CN114604110B - 一种无人机无线充电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无人机无线充电控制系统及方法，包括：无人机，包括无人机线圈；充电平台，包括停机坪、多个能量发射线圈、多个感应检测线圈，且一个感应检测线圈与一个能量发射线圈重合，每个感应检测线圈均连有电压检测器；无人机降落到停机坪后，无人机线圈与所有感应检测线圈耦合，向所有感应检测线圈无线传能，进而通过每个感应检测线圈的电压值确定无人机位置；由电压检测值最大的感应检测线圈对应的能量发射线圈向无人机线圈无线传能从而为无人机充电；无需采用推中机构移动无人机的位置，通过找出设置在停机坪的与无人机线圈耦合度最高的能量发射线圈为无人机无线传能，提高充电效率；感应检测线圈工作时，只需较小电流，节约电能。

Description

一种无人机无线充电控制系统及方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无人机无线充电控制系统及方法。

背景技术

无人机是利用无线电遥控的不载人飞机，因具有成本低、风险低、生存能力强、机动性能好等优点，无人机被广泛应用于航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域。无人机上通常搭载有可充电电池，但是普通的无人机受限于自身的重量，其续航时间较短，为了延长无人机的续航能力，现有的无人机机库内大多都安装有无线充电系统。

机库停机坪的中间位置处设置有能量发射线圈，无人机上设置有能量接收线圈，无人机停在停机坪的中间位置处，通过能量发射线圈和能量接收线圈的相互耦合实现无线传能，进而实现机库给无人机无线充电。无人机的充电位通常是在机库停机坪的中间位置处，无人机降落在机库的停机坪上时，通常不会精准地降落在停机坪的中间位置处，为了实现能量发射线圈和能量接收线圈的对准，现有技术中，通常通过在停机坪上的四个边沿设置四个推中杆，通过四个推中杆将无人机推到停机坪的中间位置处，推中后使得能量发射线圈和能量接收线圈对准，提升无线充电效率。目前，为了实现能量发射线圈和能量接收线圈对准，发明人发现市面上还没有不采用推中杆的方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种无人机无线充电控制系统及方法，解决了背景技术中指出的在无人机无线充电时，为了实现能量发射线圈和能量接收线圈对准，市面上还没有不采用推中杆的方案的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，包括：

无人机，包括无人机线圈；

充电平台，包括停机坪、多个安装在所述停机坪底侧的能量发射线圈、多个安装在所述停机坪底侧的感应检测线圈，且一个感应检测线圈与一个能量发射线圈重合，每个所述感应检测线圈均连接有电压检测器；

所述无人机降落到所述停机坪之后，所述充电平台控制每个感应检测线圈的电路开启，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈进行无线传能；通过电压检测器检测每个感应检测线圈的电压，电压检测值最大的感应检测线圈对应的能量发射线圈为目标能量发射线圈；通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能从而实现为无人机无线充电。

进一步，所述能量发射线圈为矩形线圈，多个所述能量发射线圈呈矩阵式结构排布。

进一步，所述感应检测线圈为圆形线圈，多个所述感应检测线圈呈矩阵式结构排布。

进一步，所述感应检测线圈位于与其对应的能量发射线圈的中间位置。

进一步，所述无人机还包括位置检测指令发射模块。

进一步，所述无人机还包括满电指令发射模块。

进一步，一种无人机无线充电控制系统，所述控制方法包括如下步骤：

S1：当无人机降落到停机坪之后，无人机的位置检测指令发射模块向充电平台发送位置检测指令；

S2：充电平台控制每个感应检测线圈的电路开启，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈进行无线传能；

S3：然后再通过电压检测器检测每个感应检测线圈的电压值，电压值最大的感应检测线圈对应的能量发射线圈为目标能量发射线圈；

S4：关闭所有感应检测线圈的电路，从而断开所有感应检测线圈与无人机线圈的磁耦合，然后开启目标能量发射线圈的电路，使目标能量发射线圈与无人机线圈发生磁耦合作用，通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能，从而实现为无人机无线充电。

进一步，在所述通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能，从而实现为无人机无线充电之后，还包括：充电完毕后，无人机的满电指令发射模块将信号发送给充电平台，控制目标能量发射线圈断电，从而断开目标能量发射线圈与无人机线圈的磁耦合。

