CN109774951A - 一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，包括智能控制模块、无线控制终端、驱动能源模块、安全检测模块、互联模块和能量检测模块；所述智能控制模块分别与所述驱动能源模块、无线控制终端、安全检测模块和能量检测模块进行双向连接；所述驱动能源模块包括太阳能供电能源，航模电池能源和铝—空气电池能源。本发明公开的自主管理系统包含三种供电方式，可最优化供电，使得两栖飞行器续航能力明显提高；同时可以对飞行过程中的能源情况进行实时的安全检测，使得两栖飞行器安全稳定性明显提高。

Description

一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统

技术领域

本发明涉及海空两栖飞行器能源供应领域，具体的，涉及一种海空两栖飞行器的能源自主管理系统。

背景技术

随着两栖无人机技术的发展，对两栖无人机的续航能力与运行稳定性提出了更高的要求。现有技术中的无人机通常只依靠单一的电池供电，供电能力弱，两栖无人机续航能力低，且无相应的供电故障应急措施，无法应对两栖无人机飞行过程中遇到的特殊情况。

中国专利CN201810939576，公开一种飞行器的供电方法、装置、飞行控制系统及飞行器，该发明主要对无人机飞行阶段与电池放电倍率的对应关系进行详述。但该发明所公开的飞行器的能源供应单一，在无外来能量输入的情况下，续航时间受电池容量直接影响，而且没有供电故障应急措施，无安全警告，运行的安全稳定性较差。

中国专利CN201610501835，公开了一种用于飞行器的持续供电系统，包括太阳能电池及电路控制装置。但是，该供电系统同样缺少安全警告，没有系统故障应急措施。

针对现有技术存在的缺陷，有必要设计一种更为安全、稳定的用于两栖无人机的能源供电和控制系统，进一步提升无人机的运行稳定性和续航能力。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种用于海空两栖飞行器能源自主管理系统，提高了海空两栖飞行器能源的合理分配与利用，提高能量利用率，提高能量供应的稳定性和安全性。

本发明的技术方案为：一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，包括智能控制模块、无线控制终端、驱动能源模块、安全检测模块、互联模块和能量检测模块；所述互联模块包括蓝牙模块、WiFi模块、2.4G模块和4G模块；所述智能控制模块分别与所述驱动能源模块、无线控制终端、安全检测模块和能量检测模块进行双向连接，所述驱动能源模块分别与安全检测模块和能量检测模块连接；所述智能控制模块根据能量检测模块的具体信息、安全检测模块的具体信息和无线控制终端发出的控制信号来控制所述驱动能源模块的工作状态，同时获取所述安全检测模块和能量检测模块的工作信息，进而实现海空两栖飞行器的驱动能源智能管理。

进一步地，所述智能控制模块包括中央控制单元、显示单元、按键输入单元、通信单元和报警单元，所述中央控制单元分别与所述显示单元、按键输入单元、通信单元和报警单元相连接；所述中央控制单元采用STM32，接收无线控制终端发来的控制信号，进而实现对飞行器能源的智能控制。

进一步地，所述无线控制终端与飞行器相关操作控制人员的手机终端或计算机终端连接，能够接收飞行器安全检测模块和能量检测模块的反馈信息，并发送控制信息给智能控制模块；所述无线控制终端能够对飞行器进行远程控制和监测，并实时查阅驱动能源模块的工作状态及工作信息；当驱动能源发生故障时，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机。

进一步地，所述驱动能源模块包括太阳能供电能源，航模电池能源和铝—空气电池能源，所述航模电池能源为主要供电电源，在航模电池容量降到第一预设值以下时，航模电池执行电能存储，并开启所述太阳能供电能源执行供电模式，当能量降低到第二预设值时，若降落到水面，开启所述铝—空气电池能源，太阳能变为充电模式向航模电池能源充电，若无需降落水面，则返航。

进一步地，所述安全检测模块对飞行器的驱动能源模块进行检测，包括太阳能供电能源检测，航模电池能源检测和铝—空气电池能源检测，所述太阳能供电能源检测能够检测太阳能供电能源是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，智能控制模块及时切断太阳能供电能源，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机；所述航模电池能源检测能够及时监测航模供电是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，智能控制模块及时关闭航模电池供电开关，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机；所述铝—空气电池能源检测能够检测铝—空气电池能源是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机，若飞行器无需降落水面，则返航；若飞行器需要降落水面，飞行器降落海面之后禁止开启铝—空气电池能源供电。

