CN206195368U - 一种无人机射频无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人机射频无线充电系统，所述充电系统包括无线充电平台及无人机，所述无线充电平台包括射频发射器、蓝牙接收器、差分GPS基准站及控制器，所述射频发射器、所述蓝牙接收器及所述差分GPS基准站分别与所述控制器连接，所述无人机包括射频接收器、蓝牙发射器、差分GPS移动站及机载控制器，所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站分别与机载控制器连接，所述无线充电平台和所述无人机通过射频电波通信连接。本系统使得无人机的降落—充电—起飞全过程独立实现，摆脱人为辅助和干预，省却插拔有线充电线的繁琐过程。

Description

一种无人机射频无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及射频无线充电技术领域，尤其涉及一种无人机射频无线充电系统。

背景技术

无线充电，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。

无线充电技术的发展和推广可降低无人机对备用电池或充电线缆的依赖，实现真正无人自动飞行。但是由于电池技术水平限制，续航时间是当前小型电动无人机面临的最大技术挑战。目前大部分市面在售的无人机存在以下缺点：

一，采用常规电池单块单次充电，在空中停留的时间不超过30分钟，之后便需要更换电池或连接线缆充电，导致续航时间短，工作效率低；

二，频繁更换电池或连接线缆充电，导致无人机对人工辅助的依赖程度较高，操作复杂；

三，电池结构需要在无人机身设置可拆装电池结构或外部充电接口，导致无人机在恶劣环境中(如雨雪天气)作业受到环境影响。

针对上述问题，本实用新型提供了一种可移动无人机射频无线充电系统，将无人机的降落—充电—起飞全过程独立实现，摆脱人为辅助和干预，延长了无人机续航时间和最大航程，为无人机顺利完成任务提供保障，实现真正无人自动飞行。此外，由于不再需要经常性更换电池，外部充电接口也不再是必要结构设计，将设计为完全密封系统，这更有助于其在恶劣环境中作业。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型设计提供了一种可移动无人机射频无线充电方系统，目的在于使得无人机的降落—充电—起飞全过程独立实现，摆脱人为辅助和干预，省却插拔有线充电线的繁琐过程。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种无人机射频无线充电系统，所述充电系统包括无线充电平台及无人机，其特征在于：所述无线充电平台包括射频发射器、蓝牙接收器、差分GPS基准站及控制器，所述射频发射器、所述蓝牙接收器及所述差分GPS基准站分别与所述控制器连接，所述无人机包括射频接收器、蓝牙发射器、差分GPS移动站及机载控制器，所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站分别与机载控制器连接，所述无线充电平台和所述无人机通过射频电波通信连接；

所述射频发射器，用于将电能以射频电波的形式进行无线发射；

所述射频接收器，用于接收所述射频发射器发射的射频电波；

所述蓝牙接收器，用于检测和识别进入其发射范围内的搭载所述蓝牙发射器的无人机，并将识别信息反馈给所述控制器；

所述蓝牙发射器，用于通过发射无线信号搜寻和连接所述蓝牙接收器；

所述差分GPS基准站，用于提供基准站的坐标信息和载波相位信息；

所述差分GPS移动站，用于接收所述基准站发射来的差分改正数据并在内部进行修正解算，并实时获取移动站的定位信息；

所述控制器，用于控制所述射频发射器、所述蓝牙接收器、及所述差分GPS基准站进行工作；

所述机载控制器，用于根据所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站反馈的信息控制所述无人机飞行。

优选地，所述射频发射器包括充电控制开关、电源、射频振荡电路、射频功率放大电路及发射线圈，所述充电控制开关与所述电源连接，所述射频震荡电路与所述射频功率放大电路连接，所述电源与所述射频震荡电路连接，所述充电控制开关与所述射频功率放大电路连接；所述发射线圈与所述射频功率放大电路连接；

所述射频振荡电路，用于产生射频振荡信号；

所述射频功率放大电路，用于增益放大的射频输出功率；

所述发射线圈，用于发射射频信号。

优选地，所述射频接收器包括充电控制开关、接收线圈、射频整流滤波电路及充电控制器，所述充电控制开关、所述射频整流滤波电路及所述充电控制器三者相互连接，所述接收线圈与所述射频整流滤波电路连接；