本发明的有益效果：

本申请提供了一种无人机无线充电控制系统及方法，包括：无人机，包括无人机线圈；充电平台，包括停机坪、多个安装在停机坪底侧的能量发射线圈、多个安装在停机坪底侧的感应检测线圈，且一个感应检测线圈与一个能量发射线圈重合，每个感应检测线圈均连接有电压检测器；无人机降落到停机坪之后，充电平台控制每个感应检测线圈的电路开启，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈进行无线传能；通过电压检测器检测每个感应检测线圈的电压，电压检测值最大的感应检测线圈对应的能量发射线圈为目标能量发射线圈；此时无人机线圈作为能量接收端，通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能从而实现为无人机无线充电；通过本实施例的方案，无人机在降落到停机坪之后，无需采用推中机构移动无人机的位置，也即省去了推中机构的设置，同时通过找出设置在停机坪的与无人机线圈耦合度最高的能量发射线圈为无人机无线传能，提高无线充电效率；同时，本实施例的方案采用无人机线圈向感应检测线圈无线传能进而通过每个感应检测线圈的电压值确定无人机的位置，感应检测线圈工作时，只需要较小的电流，节约电能。

附图说明

图1是本发明一种无人机无线充电控制系统的示意图；

图2是本发明一种无人机无线充电控制系统中充电平台的结构示意图；

其中：1、停机坪；2、能量发射线圈；3、感应检测线圈。

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，所描述的实施例仅仅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。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供的一种无人机无线充电控制系统：

包括无人机和充电平台。其中，无人机包括无人机线圈。充电平台包括停机坪1、多个安装在停机坪1底侧的能量发射线圈2、多个安装在停机坪1底侧的感应检测线圈3。

在本实施例中，能量发射线圈2的数量和位置排布情况可以根据停机坪1尺寸和无人机上的线圈情况进行确定，能量发射线圈2的数量大于等于2。例如可以设置三个能量发射线圈2且三个能量发射线圈2横向/纵向排布；或者可以设置四个能量发射线圈2，且2*2矩阵式分布；或者可以设置九个能量发射线圈2，且3*3矩阵式分布等。

在一种实施方式中，能量发射线圈2为矩形线圈，多个能量发射线圈2呈矩阵式结构排布在停机坪1的底侧。当无人机降落在停机坪1上，充电平台对无人机进行无线充电时，其中一个能量发射线圈2能够作为能量发射端，而无人机线圈能够作为能量接收端，从而使该能量发射线圈2与无人机线圈发生磁耦合作用，对无人机进行无线传能。

在一种实施方式中，感应检测线圈3为圆形线圈，多个感应检测线圈3也呈矩阵式结构排布，能量发射线圈2的数量与感应检测线圈3的数量相等，并且一个感应检测线圈3与一个能量发射线圈2重合，具体的，感应检测线圈3位于与其对应的能量发射线圈2的中间位置，每个感应检测线圈3均连接有电压检测器。当无人机降落在停机坪1上后，充电平台会开启所有感应检测线圈3的电路，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈3作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈3发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈3进行无线传能，然后通过电压检测器检测每个感应检测线圈3的电压值，并将电压值最大的感应检测线圈3对应的能量发射线圈2作为目标能量发射线圈2，然后开启该目标能量发射线圈2的电路，从而使该能量发射线圈2与无人机线圈发生磁耦合作用，对无人机进行无线传能。

在本实施例中，无人机侧的整流电路采用同步整流电路，可以实现能量的双向传输，即能量可以通过能量发射线圈2输至无人机线圈，从而实现无人机的无线充电；也可以通过无人机线圈输至感应检测线圈3，从而检测感应检测线圈3的电压值，达到找寻无人机位置的目的。在此需要具体说明的是，感应检测线圈3工作时，只需要较小的电流，其工作电流远小于能量发射线圈2工作时产生的电流，因此，采用感应检测线圈3确定无人机的位置，也不会存在很大的电能浪费，能够节约能源。

在本实施例中，无人机还包括位置检测指令发射模块，当无人机降落到停机坪1上后，由检测指令发射模块主动向充电平台发送位置检测指令，然后开始找寻无人机的位置。

在本实施例中，无人机还包括满电指令发射模块，当无人机充满电后，由满电指令发射模块主动将信息传递给充电平台，然后由充电平台控制能量发射线圈2断电。

通过本实施例的实施，无人机在降落到停机坪之后，无需采用推中机构移动无人机的位置，也即省去了推中机构的设置，同时通过找出设置在停机坪的与无人机线圈耦合度最高的能量发射线圈2为无人机无线传能，提高无线充电效率；同时，本实施例的方案采用无人机线圈向感应检测线圈3无线传能进而通过每个感应检测线圈3的电压值确定无人机的位置，感应检测线圈3工作时，只需要较小的电流，节约电能。

