CN108832729A - 一种无人机及射频能量收集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机及能量收集方法。其中，本发明提供的一种无人机通过设置于无人机主体中的射频能量收集装置收集无线信号发射塔发出的预置频段的射频能量信号，再通过将收集到的射频能量信号转换成DC直流信号并存储在射频能量存储模块中，使得射频能量存储模块向无人机主体提供运作所需的电能，解决了由于现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种无人机及射频能量收集方法。
背景技术
随着自动化技术的成熟以及锂电池容量的提高，无人机被广泛应用于各个领域，但是由于无人机工作耗能大，而且为了不影响无人机的巡航工作，必须考虑到无人机在实际运作时的续航问题。
传统解决无人机续航问题的方法，主要是通过使用充电中继站为无人机续航，可以克服最大巡航半径的限制。但是，无人机在充电中继站进行充电需停放充电，充电完成后方可离开充电中继站继续运作，当需要充电的无人机数量超出充电中继站的可容纳范围时，充电中继站无法容纳的这些无人机将因为得不到能源供给而无法继续运作。
因此，如何解决现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种无人机及射频能量收集方法，用于解决现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题。
本发明提供了一种无人机，包括：无人机主体和射频能量收集装置；
所述射频能量收集装置设置于所述无人机主体中；
所述射频能量收集装置包括：接收天线模块、RF-DC整流电路、带通滤波器和射频能量存储模块；
所述带通滤波器的输入端与所述接收天线模块的输出端电连接，用于过滤所述接收天线模块接收到的非预置频段的射频信号。
所述带通滤波器的输出端与所述RF-DC整流电路的输入端电连接；
所述RF-DC整流电路的输出端与所述射频能量存储模块的输入端电连接。
优选地，所述射频能量收集装置还包括：能量管理模块；
所述能量管理模块与所述射频能量存储模块的控制端通信连接；
所述能量管理模块包括：输出控制子模块和电压调节子模块；
所述输出控制子模块，用于获取所述无人机主体的工作电压值，当所述工作电压值低于预置电压值时，则控制所述射频能量存储模块向所述无人机主体输出电能；
所述电压调节子模块，用于将所述射频能量存储模块的输出电压值调节至所述预置电压值。
优选地，所述射频能量收集装置还包括：直流滤波器；
所述直流滤波器用于过滤所述RF-DC整流电路输出的残余交流信号。
优选地，所述射频能量收集装置还包括：DC-DC变流器；
所述DC-DC变流器的输入端与所述RF-DC整流电路的输出端电连接；
所述DC-DC变流器的输出端与所述射频能量存储模块的输入端电连接。
优选地，所述射频能量收集装置还包括：射频合路电路；
所述接收天线模块包括：若干个单元接收天线；
各个所述单元接收天线分别与所述射频合路电路的输入端一一对应连接；
所述射频合路电路的输出端与所述带通滤波器的输入端电连接。
优选地，所述射频能量收集装置还包括：直流合路电路；
所述接收天线模块包括：若干个单元接收天线；
所述单元接收天线的输出端与所述RF-DC整流电路连接，且所述单元接收天线的数量与所述RF-DC整流电路的数量相同；
各个所述RF-DC整流电路的输出端分别与所述直流合路电路的输入端一一对应连接；
所述直流合路电路的输出端与所述射频能量存储模块的输入端电连接。
本发明还提供了一种射频能量收集方法，应用于上述发明内容提及的一种无人机，包括：
将接收天线模块接收到的初始射频能量信号发送至带通滤波器进行滤波，得到预置频段的第二射频能量信号；
将所述第二射频能量信号输入发送至RF-DC整流电路，将所述第二射频能量信号转换成DC直流信号，并将所述DC直流信号输入至射频能量存储模块进行存储，以便所述射频能量存储模块向无人机主体提供电能。
优选地，将所述DC直流信号输入至射频能量存储模块之后还包括：
