CN113671995A - 基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于线电能传输技术领域，具体涉及基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统。方法包括：无人机飞回到无线充电平台处时，控制原边发射线圈通电，并调小无人机的充电功率至第一预设功率阈值；控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中副边电路结构的输出电压，确定目标输出电压，目标输出电压为等于预设最大输出电压值时的输出电压；控制无人机在目标输出电压对应的位置处降落到无线充电平台。通过上述方式，提高了无人机的位置降落精度，可极大程度地改善无人机降落时出现位置偏移情况，有效提高无线充电平台对无人机的无线充电效率，减少能量损耗，缩短充电时长。

Description

基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统
技术领域
本发明属于线电能传输技术领域，具体涉及基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统。
背景技术
目前，无人机降落地点的定位主要依赖GPS（Global Positioning System，全球定位系统）及RTK（Real Time Kinematic，实时动态定位）技术。无人机通过GPS装置，可以大致降落在指定位置，但由于受信号影响大，最终定位误差便比较大；再通过搭配RTK设备，可将定位误差控制在厘米级。但由于定位误差，无人机停靠在无线充电平台上难免会产生位置偏移，使得在对无人机进行无线充电过程中会出现充电效率低、充电时间长、能量损耗大等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统，具体技术方案如下：
基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，所述无线充电耦合机构包括设置在无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在无人机内部的副边电路结构，所述原边电路结构包括原边发射线圈，所述副边电路结构包括副边接收线圈；
所述无人机降落精度调整方法包括：
S1：所述无人机飞回到所述无线充电平台处时，控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式，所述降落位置寻找模式包括调小所述无人机的充电功率至第一预设功率阈值；
S2：控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中所述副边电路结构的输出电压，确定目标输出电压，所述目标输出电压等于预设最大输出电压值时的所述输出电压；
S3：控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上。
优选地，在步骤S1控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式之前，还包括：检测所述无人机距离所述无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值；
若是，则控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式，否则，控制所述无人机降落至距离所述无线充电平台等于预设高度阈值处。
优选地，所述步骤S2中控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行包括：控制所述无人机在所述无线充电平台上方的同一预设高度沿着预设遍历轨迹进行飞行，直至找到所述目标输出电压对应的位置。
优选地，所述预设遍历轨迹包括正“Z”字形轨迹、旋转90度的“Z”字形轨迹或者从内向外的螺旋形轨迹。
优选地，所述步骤S3控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上之后还包括：
S4：控制所述无人机从所述降落位置寻找模式调回无线充电模式进行无线充电，所述无线充电模式包括调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值；所述第二预设功率阈值为无人机降落在无线充电平台上进行正常无线充电时的充电功率。
优选地，所述第一预设功率阈值的取值范围为所述第二预设功率阈值的20%至30%。
基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整系统，包括无线充电平台、无人机、无线充电耦合机构；所述无线充电耦合机构包括设置在所述无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在所述无人机内部的副边电路结构，所述原边电路结构包括原边发射线圈，所述副边电路结构包括副边接收线圈；
所述无线充电平台包括与无人机进行通信的第一通信模块、充电控制模块，所述无人机包括与无线充电平台进行通信的并且与第一通信模块相匹配的第二通信模块、测距模块、无人机控制模块；
所述第一通信模块、充电控制模块、原边电路结构依次连接；所述第一通信模块与第二通信模块连接；所述第二通信模块、测距模块、副边电路结构分别与无人机控制模块连接；
