CN206865192U - 空中无人机充电平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空中无人机充电平台，包括供电无人机、受电无人机和远程控制系统，供电无人机上设置有分别与供电无人机控制器连接的供电无人机定位系统、供电无人机电池管理系统、供电无人机充电平台和供电无人机通讯设备；所述受电无人机上设置有分别与受电无人机控制器连接的受电无人机定位系统、受电无人机通讯设备、速充电源、后备电源和充电接收装置；远程控制系统分别与供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备连接；供电无人机充电平台包括无线充电模块；充电接收装置包括与无线充电模块相对应的无线充电接收模块。本实用新型实现了无人机在空中多机协同运动，自动完成无线充电，提高了灾情监测无人机、电力巡检无人机等的续航能力。

Description

空中无人机充电平台

技术领域

本实用新型涉及无人机充电装置领域，具体涉及一种空中无人机充电平台。

背景技术

随着无人机系统及其相关技术的不断发展，其应用前景愈加广阔，应用场景也愈加复杂，特别是在一些民用领域比如农林植保，影视航拍，电力巡检等方面发挥着越来越大的作用。在电力巡检领域中，目前主要是利用无人机搭载可见光拍摄红外、紫外检测等任务，机载设备对输电线路进行飞行巡检，并实时将现场情况回传地面控制系统，以便做出正确判断并人力排除电路故障；在农林植保领域中，目前主要是利用无人机搭载药剂、种子和花粉，通过地面遥控或GPS飞控来实现喷洒作业。虽然无人机越来越多的应用于生产和生活，但是现阶段还存在如下问题亟待解决，1.载重轻，一般国内的主流无人机载重能达到5公斤；2.续航能力弱，大多数无人机都不能长时间飞行，一般续航能力都大概只有半个小时，如果利用无人机进行电路故障的排除和植物农药的喷洒，那就需要不断对无人机充电；3.不易精准悬停，因此无人机在空中很难对物体施加力的作用。

因此，由前面描述可知，如何解决无人机续航能力弱的问题成为无人机控制领域亟待解决的一个课题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种可对无人机进行空中充电，以提高无人机作业效率的空中无人机充电平台。

本实用新型的技术方案是：一种空中无人机充电平台，包括供电无人机和受电无人机，还包括远程控制系统，所述供电无人机上设置有分别与供电无人机控制器连接的供电无人机定位系统、供电无人机电池管理系统、供电无人机充电平台和供电无人机通讯设备；所述受电无人机上设置有分别与受电无人机控制器连接的受电无人机定位系统、受电无人机通讯设备、速充电源、后备电源和充电接收装置；所述远程控制系统分别与供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备连接；所述供电无人机充电平台包括设于供电无人机电动起落架上的无线充电模块，所述无线充电模块通过柔性电缆连接地面上的充电设备；所述充电接收装置包括与无线充电模块相对应的无线充电接收模块，且无线充电接收模块设置于受电无人机的上方。

进一步优选的是，所述远程控制系统包括地面工作站和无线发射接收器；所述地面工作站为超级计算机。

更进一步优选的是，所述供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备均包括与超级计算机无线通讯的无线发射接收器。

更进一步优选的是，所述供电无人机定位系统和受电无人机定位系统均包括磁力计、气压计和超声波传感器，且供电无人机和受电无人机的边缘和下方均设置有超声波传感器。

更进一步优选的是，所述供电无人机控制器和受电无人机控制器均包括陀螺仪和惯性导航单元。

更进一步优选的是，所述供电无人机电池管理系统、速充电源和后备电源均包括无人机动力电池和电池管理控制器，所述无人机动力电池为锂离子电池。

更进一步优选的是，所述速充电源的电池管理控制器上设置有三种颜色的LED控制灯，三种颜色分别为用于显示速充电源正常供电状态的绿灯、用于显示速充电源停止供电的红灯和用于显示速充电源自我充电的黄灯。

更进一步优选的是，所述无线充电模块为无线充电发射线圈，无线充电接收模块为与无线充电发射线圈配合使用的无线充电接收线圈。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型整体结构简单，通过供电无人机定位系统和受电无人机定位系统的实时定位和感应相对位置，供电无人机控制器和受电无人机控制器监控无人机的运动细节变化，供电无人机电池管理、速充电源和后备电源对两个无人机电量的实时监控，远程控制系统同时控制供电无人机和受电无人机，使供电无人机与受电无人机配合，实现了无人机在空中多机协同运动，就地快速充电，自动完成无线充电，大大提高了灾情监测无人机、电力巡检无人机等的续航能力，保证受电无人机可以长时间在空中运行工作，节省了时间，提高了效率。

