号进行降落还包括：

当无人机到达充电基站后，把所述临时编号存档，然后取消所述临时编号。

一种无人机充电基站，所述充电基站包括：存储器、处理器和通信接口，其中，所述存储器用于存储可执行程序代码和数据，所述通信接口用于所述充电基站与无人机进行通信交互，所述处理器用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取预设范围内多架无人机的基本信息，根据所述基本信息，判断所述无人机能否飞抵所述充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限；

通过所述通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行；

获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储至所述存储器并通过所述通信接口发送给无人机，并规定无人机按所述顺序编号进行降落。

优选的，所述基本信息至少包括无人机的位置信息；

所述处理器获取预设范围多架无人机的基本信息，根据所述基本信息，判断所述无人机能否飞抵所述充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限的方式包括：

获取多架无人机的位置信息，并计算所述无人机到所述充电基站的基站距离。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取多架无人机的位置信息，并计算所述无人机到充电工区的工区距离。

优选的，所述请求信息包括：无人机需求内容以及进站请求；

所述处理器通过所述通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行的方式包括：

识别无人机需求内容，并与自身的服务内容进行匹配。

优选的，所述处理器通过所述通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行的方式进一步包括：

如果无人机需求内容与所述充电基站的服务内容匹配成功，则批准所述无人机进站，并要求所述无人机按规定的速度飞行。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

如果所述无人机需求内容与所述充电基站的服务内容匹配不成功，则控制所述通信接口向无人机发送离开信号。

优选的，所述处理器获取多架无人机的到站时间的方式包括：

根据所述无人机的飞行速度及基站距离计算无人机飞抵充电基站的时间。

优选的，所述处理器获取多架无人机的到站时间的方式包括：

根据所述无人机的飞行速度及工位距离计算无人机飞抵充电工区的时间。

优选的，所述处理器根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储至所述存储器并通过所述通信接口发送给无人机的方式包括：

根据所述到站时间的长短按顺序进行临时编号，并通过所述通信接口把所述临时编号发送给无人机。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

当无人机到达所述充电基站后，把所述临时编号存档，然后取消所述临时编号。

本发明带来的有益效果：无人机充电基站接收无人机的发送信息对无人机进行有序进站的控制，基站可控制多架需要充电或更换电池的无人机进入，使其有需求的无人机安全抵达基站并充电继续续航，能避免无人机进入基站发生碰撞以及由于电能不足而终止任务执行。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明实施例的匹配流程图；

图3为本发明实施例的无人机充电基站的结构示意图。

具体实施方式

下面描述本发明的优选实施方式，本领域普通技术人员将能够根据下文所述用本领域的相关技术加以实现，并能更加明白本发明的创新之处和带来的益处。

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机系统种类繁多、用途广特点鲜明，致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度，任务等多方面都有较大差异。例如，按飞行平台构型分类，无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。按用途分类，无人机可分为军用无人机和民用无人机。按尺度分类，无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。按活动半径分类，无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。按任务高度分类，无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。本发明实施例中涉及的无人机可以为前述中的其中一种或任意一种无人机，这里不作限定。

如图1-2所示，提供了一种无人机基站进入方法，所述方法包括：

S100、获取预设范围内多架无人机的基本信息，根据所述基本信息，判断所述无人机能否飞抵充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限。

S110、进一步的，当无人机在低电量续航情况下将自动搜索设置于附近的充电基站，通过获取最近一基站的ID信息进入基站的感应区域内，无人机进入充电基站的感应区域内被充电基站感应到，控制中心接收到所述无人机基本信息并对所述无人机基本信息进行识别，

更进一步的，控制中心接收所述无人机基本信息需要利用通讯技术来执行，其中，可利用GPRS通讯技术进行信息接收，不限制地也可利用WIFI以及无线蓝牙等进行信号的接收。

本发明实施例中，所述无人机基本信息至少包括无人机的位置信息，获取预设范围多架无人机的位置信息，并计算所述无人机到充电基站的基站距离，根据所获取的位置信息进行数据分析处理，并判断所述无人机在低电能的情况下能否飞抵充电基站，若能抵达基站，则为开放无人机进入基站的权限。

