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原文传递无人机充电系统及无人机充电方法

专利名称：	无人机充电系统及无人机充电方法
摘要：	本发明供了一种无人机充电系统及无人机充电方法，该无人机充电系统包括无线充电接收装置、地面无线充电平台以及定位装置，无线充电接收装置设置在无人机上；地面无线充电平台设置在地面上；定位装置用于确定无人机与地面无线充电平台的相对位置以引导无人机降落到地面无线充电平台上；地面无线充电平台用于在无人机降落到地面无线充电平台上时通过无线充电接收装置为无人机充电。从而能够根据多旋翼无人机的剩余电量对其进行充电，保证多旋翼无人机持续进行作业，同时能够携带较大功率的有效载荷，扩展多旋翼无人机的应用范围。解决了现有技术中的多旋翼无人机电能储存不足从而不能长时间作业且不能携带大功率有效载荷的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京有感科技有限责任公司
发明人：	王哲;陆钧;贺凡波;葛俊杰;马俊超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910583399.3
公开号：	CN110182090A
代理机构：	北京挺立专利事务所(普通合伙)
代理人：	叶树明
分类号：	B60L53/38(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	100085 北京市海淀区上地三街9号D座412室
主权项：	1.一种无人机充电系统，其特征在于，包括：无线充电接收装置(10)，设置在无人机(20)上；地面无线充电平台(30)，设置在地面上；定位装置(40)；其中，所述定位装置(40)用于确定所述无人机(20)与所述地面无线充电平台(30)的相对位置以引导所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上；所述地面无线充电平台(30)用于在所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上时通过所述无线充电接收装置(10)为所述无人机(20)充电。 2.根据权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于，所述无人机(20)包括动力电池组(50)以及与所述动力电池组(50)连接的电源管理单元(60)，所述无线充电接收装置(10)包括：无线充电接收天线(11)和整流变换电路(12)，所述无线充电接收天线(11)通过所述整流变换电路(12)与所述电源管理单元(60)连接；其中，所述地面无线充电平台(30)包括供电电源(31)、逆变电路(32)和无线充电发射天线(33)，所述供电电源(31)通过所述逆变电路(32)与所述无线充电发射天线(33)连接以将直流电转换为高频交流电并加载在所述无线充电发射天线(33)以产生交变电磁场；所述定位装置(40)还用于在引导所述无人机(20)降落在所述地面无线充电平台(30)上时，使所述无线充电接收天线(11)与所述无线充电发射天线(33)相互对准以使所述无线充电接收天线(11)耦合到所述交变电磁场产生一定强度的交流电并通过所述整流变换电路(12)整流后为所述动力电池组(50)充电。 3.根据权利要求2所述的无人机充电系统，其特征在于，所述地面无线充电平台(30)还包括：无线充电控制单元(34)，所述无线充电控制单元(34)与所述供电电源(31)和所述逆变电路(32)连接以对所述供电电源(31)和所述逆变电路(32)进行控制；地面通信单元(35)，与所述无线充电控制单元(34)连接；其中，所述无人机充电系统还包括设置在所述无人机(20)上的无人机主控单元(70)和无人机通信单元(80)，所述无人机主控单元(70)与所述电源管理单元(60)连接以监测所述动力电池组(50)的电量并对所述动力电池组(50)的充电过程进行控制；所述无人机主控单元(70)通过所述无人机通信单元(80)与所述地面通信单元(35)建立通信连接，以在所述动力电池组(50)的电量充满时向所述无线充电控制单元(34)发送终止充电指令，所述无线充电控制单元(34)根据所述终止充电指令切断所述供电电源(31)以停止向所述动力电池组(50)充电。 4.根据权利要求3所述的无人机充电系统，其特征在于，所述定位装置(40)包括： GPS定位单元(41)，设置在所述无人机(20)上，所述GPS定位单元(41)用于获取所述无人机(20)的经度、纬度以及飞行速度信息；传感器单元(42)，设置在所述无人机(20)上，所述传感器单元(42)用于获取所述无人机(20)三个轴向的比力加速度值、三个轴向的角速度值、三个轴向的磁场强度值以及高度值。 5.