附图说明

图1为本实用新型的空中无人机充电平台的系统结构图；

图2为本实用新型的空中无人机充电平台充电时的示意图。

附图标记：1-远程控制系统，2-供电无人机，3-受电无人机,4-无线充电模块,5-柔性电缆。

具体实施方式

以下对本实用新型的技术方案进行详细的说明，应当说明的是，以下仅是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本实用新型的保护范围。

如图1、图2所示，一种空中无人机充电平台，包括供电无人机2和受电无人机3，还包括远程控制系统1，所述供电无人机2上设置有分别与供电无人机控制器连接的供电无人机定位系统、供电无人机电池管理系统、供电无人机充电平台和供电无人机通讯设备；所述受电无人机3上设置有分别与受电无人机控制器连接的受电无人机定位系统、受电无人机通讯设备、速充电源、后备电源和充电接收装置；所述远程控制系统1分别与供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备连接；所述供电无人机充电平台包括设于供电无人机2电动起落架上的无线充电模块4，所述无线充电模块4通过柔性电缆5连接地面上的充电设备；所述充电接收装置包括与无线充电模块4相对应的无线充电接收模块，且无线充电接收模块设置于受电无人机3的上方。

通过这种方案，设计一种空中无人机充电平台，包括远程控制系统1，用于接收两台无人机通讯设备传回的信息，计算无人机充电的具体位置，发出对供电无人机2和受电无人机3的控制指令，协调各个子系统的工作，故障诊断与监控供电无人机2和受电无人机3的各种状态。其中供电无人机2包括供电无人机控制器，用于接收处理供电无人机通讯设备的信息和控制无人机飞行的姿态；供电无人机定位系统，用于确定供电无人机2与受电无人机3之间的相对位置，以实现合理的充电；供电无人机电池管理系统，用于提供供电无人机2飞行所需的电量；供电无人机充电平台，用于给受电无人机3充电；供电无人机通讯设备，用于接收远程控制系统1的信息，与供电无人机控制器进行实时通讯。受电无人机3包括受电无人机控制器，用于接收处理受电无人机通讯设备的信息和控制无人机飞行的姿态；受电无人机定位系统，用于确定受电无人机3与供电无人机2之间的相对位置，以实现合理的充电；速充电源，用于提供受电无人机3正常飞行所需的电量；后备电源，用于提供受电无人机3充电时飞行所需的电量；充电接收装置，用于接受无人机充电平台的电能；受电无人机通讯设备，用于接收远程控制系统1的信息，与受电无人机控制器进行实时通讯。无线充电模块4使用电磁感应原理，通过线圈与线圈之间的电磁感应来获取能量，使之可以向受电机提供较为稳定的电能。

首先在无人机起飞前检查各个执行器的运行状态是否完好，然后校准每个无人机的磁力计和气压计。

受电无人机3起飞执行电力巡检，同时在远程控制系统1上观察受电无人机3的运行状态。当电力巡检无人机速充电源电量不足时，电源切换，由后备电源开始供电；供电无人机2马上起飞，通过磁力计和气压计确定位置信息，飞到具体位置后，通过超声波传感器开始与电力巡检无人机协同动作，当在地面远程控制系统1上观察到协同动作完成后，受电无人机3电动起落架向上运动，通过无线开始充电。

充电完成后，供电无人机2自行飞走，受电无人机3电动起落架收回，受电无人机3电源切换，由速充电源开始供电，供电无人机2启动返航功能，根据地面站反馈回来的信息自动返回到供电无人机2的出发点。

本实用新型整体结构简单，通过供电无人机定位系统和受电无人机定位系统的实时定位和感应相对位置，供电无人机控制器和受电无人机控制器监控无人机的运动细节变化，供电无人机电池管理、速充电源和后备电源对两个无人机电量的实时监控，远程控制系统1同时控制供电无人机2和受电无人机3，使供电无人机2与受电无人机3配合，实现了无人机在空中多机协同运动，就地快速充电，自动完成无线充电，大大提高了灾情监测无人机、电力巡检无人机等的续航能力，保证受电无人机3可以长时间在空中运行工作，节省了时间，提高了效率。

具体的，所述远程控制系统1包括地面工作站和无线发射接收器；所述地面工作站为超级计算机，但不限制于超级计算机。无线发射接收器将接收到的信息直接发送给地面工作站处理，同时处理后的控制指令又通过无线发射接收器传送给无人机；地面工作站为超级计算机，可以实时显示两台无人机的位置和姿态信息，当无人机的位置和姿态信息出现异样阻碍充电的完成时，工作人员可以手动控制计算机进行调整。

具体的，所述供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备均包括与超级计算机无线通讯的无线发射接收器。用于接收远程控制系统1的信息，方便供电无人机控制器和受电无人机控制器进行实时通讯。