更进一步的，所述无人机基本信息还包括无人机的大小和型号信息以及无人机飞行速度信息，所述无人机型号信息至少包括无人机电池型号信息、电池容量信息、充电接口结构信息。充电基站根据所述无人机大小信息确定无人机的大小及旋翼数量及形状，进而为该无人机匹配合适的所述工位。比如，有的无人机体型较大，可以为该体型较大的无人机匹配到一个空间较大的充电工位上；有的无人机的本体虽然不大，但是旋翼分布较广，也需要匹配到一个空间较大的充电工位。

进一步的，无人机的型号信息可以由充电基站向无人机进行请求，具体的，无人机飞行进入充电基站的感应区域时，充电基站向无人机主发送请求无人机向充电基站发送无人机信息的请求，若无人机主同意，则无人机向充电基站发送本无人机信息。

作为一种可能的实施例，无人机的型号信息也可以由充电基站自动进行识别，将识别结果发送无人机主进行确认。具体的，充电基站通过摄像头捕捉到飞入充电基站无人机的图像，通过图像识别装置，将该无人机的图像在充电基站内存储有各型号无人机图像的图库中进行对比分析，得出该无人机的型号信息。

进一步的，充电基站获取无人机基本信息后，再通过控制中心计算无人机到充电工区的工区距离，从而可知无人机到达充电工区所需要的时间，根据无人机的型号信息选择合适的充电工位以及相匹配的充电接口。

更进一步的，所述的充电基站不仅设置有无人机直充工位，还能对无人机电池进行更换，这可根据在无人机机主的要求下进行更换电池或充电，所述直充工位可以通过充电端口对无人机直接进行充电。需要说明的是，因为无人机的电池生产厂家非常多，所以无人机上的电池的型号的可能性也非常多，因此，充电基站不一定存留有与无人机电池型号相匹配的电池，而直充工位可以使无人机在电量低的时候，就算没有相应电池更换，也可以进行充电续航。

在一些可能的实施例中，所述直充工位上可以为设置USB充电口，通过无人机所发送的基本信息或经过图像识别到无人机上的充电接口，充电基站控制中心将判断该无人机的需求内容是否与基站服务内容相匹配，即充电基站预存的电池与需要更换电池型号是否一致，USB接口是否与无人机充电接口是否相吻合。

S101、获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行。

进一步的，所述无人进站请求信息包括无人机需求内容以及进站请求；

充电基站通过无人机发送信息获取识别无人机需求内容，获取需求内容后并与自身的服务内容进行匹配。

同时获取多架无人机的进站请求信息，确定无人机位置根据所述进站请求信息应答所述无人机。

S112、如果无人机需求内容与充电基站的服务内容匹配成功，则批准所述无人机进站，充电基站可向无人机机主发送对无人机的控制信息，机主答应请求后，并通过机主或充电基站控制中心对无人机飞行速度进行控制，按规定的速度飞行抵达充电基站。

S111、如果所述无人机需求内容与无人机的服务内容匹配不成功，则不接收无人机的进站请求，并向无人机发送离开信号。

当然，做一种可能的实施例，无人机主无视了充电基站发出的离开信号，控制中心可以在无人机进入控制范围时，对无人机进行干扰，获取无人机的控制权，及时停飞，并通知无人机主进行认领。

S102、获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储并发送给无人机，并规定无人机按所述顺序编号进行降落。

进一步的，所需要进行服务的无人机数量可能是几架或者更多，充电基站需要对所有无人机到达充电基站的时间进行计算，通过无人机的位置信息且可得出到站的时间，控制中心对其所有无人机到站时间长短进行排序，再按顺序进行一一编号，此编号为无人机进入基站的临时编号，控制中心再将所对应的编号发送至无人机，按控制中心或机主所控制的速度进行飞行，则无人机便可按顺序进行降落。