所述无人机控制模块用于控制无人机的飞行状态，并在无人机飞回到无线充电平台处时通过无人机的第二通信模块、无线充电平台的第一通信模块将控制信号传输至充电控制模块；
所述充电控制模块用于根据接收到的控制信号控制原边发射线圈通电；
所述测距模块用于测量无人机与无线充电平台的距离并将测量数据传输至无人机控制模块；
所述无人机控制模块还用于控制副边电路结构调小所述无人机的充电功率至第一预设功率阈值，根据测距模块的测量结果判断所述无人机距离所述无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值，若是不等于预设高度阈值，则调整无人机距离所述无线充电平台的高度直至二者距离等于预设高度阈值，以及控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中所述副边电路结构的输出电压和确定目标输出电压、控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上。
优选地，所述原边发射线圈为平面型方形线圈，所述副边接收线圈位螺线管型线圈。
优选地，所述无人机控制模块还用于在控制所述无人机降落至所述无线充电平台的对应位置处后调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值。
优选地，所述测距模块包括超声波测距模块或激光测距模块中的一种。
本发明的有益效果为：本发明提供了基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统，无线充电耦合机构包括设置在无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在无人机内部的副边电路结构，原边电路结构包括原边发射线圈，副边电路结构包括副边接收线圈；方法包括：无人机飞回到无线充电平台处时，控制原边发射线圈通电，并控制无人机进入降落位置寻找模式，降落位置寻找模式包括调小无人机的充电功率至第一预设功率阈值；控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中副边电路结构的输出电压，确定目标输出电压，目标输出电压为等于预设最大输出电压值时的输出电压；控制无人机在目标输出电压对应的位置处降落到无线充电平台。通过上述方式，提高了无人机的位置降落精度，可极大程度地改善无人机降落时出现位置偏移情况，有效提高无线充电平台对无人机的无线充电效率，减少能量损耗，缩短充电时长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明中的无线充电耦合机构的示意图；
图2为本发明的方法流程示意图；
图3为输出电压与偏移距离的关系的示意图；
图4为原边发射线圈和副边接收线圈之间的互感与偏移距离的关系的示意图；
图5为本发明的系统原理示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
无人机通过GPS及RTK技术确定降落位置，仍会存在一定的误差，为了减小降落位置误差，本实施例通过调小无人机的充电功率，并在此充电功率下检测无人机在无线充电平台上方同一预设高度的不同位置时的无线充电耦合机构的输出电压，将输出电压最大值对应的位置处作为无人机降落的地方，通过这种方式进行无人机的辅助定位，提高无人机的降落精度。本实施例提供了一种基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，所述无线充电耦合机构包括设置在无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在无人机内部的副边电路结构，所述原边电路结构包括原边发射线圈，所述副边电路结构包括副边接收线圈；如图1所示，原边发射线圈与副边接收线圈相互耦合时，原边发射线圈向副边接收线圈无线传递电能，实现无线充电平台为无人机进行无线充电。原边电路结构包括顺序连接的电源（图1中的Udc）、全桥逆变器（图1中的Q1、Q2、Q3、Q4）、一组原边谐振补偿网络（图1中的L1p、C1p、C2p）、以及原边发射线圈（图1中的L1）。副边电路结构包括顺序连接的副边接收线圈（图1中的L2）、副边谐振补偿网络（图1中的C1S）、整流滤波电路（图1中的四个二极管和二极管右边的一个电容）以及负载（图1中的RL）。可选地，在本实施例中，原边发射线圈为平面型方形线圈，副边接收线圈位螺线管型线圈。
如图2所示，所述无人机降落精度调整方法包括：
S1：所述无人机飞回到所述无线充电平台处时，控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式，所述降落位置寻找模式包括调小所述无人机的充电功率至第一预设功率阈值。
无人机通过GPS及RTK技术飞回到无线充电平台处，无人机向无线充电平台发送通电信号，无线充电平台接收到无人机发来的通电信号之后，将原边电路结构通电，实现原边发射线圈可以工作；且无人机进入降落位置寻找模式，也即调小无人机的充电功率至第一预设功率阈值。
可选地，在本实施例中，无人机处于无线充电模式时，充电功率为第二预设功率阈值，也即第二预设功率阈值是无人机降落在无线充电平台上进行正常无线充电时的充电功率。可选地，在本实施例中，第一预设功率阈值的取值范围包括第二预设功率阈值的20%至30%。无人机的充电功率为第一预设功率阈值时，无人机不能进行正常高效的无线充电。
