[發明專利]一種基于蜂窩基站的無人機充電坪分布與尋找方法

在審

• 申請號: 201810587870.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108829138A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 趙太飛;王花;林亞茹
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;H04W4/02;H04W4/40;G06Q10/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 車曉軍

本發明公開基于蜂窩基站的無人機充電坪分布與尋找方法，具體按照如下步驟實施：步驟1、根據蜂窩網結構布置充電坪；步驟2、無人機根據電量判斷是否進入充電模式，若需充電，啟動充電模式，并選擇最佳的充電坪位置；步驟3、無人機降落至最佳的充電坪位置進行充電；步驟4、充電完成后，無人機開啟任務模式，繼續完成配送任務，本發明將基站的密集分布特性和可以提供電能的優點結合蜂窩網的覆蓋特性，使得無人機能夠快速準確的尋找到最佳充電坪進行充電，無人機的續航時間增加。

技術領域

本發明屬于無人機充電技術領域，具體涉及一種基于蜂窩基站的無人機充電坪分布與尋找方法。

背景技術

由于無人機的靈活性高，機動性能良好，反應速度快，操作要求較低等優點，逐漸開始在軍事，民用，科技等領域發揮著重要的作用。如今，快遞無人機就應運而生，雖然無人機給物流業帶來了很大的便利，但它的續航能力問題也是人們激烈討論的話題之一，想要飛的久，電池容量就得大，電池重量必然增加，消耗功率也就增加了，對無人機的承載重量也會產生限制。這種基本的電池技術現在還是沒有很大突破。

目前，電動多旋翼無人機是市場上主要的無人機機型，比如在在西南首用的快遞無人機，屬于小型短程型，能夠攜帶10-15公斤貨物，續航范圍可飛行10-15公里，續航時間40分鐘，飛行高度為120米左右，這明顯不能滿足快遞需要全天工作的條件。除此之外，當無人機電量偏低時，無人機還需返回充電站點進行電池更換或充電，這樣也不僅會增加無人機的飛行風險，而且會造成很多無意義的能量消耗。汽車無線充電技術現在已經開始向市場推出，對于無人機這種耗電高的設備，可以與無線充電技術相結合。給無人機無線充電裝置需要有電源，無人機續航能力短也就要求周圍充電裝置較多，在鄉鎮，郊區，移動基站可以提供電，而農村基站一般相隔3-4公里，剛好滿足所需條件。無人機飛行高度在100米左右，基站的高度在35-45米左右，可以將無線充電裝置安裝到基站頂部，在尋找充電坪的過程中，無人機只需定位到最佳位置的充電坪，在基站頂部的無線充電裝置完成充電過程，因此提出無人機充電坪布置及尋找路徑規劃方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于蜂窩基站的無人機充電坪分布與尋找方法，能夠快速準確的尋找到最佳充電坪，使得無人機的續航時間增加。

本發明所采用的技術方案是，一種基于蜂窩基站的無人機充電坪分布與尋找方法，具體按照如下步驟實施：

步驟1、根據蜂窩網結構布置充電坪；

步驟2、無人機根據電量判斷是否進入充電模式，若需充電，啟動充電模式，并選擇最佳的充電坪位置；

步驟3、無人機降落至最佳的充電坪位置進行充電；

步驟4、充電完成后，無人機開啟任務模式，繼續完成配送任務。

本發明的特點還在于，

步驟1中，所述充電坪的布置過程具體為：將配送區域用蜂窩網結構覆蓋，在每個蜂窩網的中心點確定一個基站，并在每個基站頂部布置一個充電坪。

所述充電坪包括識別信標模塊和GPS模塊，所述識別信標模塊和GPS模塊分別與通信模塊連接，還包括供電模塊和充電感應區模塊。

步驟2的具體過程如下：

步驟2.1、無人機中的電源模塊檢測自身電池電量，當電池電量不大于20％時，電源模塊向無人機中的控制器發送信號，無人機開啟充電模式；

步驟2.2、無人機開始在本蜂窩網的一定范圍內搜索供電模塊為空閑狀態的充電坪，若此范圍有多個空閑狀態下的充電坪，將無人機位置與多個充電坪位置間的距離排序找出最短距離的充電坪位置；

步驟2.3、無人機通過數據收發模塊向所述最短距離的充電坪的供電模塊發送預約充電信息，預約成功后，無人機將自身的識別碼信息反饋于該充電坪，同時，該充電坪將供電模塊的狀態改為已預約。