进一步的，若无人机到达充电基站后，即可进入充电工位按机主的要求进行充电或更换电池，此时临时编号被存档，控制为无人机选择相应的充电工位，完成充电或更换电池后将临时编号取消。

在本发明另一实施例中，为了使进出入的无人机有序，而不致于无人机碰撞的情况发生，充电基站设置一个范围规定的感应区域，感应区域也可以设置一个感应阈值对感应区域的范围进行规定，比如半径100米；进入感应区域的无人机可以向充电基站发送入网请求，充电基站同意无人机的入网请求后，当无人机进入充电基站的控制范围，代表无人机入网，充电基站引导无人机进入基站。所述感应区域可以通过无线电感应，也可以是通过雷达感应。

进一步的，充电基站生成关于该无人机的入网请求，充电基站根据所述该无人机的入网请求，获取无人机的信息，并确认基站是否存在需要充电以及电池更换条件，整个请求的过程在充电基站与无人机主间进行，减少了无人机的电量消耗。

需要说明的是，充电基站是为无人机提供续航而设置的站点，在充电基站的周围应当保持无人机飞行的有序性，从而避免无人机撞机的事件发生。当无人机进入感应区域，充电基站确认无人机主不需要续航服务时，为了保持充电基站周围无人机飞行的有序性，向无人机主发出离开的警报，提醒无人机主及时控制无人机飞离充电基站的感应区。

充电基站设置所述入网阈值，确定充电基站的允许范围，在充电基站的允许范围内，无人机应当是需要进行续航的无人机，这样可以维护充电基站内外无人机的秩序，避免无人机无序飞行带来的事故。

本发明实施例还提供一种无人机充电基站，可以用于执行前述实施例提供的无人机基站进入方法。如图3所示，该充电基站至少可以包括：存储器10、至少一个处理器20，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，以及至少一个通信接口30，通信接口30可以用于充电基站与无人机之间建立通信连接，以便充电基站能与无人机进行信息交互。其中，存储器10、处理器20和通信接口30可以通过一条或多条总线进行通信连接。本领域技术人员可以理解，图3中示出的充电基站的结构并不构成对本发明实施例的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，存储器10可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器10可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器20的存储装置。存储器10可以用于存储可执行程序代码和数据，本发明实施例不作限定。

在图3所示的充电基站中，处理器20可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取预设范围内多架无人机的基本信息，根据该基本信息，判断无人机能否飞抵充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限；

通过通信接口30获取多架无人机的进站请求信息，根据该进站请求信息应答无人机，并要求无人机以规定的速度飞行；

获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把顺序编号存储至存储器10并通过通信接口30发送给无人机，并规定无人机按该顺序编号进行降落。

可选的，该基本信息至少可以包括无人机的位置信息；

处理器20获取预设范围多架无人机的基本信息，根据该基本信息，判断无人机能否飞抵充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限的方式可以包括：

获取多架无人机的位置信息，并根据该位置信息计算无人机到充电基站的基站距离；如果基站距离在预设距离范围内，则可以认为无人机能飞抵充电基站，并开放无人机进入基站的权限；如果基站距离超出预设距离范围内，可以认为无人机不能飞抵充电基站，此时将不开放无人机进入基站的权限。

可选的，该基本信息至少可以包括无人机的位置信息；

处理器20获取预设范围多架无人机的基本信息，根据该基本信息，判断无人机能否飞抵充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限的方式可以包括：

获取多架无人机的位置信息，并计算无人机到充电工区的工区距离；如果工区距离在预设距离范围内，则可以认为无人机能飞抵充电基站，并开放无人机进入基站的权限；如果工区距离超出预设距离范围内，可以认为无人机不能飞抵充电基站，此时将不开放无人机进入基站的权限。

