CN112874329A - 一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统和充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人机充电技术领域，公开了一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统和充电方法。系统包括无线充电平台和无人机，无线充电平台的图像识别定位单元识别无人机的标识、获取无人机的位置信息并发送至控制单元；控制单元基于位置信息发送供电信息至平台直流电源、发送移动线圈信息至电机驱动单元；电机驱动单元根据移动线圈信息将发射单元中的发射线圈移动至与无人机的接收单元中的接收线圈对准；平台直流电源根据供电信息向发射单元供电；发射单元与接收单元进行对接充电；无人机直流电源存储电能。本发明解决现有技术中无人机无线充电装置的电磁辐射较大、存在安全隐患的问题，能够有效减小发射线圈的大小，降低电磁辐射。

Description

一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统和充电方法
技术领域
本发明属于无人机充电技术领域，更具体地，涉及一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统和充电方法。
背景技术
无人机技术的应用日渐成熟，在交通、通信、军事等众多领域扮演重要角色。为了让无人机长时间高效稳定的工作，无人机的续航问题备受关注。一方面，人们在新型电池方面不断努力；另一方面，高效、便捷的新型充电装置也应运而生。
现如今的无人机，实际降落位置与预定降落位置大概会有10cm至15cm的偏差。为保证充电效率，传统无人机无线充电装置的发射线圈做的很大，导致电磁辐射的增强，可能会影响人体健康，也可能会影响无人机内部电子设备。
发明内容
本发明通过提供一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统和充电方法，解决现有技术中无人机无线充电装置的发射线圈较大进而导致电磁辐射较大、存在安全隐患的问题。
本发明提供一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统，包括无线充电平台和无人机；
所述无线充电平台包括图像识别定位单元、控制单元、电机驱动单元、平台直流电源、发射单元；所述无人机包括接收单元、无人机直流电源；
所述图像识别定位单元用于识别无人机的标识、获取无人机降落至所述无线充电平台的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制单元；
所述控制单元用于基于所述位置信息发送供电信息至所述平台直流电源、基于所述位置信息发送移动线圈信息至所述电机驱动单元；
所述电机驱动单元用于根据所述移动线圈信息将所述发射单元中的发射线圈移动至第一位置，所述第一位置与所述接收单元中的接收线圈所处位置对准；
所述平台直流电源用于根据所述供电信息向所述发射单元供电；
所述发射单元用于与所述接收单元进行对接充电；
所述无人机直流电源用于存储通过对接充电获得的电能。
优选的，所述图像识别定位单元安装在平台基座的台面上；所述控制单元、所述电机驱动单元、所述平台直流电源、所述发射单元分别设置在所述平台基座的内部。
优选的，所述图像识别定位单元包括摄像机、万向固定支架；
所述万向固定支架包括底座、立柱、连接块、相机爪；所述立柱固定在所述底座上，所述底座安装在所述平台基座的台面上，所述相机爪通过连接块与所述立柱连接，所述摄像机固定在所述相机爪上。
优选的，所述电机驱动单元包括第一移动组件和第二移动组件；所述第一移动组件用于控制所述发射线圈在第一方向上进行移动，所述第二移动组件用于控制所述发射线圈在第二方向上进行移动，所述第一方向和所述第二方向在水平面上互相垂直；所述第一移动组件垂直设置于所述第二移动组件的上方；
所述第一移动组件和所述第二移动组件均包括皮带、滑轨、滑块、皮带支撑、联轴器、电机座、电机；每个移动组件中的所述电机、所述联轴器、所述电机座、所述皮带支撑依序连接；所述皮带置于所述滑轨的导轨内，且所述皮带与位于所述滑轨两端的所述皮带支撑连接；所述滑块与所述滑轨半包围间隙配合；
所述第二移动组件的所述滑块的上端面与所述第一移动组件的所述导轨的中部段固定连接。
优选的，所述发射单元包括信号发生模块、控制模块、高频逆变模块、LCC补偿电路、发射线圈；
