CN205986345U - 一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机无线充电技术领域，特别涉及一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置，包括充电平台发射单元和无人机接收单元，还包括防误触装置和重力感应系统，防误触装置包括连接在通讯线圈与功率调节模块之间的RFID阅读器和连接在电池信息检测模块与无人机电池模块之间的RFID电子标签；重力感应系统包括连接在RFID阅读器和功率调节模块之间的重力感应装置，以及与之连接的后台管理系统。利用射频身份识别技术RFID作为防误触装置，判断无人机是否降落在充电平台上，具有防误触功能，防止充电平台发射单元因除无人机充电以外的其他因素频繁开关机。采用重力感应装置检测确定无人机的停机位置，发射线圈据此调节发射功率，实现快速充电。

Description

一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置

技术领域

本实用新型属于无人机无线充电技术领域，尤其涉及一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置。

背景技术

无线电能传输技术作为一种新型的供电方式，由于无接触、无磨损的特性，系统之间相互独立，可以保证电气绝缘，这样就大大降低了用户触电的危险性。

无线电能传输技术目前主要分为三类：电磁感应耦合技术、电磁谐振耦合技术、电辐射技术。

电网是国民经济和社会发展的重要基础设施。目前，超、特高压输电线路已成为电网的主干网，提高了电力传输能力，改善了电网建设落后等问题。随着电网建设加快，输电线路结构变得复杂，线路分布范围也越来越广，线路经过的区域多是环境恶劣的地区，这给电网安全稳定运行带来很大影响。输电线路杆塔和输电线长期暴露在空气中，不仅要承受电力负荷带来压力，还长期受雷击闪络、污秽腐蚀、风吹雨打等外力破坏，造成输电线路绝缘子磨损缺失、导线断股、防震锤缺失等隐患，这些故障隐患问题若不及时发现，会严重威胁电能传输、电网安全运行。

为了掌握线路的运行状况和及时排除线路的潜在隐患，电力部门每年都要花费巨大的人力和物力资源进行巡线工作。现阶段运用最广泛的巡线方法是人工定期巡线，这种方法不仅劳动强度大，而且耗时多，效率低下，有些线路段受制于地形因素甚至无法巡检，造成了线路维护异常困难。

巡检人员对指定输电线路进行巡视，详细巡查输电线路部件(如绝缘子串、金具、导线等)运行状况，及时发现并详细记录设备可能存在的故障，然后通知检修人员对故障设备进行检修。由于输电线路一般都经过山川、树林、湖泊，传统的人工作业方式无法对这些区域进行巡查，这样巡查工作存在“盲区”，且巡查人员的安全得不到保障。

无人机技术的发展为架空电力线路的巡线提供了新的移动平台。利用无人机搭载巡检设备进行巡线，有着传统巡线方式无法比拟的优势：

(1)无人驾驶，不会造成人员伤亡，安全性高。

(2)不受地理条件的限制，即使遇到地震，洪涝等自然灾害，依然能够对受灾区域的电力线路进行巡检。

(3)巡线速度快，每小时可达几十公里。

为了利用无人机进行长时间、长距离的巡航，采取了无线充电的方式解决无人机的续航。但是现有的无线充电装置存在以下的不足，由于无人机巡航的地域环境复杂，很多因素的干扰导致无人机充电平台频繁误开机或关机。另外，无人机充电时降落在充电平台上的位置不一定相同，如何满足无人机在不同的位置依然能够自动快速充电，也是有待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种防止充电平台发射单元因除无人机充电以外的其他因素频繁开关机的无线充电装置；并且能够根据无人机降落在充电平台的不同位置，调整发射功率，满足快速充电的需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置，包括充电平台发射单元和无人机接收单元，其中：

充电平台发射单元包括依次连接的平台电源模块，信息解调模块、共振控制电路、高频逆变模块、通讯线圈、功率调节模块和发射线圈；

无人机接收单元包括依次连接的接收线圈、信息监测与调制单元、高频整流模块、电池信息检测模块和无人机电池模块；

所述接收线圈通过共振方式从发射线圈接收能量；

所述信息解调模块与信息监测与调制单元之间进行无线电信息交互；

所述接收线圈与通讯线圈之间传递通信信息；

还包括防误触装置和重力感应系统，所述防误触装置包括连接在通讯线圈与功率调节模块之间的RFID阅读器和连接在电池信息检测模块与无人机电池模块之间的RFID电子标签；所述重力感应系统包括连接在RFID阅读器和功率调节模块之间的重力感应装置，以及与之连接的后台管理系统；