可选地，在本实施例中，无人机飞回到无线充电平台处时，先检测无人机距离无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值；若是，则控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式，否则，控制所述无人机降落至距离所述无线充电平台等于预设高度阈值处。可选地，在本实施例中，预设高度阈值可以根据实际需求进行设置，例如可以为10cm、9cm、8cm等。
S2：控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中所述副边电路结构的输出电压，确定目标输出电压，所述目标输出电压等于预设最大输出电压值时的所述输出电压。
输出电压为等于预设最大输出电压值时的输出电压；
副边电路结构的输出电压为图1中的负载RL的电压UL。
可选地，在本实施例中，预设高度等于预设高度阈值，例如预设高度阈值为10cm时，预设高度也为10cm。
无人机内预先存储预设最大输出电压值，无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行的过程中，不断地将不同位置采集到的副边电路结构的输出电压与预设最大输出电压值进行比较，直至找到目标输出电压对应的位置。
可选地，在一种实施方式中，控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行包括：控制无人机在无线充电平台上方的同一预设高度沿着预设遍历轨迹进行飞行，直至找到目标输出电压对应的位置。无人机通过GPS及RTK技术飞回到无线充电平台处，此时定位误差已经被控制在厘米级，在此基础上，预设遍历轨迹的范围也可以设置得较小，缩短寻找目标输出电压对应的位置的时间。预设遍历轨迹可以是沿“Z”字形路线不断的往返，可以是正“Z”字形，也可以是旋转90度的“Z”字形。无人机在无线充电平台上方的同一预设高度沿着预设遍历轨迹进行飞行，找到目标输出电压对应的位置之后，便停止寻找。
可选地，在另一种实施方式中，控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行包括：控制无人机从当前所处位置处开始按照从内向外的预设螺旋形轨迹进行飞行，且飞行高度在无线充电平台上方的同一预设高度，直至找到目标输出电压对应的位置。无人机通过GPS及RTK技术飞回到无线充电平台处，此时定位误差已经被控制在厘米级，在此基础上，预设螺旋形轨迹的范围也可以设置得较小，缩短寻找目标输出电压对应的位置的时间。无人机从当前所处位置处开始按照从内向外的预设螺旋形轨迹进行飞行，找到目标输出电压对应的位置之后，便停止寻找。
可选地，在本实施例中，无人机在飞行过程中，可以是连续采集输出电压，也可以是间隔预设时长采集输出电压。
参见图3、图4，无人机在距离无线充电平台10cm处悬浮，原边发射线圈采用平面型方形线圈，副边接收线圈采用螺线管型线圈且平行于y方向；无人机从起始位置开始扫描整个无线充电平台上方，输出电压与偏移距离的关系参见图3，原边发射线圈和副边接收线圈之间的互感与偏移距离的关系参见图4；从图3和图4中可以看出，x方向偏移距离越大，互感越小，输出电压越小；y方向偏移时，由于副边接收线圈是螺线管型线圈，所以当原边发射线圈与副边接收线圈重合时，两线圈互感最大，输出电压最大。
S3：控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上。
在所述步骤S3控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上之后还包括：
S4：控制所述无人机从所述降落位置寻找模式调回无线充电模式进行无线充电，所述无线充电模式包括调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值；所述第二预设功率阈值为无人机降落在无线充电平台上进行正常无线充电时的充电功率。
通过本实施例的实施，提高了无人机的位置降落精度，可极大程度地改善无人机降落时出现位置偏移情况，有效提高无线充电平台对无人机的无线充电效率，减少能量损耗，缩短充电时长。
实施例2：
本实施例提出一种基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整系统，包括无线充电平台、无人机、无线充电耦合机构；所述无线充电耦合机构包括设置在所述无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在所述无人机内部的副边电路结构，所述原边电路结构包括原边发射线圈，所述副边电路结构包括副边接收线圈。
参见图1，原边发射线圈与副边接收线圈相互耦合时，原边发射线圈向副边接收线圈无线传递电能，实现无线充电平台为无人机进行无线充电。原边电路结构包括顺序连接的电源（图1中的Udc）、全桥逆变器（图1中的Q1、Q2、Q3、Q4）、一组原边谐振补偿网络（图1中的L1p、C1p、C2p）、以及原边发射线圈（图1中的L1）。副边电路结构包括顺序连接的副边接收线圈（图1中的L2）、副边谐振补偿网络（图1中的C1S）、整流滤波电路（图1中的四个二极管和二极管右边的一个电容）以及负载（图1中的RL）。可选地，在本实施例中，原边发射线圈为平面型方形线圈，副边接收线圈位螺线管型线圈。
