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原文传递一种无人船载的无人机充电升降系统及实现方法

专利名称：	一种无人船载的无人机充电升降系统及实现方法
摘要：	本发明涉及一种无人船载的无人机充电升降系统及实现方法，该系统包括：机库：设置在无人船的甲板上，用以实现无人机的精准降落和充电控制，包括机库主控制器、与机库主控制器连接的机库无线通信模块、升降台和机库充电组件以及贴设在升降台表面的降落标识；无人机：包括无人机主控制器以及分别与无人机主控制器连接的机载云台相机、机载充电组件、无人机无线通信模块和GPS定位导航模块；远程基站：分别与机库和无人机无线通信，用以发送任务指令并接收无人机采集到的信息。与现有技术相比，本发明具有用途广泛、效率高、定位精确、对接简单等优点。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海交通大学
发明人：	张卫东;邢博闻
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010066567.4
公开号：	CN111056032A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	杨宏泰
分类号：	B64F1/00;B63B35/52;B64F1/18;B64F1/12;B60L58/12;B60L53/37;B60L53/36;B;B64;B63;B60;B64F;B63B;B60L;B64F1;B63B35;B60L58;B60L53;B64F1/00;B63B35/52;B64F1/18;B64F1/12;B60L58/12;B60L53/37;B60L53/36
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种无人船载的无人机充电升降系统，用以实现无人机艇协同的着陆、存放、充电和起飞功能，其特征在于，该系统包括：机库：设置在无人船的甲板上，用以实现无人机的精准降落和充电控制，包括机库主控制器(M)、与机库主控制器(M)连接的机库无线通信模块、升降台和机库充电组件以及贴设在升降台表面的降落标识(E)；无人机：包括无人机主控制器(K)以及分别与无人机主控制器(K)连接的机载云台相机(S)、机载充电组件、无人机无线通信模块(R)和GPS定位导航模块；远程基站：分别与机库和无人机无线通信，用以发送任务指令并接收无人机采集到的信息。 2.根据权利要求1所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，所述的机库充电组件包括安装在机库机箱内的充电模块(F)、安装在升降台上无人机降落位置处的充电平板(G)以及安装在机库遮蔽棚顶盖上的太阳能板(D)，所述的充电模块(F)分别与充电平板(G)和太阳能板(D)连接。 3.根据权利要求2所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，所述的充电平板(G)包括一镀金底座，其表面呈蜂窝状布置有多个充电子平板。 4.根据权利要求2所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，所述的充电平板(G)上设有用以隔离正负极的隔离层(H)，其一极接地，另一极与充电模块(F)连接。 5.根据权利要求2所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，所述的机载充电组件包括无人机充电控制器(C)、无人机电池、安装在无人机支架上的充电镀金触头(A)和电源检测模块，所述的无人机充电控制器(C)用以控制无人机电池的充电模式，所述的电源检测模块用以检测无人机电池的电量，所述的充电镀金触头(A)通过电池充电线(B)与无人机电池连接。 6.根据权利要求1所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，所述的机库还包括用以实现无人机降落位置纠正的定位组件，该定位组件由一对横向推杆(L)、一对纵向推杆(N)以及驱动电机组成，所述的驱动电机与机库主控制器(M)连接。 7.根据权利要求1所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，所述的降落标识(E)包括多个尺寸不同、图案不同且分布不对称的二维码，无人机通过机载云台相机(S)拍摄到的包含二维码的图像中二维码所占比例大小和方位实现不同高度的位置识别。 8.根据权利要求1所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，该无人机充电升降系统的实现方法包括以下步骤： 1)开始：无人机和机库进行初始化设置； 2)远程基站发送任务命令：基站通过4G无线通讯模块或者有线网络向机库和无人机发送任务命令； 3)无人机接收任务：无人机的充电控制器接收到基站的命令之后，开始启动开关； 4)无人机开启：无人机的接通开机，被唤醒上电进入准备状态； 5)判断电源检测模块检测电量是否正常，若是，则进入步骤6)，若否，则进入步骤30)； 6)无人机起飞：无人机开始升起到指定高度并调整飞行状态； 7)巡航和采集数据：无人机执行基站发送的任务进行巡航和采集图像数据信息； 8)无人机在任务巡航过程中实时进行电池电量的检测，电源检测模块检测无人机电池是否满足飞行要求，判断当前电量是否满足巡航任务需求，若否，则进入步骤11)，若是，则进入步骤9)； 9)无人机继续巡航和任务飞行：无人机将会继续任务巡航和采集图像数据信息； 10)巡航完成，无人机到达任务结点，结束飞行任务； 11)无人机发送返航指令：无人机完成巡航任务或者电池电量不足时则要求返回，无人机的主控制器通过无线通信方式发送给机库； 12)机库主控制器接收到返航指令，要求返航，机库作出应答指令给无人机，并做出准备； 13)机库的主控制器控制机库遮蔽棚顶盖打开； 14)机库主控制器通过控制电机转动带动升降台升起； 15)待机库打开完毕后，机库主控制器发送完毕指令给无人机； 16)无人机返航：无人机的接收到完毕指令，开始调整无人机姿态返航； 17)无人机飞行到机库上方设定高度处：无人机根据GPS定位导航模块到达机库的正上方之后调整姿态，始终保持无人机的机头朝向与起飞时相同； 18)无人机的图像识别模式开启：无人机的机载云台相机开启图像识别与GPS定位导航信息结合，通过数据信息滤波融合算法和深度学习算法预估和识别升降标识的二维码，进行无人机的精准降落； 19)无人机降落完成：无人机在降落过程中通过不同大小二维码的识别信息和GPS定位导航信息，进行无人机飞行控制的微型调整，最终完成无人机精准降落； 20)无人机发送降落完成指令给机库主控制器； 21)机库的横向和纵向推杆开始向内夹紧：机库主控制器接收到无人机完成指令后，控制推进电机转动，带动横向和纵向推杆先后进行夹紧，从而保证无人机始终保持在升降平台的中间位置，实现无人机的正常充电； 22)机库的控制器控制升降台进行降落； 23)机库主控制器控制机库遮蔽棚顶盖关闭，当所有动作完成之后，主控制器将会发送完成命令给无人机的充电控制器； 24)开启充电：无人机的充电控制器接收到主控制器发送的指令之后，开始开启充电开关，无人机电池开始充电； 25)电源检测模块检测电池是否充满，若是，则进入步骤26)，若否，则将会进入步骤28)； 26)：充电完成：当电源检测模块检测到电池已经充满电后，给充电控制器发出指令，充电控制器接收到之后，则断开充电开关，无人机进入关机状态； 27)此时无人机和机库等待下次基站发送任务开启； 28)无人机继续充电； 29)再次检测电池是否充满，若是，则返回步骤26)，若否，则返回步骤28)； 30)机库主控制器通过无线和有线方式发送命令给基站。 9.根据权利要求8所述的一种无人船载的无人机充电升降系统，其特征在于，该无人机充电升降系统的实现方法还包括以下步骤： 31)机库和无人机维修：基站人员接收到信息后到指定机库地点进行维修和保养； 32)当无人机和机库维修完成，恢复正常，则重新接收远程基站任务，进行步骤4)。
所属类别：	发明专利