所述发射线圈采用平面型磁芯，所述发射线圈设置于所述第一移动组件的所述滑块上；所述平台直流电源、所述高频逆变模块、所述LCC补偿电路、所述发射线圈依次连接；所述信号发生模块、所述控制模块、所述高频逆变模块依次连接；
所述信号发生模块用于产生方波信号，所述控制模块用于调整所述方波信号的占空比以控制所述高频逆变模块中mosfet管的通断，所述高频逆变模块用于将来自所述平台直流电源的直流电转变为交流电，所述LCC补偿电路用于使电路工作在谐振状态。
优选的，所述接收单元包括接收线圈、高频整流模块、串联谐振补偿电路；
所述接收线圈采用平面型磁芯，所述接收线圈置于无人机底部；所述接收线圈、所述高频整流模块、所述串联谐振补偿电路、所述无人机直流电源依次连接；
所述高频整流模块用于将所述接收线圈获得的交流电转变为直流电，所述串联谐振补偿电路用于使电路工作在谐振状态。
本发明提供一种基于图像识别定位的无人机无线充电方法，采用上述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，方法包括以下步骤：
步骤1：无人机电量低于设定阈值时，带有标识的无人机降落至无线充电平台上；
步骤2：通过图像识别定位单元识别无人机的标识，获取无人机降落至所述无线充电平台的位置信息，并将所述位置信息发送至控制单元；
步骤3所述控制单元基于所述位置信息发送供电信息至平台直流电源，所述控制单元基于所述位置信息发送移动线圈信息至电机驱动单元；
步骤4：所述电机驱动单元根据所述移动线圈信息将发射单元中的发射线圈移动至第一位置，所述第一位置与接收单元中的接收线圈所处位置对准；所述平台直流电源根据所述供电信息向所述发射单元供电；
步骤5：所述发射单元与所述接收单元进行对接充电；通过无人机直流电源存储通过对接充电获得的电能。
优选的，所述步骤2中，识别无人机的标识包括采集获得标识图像，对所述标识图像进行图像预处理、边缘处理、轮廓检索、椭圆拟合和椭圆筛选。
优选的，所述图像预处理包括灰度化、二值化、去噪、倾斜度校正、字符切割和归一化处理。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在发明中，通过图像识别定位单元识别无人机的标识、获取无人机降落至无线充电平台的位置信息，并将位置信息发送至控制单元；控制单元基于位置信息发送供电信息至平台直流电源、基于位置信息发送移动线圈信息至电机驱动单元；电机驱动单元根据移动线圈信息将发射单元中的发射线圈移动至第一位置，第一位置与接收单元中的接收线圈所处位置对准；平台直流电源根据供电信息向发射单元供电；发射单元与接收单元进行对接充电；无人机直流电源存储通过对接充电获得的电能。本发明基于图像识别的定位技术可以精确识别无人机降落的位置信息，调整发射线圈的位置与之对应，在保证高效充电的同时，有效减小发射线圈的大小，减少耗材，降低电磁辐射。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统的框架示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统中电机驱动单元的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统中万向固定支架的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于图像识别定位的无人机无线充电方法的整体流程图；
图5为本发明实施例提供的一种基于图像识别定位的无人机无线充电方法中进行图像处理的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种基于图像识别定位的无人机无线充电方法中进行图像预处理的流程图。
其中，1-皮带、2-滑轨、3-滑块、4-皮带支撑、5-联轴器、6-电机座、7-电机；
10-底座、11-立柱、12-第一连接块、13-相机爪、14-第二连接块、15-第三连接块。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1：
实施例1提供一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统，参见图1，包括无线充电平台和无人机；所述无线充电平台包括图像识别定位单元、控制单元、电机驱动单元、平台直流电源、发射单元；所述无人机包括接收单元、无人机直流电源。