进一步地，所述能量检测模块对飞行器的驱动能源模块进行检测，实时检测各能源的电流，电压和输出功率等信息。

进一步地，所述第一预设值与第二预设值在所述两栖飞行器运行前人为在所述智能控制模块的中央控制单元STM32的程序中设置，所述第一预设值为两栖飞行器飞行模式下航模电池单独提供能源时所能支持的最小电池容量；所述第二预设值为两栖飞行器飞行模式下航模电池与太阳能提供能源时所能支持的最小能源容量。

进一步地，所述无人机机体的材料密度小于水的密度。

进一步地，所述无人机为四旋翼无人机或者多翼无人机。

本发明的有益效果为：

1. 相较于现有技术中海空两栖飞行器仅依靠单一的电池供电或者电池与太阳能组合的供电，该发明提供了更为完善的三种供电方式，且三种供电方式均可进行智能调控，可操作性强；

2. 本发明公开的自主管理系统可以最优化供电，使得两栖飞行器续航能力明显提高；

3. 本发明公开的自主管理系统可以对飞行过程中的能源情况进行实时的安全检测，使得两栖飞行器安全稳定性明显提高。

附图说明

图1为本发明的模块结构框图；

图2为本发明公开的供电模式的工作原理图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

请参阅图1和图2，本发明为了提升两栖飞行器的飞行稳定性和续航能力，提供一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，包括智能控制模块、无线控制终端、驱动能源模块、安全检测模块、互联模块和能量检测模块；所述互联模块包括蓝牙模块、WiFi模块、2.4G模块和4G模块，可根据实际情况进行优选；所述智能控制模块分别与所述驱动能源模块、无线控制终端、安全检测模块和能量检测模块进行双向连接，所述驱动能源模块分别与安全检测模块和能量检测模块连接；所述智能控制模块根据能量检测模块的具体信息、安全检测模块的具体信息和所述无线控制终端发出的控制信号来控制所述驱动能源模块的工作状态，同时获取所述安全检测模块和能量检测模块的工作信息，进而实现海空两栖飞行器的驱动能源智能管理。

所述智能控制模块包括中央控制单元、显示单元、按键输入单元、通信单元和报警单元，所述中央控制单元分别与所述显示单元、按键输入单元、通信单元和报警单元电性连接；所述中央控制单元采用STM32，接收所述无线控制终端发来的控制信号，进而实行对飞行器驱动能源的智能控制。

所述无线控制终端与与飞行器相关操作控制人员的手机终端或计算机终端连接，能够接收飞行器安全检测模块和能量检测模块的信息，并发送控制信息给所述智能控制模块；所述无线控制终端能对飞行器进行远程控制和监测，并实时查阅驱动能源模块的工作状态及工作信息；当驱动电源发生故障时，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机。

所述驱动能源模块包含太阳能供电能源，航模电池能源和铝—空气电池能源，所述航模电池能源为主要供电电源，在航模电池容量降到第一预设值以下时，航模电池执行电能存储，并开启所述太阳能供电能源执行供电模式，当能量降低到第二预设值时，若降落到水面，开启所述铝—空气电池能源，太阳能变为充电模式为向航模电池充电；若无需降落水面，则返航。

所述安全检测模块对飞行器的驱动能源模块进行检测，包括太阳能供电能源检测，航模电池能源检测和铝—空气电池能源检测，所述太阳能供电能源检测能够检测太阳能供电能源是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，通过智能控制模块及时切断太阳能供电能源，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机；

所述航模电池能源检测能够及时监测航模供电是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，通过智能控制模块及时关闭航模电池供电开关，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机；

所述铝—空气电池能源检测能够检测铝—空气电池能源是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机，若飞行器无需降落水面，则返航；若飞行器需要降落水面，飞行器降落海面之后禁止开启铝—空气电池能源供电。