所述无线充电平台包括与无人机进行通信的第一通信模块、充电控制模块，所述无人机包括与无线充电平台进行通信的并且与第一通信模块相匹配的第二通信模块、测距模块、无人机控制模块；
所述第一通信模块、充电控制模块、原边电路结构依次连接；所述第一通信模块与第二通信模块连接；所述第二通信模块、测距模块、副边电路结构分别与无人机控制模块连接；
所述无人机控制模块用于控制无人机的飞行状态，并在无人机飞回到无线充电平台处时通过无人机的第二通信模块、无线充电平台的第一通信模块将控制信号传输至充电控制模块；
所述充电控制模块用于根据接收到的控制信号控制原边发射线圈通电；
所述测距模块用于测量无人机与无线充电平台的距离并将测量数据传输至无人机控制模块；其中测距模块包括超声波测距模块或激光测距模块中的一种。
所述无人机控制模块还用于控制副边电路结构调小所述无人机的充电功率至第一预设功率阈值，根据测距模块的测量结果判断所述无人机距离所述无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值，若是不等于预设高度阈值，则调整无人机距离所述无线充电平台的高度直至二者距离等于预设高度阈值，以及控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中所述副边电路结构的输出电压和确定目标输出电压、控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上。
所述无人机控制模块还用于在控制所述无人机降落至所述无线充电平台的对应位置处后调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值。
无人机通过GPS及RTK技术确定降落位置，仍会存在一定的误差，为了减小降落位置误差，本实施例通过调小无人机的充电功率，并在此充电功率下检测无人机在无线充电平台上方同一预设高度的不同位置时的无线充电耦合机构的输出电压，将输出电压最大值对应的位置处作为无人机降落的地方，通过这种方式进行无人机的辅助定位，提高无人机的降落精度。
本系统的工作原理为：
无人机控制模块通过GPS及RTK技术控制无人机飞回到无线充电平台处，无人机的测距模块检测无人机距离无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值；则无人机控制模块根据测距模块的测距数据判断无人机距离无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值。若是不等于预设高度阈值，无人机控制模块调整无人机距离所述无线充电平台的高度直至二者距离等于预设高度阈值。预设高度阈值可以根据实际需求进行设置，例如可以为10cm、9cm、8cm等。
然后无人机控制模块通过第二通信模块、第一通信模块向无线充电平台发送通电信号，无线充电平台的充电控制模块通过第一通信模块接收到无人机控制模块发来的通电信号之后控制原边电路结构通电，实现原边发射线圈可以工作。
无人机控制模块控制无人机进入降落位置寻找模式，即无人机控制模块调小无人机的充电功率至第一预设功率阈值。无人机处于无线充电模式时，充电功率为第二预设功率阈值，也即第二预设功率阈值是无人机降落在无线充电平台上进行正常无线充电时的充电功率。而第一预设功率阈值的取值范围包括第二预设功率阈值的20%至30%。无人机的充电功率为第一预设功率阈值时，无人机不能进行正常高效的无线充电。
无人机控制模块控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中副边电路结构的输出电压，确定出目标输出电压，目标输出电压为等于预设最大输出电压值时的输出电压；副边电路结构的输出电压为图1中的负载RL的电压UL。在本实施例中，预设高度等于预设高度阈值，例如预设高度阈值为10cm时，预设高度也为10cm。
无人机控制模块内预先存储预设最大输出电压值，无人机控制模块控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行的过程中，不断地将不同位置采集到的副边电路结构的输出电压与预设最大输出电压值进行比较，直至找到目标输出电压对应的位置。
可选地，在一种实施方式中，无人机控制模块控制无人机按照预设轨迹策略在无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行包括：无人机在无线充电平台上方的同一预设高度沿着预设遍历轨迹进行飞行，直至找到目标输出电压对应的位置。无人机控制模块通过GPS及RTK技术控制无人机飞回到无线充电平台处，此时定位误差已经被控制在厘米级，在此基础上，预设遍历轨迹的范围也可以设置得较小，缩短寻找目标输出电压对应的位置的时间。预设遍历轨迹可以是沿“Z”字形路线不断的往返，可以是正“Z”字形，也可以是旋转90度的“Z”字形，也可以是从内向外的螺旋形轨迹。无人机在无线充电平台上方的同一预设高度沿着预设遍历轨迹进行飞行，找到目标输出电压对应的位置之后，便停止寻找。
可选地，在本实施例中，无人机在飞行过程中，无人机控制模块可以是连续采集输出电压，也可以是间隔预设时长采集输出电压。