所述图像识别定位单元用于识别无人机的标识、获取无人机降落至所述无线充电平台的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制单元；所述控制单元用于基于所述位置信息发送供电信息至所述平台直流电源、基于所述位置信息发送移动线圈信息至所述电机驱动单元；所述电机驱动单元用于根据所述移动线圈信息将所述发射单元中的发射线圈移动至第一位置，所述第一位置与所述接收单元中的接收线圈所处位置对准；所述平台直流电源用于根据所述供电信息向所述发射单元供电；所述发射单元用于与所述接收单元进行对接充电；所述无人机直流电源用于存储通过对接充电获得的电能。
一种具体的应用中，所述图像识别定位单元安装在平台基座的台面上；所述控制单元、所述电机驱动单元、所述平台直流电源、所述发射单元分别设置在所述平台基座的内部。
下面对各系统的组成部分进行说明。
(1)发射单元。
所述发射单元包括信号发生模块、控制模块、高频逆变模块、LCC补偿电路、发射线圈。
其中，所述发射线圈采用平面型磁芯，所述发射线圈置于所述电机驱动单元的第一移动组件的滑块上。所述平台直流电源、所述高频逆变模块、所述LCC补偿电路和所述发射线圈依次连接；所述信号发生模块、所述控制模块和所述高频逆变模块依次连接。
所述信号发生模块产生方波信号，所述控制模块调整方波信号的占空比以控制高频逆变模块中mosfet管的通断，所述高频逆变模块将来自平台直流电源的直流电转变为交流电，所述LCC补偿电路使电路工作在谐振状态。
(2)电机驱动单元。
参见图2，所述电机驱动单元包括第一移动组件和第二移动组件；所述第一移动组件用于控制所述发射线圈在第一方向上进行移动，所述第二移动组件用于控制所述发射线圈在第二方向上进行移动，所述第一方向和所述第二方向在水平面上互相垂直；所述第一移动组件垂直设置于所述第二移动组件的上方。
所述第一移动组件和所述第二移动组件均包括皮带1、滑轨2、滑块3、皮带支撑4、联轴器5、电机座6、电机7；每个移动组件中的所述电机7、所述联轴器5、所述电机座6、所述皮带支撑4依序连接；所述皮带1置于所述滑轨2的导轨内，且所述皮带1与位于所述滑轨2两端的所述皮带支撑4连接；所述滑块3与所述滑轨2半包围间隙配合；所述第二移动组件的所述滑块3的上端面与所述第一移动组件的所述导轨的中部段固定连接。因此，所述发射线圈可以在平面内任意移动。
(3)图像识别定位单元。
所述图像识别定位单元包括摄像机、万向固定支架。所述摄像机与所述万向固定支架连接，所述万向固定支架与所述无线充电平台连接。
具体的，如图3所示，所述万向固定支架包括底座10、立柱11、第一连接块12、第二连接块14、第三连接块15，相机爪13，所述立柱11固定在所述底座10上，所述底座10安装在所述平台基座的台面上，所述相机爪通过连接块(第一连接块12、第二连接块14、第三连接块15)与所述立柱11连接，所述摄像机固定在所述相机爪13上。
(4)接收单元。
所述接收单元包括接收线圈，高频整流模块、串联谐振补偿电路。所述接收线圈采用平面型磁芯，线圈置于无人机底部。
其中，所述高频整流模块将所述接收线圈获得的交流电转变为直流电，所述串联谐振补偿电路使电路工作在谐振状态。所述接收线圈、所述高频整流模块、所述串联谐振补偿电路、所述无人机直流电源依次连接。
实施例2：
利用实施例1提供的系统，实施例2提供一种基于图像识别定位的无人机无线充电方法，参见图4，包括以下步骤：
步骤1：无人机电量低于设定阈值时，带有标识的无人机降落在所述无线充电平台上。
步骤2：通过图像识别定位单元识别无人机的标识，获取无人机降落至所述无线充电平台的位置信息，并将所述位置信息发送至控制单元
即所述图像识别定位单元根据摄像机采集的图像，将图像进行分析处理后得到无人机的精确位置信息。
参阅图5，所述图像识别过程包括图像预处理、边缘处理、轮廓检索、椭圆拟合、椭圆筛选。参阅图6，所述图像预处理包括灰度化、二值化、去噪、倾斜度校正、字符切割、归一化。
具体的，无人机降落后，安装在摄像机支架上的摄像机采集图像信息，并将信息传到与之通信的开源计算机，基于开源计算机视觉库OpenCV进行所述无人机上方特有标识的识别与定位；采用Canny边缘检测算法提取图像边缘信息，对边缘图像通过轮廓检索得到单一的连续轮廓，并对得到每一条连续轮廓进行椭圆拟合；采用聚类筛选的方法对得到的椭圆轮廓进行筛选，从而得到标识的轮廓、中心坐标等信息，随后开源计算机将坐标信息传递给与之通信的控制单元。
步骤3：所述控制单元基于所述位置信息发送供电信息至平台直流电源，所述控制单元基于所述位置信息发送移动线圈信息至电机驱动单元。