实施例二：

本实施例提供一种无人机无线充电控制方法，应用于实施例一任一项的无人机无线充电控制系统，该控制方法包括如下步骤：

S1：当无人机降落到停机坪1之后，无人机的位置检测指令发射模块向充电平台发送位置检测指令；

S2：充电平台控制每个感应检测线圈3的电路开启，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈3作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈3发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈3进行无线传能；

S3：然后再通过电压检测器检测每个感应检测线圈3的电压值，并将电压值最大的感应检测线圈3对应的能量发射线圈2作为目标能量发射线圈2；

S4：关闭所有感应检测线圈3的电路，从而断开所有感应检测线圈3与无人机线圈的磁耦合，然后开启目标能量发射线圈2的电路，使目标能量发射线圈2与无人机线圈发生磁耦合作用，通过目标能量发射线圈2向无人机线圈进行无线传能，从而实现为无人机无线充电。

可选地，本实施例中，充电完毕后，无人机的满电指令发射模块将信号发送给充电平台，控制目标能量发射线圈2断电，从而断开目标能量发射线圈2与无人机线圈的磁耦合。

通过本实施例的实施，无人机在降落到停机坪之后，无需采用推中机构移动无人机的位置，也即省去了推中机构的设置，同时通过找出设置在停机坪的与无人机线圈耦合度最高的能量发射线圈2为无人机无线传能，提高无线充电效率；同时，本实施例的方案采用无人机线圈向感应检测线圈3无线传能进而通过每个感应检测线圈3的电压值确定无人机的位置，感应检测线圈3工作时，只需要较小的电流，节约电能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，包括：

无人机，包括无人机线圈；

充电平台，包括停机坪、多个安装在所述停机坪底侧的能量发射线圈、多个安装在所述停机坪底侧的感应检测线圈，且一个感应检测线圈与一个能量发射线圈重合，每个所述感应检测线圈均连接有电压检测器；

所述无人机降落到所述停机坪之后，所述充电平台控制每个感应检测线圈的电路开启，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈进行无线传能；通过电压检测器检测每个感应检测线圈的电压，电压检测值最大的感应检测线圈对应的能量发射线圈为目标能量发射线圈；通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能从而实现为无人机无线充电，其中，感应检测线圈工作时的工作电流小于能量发射线圈工作时产生的电流。

2.根据权利要求1所述的一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，所述能量发射线圈为矩形线圈，多个所述能量发射线圈呈矩阵式结构排布。

3.根据权利要求2所述的一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，所述感应检测线圈为圆形线圈，多个所述感应检测线圈呈矩阵式结构排布。

4.根据权利要求3所述的一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，所述感应检测线圈位于与其对应的能量发射线圈的中间位置。

5.根据权利要求4所述的一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，所述无人机还包括位置检测指令发射模块。

6.根据权利要求5所述的一种无人机无线充电控制系统，其特征在于，所述无人机还包括满电指令发射模块。

7.一种无人机无线充电控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1-6任一项所述的一种无人机无线充电控制系统，所述控制方法包括如下步骤：

S1：当无人机降落到停机坪之后，无人机的位置检测指令发射模块向充电平台发送位置检测指令；

S2：充电平台控制每个感应检测线圈的电路开启，此时，无人机线圈作为能量发射端，感应检测线圈作为能量接收端，从而使无人机线圈与所有感应检测线圈发生磁耦合作用，向所有感应检测线圈进行无线传能；

S3：然后再通过电压检测器检测每个感应检测线圈的电压值，电压值最大的感应检测线圈对应的能量发射线圈为目标能量发射线圈；

S4：关闭所有感应检测线圈的电路，从而断开所有感应检测线圈与无人机线圈的磁耦合，然后开启目标能量发射线圈的电路，使目标能量发射线圈与无人机线圈发生磁耦合作用，通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能，从而实现为无人机无线充电。

8.根据权利要求7所述的一种无人机无线充电控制方法，其特征在于，在所述通过目标能量发射线圈向无人机线圈进行无线传能，从而实现为无人机无线充电之后，还包括：充电完毕后，无人机的满电指令发射模块将信号发送给充电平台，控制目标能量发射线圈断电，从而断开目标能量发射线圈与无人机线圈的磁耦合。