根据权利要求4所述的无人机充电系统，其特征在于，所述定位装置(40)还包括：超声波发生器(43)，设置在所述无人机(20)上并与所述无人机主控单元(70)连接；超声波接收器(44)，所述超声波接收器(44)为多个，多个所述超声波接收器(44)沿预设直线方向间隔设置在所述地面无线充电平台(30)上；其中，所述超声波发生器(43)用于发射超声波信号，各个所述超声波接收器(44)用于接收所述超声波信号；所述无线充电控制单元(34)用于根据各个所述超声波接收器(44)接收超声波信号与所述超声波发生器(43)发射超声波信号的时间差计算出所述超声波发生器(43)与各个所述超声波接收器(44)之间的距离；所述无人机主控单元(70)用于根据所述超声波发生器(43)与各个所述超声波接收器(44)之间的距离对所述无人机(20)与所述地面无线充电平台(30)的相对位置进行调整；并在所述超声波发生器(43)与各个所述超声波接收器(44)之间的距离满足预设条件时，控制所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上以使所述无线充电接收天线(11)与所述无线充电发射天线(33)相互对准。 6.一种无人机充电方法，所述无人机充电方法应用于权利要求1至5中任一项所述的无人机充电系统，其特征在于，所述充电方法包括：确定无人机(20)与地面无线充电平台(30)的相对位置并引导所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上；由所述地面无线充电平台(30)通过搭载在所述无人机(20)上的无线充电接收装置(10)以电磁耦合的方式向所述无人机(20)充电。 7.根据权利要求6所述的无人机充电方法，其特征在于，所述确定无人机(20)与地面无线充电平台(30)的相对位置并引导所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上包括：通过搭载在所述无人机(20)上的GPS定位单元(41)和传感器单元(42)获取所述无人机(20)的位置信息和飞行状态信息；由搭载在所述无人机(20)上的无人机主控单元(70)与所述地面无线充电平台(30)上的无线充电控制单元(34)建立通信连接；由所述无人机主控单元(70)和所述地面无线充电平台(30)根据所述无人机(20)的位置信息和飞行状态信息以及所述地面无线充电平台(30)的位置信息控制所述无人机(20)飞行至所述地面无线充电平台(30)的上空附近；其中，所述无人机(20)的位置信息和飞行状态信息包括以下至少之一：经度、纬度、飞行速度、三个轴向的比力加速度值、三个轴向的角速度值、三个轴向的磁场强度值以及高度值。 8.根据权利要求7所述的无人机充电方法，其特征在于，所述确定无人机(20)与地面无线充电平台(30)的相对位置并引导所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上还包括：通过搭载在所述无人机(20)上的超声波发生器(43)向设置在所述地面无线充电平台(30)上的多个超声波接收器(44)发射超声波信号；由所述无线充电控制单元(34)根据各个所述超声波接收器(44)接收到所述超声波信号与所述超声波发生器(43)发出所述超声波信号的时间差计算出所述超声波发生器(43)与各个所述超声波接收器(44)之间的距离；当所述超声波发生器(43)与各个所述超声波接收器(44)之间的距离满足预设条件时，由所述无人机主控单元(70)控制所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上以使搭载在所述无人机(20)上的无线充电接收天线(11)与设置在所述地面无线充电平台(30)上的无线充电发射天线(33)相互对准以电磁耦合的方式向所述无人机(20)充电；其中，各个所述超声波接收器(44)沿预设直线方向间隔设置在所述地面无线充电平台(30)上。 9.根据权利要求8所述的无人机充电方法，其特征在于，所述超声波接收器(44)为三个，位于中间的一个所述超声波接收器(44)与位于两侧的两个所述超声波接收器(44)之间的距离相等；当所述超声波发生器(43)和位于中间的一个所述超声波接收器(44)之间的距离与所述无人机(20)的高度值相等且所述超声波发生器(43)与位于两侧的两个所述超声波接收器(44)之间的距离相等时控制所述无人机(20)降落到所述地面无线充电平台(30)上以使所述无线充电接收天线(11)与所述无线充电发射天线(33)相互对准；其中，所述超声波发生器(43)安装在所述无线充电接收天线(11)的中心点或中心点的轴向延长线上；位于中间的所述超声波接收器(44)安装在所述无线充电发射天线(33)的中心点上。 10.根据权利要求6所述的无人机充电方法，其特征在于，由所述地面无线充电平台(30)通过所述无线充电接收装置(10)以电磁耦合的方式向所述无人机(20)充电包括：通过逆变电路将直流电转换为高频交流电并加载在所述地面无线充电平台(30)的无线充电发射天线(33)上以产生交变电磁场；由所述无线充电接收装置(10)的无线充电接收天线(11)耦合到所述交变电磁场产生一定强度的交流电并通过所述无线充电接收装置(10)的整流变换电路(12)整流后向所述无人机(20)充电。
所属类别：	发明专利