参见图3、图4，无人机在距离无线充电平台10cm处悬浮，原边发射线圈采用平面型方形线圈，副边接收线圈采用螺线管型线圈且平行于y方向；无人机从起始位置开始扫描整个无线充电平台上方，输出电压与偏移距离的关系参见图3，原边发射线圈和副边接收线圈之间的互感与偏移距离的关系参见图4；从图3和图4中可以看出，x方向偏移距离越大，互感越小，输出电压越小；y方向偏移时，由于副边接收线圈是螺线管型线圈，所以当原边发射线圈与副边接收线圈重合时，两线圈互感最大，输出电压最大。
无人机控制模块控制无人机在目标输出电压对应的位置处降落到无线充电平台。
可选地，在本实施例中，在无人机在目标输出电压对应的位置处降落到无线充电平台之后，还包括：无人机控制模块控制无人机从降落位置寻找模式调回无线充电模式进行无线充电，无线充电模式包括调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值。
通过本实施例的实施，提高了无人机的位置降落精度，可极大程度地改善无人机降落时出现位置偏移情况，有效提高无线充电平台对无人机的无线充电效率，减少能量损耗，缩短充电时长。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，其特征在于：所述无线充电耦合机构包括设置在无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在无人机内部的副边电路结构，所述原边电路结构包括原边发射线圈，所述副边电路结构包括副边接收线圈；
所述无人机降落精度调整方法包括：
S1：所述无人机飞回到所述无线充电平台处时，控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式，所述降落位置寻找模式包括调小所述无人机的充电功率至第一预设功率阈值；
S2：控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中所述副边电路结构的输出电压，确定目标输出电压，所述目标输出电压等于预设最大输出电压值时的所述输出电压；
S3：控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上。
2.根据权利要求1所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，其特征在于：在步骤S1控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式之前，还包括：检测所述无人机距离所述无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值；
若是，则控制所述原边发射线圈通电，并控制所述无人机进入降落位置寻找模式，否则，控制所述无人机降落至距离所述无线充电平台等于预设高度阈值处。
3.根据权利要求1所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，其特征在于：所述步骤S2中控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行包括：控制所述无人机在所述无线充电平台上方的同一预设高度沿着预设遍历轨迹进行飞行，直至找到所述目标输出电压对应的位置。
4.根据权利要求3所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，其特征在于：所述预设遍历轨迹包括正“Z”字形轨迹、旋转90度的“Z”字形轨迹或者从内向外的螺旋形轨迹。
5.根据权利要求1所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，其特征在于：所述步骤S3控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上之后还包括：
S4：控制所述无人机从所述降落位置寻找模式调回无线充电模式进行无线充电，所述无线充电模式包括调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值；所述第二预设功率阈值为无人机降落在无线充电平台上进行正常无线充电时的充电功率。
6.根据权利要求5所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法，其特征在于：所述第一预设功率阈值的取值范围为所述第二预设功率阈值的20%至30%。
7.基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整系统，其特征在于：包括无线充电平台、无人机、无线充电耦合机构；所述无线充电耦合机构包括设置在所述无线充电平台内部的原边电路结构以及设置在所述无人机内部的副边电路结构，所述原边电路结构包括原边发射线圈，所述副边电路结构包括副边接收线圈；
所述无线充电平台包括与无人机进行通信的第一通信模块、充电控制模块，所述无人机包括与无线充电平台进行通信的并且与第一通信模块相匹配的第二通信模块、测距模块、无人机控制模块；
所述第一通信模块、充电控制模块、原边电路结构依次连接；所述第一通信模块与第二通信模块连接；所述第二通信模块、测距模块、副边电路结构分别与无人机控制模块连接；
所述无人机控制模块用于控制无人机的飞行状态，并在无人机飞回到无线充电平台处时通过无人机的第二通信模块、无线充电平台的第一通信模块将控制信号传输至充电控制模块；
所述充电控制模块用于根据接收到的控制信号控制原边发射线圈通电；
