[發明專利]一種海陸兩用自供能無人機航保基站

有效

• 申請號: 201810241539.4
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108674681B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 周春輝;姜計榮;張亞杰;肖長詩;黃茜;辛貴鵬;劉勝璟;張陽;程昭熙;趙曉興
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B64F1/00
• 分類號: B64F1/00;B60L53/30;B60L53/51;B60L53/52;B60L53/14;B60L53/36;B64C39/02;H02S20/32;H04B7/185;H04N7/18;H04B7/15
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.一種海陸兩用自供能無人機航保基站，其特征在于：它包括從上到下依次設置的風光互補發電層、無人機補給層、核心組件層和支座；其中，

風光互補發電層包括太陽能發電裝置和風能發電裝置；太陽能發電裝置包括作為無人機補給層艙門的太陽能板；風能發電裝置包括垂直軸風力發電機，垂直軸風力發電機包括葉片，葉片的底部固定在鋼圈上，鋼圈穿過防護罩與位于核心組件層的直角旋轉桿連接，直角旋轉桿與位于基站中心的轉子連接，風力帶動風能發電裝置以位于基站中軸線的轉子為旋轉中心轉動以產生電力；

無人機補給層包括充電平臺，和位于充電平臺上的引導模塊和充電模塊；引導模塊由無人機引導裝置、掃描檢測裝置組成，引導裝置包括垂直引導桿和輔助引導導孔，垂直引導桿位于充電平臺上，無人機降落充電時插入輔助引導導孔內并固定無人機；輔助引導導孔位于無人機幾何中心，成漏斗狀，在無人機降落充電時與垂直引導桿耦合，將無人機引入位于充電平臺的充電機位；掃描檢測裝置位于無人機引導機位上，包括四個對稱分布的掃描探頭，在無人機引入充電機位并固定后，對無人機進行掃描檢測，并將結果發送到岸基管理中心；充電模塊由發射端、接收端、充電電池及充電管理系統組成；發射端為兩個伸縮式電極，位于垂直引導桿上，正極位于上表面，負極位于下表面，當無人機引入充電機位后，兩電極彈出，為無人機充電；接收端位于輔助引導導孔內上部，呈環形凹槽狀，當無人機引入充電機位后，與發射端連接，為無人機供電；

核心組件層包括儲能單元、控制線路和信息中繼模塊；儲能單元用于將風光互補發電層產生的電力進行存儲；控制線路用于控制作為無人機補給層艙門的太陽能板的開閉，以及太陽能發電裝置、風能發電裝置、儲能單元的電能供能切換；信息中繼模塊用于將信號范圍內無人機采集的信號進行加強和中繼，傳輸至岸基管理中心；

所述的支座固定在巡航區域內。

2.根據權利要求1所述的海陸兩用自供能無人機航保基站，其特征在于：所述的太陽能發電裝置還包括三塊追日太陽能板，每塊追日太陽能板為長2米、寬0.6米的長方形，采用單晶硅電池制成；每塊追日太陽能板通過充電平臺底面設置的支柱連接進行固定，并可以繞接觸點軸線進行旋轉控制，追日太陽能板通過感光自動調節旋轉角度。

3.一種集群式無人機網絡監測巡航系統，其特征在于：包括岸基管理中心，以及分布在巡航區域內的若干個權利要求1或2所述的海陸兩用自供能無人機航保基站，岸基管理中心與距離最近的海陸兩用自供能無人機航保基站網絡連接；

所述的岸基管理中心中設有存儲單元和處理器，存儲單元中存有計算機程序供處理器調用，從而完成對集群式無人機的巡航控制，具體包括：

對巡航區域的分割：對目標區域網格化處理，對各單元格區域的重要程度進行評價分級；將相同重要級別的單元格整合成子區域；將子區域根據形狀分割為狹長區域、寬闊區域與復雜區塊；

對航保基站進行布置：所述的海陸兩用自供能無人機航保基站的分布密度根據所在子區域的重要級別確定；布置模式根據所在子區域的分割形狀確定；

無人機工作路徑的規劃：按照平行搜索方式，依據無人機的探測半徑計算無人機的轉彎次數；

設計無人機工作應急方案：無人機按照規劃的工作路徑不斷收集所在子區域內的視頻影像，同時經由最近的海陸兩用自供能無人機航保基站發送影像信息和自身狀態信息到岸基管理中心；當岸基管理中心發現應急事件時，發送應急指令給距離目標地點最近的海陸兩用自供能無人機航保基站，由海陸兩用自供能無人機航保基站指定特定的無人機前往應急事件所在地獲取影像信息，而其它無人機繼續進行預設的常規巡航。

4.根據權利要求3所述的集群式無人機網絡監測巡航系統，其特征在于：對航保基站具體按以下方式進行布置：

對于狹長區域使用接龍式：依據距離長度與區域重要程度將航保基站線形分布在巡航區域內，無人機以航保基站為節點進行單行單側不回轉式巡航；

對于寬闊區域使用循環式：依據區域面積與區域重要程度將航保基站點狀分布在巡航區域內，無人機以航保基站為節點進行循環式巡航；

對于復雜區域采用混合式：依據區域重要程度將航保基站特殊分布在巡航區域內，無人機以航保基站為節點進行單行單側不回轉式及循環式混合巡航。

5.根據權利要求3所述的集群式無人機網絡監測巡航系統，其特征在于：無人機的轉彎次數按以下公式計算：

L為無人機所在子區域的寬度，R為無人機在水平方向的探測半徑，n_turn為無人機的轉彎次數；計算無人機所在子區域的最小寬度L_min，保證無人機搜索過程中擁有最少轉彎次數。