具体的，所述供电无人机定位系统和受电无人机定位系统均包括磁力计、气压计和超声波传感器，且供电无人机2和受电无人机3的四周边缘和下方均设置有超声波传感器。磁力计可以输出供电无人机2和受电无人机3飞行的方向，气压计可以输出供电无人机2和受电无人机3的飞行高度，超声波传感器通过超声波探测可以测得两台无人机的相对位置，当受电无人机3电量不足需要充电时，供电无人机2从地面携带供电无人机充电平台起飞，依靠磁力计、气压计和超声波传感器飞到受电无人机3正上方悬停，而供电无人机2自起飞起，充电平台已经安置完成，受电无人机3将充电接收装置升上去，进行无线充电。

具体的，所述供电无人机控制器和受电无人机控制器均包括陀螺仪和惯性导航单元。贯导单元可以输出供电无人机2和受电无人机3的姿态角，陀螺仪可以输出供电无人机2和受电无人机3偏转、倾斜时的三轴角速度，实时传输供电无人机2和受电无人机3的运动状态，方便监控和在充电时调整两个无人机的角度。

具体的，所述供电无人机电池管理系统、速充电源和后备电源均包括无人机动力电池和电池管理控制器，所述无人机动力电池为锂离子电池，但不限制于锂离子电池；供电无人机2的电池管理控制器通过供电无人机2内部总线与供电无人机控制器连接。锂电池使用时间长，动力强，寿命长；供电无人机2的电池管理控制器用于电池电量估计；受电无人机3的电池管理控制器用于速充电源和后备电源的无人机动力电池之间的切换，当所述速充电源电量过低时，电池管理控制器将供电切换到后备电源，当所述速充电源电量充满，供电无人机2飞走后，电池管理控制器将供电切换到速充电源。所述供电无人机2和受电无人机3的电池管理控制器为智能电源控制器。

优选的，所述速充电源的电池管理控制器上设置有三种颜色的LED控制灯，三种颜色分别为用于显示速充电源正常供电状态的绿灯、用于显示速充电源停止供电的红灯和用于显示速充电源自我充电的黄灯，且以一定的频率闪烁。不同的状态灯提醒人们不同的充电状态，给予提示，方便根据指示自主控制。

优选的，所述无线充电模块4为无线充电发射线圈，无线充电接收模块为与无线充电发射线圈配合使用的无线充电接收线圈。无线充电模块4使用电磁感应原理，通过线圈与线圈之间的电磁感应来获取能量，使受电无人机3可以稳定的接收供电无人机2提供的电能。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

根据本说明书的记载即可较好的实现本实用新型的技术方案。

Claims (8)

1.一种空中无人机充电平台，包括供电无人机和受电无人机，其特征在于，还包括远程控制系统，所述供电无人机上设置有分别与供电无人机控制器连接的供电无人机定位系统、供电无人机电池管理系统、供电无人机充电平台和供电无人机通讯设备；所述受电无人机上设置有分别与受电无人机控制器连接的受电无人机定位系统、受电无人机通讯设备、速充电源、后备电源和充电接收装置；所述远程控制系统分别与供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备连接；所述供电无人机充电平台包括设于供电无人机电动起落架上的无线充电模块，所述无线充电模块通过柔性电缆连接地面上的充电设备；所述充电接收装置包括与无线充电模块相对应的无线充电接收模块，且无线充电接收模块设置于受电无人机的上方。

2.根据权利要求1所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述远程控制系统包括地面工作站和无线发射接收器；所述地面工作站为超级计算机。

3.根据权利要求2所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述供电无人机通讯设备和受电无人机通讯设备均包括与超级计算机无线通讯的无线发射接收器。

4.根据权利要求1所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述供电无人机定位系统和受电无人机定位系统均包括磁力计、气压计和超声波传感器，且供电无人机和受电无人机的边缘和下方均设置有超声波传感器。

5.根据权利要求1所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述供电无人机控制器和受电无人机控制器均包括陀螺仪和惯性导航单元。

6.根据权利要求1所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述供电无人机电池管理系统、速充电源和后备电源均包括无人机动力电池和电池管理控制器，所述无人机动力电池为锂离子电池。

7.根据权利要求6所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述速充电源的电池管理控制器上设置有三种颜色的LED控制灯，三种颜色分别为用于显示速充电源正常供电状态的绿灯、用于显示速充电源停止供电的红灯和用于显示速充电源自我充电的黄灯。

8.根据权利要求1所述的空中无人机充电平台，其特征在于，所述无线充电模块为无线充电发射线圈，无线充电接收模块为与无线充电发射线圈配合使用的无线充电接收线圈。