所述RFID阅读器检测RFID电子标签信号，所述RFID电子标签发送信号给RFID阅读器完成无人机身份识别；

所述重力感应装置通过重力检测为无人机定位，并将定位数据发送至后台管理系统，所述后台管理系统控制功率调节模块，通过调节高频逆变模块的输出，改变发射线圈的发射功率，实现快速充电。

在上述的具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置中，所述平台电源模块为共振控制电路供电；所述信息解调模块实现与无人机接收单元的无线电信息交互，并控制共振控制电路，且为防误触装置提供信息通道；所述共振控制电路控制高频逆变模块的通断；所述高频逆变模块将平台电源模块的输出功率通过全桥逆变方式发出高频振荡电磁场；所述通讯线圈接收接收线圈通过电力载波传送的通信信息；所述功率调节模块调节高频逆变模块振荡出的高频振荡功率，发射线圈发射高频振荡功率。

在上述的具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置中，所述接收线圈接收发射线圈发射的能量；所述高频整流模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电，向无人机电池模块供电；所述无人机电池模块存储电能，为无人机供电；所述电池信息检测模块检测无人机电池模块的电池信息；所述信息监测与调制单元调制电池信息检测模块检测到的电池信息，通过高频信号和通信通道发送至信息解调模块，并为防误触装置提供信息通道。

上述的具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置的工作过程如下，无线充电续航装置包括充电平台发射单元和无人机接收单元；充电平台发射单元包括依次连接的平台电源模块，信息解调模块，共振控制电路，高频逆变模块，通讯线圈，RFID阅读器，重力感应装置，功率调节模块和发射线圈；无人机接收单元包括依次连接的接收线圈，信息监测与调制单元，高频整流模块，电池信息检测模块，RFID电子标签和无人机电池模块。充电平台电源模块为共振控制模块提供充电电压；信息解调模块实现与无人机接收单元的无线电信息交互，控制共振控制电路同时为防误触装置提供信息通道；共振控制电路控制高频逆变模块的通断；高频逆变模块将平台电源模块输出的功率通过全桥逆变方式发出高频振荡电磁场；通讯线圈接收接收线圈通过电力载波传送的通信信息；RFID阅读器检测RFID电子标签信号；重力感应装置通过重力检测给无人机定位；功率调节模块调节高频逆变模块振荡出的高频振荡功率；发射线圈发射高频逆变模块振荡出的高频振荡功率；接收线圈接收发射线圈发射的能量；信息监测与调制单元调制电池信息检测模块所检测得到的电池信息，通过高频信号和通信通道发送至信息解调模块，同时为防误触装置提供信息通道；高频整流模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电，向无人机电池供电；电池信息检测模块检测无人机电池模块的电池电压等工作信息；RFID电子标签发送信号给RFID阅读器已完成身份识别；无人机电池模块存储电能，为无人机正常工作供电。

利用射频身份识别技术RFID作为防误触装置，在充电平台发射单元增加了RFID阅读器，无人机接收单元增加了RFID电子标签，RFID阅读器天线不断搜索RFID电子标签发射的信号，一旦检索到RFID电子标签发射的信号后，信号传到RFID阅读器进行分析，系统将信号中的电子标签序列号信息比对验证，验证通过则进入正常充电状态。当无人机充电完成后飞离充电平台，RFID阅读器天线检索不到RFID电子标签发射的信号，充电平台发射单元进入待机状态。因此可以通过射频身份识别技术RFID判断无人机是否降落在充电平台上，具有防误触功能，防止充电平台发射单元因除无人机充电以外的其他因素频繁开关机。

当无人机降落在充电平台上，重力感应装置检测确定无人机的停机位置，并将停机坐标发送给无线充电续航装置的后台管理系统，后台管理系统使用预先设计好的计算软件，控制功率调节模块通过改变输入电压调节高频逆变模块振荡出的高频振荡功率，进而改变发射线圈发射出的电磁功率。这样无人机降落在充电平台的不同位置时，发射线圈据此调节发射功率，使其满足快速充电的需求。

在无人机电池模块充电的过程中，如果通信线圈和RFID阅读器同时失去电子标签和无人机的信号，即无人机在未正常关断无人机电池和无线充电续航装置的情况下驶离，或者因为无人机电池故障停止运行，无线充电续航装置的共振控制电路自动发出停止传输电能的工作指令，控制关闭高频逆变模块，停止充电。