获取所述无人机主体的工作电压值，当所述工作电压值低于预置电压值时，则控制所述射频能量存储模块向所述无人机主体输出等于所述预置电压值的电能。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种无人机通过设置于无人机主体中的射频能量收集装置收集无线信号发射塔发出的预置频段的射频能量信号，再通过将收集到的射频能量信号转换成DC直流信号并存储在射频能量存储模块中，使得射频能量存储模块向无人机主体提供运作所需的电能，解决了由于现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种无人机的第一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的一种无人机的第二个实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的一种无人机的第三个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种射频能量收集方法的第一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种无人机及射频能量收集方法，用于解决现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种无人机，包括：无人机主体A和射频能量收集装置B；
射频能量收集装置B设置于无人机主体A中；
射频能量收集装置B包括：接收天线模块B1、RF-DC整流电路B3、带通滤波器B2和射频能量存储模块B4；
带通滤波器B2的输入端与接收天线模块B1的输出端电连接，用于过滤接收天线模块B1接收到的非预置频段的射频信号。
带通滤波器B2的输出端与RF-DC整流电路B3的输入端电连接；
RF-DC整流电路B3的输出端与射频能量存储模块B4的输入端电连接。
需要说明的是，无线能量发射塔发射不同频率的RF电信号，发射的RF信号的频率范围分为两种：一种是城市手机用户所接收的频率，频率范围大约在1800MHZ—2200MHZ,下文把此范围的信号简称为RF1信号；发射的另一种频率为射频能量收集装置B所接收的频率，频率范围在2—18GHZ，下文把此范围的信号简称为RF2信号；
RF2信号经过RF上行链路传输，被无人机上的接收天线所接收，接收到的RF信号通过带通滤波器B2(只允许2-18GHZ段的RF射频信号通过，其他的噪声干扰信号被过滤、衰减)并将该RF2信号经过RF-DC整流电路B3来把RF信号转化为DC直流信号，最后存储到射频能量存储模块B4，以便为无人机主体A提供电能。
本发明实施例提供的一种无人机通过设置于无人机主体A中的射频能量收集装置B收集无线信号发射塔发出的预置频段的射频能量信号，再通过将收集到的射频能量信号转换成DC直流信号并存储在射频能量存储模块B4中，使得射频能量存储模块B4向无人机主体A提供运作所需的电能，解决了由于现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题。
以上为本发明提供的一种无人机的第一个实施例的详细描述，下面为本发明提供的一种无人机的第二个实施例的详细描述。
请参阅图2和图3，本发明实施例提供了一种无人机，包括：无人机主体A和射频能量收集装置B；
射频能量收集装置B设置于无人机主体A中；
射频能量收集装置B包括：接收天线模块B1、RF-DC整流电路B3、带通滤波器B2和射频能量存储模块B4；
带通滤波器B2的输入端与接收天线模块B1的输出端电连接，用于过滤接收天线模块B1接收到的非预置频段的射频信号。
带通滤波器B2的输出端与RF-DC整流电路B3的输入端电连接；
RF-DC整流电路B3的输出端与射频能量存储模块B4的输入端电连接。
需要说明的是，无线能量发射塔发射不同频率的RF电信号，发射的RF信号的频率范围分为两种：一种是城市手机用户所接收的频率，频率范围大约在1800MHZ—2200MHZ,下文把此范围的信号简称为RF1信号；发射的另一种频率为射频能量收集装置B所接收的频率，频率范围在2—18GHZ，下文把此范围的信号简称为RF2信号；