所述接收线圈，用于接收射频信号；

所述射频整流滤波电路，用于将接收到的射频信号进行整流和滤波。

优选地，所述的充电控制器为锂电池充电控制器。

优选地，所述差分GPS基准站与所述差分GPS移动站通过所述控制器的无线数传和所述机载控制器的无线数传连接。

优选地，所述控制器包括无线数传单元、充电控制开关及航路规划单元；

所述无线数传单元，用于将差分GPS基准站的坐标信息和载波相位信息通过无线数传发送给所述机载控制器；

所述充电控制开关，用于接收到蓝牙配对识别信息后接通充电控制开关，以启动所述射频发射器；

所述航路规划单元，用于根据预设的控制指令和/或差分GPS定位数据对无人机进行航路规划，并将计算出的航路信息发送给无人机的所述机载控制器。

优选地，所述机载控制器包括无线数传单元、充电控制开关及飞行控制单元；

所述无线数传单元，接收差分GPS基准站播发的坐标信息和载波相位信息；

所述充电控制单元，接收到蓝牙配对识别信息后接通充电控制开关，以启动射频接收器；

所述飞行控制单元，根据差分GPS定位信息和航路信息进行处理计算，产生控制指令。

根据以上所述技术方案，本实用新型实现的有益效果是：(1)使无人机的降落—充电—起飞全过程独立实现，摆脱了人为辅助和干预，省却了插拔有线充电线的繁琐过程；(2)射频无线技术对于障碍物有良好的穿透性，可以在收发端有一定方向偏移时仍达到很好的能量传输性能，充电过程高效快速；(3)充电平台还可在无人监守的状态下进行对无人机的智能引导和智能充电控制，可以实现无人机充电过程的非接触和智能化；(4)充电平台可移动、可在电网供电以及太阳能光伏供电之间实现切换，有助于无人机在复杂地形、偏远地区以及恶劣环境中的作业和续航。

附图说明

图1是本实用新型无人机射频无线充电平台的原理示意图；

图2是本实用新型射频发射器结构原理示意图；

图3是本实用新型射频接收器结构原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种无人机射频无线充电系统，结合图1至图3所示，对本实施例进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型提供的无人机射频无线充电系统，包括无线充电平台及无人机，所述无线充电平台包括射频发射器、蓝牙接收器、差分GPS基准站及控制器，所述射频发射器、所述蓝牙接收器及所述差分GPS基准站分别与所述控制器连接，所述无人机包括射频接收器、蓝牙发射器、差分GPS移动站及机载控制器，所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站分别与机载控制器连接，所述无线充电平台和所述无人机通过射频电波通信连接。

其中所述射频发射器，用于将电能以射频电波的形式进行无线发射。

其中，所述射频发射器包括充电控制开关、电源、射频振荡电路、射频功率放大电路及发射线圈，所述充电控制开关、所述电源、所述射频震荡电路及所述射频功率放大电路连接，所述发射线圈与所述射频功率放大电路连接；

所述射频振荡电路，用于产生射频振荡信号；

所述射频功率放大电路，用于增益放大的射频输出功率；

所述发射线圈，用于发射射频信号。

其中，所述射频接收器，用于接收所述射频发射器发射的射频电波；

其中所述射频接收器包括充电控制开关、接收线圈、射频整流滤波电路及充电控制器，所述充电控制开关、所述射频整流滤波电路及所述充电控制器连接，所述接收线圈与所述射频整流滤波电路连接；

所述接收线圈，用于接收射频信号；

所述射频整流滤波电路，用于将接收到的射频信号进行整流和滤波。

如图2和图3所示，所述射频发射器与所述射频接收器通过射频电波无线连接。射频振荡电路用于产生射频振荡信号，射频功率放大电路用于获得足够大的射频输出功率；发射线圈用于发射射频信号；接收线圈用于接收射频信号；射频整流滤波电路用于将接收到的射频信号进行整流和滤波，去除干扰得到稳定的直流电流，连入锂电池充电控制器为锂电池快速充电。