即控制单元接收到来自图像识别单元的坐标信息后，所述控制单元给所述电机驱动单元发出移动线圈的指令，同时所述控制单元给平台电源发出供电指令。
步骤4：所述电机驱动单元根据所述移动线圈信息将发射单元中的发射线圈移动至第一位置，所述第一位置与接收单元中的接收线圈所处位置对准；所述平台直流电源根据所述供电信息向所述发射单元供电。
即电机驱动单元收到指令后，所述电机驱动单元的电机通过联轴器带动滑轨，滑轨带动安装在滑块上的接收线圈在导轨上移动至准确位置。
具体的，电机驱动单元的电机通过联轴器传输动力，带动皮带支撑上的皮带转动，带动滑块在上方滑轨上移动，另一方向的电机以同样的方式驱动中间滑块，使得发射线圈在平面内任意移动，当滑块上发射线圈的位置与无人机下端接收线圈位置相对应，锁定滑块位置，同时平台电源开始向发射单元供电。
步骤5：所述发射单元与所述接收单元进行对接充电；通过无人机直流电源存储通过对接充电获得的电能。
即所述发射单元与所述接收单元进行电能传输，并将电能储存在所述无人机电源中。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于图像识别定位的无人机无线充电系统，其特征在于，包括无线充电平台和无人机；
所述无线充电平台包括图像识别定位单元、控制单元、电机驱动单元、平台直流电源、发射单元；所述无人机包括接收单元、无人机直流电源；
所述图像识别定位单元用于识别无人机的标识、获取无人机降落至所述无线充电平台的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制单元；
所述控制单元用于基于所述位置信息发送供电信息至所述平台直流电源、基于所述位置信息发送移动线圈信息至所述电机驱动单元；
所述电机驱动单元用于根据所述移动线圈信息将所述发射单元中的发射线圈移动至第一位置，所述第一位置与所述接收单元中的接收线圈所处位置对准；
所述平台直流电源用于根据所述供电信息向所述发射单元供电；
所述发射单元用于与所述接收单元进行对接充电；
所述无人机直流电源用于存储通过对接充电获得的电能。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，其特征在于，所述图像识别定位单元安装在平台基座的台面上；所述控制单元、所述电机驱动单元、所述平台直流电源、所述发射单元分别设置在所述平台基座的内部。
3.根据权利要求2所述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，其特征在于，所述图像识别定位单元包括摄像机、万向固定支架；
所述万向固定支架包括底座、立柱、连接块、相机爪；所述立柱固定在所述底座上，所述底座安装在所述平台基座的台面上，所述相机爪通过连接块与所述立柱连接，所述摄像机固定在所述相机爪上。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，其特征在于，所述电机驱动单元包括第一移动组件和第二移动组件；所述第一移动组件用于控制所述发射线圈在第一方向上进行移动，所述第二移动组件用于控制所述发射线圈在第二方向上进行移动，所述第一方向和所述第二方向在水平面上互相垂直；所述第一移动组件垂直设置于所述第二移动组件的上方；
所述第一移动组件和所述第二移动组件均包括皮带、滑轨、滑块、皮带支撑、联轴器、电机座、电机；每个移动组件中的所述电机、所述联轴器、所述电机座、所述皮带支撑依序连接；所述皮带置于所述滑轨的导轨内，且所述皮带与位于所述滑轨两端的所述皮带支撑连接；所述滑块与所述滑轨半包围间隙配合；
所述第二移动组件的所述滑块的上端面与所述第一移动组件的所述导轨的中部段固定连接。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，其特征在于，所述发射单元包括信号发生模块、控制模块、高频逆变模块、LCC补偿电路、发射线圈；
所述发射线圈采用平面型磁芯，所述发射线圈设置于所述第一移动组件的所述滑块上；所述平台直流电源、所述高频逆变模块、所述LCC补偿电路、所述发射线圈依次连接；所述信号发生模块、所述控制模块、所述高频逆变模块依次连接；
所述信号发生模块用于产生方波信号，所述控制模块用于调整所述方波信号的占空比以控制所述高频逆变模块中mosfet管的通断，所述高频逆变模块用于将来自所述平台直流电源的直流电转变为交流电，所述LCC补偿电路用于使电路工作在谐振状态。