RF2信号经过RF上行链路传输，被无人机上的接收天线所接收，接收到的RF信号通过带通滤波器B2(只允许2-18GHZ段的RF射频信号通过，其他的噪声干扰信号被过滤、衰减)并将该RF2信号经过RF-DC整流电路B3来把RF信号转化为DC直流信号，最后存储到射频能量存储模块B4，以便为无人机主体A提供电能。
进一步地，射频能量收集装置B还包括：能量管理模块B5；
能量管理模块B5与射频能量存储模块B4的控制端通信连接；
能量管理模块B5包括：输出控制子模块和电压调节子模块；
输出控制子模块，用于获取无人机主体A的工作电压值，当工作电压值低于预置电压值时，则控制射频能量存储模块B4向无人机主体A输出电能；
电压调节子模块，用于将射频能量存储模块B4的输出电压值调节至预置电压值。
需要说明的是，无人机主体A还可以设置第二储能模块，作为无人机主体A的主要供电模块，若第二储能模块的剩余电量过低时，无人机的实际工作电压则会降低至无人机工作的额定电压指定的阈值以下；
因此，当输出控制子模块中的电压检测器检测到射频能量存储模块B4的储能电压高于无人机工作的额定电压指定的阈值时，则输出控制子模块会控制射频能量存储模块B4输出电能，并由电压调节子模块将输出的电能调节至预置的电压值，从而使得射频能量存储模块B4将作为辅助供电模块为无人机提供电量。
进一步地，射频能量收集装置B还包括：直流滤波器B6；
直流滤波器B6用于过滤RF-DC整流电路B3输出的残余交流信号。
需要说明的是，通过直流滤波器B6来过滤掉RF-DC整流电路B3输出的部分交流信号和其他噪声流信号，进一步提高直流信号的输出比例。
进一步地，射频能量收集装置B还包括：DC-DC变流器B7；
DC-DC变流器B7的输入端与RF-DC整流电路B3的输出端电连接；
DC-DC变流器B7的输出端与射频能量存储模块B4的输入端电连接。
需要说明的是，为了进一步提高射频能量的收集效率，可以增设DC-DC变流器B7，通过DC直流信号经过DC-DC变换器来实现升压，根据升压比例需求，可以使用boost升压电路，使升压后的直流电压进入到射频能量存储模块B4。
进一步地，射频能量收集装置B还包括：射频合路电路B8；
接收天线模块B1包括：若干个单元接收天线；
各个单元接收天线分别与射频合路电路B8的输入端一一对应连接；
射频合路电路B8的输出端与带通滤波器B2的输入端电连接。
需要说明的是，为了针对不同的射频信号发射环境，本实施例提出了两种射频能量收集的多天线方案，第一种为：将所有射频功率通过射频合路电路B8集中到一个RF-DC整流电路B3，可以提高整流效率，这种设置方式的接收天线设置较为集中，对单一方向的射频信号有较高的收集能力，但是对射频(RF)的入射角度有较高的要求，适用于集中式的RF能量收集。
进一步地，射频能量收集装置B还包括：直流合路电路B9；
接收天线模块B1包括：若干个单元接收天线；
单元接收天线的输出端与RF-DC整流电路B3连接，且单元接收天线的数量与RF-DC整流电路B3的数量相同；
各个RF-DC整流电路B3的输出端分别与直流合路电路B9的输入端一一对应连接；
直流合路电路B9的输出端与射频能量存储模块B4的输入端电连接。
需要说明的是，第二种为：对每个天线单元设置独立的RF-DC整流电路B3，再通过直流合路电路B9将各个RF-DC整流电路B3输出的DC直流信号进行合路，减弱了天线单元间的耦合，对从多个方向发出射频信号的收集能力较平均，对入射角度需求较低，适用于分布式的RF能量收集。
本发明实施例提供的一种无人机通过设置于无人机主体A中的射频能量收集装置B收集无线信号发射塔发出的预置频段的射频能量信号，再通过将收集到的射频能量信号转换成DC直流信号并存储在射频能量存储模块B4中，使得射频能量存储模块B4向无人机主体A提供运作所需的电能，解决了由于现有的充电中继站存在容量限制而导致的无人机续航问题。同时，本实施例在实施例1的基础上增设了直流滤波器B6、DC-DC变流器B7以及射频合路电路B8或直流合路电路B9，进一步提高了射频能量收集的效率。
以上为本发明提供的一种无人机的第二个实施例的详细描述，下面本发明提供的一种射频能量收集方法的第一个实施例的详细描述。