所述能量检测模块对飞行器的驱动能源模块进行检测，实时检测各能源的电流，电压和输出功率等信息。

所述第一预设值与第二预设值在所述两栖飞行器运行前人为在所述智能控制模块的中央控制单元STM32的程序中设置，所述第一预设值为两栖飞行器飞行模式下航模电池单独提供能源时所能支持的最小电池容量；所述第二预设值为两栖飞行器飞行模式下航模电池与太阳能提供能源时所能支持的最小能源容量。

图2为本发明公开的供电模式的工作原理图：当两栖无人机正常运行时，航模电池供电起飞。若安全检测模块检测到航模电池故障，则开启太阳能供电源，若太阳能供电源也发生故障，则两栖飞行器紧急返航。当航模电池的电量低于第一预定值时，航模电池关闭，太阳能供电源开启，对两栖无人机进行供电起飞。若安全检测模块检测到太阳能供电源发生故障，航模电池开启，立即返航，或者降落水面，开启铝—空气电池能源。当航模电池低于第二预定值时，两栖飞行器降落水面，航模电池存储，开启铝—空气电池，或者立即返航。若安全检测模块检测到铝—空气电池故障，紧急返航。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，包括智能控制模块、无线控制终端、驱动能源模块、安全检测模块、互联模块和能量检测模块；所述互联模块包括蓝牙模块、WiFi模块、2.4G模块和4G模块；所述智能控制模块分别与所述驱动能源模块、无线控制终端、安全检测模块和能量检测模块进行双向连接，所述驱动能源模块分别与安全检测模块和能量检测模块连接；所述智能控制模块根据能量检测模块的具体信息、安全检测模块的具体信息和无线控制终端发出的控制信号来控制所述驱动能源模块的工作状态，同时获取所述安全检测模块和能量检测模块的工作信息，所述驱动能源模块包括太阳能供电能源，航模电池能源和铝—空气电池能源。

2.如权利要求1所述的一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，所述智能控制模块包括中央控制单元、显示单元、按键输入单元、通信单元和报警单元，所述中央控制单元分别与所述显示单元、按键输入单元、通信单元和报警单元相连接；所述中央控制单元采用STM32，接收无线控制终端发来的控制信号，进而实现对飞行器能源的智能控制。

3.如权利要求1所述的一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，所述无线控制终端与飞行器相关操作控制人员的手机终端或计算机终端连接，能够接收飞行器安全检测模块和能量检测模块的反馈信息，并发送控制信息给智能控制模块。

4.如权利要求1所述的一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，所述能量检测模块对飞行器的驱动能源模块进行检测，实时检测各能源的电流，电压和输出功率等信息。

5.如权利要求1所述的一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，所述航模电池能源为主要供电电源，在航模电池容量降到第一预设值以下时，航模电池执行电能存储，并开启所述太阳能供电能源执行供电模式，当能量降低到第二预设值时，若降落到水面，开启所述铝—空气电池能源，太阳能变为充电模式向航模电池能源充电，若无需降落水面，则返航。

6.如权利要求1所述的一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，所述安全检测模块对飞行器的驱动能源模块进行检测，包括太阳能供电能源检测，航模电池能源检测和铝—空气电池能源检测，所述太阳能供电能源检测能够检测太阳能供电能源是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机，智能控制模块及时切断太阳能供电能源；所述航模电池能源检测能够及时监测航模供电是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机，智能控制模块及时关闭航模电池供电开关；所述铝—空气电池能源检测能够检测铝—空气电池能源是否发生故障，若发生故障，所述智能控制模块发出故障报警信号，安全检测模块将故障信息发送到无线控制终端，所述无线控制终端能够及时发送故障信息给手机或计算机，若飞行器无需降落水面，则返航；若飞行器需要降落水面，飞行器降落海面之后禁止开启铝—空气电池能源供电。

7.如权利要求6所述的一种用于海空两栖飞行器的能源自主管理系统，其特征在于，所述第一预设值与第二预设值在所述两栖飞行器运行前人为在所述智能控制模块的中央控制单元STM32的程序中设置，所述第一预设值为两栖飞行器飞行模式下航模电池单独提供能源时所能支持的最小电池容量；所述第二预设值为两栖飞行器飞行模式下航模电池与太阳能提供能源时所能支持的最小能源容量。