6.根据权利要求1所述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，其特征在于，所述接收单元包括接收线圈、高频整流模块、串联谐振补偿电路；
所述接收线圈采用平面型磁芯，所述接收线圈置于无人机底部；所述接收线圈、所述高频整流模块、所述串联谐振补偿电路、所述无人机直流电源依次连接；
所述高频整流模块用于将所述接收线圈获得的交流电转变为直流电，所述串联谐振补偿电路用于使电路工作在谐振状态。
7.一种基于图像识别定位的无人机无线充电方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的基于图像识别定位的无人机无线充电系统，方法包括以下步骤：
步骤1：无人机电量低于设定阈值时，带有标识的无人机降落至无线充电平台上；
步骤2：通过图像识别定位单元识别无人机的标识，获取无人机降落至所述无线充电平台的位置信息，并将所述位置信息发送至控制单元；
步骤3所述控制单元基于所述位置信息发送供电信息至平台直流电源，所述控制单元基于所述位置信息发送移动线圈信息至电机驱动单元；
步骤4：所述电机驱动单元根据所述移动线圈信息将发射单元中的发射线圈移动至第一位置，所述第一位置与接收单元中的接收线圈所处位置对准；所述平台直流电源根据所述供电信息向所述发射单元供电；
步骤5：所述发射单元与所述接收单元进行对接充电；通过无人机直流电源存储通过对接充电获得的电能。
8.根据权利要求7所述的基于图像识别定位的无人机无线充电方法，其特征在于，所述步骤2中，识别无人机的标识包括采集获得标识图像，对所述标识图像进行图像预处理、边缘处理、轮廓检索、椭圆拟合和椭圆筛选。
9.根据权利要求8所述的基于图像识别定位的无人机无线充电方法，其特征在于，所述图像预处理包括灰度化、二值化、去噪、倾斜度校正、字符切割和归一化处理。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205986346U (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 武汉大学 一种线圈位置自动调整的无人机无线充电续航装置
US20190009926A1 (en) * 2015-12-31 2019-01-10 Goertek Technology Co., Ltd. Unmanned aerial vehicle take-off and landing control system and control method
CN110212615A (zh) * 2019-06-28 2019-09-06 Oppo广东移动通信有限公司 无线充电底座及无线充电底座控制方法
CN110865649A (zh) * 2019-11-30 2020-03-06 中国人民解放军火箭军工程大学 一种无人机充电补给定位方法
CN112109577A (zh) * 2020-09-10 2020-12-22 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 一种无人机自主循迹无线充电系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190009926A1 (en) * 2015-12-31 2019-01-10 Goertek Technology Co., Ltd. Unmanned aerial vehicle take-off and landing control system and control method
CN205986346U (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 武汉大学 一种线圈位置自动调整的无人机无线充电续航装置
CN110212615A (zh) * 2019-06-28 2019-09-06 Oppo广东移动通信有限公司 无线充电底座及无线充电底座控制方法
CN110865649A (zh) * 2019-11-30 2020-03-06 中国人民解放军火箭军工程大学 一种无人机充电补给定位方法
CN112109577A (zh) * 2020-09-10 2020-12-22 军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所 一种无人机自主循迹无线充电系统

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