TWM637114U - 繫留無人機自動供電控制裝置 - Google Patents

Abstract

本創作係有關於一種繫留無人機自動供電控制裝置，其主要係將無人機所接收到的電能之電壓值回傳至地面控制站，以令地面控制站能隨著無人機之飛行高度變化、飛行距離越遠、酬載越重、天候變化等因素影響下，予以調整控制傳輸至無人機之電能的電壓高低值，不僅能避免電能的浪費，且在整體使用上更具安全性及令操控性能更為提升，並能廣泛的應用在不同場域中，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

Description

繫留無人機自動供電控制裝置

本創作係有關於一種繫留無人機自動供電控制裝置，尤其是指一種能隨著無人機之飛行高度變化、飛行距離越遠、酬載越重、天候變化等因素影響下，予以調整控制傳輸至無人機之電能的電壓高低值，不僅能避免電能的浪費，且在整體使用上更具安全性及令操控性能更為提升，並能廣泛的應用在不同場域中，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

按，各式無人飛行載具〔Unmanned Aerial Vehicle，UAV〕、或無人飛機系統〔Unmanned Aircraft System，UAS〕，其由於係通過遠端操控進行飛行，不需飛行員登機操作，且具有成本低、運用彈性大等特性，更能夠克服各種地形限制的問題，使得其在近年來快速發展，已被大量廣泛的運用於各產業，如：科學觀測、保護監控、通訊傳輸等領域。

但，一般該類無人機多數皆係採用鋰聚合物電池作為供電材料，其續航能力一般在10分鐘至35分鐘之間，使得該類無人機並無法長時間滯空，不僅飛上飛下的更換電池極為耗費時間，且在戶 外欲進行充電較為不具便利性；也因此，為提升無人機的續航時間，即有業者研發出繫留無人機，該繫留無人機是將無人機用高效低阻抗電纜線結合，經電纜供給無人機電能，使無人機可以不受電力限制，讓無人機少了電池負荷，能更具操控便利性、更能滿足長時間滯空需求。

然而，上述繫留無人機雖可達到長時間滯空需求之預期功效，但也在其實際施行使用上發現，該繫留無人機於電纜線傳輸之電壓為一固定的電壓值，而隨著該繫留無人機飛行高度越高、飛行距離越遠、酬載越重、天候變化等因素影響下，相對即會造成該繫留無人機用電量的增加及增加電能傳輸上的損耗，因此導致該繫留無人機所獲得的電壓供應會有不足的情況發生，而若持續經由該電纜線對該繫留無人機傳輸一固定較高的電壓值，則於該繫留無人機用電量較低時，不僅會有耗費能源的情況發生，且固定較高的電壓值在整體使用上對使用者會有安全顧慮，並當該繫留無人機欲在具有高揮發氣體場域飛行時，更是會有安全上的疑慮，令該繫留無人機無法安心的在具有高揮發氣體場域飛行使用，致令其在整體結構設計上仍存在有改進的空間。

緣是，創作人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之技術手段再予以研究改良，提供一種繫留無人機自動供電控制裝置，以期達到更佳實用價值性之目的者。

本創作之主要目的在於提供一種繫留無人機自動供電控制裝置，其主要係能將無人機所接收到的電能之電壓值回傳至地面控制站，以令地面控制站能隨著無人機之飛行高度變化、飛行距離越遠、酬載越重、天候變化等因素影響下，予以調整控制傳輸至無人機之電能的電壓高低值，不僅能避免電能的浪費，且在整體使用上更具安全性及令操控性能更為提升，並能廣泛的應用在不同場域中，如：具有高揮發氣體場域，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

本創作繫留無人機自動供電控制裝置之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：其主要係包括有地面控制站、無人機及纜線；其中：該地面控制站，其設有地面控制單元，於該地面控制單元電性連接有地面無線通訊模組，利用該地面無線通訊模組進行無線通訊傳輸，而於該地面控制單元電性連接電位控制模組，再令該電位控制模組電性連接有電源管理系統，利用該電位控制模組調整控制該電源管理系統所輸出之電能的電壓值高低；該無人機，其設有無人機控制單元，於該無人機控制單元電性連接有無人機無線通訊模組，利用該無人機無線通訊模組與該地面控制站之該地面無線通訊模組進行無線通訊傳輸，並於該無人機控制單元電性連接有動力源，該動力源供控制該無人機進行飛行移 動，另於該無人機控制單元電性連接有分壓電路，該分壓電路對傳輸至該無人機之電能進行分壓能傳輸至該無人機控制單元；該纜線，其分別與該地面控制站及該無人機連接，令該纜線一端連接至該地面控制站之該電源管理系統，而該纜線之另一端則連接至該無人機之該無人機控制單元、該動力源及該分壓電路，以利用該纜線將電能由該地面控制站傳輸至該無人機，同時亦能利用該纜線傳輸有線載波，將該地面控制站之控制訊號傳輸至該無人機，及將該無人機所接收到之電能的電壓值回傳至該地面控制站。