所述蓝牙接收器，用于检测和识别进入其发射范围内的搭载所述蓝牙发射器的无人机，并将识别信息反馈给所述控制器。

所述蓝牙发射器，用于通过发射无线信号搜寻和连接所述蓝牙接收器。

其中，蓝牙接收器与蓝牙发射器无线连接。当蓝牙接收器检测到搭载蓝牙发射器的无人机进入其发送范围内，则将识别信息反馈给控制器以接通充电控制开关，启动射频发射器聚集射频电波为其充电。

所述差分GPS基准站，用于提供基准站的坐标信息和载波相位信息。

所述差分GPS移动站，用于接收所述基准站发射来的差分改正数据并在内部进行修正解算，并实时获取移动站的定位信息。

其中，所述差分GPS基准站还包括基准站控制器，所述差分GPS 移动站还包括移动站控制器，所述差分GPS基准站与所述差分GPS移动站通过所述基准站控制器的无线数传和所述移动站控制器的无线数传连接。所述的差分GPS基站用于发送载波相位信息及基站坐标信息给所述差分GPS移动站；所述差分GPS移动站用于接收所述基准站发射来的差分改正数据并在内部进行修正解算，从而实时得到移动站的高精度定位信息。

所述控制器，用于控制所述射频发射器、所述蓝牙接收器、及所述差分GPS基准站进行工作。

其中，控制器包括无线数传单元、充电控制开关以及航路规划单元。分别用于：1、无线数传。将差分GPS基准站的坐标信息和载波相位信息通过无线数传发送给无人机的机载控制器；2、充电控制。接收到蓝牙配对识别信息后接通充电控制开关，以启动射频发射器；3、航路规划。根据预设的控制指令，或差分GPS定位数据对无人机进行航路规划，并将计算出的航路信息发送给无人机的机载控制器。

其中，所述机载控制器，用于根据所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站反馈的信息控制所述无人机飞行。

其中，机载控制器包括无线数传单元、充电控制开关以及飞行控制单元。分别用于：1、无线数传。接收差分GPS基准站播发的坐标信息和载波相位信息；2、充电控制。接收到蓝牙配对识别信息后接通充电控制开关，以启动射频接收器；3、飞行控制。根据差分GPS定位信息和航路信息进行处理计算，产生控制指令，或根据操纵人员输入的控制指令编码，完成对无人机的飞行控制。

本实用新型所述的无人机射频无线充电系统的工作原理是：

步骤1，设置在无人机上的差分GPS基准站和设置在无线充电平台上的差分GPS移动站通过无线数传进行通信；所述差分GPS基准站和所述差分GPS移动站同时测量来自相同GPS卫星的导航定位信号，所述差分GPS基站发送载波相位信息及基站坐标信息给差分GPS移动站，所述差分GPS移动站接收所述差分GPS基站发射来的差分改正数据，并基于自己的定位数据在内部进行修正解算，从而实时得到移动站的高精度定位信息。

步骤2，设置在无人机上的蓝牙发射器时时发射无线信号，设置在无线充电平台上的蓝牙接收器用于检测和识别进入其发送范围内的搭载蓝牙发射器的无人机，将识别信息反馈给控制器以接通充电控制开关，启动射频发射器。