请参阅图4，本发明还提供了一种射频能量收集方法，应用于上述实施例提及的任意一种无人机，包括：
S1、将接收天线模块接收到的初始射频能量信号发送至带通滤波器进行滤波，得到预置频段的第二射频能量信号；
S2、将第二射频能量信号输入发送至RF-DC整流电路，将第二射频能量信号转换成DC直流信号，并将DC直流信号输入至射频能量存储模块进行存储，以便射频能量存储模块向无人机主体提供电能。
S3、获取无人机主体的工作电压值，当工作电压值低于预置电压值时，则控制射频能量存储模块向无人机主体输出等于预置电压值的电能。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种无人机，其特征在于，包括：无人机主体和射频能量收集装置；
所述射频能量收集装置设置于所述无人机主体中；
所述射频能量收集装置包括：接收天线模块、RF-DC整流电路、带通滤波器和射频能量存储模块；
所述带通滤波器的输入端与所述接收天线模块的输出端电连接，用于过滤所述接收天线模块接收到的非预置频段的射频信号。
所述带通滤波器的输出端与所述RF-DC整流电路的输入端电连接；
所述RF-DC整流电路的输出端与所述射频能量存储模块的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机，其特征在于，所述射频能量收集装置还包括：能量管理模块；
所述能量管理模块与所述射频能量存储模块的控制端通信连接；
所述能量管理模块包括：输出控制子模块和电压调节子模块；
所述输出控制子模块，用于获取所述无人机主体的工作电压值，当所述工作电压值低于预置电压值时，则控制所述射频能量存储模块向所述无人机主体输出电能；
所述电压调节子模块，用于将所述射频能量存储模块的输出电压值调节至所述预置电压值。
3.根据权利要求1所述的一种无人机，其特征在于，所述射频能量收集装置还包括：直流滤波器；
所述直流滤波器用于过滤所述RF-DC整流电路输出的残余交流信号。
4.根据权利要求1所述的一种无人机，其特征在于，所述射频能量收集装置还包括：DC-DC变流器；
所述DC-DC变流器的输入端与所述RF-DC整流电路的输出端电连接；
所述DC-DC变流器的输出端与所述射频能量存储模块的输入端电连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种无人机，其特征在于，所述射频能量收集装置还包括：射频合路电路；
所述接收天线模块包括：若干个单元接收天线；
各个所述单元接收天线分别与所述射频合路电路的输入端一一对应连接；
所述射频合路电路的输出端与所述带通滤波器的输入端电连接。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种无人机，其特征在于，所述射频能量收集装置还包括：直流合路电路；
所述接收天线模块包括：若干个单元接收天线；
所述单元接收天线的输出端与所述RF-DC整流电路连接，且所述单元接收天线的数量与所述RF-DC整流电路的数量相同；
各个所述RF-DC整流电路的输出端分别与所述直流合路电路的输入端一一对应连接；
所述直流合路电路的输出端与所述射频能量存储模块的输入端电连接。
7.一种射频能量收集方法，应用于如权利要求1至6任意一项所述的一种无人机，其特征在于，包括：
将接收天线模块接收到的初始射频能量信号发送至带通滤波器进行滤波，得到预置频段的第二射频能量信号；
将所述第二射频能量信号输入发送至RF-DC整流电路，将所述第二射频能量信号转换成DC直流信号，并将所述DC直流信号输入至射频能量存储模块进行存储，以便所述射频能量存储模块向无人机主体提供电能。
8.根据权利要求7所述的一种射频能量收集方法，其特征在于，将所述DC直流信号输入至射频能量存储模块之后还包括：
获取所述无人机主体的工作电压值，当所述工作电压值低于预置电压值时，则控制所述射频能量存储模块向所述无人机主体输出等于所述预置电压值的电能。
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