本創作繫留無人機自動供電控制裝置的較佳實施例，其中，該地面控制單元分別連接有地面輸出電壓顯示幕及無人機輸入電壓顯示幕，該地面輸出電壓顯示幕顯示由該電源管理系統所輸出的電壓值，而該無人機輸入電壓顯示幕則顯示輸入該無人機的電壓值。

本創作繫留無人機自動供電控制裝置的較佳實施例，其中，該無人機控制單元與該纜線之間電性連接有穩壓單元，該穩壓單元讓所輸入的電壓以穩定的額定電壓進行輸出，以利用該穩壓單元將傳輸至該無人機之電能穩定電壓值後傳輸至該無人機控制單元。

本創作繫留無人機自動供電控制裝置的較佳實施例，其中，該無人機設有備用電源，令該備用電源與該穩壓單元通過一切換開關後連接至該無人機控制單元。

本創作繫留無人機自動供電控制裝置的較佳實施例，其中， 該備用電源為超級電容、小型電池任一種。

1:地面控制站

11:地面控制單元

12:地面無線通訊模組

13:電位控制模組

14:電源管理系統

15:地面輸出電壓顯示幕

16:無人機輸入電壓顯示幕

2:無人機

21:無人機控制單元

22:穩壓單元

23:無人機無線通訊模組

24:動力源

25:分壓電路

26:備用電源

27:切換開關

3:纜線

第一圖：本創作之結構示意圖

第二圖：本創作之電路方塊示意圖

為令本創作所運用之技術內容、創作目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖本創作之結構示意圖及第二圖本創作之電路方塊示意圖所示，本創作主要係包括有地面控制站(1)、無人機(2)及纜線(3)；其中：該地面控制站(1)，其設有地面控制單元(11)，於該地面控制單元(11)電性連接有地面無線通訊模組(12)，以利用該地面無線通訊模組(12)進行無線通訊傳輸，而於該地面控制單元(11)電性連接電位控制模組(13)，再令該電位控制模組(13)電性連接有電源管理系統(14)，以能利用該電位控制模組(13)調整控制該電源管理系統(14)所輸出之電能的電壓值高低，另於該地面控制單元(11)分別連接有地面輸出電壓顯示幕(15)及無人機輸入電壓顯示幕(16)，該地面輸出電壓顯示幕(15)顯示由該電源管理系統(14)所輸出的電壓值，而該無人機輸入電壓顯示幕(16)則顯示輸入該無人機(2)的電壓 值。

該無人機(2)，其設有無人機控制單元(21)，於該無人機控制單元(21)電性連接有穩壓單元(22)，該穩壓單元(22)可為IC 7818或降壓單元，該穩壓單元(22)能讓所輸入的電壓以穩定的額定電壓進行輸出，以利用該穩壓單元(22)將傳輸至該無人機(2)之電能穩定電壓值後傳輸至該無人機控制單元(21)，且於該無人機控制單元(21)電性連接有無人機無線通訊模組(23)，以利用該無人機無線通訊模組(23)與該地面控制站(1)之該地面無線通訊模組(12)進行無線通訊傳輸，並於該無人機控制單元(21)電性連接有動力源(24)，該動力源(24)供控制該無人機(2)進行飛行移動，另於該無人機控制單元(21)電性連接有分壓電路(25)，該分壓電路(25)能對傳輸至該無人機(2)之電能進行分壓能傳輸至該無人機控制單元(21)；另，於該無人機(2)亦可設有備用電源(26)，該備用電源(26)可為超級電容、小型電池等任一種，令該備用電源(26)與該穩壓單元(22)通過一切換開關(27)後連接至該無人機控制單元(21)。

該纜線(3)，其分別與該地面控制站(1)及該無人機(2)連接，令該纜線(3)一端連接至該地面控制站(1)之該電源管理系統(14)，而該纜線(3)之另一端則連接至該無人機(2)之該穩壓單元(22)、該動力源(24)及該分壓電路(25)，以能利用該纜線(3)將電能由該地面控制站(1)傳輸至該無人機(2)，同時亦能利用該纜線(3)傳輸有線載波，將該地面控制站(1)之控制訊號傳輸至該無人機(2)，及將該無 人機(2)所接收到之電能的電壓值回傳至該地面控制站(1)。