步骤3，设置在无人机上的蓝牙发射器搜索到所述蓝牙接收模所反馈的识别信息时，将识别信息发送给机载控制器，以控制接通充电控制开关，启动射频接收器。

步骤4，所述射频发射器将电能以射频电波的形式无线发射，与射频接收器之间实现无线连接和能量传输。

步骤5，所述射频接收器将接收到的射频电波转化为电能，为锂电池充电。

根据以上所述技术方案，本实用新型实现的有益效果是：(1)使无人机的降落—充电—起飞全过程独立实现，摆脱了人为辅助和干预，省却了插拔有线充电线的繁琐过程；(2)射频无线技术对于障碍物有良好的穿透性，可以在收发端有一定方向偏移时仍达到很好的能量传输性能，充电过程高效快速；(3)充电平台还可在无人监守的状态下进行对无人机的智能引导和智能充电控制，可以实现无人机充电过程的非接触和智能化；(4)充电平台可移动、可在电网供电以及太阳能光伏供电之间实现切换，有助于无人机在复杂地形、偏远地区以及恶劣环境中的作业和续航。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种无人机射频无线充电系统，所述充电系统包括无线充电平台及无人机，其特征在于：所述无线充电平台包括射频发射器、蓝牙接收器、差分GPS基准站及控制器，所述射频发射器、所述蓝牙接收器及所述差分GPS基准站分别与所述控制器连接，所述无人机包括射频接收器、蓝牙发射器、差分GPS移动站及机载控制器，所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站分别与机载控制器连接，所述无线充电平台和所述无人机通过射频电波通信连接；

所述射频发射器，用于将电能以射频电波的形式进行无线发射；

所述射频接收器，用于接收所述射频发射器发射的射频电波；

所述蓝牙接收器，用于检测和识别进入其发射范围内的搭载所述蓝牙发射器的无人机，并将识别信息反馈给所述控制器；

所述蓝牙发射器，用于通过发射无线信号搜寻和连接所述蓝牙接收器；

所述差分GPS基准站，用于提供基准站的坐标信息和载波相位信息；

所述差分GPS移动站，用于接收所述基准站发射来的差分改正数据并在内部进行修正解算，并实时获取移动站的定位信息；

所述控制器，用于控制所述射频发射器、所述蓝牙接收器、及所述差分GPS基准站进行工作；

所述机载控制器，用于根据所述射频接收器、所述蓝牙发射器及所述差分GPS移动站反馈的信息控制所述无人机飞行。

2.根据权利要求1所述的无人机射频无线充电系统，其特征在于：所述射频发射器包括充电控制开关、电源、射频振荡电路、射频功率放大电路及发射线圈，所述充电控制开关与所述电源连接，所述射频震荡电路与所述射频功率放大电路连接，所述电源与所述射频震荡电路连接，所述充电控制开关与所述射频功率放大电路连接；所述发射线圈与所述射频功率放大电路连接；

所述射频振荡电路，用于产生射频振荡信号；

所述射频功率放大电路，用于增益放大的射频输出功率；

所述发射线圈，用于发射射频信号。

3.根据权利要求1所述的无人机射频无线充电系统，其特征在于：所述射频接收器包括充电控制开关、接收线圈、射频整流滤波电路及充电控制器，所述充电控制开关、所述射频整流滤波电路及所述充电控制器三者相互连接，所述接收线圈与所述射频整流滤波电路连接；

所述接收线圈，用于接收射频信号；

所述射频整流滤波电路，用于将接收到的射频信号进行整流和滤波。

4.根据权利要求3所述的无人机射频无线充电系统，其特征在于：所述的充电控制器为锂电池充电控制器。

5.根据权利要求1所述的无人机射频无线充电系统，其特征在于：所述差分GPS基准站与所述差分GPS移动站通过所述控制器的无线数传和所述机载控制器的无线数传连接。

6.根据权利要求1所述的无人机射频无线充电系统，其特征在于：所述控制器包括无线数传单元、充电控制开关及航路规划单元；

所述无线数传单元，用于将差分GPS基准站的坐标信息和载波相位信息通过无线数传发送给所述机载控制器；

所述充电控制开关，用于接收到蓝牙配对识别信息后接通充电控制开关，以启动所述射频发射器；

所述航路规划单元，用于根据预设的控制指令和/或差分GPS定位数据对无人机进行航路规划，并将计算出的航路信息发送给无人机的所述机载控制器。

7.根据权利要求1所述的无人机射频无线充电系统，其特征在于：所述机载控制器包括无线数传单元、充电控制开关及飞行控制单元；

所述无线数传单元，接收差分GPS基准站播发的坐标信息和载波相位信息；

所述充电控制单元，接收到蓝牙配对识别信息后接通充电控制开关，以启动射频接收器；

所述飞行控制单元，根据差分GPS定位信息和航路信息进行处理计算，产生控制指令。