所述测距模块用于测量无人机与无线充电平台的距离并将测量数据传输至无人机控制模块；
所述无人机控制模块还用于控制副边电路结构调小所述无人机的充电功率至第一预设功率阈值，根据测距模块的测量结果判断所述无人机距离所述无线充电平台的高度是否等于预设高度阈值，若是不等于预设高度阈值，则调整无人机距离所述无线充电平台的高度直至二者距离等于预设高度阈值，以及控制所述无人机按照预设轨迹策略在所述无线充电平台上方的同一预设高度进行飞行，并获取飞行过程中所述副边电路结构的输出电压和确定目标输出电压、控制所述无人机在所述目标输出电压对应的位置处降落到所述无线充电平台上。
8.根据权利要求7所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整系统，其特征在于：所述原边发射线圈为平面型方形线圈，所述副边接收线圈位螺线管型线圈。
9.根据权利要求7所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整系统，其特征在于：所述无人机控制模块还用于在控制所述无人机降落至所述无线充电平台的对应位置处后调整无人机的充电功率至第二预设功率阈值。
10.根据权利要求7所述的基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整系统，其特征在于：所述测距模块包括超声波测距模块或激光测距模块中的一种。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115167531A (zh) * 2022-07-20 2022-10-11 广西电网有限责任公司电力科学研究院 用于无人机无线充电的三段式精准降落导引方法及系统
WO2023273284A1 (zh) * 2021-09-23 2023-01-05 广西电网有限责任公司电力科学研究院 基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117944914B (zh) * 2024-03-27 2024-06-25 威泊(上海)新能源科技股份有限公司 遂行无人机空中充电设备及其充电方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106208206A (zh) * 2016-07-29 2016-12-07 维沃移动通信有限公司 一种无线充电方法及移动终端
CN109950980A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 武汉理工大学 用于无人机的自主无线充电平台及控制方法
KR101973148B1 (ko) * 2018-10-31 2019-08-26 한화시스템 주식회사 드론 배터리 충전을 위한 방법 및 장치
CN110239374A (zh) * 2019-06-21 2019-09-17 天津工业大学 一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法
CN113085596A (zh) * 2021-03-04 2021-07-09 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于充电耦合机构的无人机下降精度调整方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113671995B (zh) * 2021-09-23 2023-08-22 广西电网有限责任公司电力科学研究院 基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106208206A (zh) * 2016-07-29 2016-12-07 维沃移动通信有限公司 一种无线充电方法及移动终端
KR101973148B1 (ko) * 2018-10-31 2019-08-26 한화시스템 주식회사 드론 배터리 충전을 위한 방법 및 장치
CN109950980A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 武汉理工大学 用于无人机的自主无线充电平台及控制方法
CN110239374A (zh) * 2019-06-21 2019-09-17 天津工业大学 一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法
CN113085596A (zh) * 2021-03-04 2021-07-09 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于充电耦合机构的无人机下降精度调整方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023273284A1 (zh) * 2021-09-23 2023-01-05 广西电网有限责任公司电力科学研究院 基于无线充电耦合机构的无人机降落精度调整方法及系统
CN115167531A (zh) * 2022-07-20 2022-10-11 广西电网有限责任公司电力科学研究院 用于无人机无线充电的三段式精准降落导引方法及系统

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