本实用新型的有益效果，利用射频身份识别技术RFID作为防误触装置，通过在充电平台发射单元增加RFID阅读器，无人机接收单元增加RFID电子标签，判断无人机是否降落在充电平台上，具有防误触功能，防止充电平台发射单元因除无人机充电以外的其他因素频繁开关机。采用重力感应装置检测确定无人机的停机位置，发射线圈据此调节发射功率，实现快速充电。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例无线充电续航装置整体结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例利用射频身份识别技术RFID实现防误触功能的工作流程图；

图3是本实用新型一个实施例重力感应装置调节发射功率的工作流程图；

图4是本实用新型一个实施例充电过程中非正常关断时的工作流程图；

其中，1-充电平台发射单元、11-平台电源模块、12-信息解调模块、13-共振控制电路、14-高频逆变模块、15-通讯线圈、16-RFID阅读器、17-重力感应装置、18-功率调节模块、19-发射线圈；2-无人机接收单元、21-接收线圈、22-信息监测与调制单元、23-高频整流模块、24-电池信息检测模块、25-RFID电子标签、26-无人机电池模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实施例采用如下技术方案，一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置，包括充电平台发射单元和无人机接收单元，其中：

充电平台发射单元包括依次连接的平台电源模块，信息解调模块、共振控制电路、高频逆变模块、通讯线圈、功率调节模块和发射线圈；

无人机接收单元包括依次连接的接收线圈、信息监测与调制单元、高频整流模块、电池信息检测模块和无人机电池模块；

所述接收线圈通过共振方式从发射线圈接收能量；

所述信息解调模块与信息监测与调制单元之间进行无线电信息交互；

所述接收线圈与通讯线圈之间传递通信信息；

还包括防误触装置和重力感应系统，所述防误触装置包括连接在通讯线圈与功率调节模块之间的RFID阅读器和连接在电池信息检测模块与无人机电池模块之间的RFID电子标签；所述重力感应系统包括连接在RFID阅读器和功率调节模块之间的重力感应装置，以及与之连接的后台管理系统；

所述RFID阅读器检测RFID电子标签信号，所述RFID电子标签发送信号给RFID阅读器完成无人机身份识别；

所述重力感应装置通过重力检测为无人机定位，并将定位数据发送至后台管理系统，所述后台管理系统控制功率调节模块，通过调节高频逆变模块的输出，改变发射线圈的发射功率，实现快速充电。

在上述的具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置中，所述平台电源模块为共振控制电路供电；所述信息解调模块实现与无人机接收单元的无线电信息交互，并控制共振控制电路，且为防误触装置提供信息通道；所述共振控制电路控制高频逆变模块的通断；所述高频逆变模块将平台电源模块的输出功率通过全桥逆变方式发出高频振荡电磁场；所述通讯线圈接收接收线圈通过电力载波传送的通信信息；所述功率调节模块调节高频逆变模块振荡出的高频振荡功率，发射线圈发射高频振荡功率。所述接收线圈接收发射线圈发射的能量；所述高频整流模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电，向无人机电池模块供电；所述无人机电池模块存储电能，为无人机供电；所述电池信息检测模块检测无人机电池模块的电池信息；所述信息监测与调制单元调制电池信息检测模块检测到的电池信息，通过高频信号和通信通道发送至信息解调模块，并为防误触装置提供信息通道。

具体实施时，如图1所示，无线充电续航装置包括充电平台发射单元1和无人机接收单元2；充电平台发射单元1包括依次连接的平台电源模块11，信息解调模块12，共振控制电路13，高频逆变模块14，通讯线圈15，RFID阅读器16，重力感应装置17，功率调节模块18，发射线圈19；无人机接收单元2包括依次连接的接收线圈21，信息监测与调制单元22，高频整流模块23，电池信息检测模块24，RFID电子标签25，无人机电池模块26。

平台电源模块11为共振控制模块13提供充电电压；信息解调模块12实现与无人机接收单元2的无线电信息交互，控制共振控制电路13，同时为防误触装置提供信息通道；共振控制电路13控制高频逆变模块14的通断；高频逆变模块14将平台电源模块11输出的功率通过全桥逆变方式发出高频振荡电磁场；通讯线圈15接收接收线圈21通过电力载波传送的通信信息；RFID阅读器16检测RFID电子标签25信号；重力感应装置17通过重力检测给无人机定位；功率调节模块18调节高频逆变模块14振荡出的高频振荡功率；发射线圈19发射高频逆变模块14振荡出的高频振荡功率；接收线圈21接收发射线圈19发射的能量；信息监测与调制单元22调制电池信息检测模块24所检测得到的电池信息，通过高频信号和通信通道发送至信息解调模块12，同时为防误触装置提供信息通道；高频整流模块23将接收的能量整流稳压成恒定的直流电，向无人机电池模块26供电；电池信息检测模块24检测无人机电池26电池电压等工作信息；RFID电子标签25发送信号给RFID阅读器16已完成身份识别；无人机电池模块26存储电能，为无人机正常工作供电。