可选的，进站请求信息可以包括：无人机需求内容以及进站请求；

处理器20通过通信接口30获取多架无人机的进站请求信息，根据该进站请求信息应答无人机，并要求无人机以规定的速度飞行的方式可以包括：

识别无人机需求内容，并与自身的服务内容进行匹配。

可选的，处理器20通过通信接口30获取多架无人机的进站请求信息，根据该进站请求信息应答无人机，并要求无人机以规定的速度飞行的方式进一步可以包括：

如果无人机需求内容与充电基站的服务内容匹配成功，则批准无人机进站，并要求无人机按规定的速度飞行。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

如果无人机需求内容与充电基站的服务内容匹配不成功，则控制通信接口30向无人机发送离开信号。

可选的，处理器20获取多架无人机的到站时间的方式可以包括：

根据无人机的飞行速度及基站距离计算无人机飞抵充电基站的时间。

可选的，处理器20获取多架无人机的到站时间的方式可以包括：

根据无人机的飞行速度及工位距离计算无人机飞抵充电工区的时间。

可选的，处理器20根据到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把顺序编号存储至存储器10并通过通信接口30发送给无人机的方式可以包括：

根据到站时间的长短按顺序进行临时编号，并通过通信接口30把临时编号发送给无人机，同时还可以将临时编号存储到存储器10中。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

当无人机到达充电基站后，把临时编号存档值存储器10中，然后取消该临时编号。

图3所示的无人机充电基站通过接收无人机的发送信息对无人机进行有序进站的控制，并可控制多架需要充电或更换电池的无人机进入，使其有需求的无人机安全抵达基站并充电继续续航，能避免无人机进入基站发生碰撞以及由于电能不足而终止任务执行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机充电基站，其特征在于，所述充电基站包括：存储器、处理器和通信接口，其中，所述存储器用于存储可执行程序代码和数据，所述通信接口用于所述充电基站与无人机进行通信交互，所述处理器用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取预设范围内多架无人机的基本信息，根据所述基本信息，判断所述无人机能否飞抵所述充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限；

通过所述通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行；

获取多架无人机的到站时间，将多架无人机的到站时间进行比较，根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储至所述存储器并通过所述通信接口发送给无人机，并规定无人机按所述顺序编号进行降落。

2.根据权利要求1所述的无人机充电基站，其特征在于，所述基本信息至少包括无人机的位置信息；

所述处理器获取预设范围多架无人机的基本信息，根据所述基本信息，判断所述无人机能否飞抵所述充电基站，若能，开放无人机进入基站的权限的方式包括：

获取多架无人机的位置信息，并计算所述无人机到所述充电基站的基站距离。

3.根据权利要求2所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取多架无人机的位置信息，并计算所述无人机到充电工区的工区距离。

4.根据权利要求1所述的无人机充电基站，其特征在于，所述请求信息包括：无人机需求内容以及进站请求；

所述处理器通过所述通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行的方式包括：

识别无人机需求内容，并与自身的服务内容进行匹配。

5.根据权利要求4所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器通过所述通信接口获取多架无人机的进站请求信息，根据所述进站请求信息应答所述无人机，并要求无人机以规定的速度飞行的方式进一步包括：

如果无人机需求内容与所述充电基站的服务内容匹配成功，则批准所述无人机进站，并要求所述无人机按规定的速度飞行。

6.根据权利要求4所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

如果所述无人机需求内容与所述充电基站的服务内容匹配不成功，则控制所述通信接口向无人机发送离开信号。

7.根据权利要求2所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器获取多架无人机的到站时间的方式包括：

根据所述无人机的飞行速度及基站距离计算无人机飞抵充电基站的时间。

8.根据权利要求3所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器获取多架无人机的到站时间的方式包括：

根据所述无人机的飞行速度及工位距离计算无人机飞抵充电工区的时间。

9.根据权利要求1-8任一所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器根据所述到站时间为无人机匹配一个顺序编号，把所述顺序编号存储至所述存储器并通过所述通信接口发送给无人机的方式包括：

根据所述到站时间的长短按顺序进行临时编号，并通过所述通信接口把所述临时编号发送给无人机。

10.根据权利要求9所述的无人机充电基站，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

当无人机到达所述充电基站后，把所述临时编号存档，然后取消所述临时编号。