如此一來，使得本創作於操作使用上，其係令該地面控制站(1)利用該電位控制模組(13)調整控制該電源管理系統(14)輸出電能之電壓值，且所輸出的電壓略大於該無人機(2)所需要的電壓值，以隨時保持存在有冗餘電壓，令該無人機(2)具有安全的飛行電壓，其輸出之電壓值能由該地面輸出電壓顯示幕(15)進行顯示，以令該纜線(3)將電能傳輸至該無人機(2)之該穩壓單元(22)、該動力源(24)及該分壓電路(25)，令該穩壓單元(22)將所接收之電能穩定電壓值後傳輸供給至該無人機控制單元(21)，同時提供給該動力源(24)所需之電能，並令該分壓電路(25)能對所接收之電能進行分壓傳輸至該無人機控制單元(21)，以將該無人機(2)所接收到的之電能的電壓值透過該纜線(3)回傳至該地面控制站(1)，令該無人機(2)所接收到的之電能的電壓值由該無人機輸入電壓顯示幕(16)進行顯示，即可利用該地面控制站(1)對該無人機(2)進行操作控制，其操作訊號可選擇透過該地面控制站(1)之該地面無線通訊模組(12)以無線訊號傳輸至該無人機(2)之該無人機無線通訊模組(23)，或選擇利用該纜線(3)進行有線載波的傳輸，或利用無線訊號與有線載波之搭配使用傳輸訊號，使得該無人機(2)之該無人機控制單元(21)於接收到訊號後，即可控制該動力源(24)讓該無人機(2)飛行移動，而隨著該無人機(2)之飛行高度增加、或橫向飛行距離增加、或酬載越重〔如：搭載攝影機、滅火粉末、救生圈、救生物資等〕、或天候變化〔如：刮風、下雨等〕，連帶會令該無人機(2)的用電量 增加、或增加電能傳輸上的損耗，造成輸入該無人機(2)之電能的電壓值下降，導致回傳至該地面控制站(1)之電能的電壓值相對即會減少，連帶令該無人機輸入電壓顯示幕(16)所顯示之電壓值亦即會減少，此時該電位控制模組(13)即會調整控制該電源管理系統(14)將輸出電能之電壓值提高，其所輸出的電壓仍然略大於該無人機(2)所需要的電壓值，以隨時保持存在有冗餘電壓，令該無人機(2)具有安全的飛行電壓，以能由該纜線(3)傳輸至該無人機(2)所需足夠之電能的電壓值，讓該無人機(2)持續穩定的進行飛行。

另，當該纜線(3)所傳輸之電能不穩定，或該地面控制站(1)跳電無電能經由該纜線(3)傳輸至該無人機(2)等狀況發生時，該無人機(2)之該切換開關(27)即能切換由該備用電源(26)進行供電，而讓該無人機(2)能進行緊急迫降，以防止造成該無人機(2)墜毀的情況發生。

藉由以上所述，本創作結構之組成與使用實施說明可知，本創作與現有結構相較之下，本創作主要係能將無人機所接收到的電能之電壓值回傳至地面控制站，以令地面控制站能隨著無人機之飛行高度變化、飛行距離越遠、酬載越重、天候變化等因素影響下，予以調整控制傳輸至無人機之電能的電壓高低值，不僅能避免電能的浪費，且在整體使用上更具安全性及令操控性能更為提升，並能廣泛的應用在不同場域中，如：具有高揮發氣體場域，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

前述之實施例或圖式並非限定本創作之結構樣態，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之專利範疇。

綜上所述，本創作實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

1:地面控制站

15:地面輸出電壓顯示幕

16:無人機輸入電壓顯示幕

2:無人機

3:纜線

Claims (5)

1. 一種繫留無人機自動供電控制裝置，其主要係包括有地面控制站、無人機及纜線；其中：該地面控制站，其設有地面控制單元，於該地面控制單元電性連接有地面無線通訊模組，利用該地面無線通訊模組進行無線通訊傳輸，而於該地面控制單元電性連接電位控制模組，再令該電位控制模組電性連接有電源管理系統，利用該電位控制模組調整控制該電源管理系統所輸出之電能的電壓值高低；該無人機，其設有無人機控制單元，於該無人機控制單元電性連接有無人機無線通訊模組，利用該無人機無線通訊模組與該地面控制站之該地面無線通訊模組進行無線通訊傳輸，並於該無人機控制單元電性連接有動力源，該動力源供控制該無人機進行飛行移動，另於該無人機控制單元電性連接有分壓電路，該分壓電路對傳輸至該無人機之電能進行分壓能傳輸至該無人機控制單元；該纜線，其分別與該地面控制站及該無人機連接，令該纜線一端連接至該地面控制站之該電源管理系統，而該纜線之另一端則連接至該無人機之該無人機控制單元、該動力源及該分壓電路，以利用該纜線將電能由該地面控制站傳輸至該無人機，同時亦能利用該纜線傳輸有線載波，將該地面控 制站之控制訊號傳輸至該無人機，及將該無人機所接收到之電能的電壓值回傳至該地面控制站。
2. 如請求項1所述繫留無人機自動供電控制裝置，其中，該地面控制單元分別連接有地面輸出電壓顯示幕及無人機輸入電壓顯示幕，該地面輸出電壓顯示幕顯示由該電源管理系統所輸出的電壓值，而該無人機輸入電壓顯示幕則顯示輸入該無人機的電壓值。
3. 如請求項1所述繫留無人機自動供電控制裝置，其中，該無人機控制單元與該纜線之間電性連接有穩壓單元，該穩壓單元讓所輸入的電壓以穩定的額定電壓進行輸出，以利用該穩壓單元將傳輸至該無人機之電能穩定電壓值後傳輸至該無人機控制單元。
4. 如請求項3所述繫留無人機自動供電控制裝置，其中，該無人機設有備用電源，令該備用電源與該穩壓單元通過一切換開關後連接至該無人機控制單元。
5. 如請求項4所述繫留無人機自動供電控制裝置，其中，該備用電源為超級電容、小型電池任一種。

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