无线充电续航装置增加了RFID阅读器16和RFID电子标签25，RFID阅读器16天线不断搜索RFID电子标签25发射的信号，一旦检索到RFID电子标签25发射的信号，将信号传到RFID阅读器16进行分析，系统将信号中的电子标签序列号信息比对验证，验证通过则无人机进入正常充电状态。当无人机充电完成后飞离充电平台，RFID阅读器16天线检索不到RFID电子标签25发射的信号，充电平台发射单元进入待机状态。因此可以通过RFID技术判断无人机是否降落在充电平台上，具有防误触功能，防止充电平台发射单元因除无人机充电以外的其他因素频繁开关机，工作流程如图2所示。

当无人机降落在充电平台上，重力感应装置17检测确定无人机的停机位置，并将停机坐标发送给无线充电续航装置的后台管理系统。后台管理系统使用预先设计好的计算软件，控制功率调节模块18通过改变输入电压调节高频逆变模块14振荡出的高频振荡功率，进而改变发射线圈19发射出的电磁功率。这样无人机在降落在充电平台的不同位置时，发射线圈19据此调节发射功率，使其满足快速充电的需求，工作流程如图3所示。

在无人机电池模块26充电的过程中，如果通信线圈15和RFID阅读器16同时失去RFID电子标签25和无人机的信号，即无人机在未正常关断无人机电池模块26和无线充电续航装置的情况下驶离，或者因为无人机电池故障停止运行，此时，共振控制电路13自动发出停止传输电能的工作指令，控制关闭高频逆变模块14，停止充电，工作流程如图4所示。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置，包括充电平台发射单元和无人机接收单元，其中：

充电平台发射单元包括依次连接的平台电源模块，信息解调模块、共振控制电路、高频逆变模块、通讯线圈、功率调节模块和发射线圈；

无人机接收单元包括依次连接的接收线圈、信息监测与调制单元、高频整流模块、电池信息检测模块和无人机电池模块；

所述接收线圈通过共振方式从发射线圈接收能量；

所述信息解调模块与信息监测与调制单元之间进行无线电信息交互；

所述接收线圈与通讯线圈之间传递通信信息；

其特征在于，还包括防误触装置和重力感应系统，所述防误触装置包括连接在通讯线圈与功率调节模块之间的RFID阅读器和连接在电池信息检测模块与无人机电池模块之间的RFID电子标签；所述重力感应系统包括连接在RFID阅读器和功率调节模块之间的重力感应装置，以及与之连接的后台管理系统；

所述RFID阅读器检测RFID电子标签信号，所述RFID电子标签发送信号给RFID阅读器完成无人机身份识别；

所述重力感应装置通过重力检测为无人机定位，并将定位数据发送至后台管理系统，所述后台管理系统控制功率调节模块，通过调节高频逆变模块的输出，改变发射线圈的发射功率，实现快速充电。

2.根据权利要求1所述的具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置，其特征在于，所述平台电源模块为共振控制电路供电；所述信息解调模块实现与无人机接收单元的无线电信息交互，并控制共振控制电路，且为防误触装置提供信息通道；所述共振控制电路控制高频逆变模块的通断；所述高频逆变模块将平台电源模块的输出功率通过全桥逆变方式发出高频振荡电磁场；所述通讯线圈接收接收线圈通过电力载波传送的通信信息；所述功率调节模块调节高频逆变模块振荡出的高频振荡功率，发射线圈发射高频振荡功率。

3.根据权利要求1或2所述的具有防误触功能的无人机自动无线充电续航装置，其特征在于，所述接收线圈接收发射线圈发射的能量；所述高频整流模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电，向无人机电池模块供电；所述无人机电池模块存储电能，为无人机供电；所述电池信息检测模块检测无人机电池模块的电池信息；所述信息监测与调制单元调制电池信息检测模块检测到的电池信息，通过高频信号和通信通道发送至信息解调模块，并为防误触装置提供信息通道。