[發明專利]一種基于高空精確停靠的多旋翼無人機高效補能方法

有效

• 申請號: 201910853233.9
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110597284B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 盧泉;田曉紅;吳敏;胡立坤;林靖宇;張赟;楊振華;劉芃良;藍向州
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李本祥

本發明屬于飛行器?？考夹g領域，具體涉及無人機高空精準停靠及高效補能方法。一種基于高空精確?？康亩嘈頍o人機高效補能方法，包括如下步驟：S1：根據巡航任務搭建停機艙；S2：無人機起飛時計算出無人機飛行的最遠距離，并根據巡航任務選取接近飛行最遠距離的停機艙停靠；S3：在無人機巡航時實時判斷自身的剩余電量，和確認?？康耐C艙；S4：無人機確認停機艙后，無人機根據定位?？吭谕C艙內進行充電。本發明給出了無人機在高空精確?？肯碌难a能方案，包括實驗方案、還有在不同的負載、速度和高度下的測試和處理方案。可以擴大無人機巡航的范圍，使無人機應用的領域更為廣泛，同時也使無限續航成為可能。

技術領域

本發明屬于飛行器停靠技術領域，具體涉及無人機高空精準停靠及高效補能方法。

技術背景

近年來，多旋翼飛行器廣泛應用于電力巡檢、偵查搜救、環境監測等領域，不僅可以提高工作的執行效率，還可以降低作業的難度和危險性。然而無人機在這些場合的使用缺陷也異常明顯，就是無人機的續航問題?，F有多旋翼無人機的補能方式主要有采用高密度鋰電池、太陽能充電和激光補能。但是這些方式都存在很大的缺陷。使用鋰電池的無人機一般僅能續航20-40分鐘，常常無法連續作業，中途需要工作人員給無人機更換電池。并且采用大密度的鋰電池的時候會增大電池的重量和體積會增加無人機的載重，導致飛行不穩定。太陽能補能時會受天氣的影響在陰雨天時無法有效的補能，當夜晚作業時就需要靠無人機上搭載的光伏板儲能供電，這樣就會安裝較多的光伏板也會造成無人機飛行不穩定就存在利用效率低下的問題。激光補能的不足之處在于現在國內外并沒有成熟的技術使激光準確無偏差的打在無人機上的電池板上。由于沒有有效的無人機補能方式極大的限制了無人機的應用場景和自動化作業程度。這是目前無人機在各行業領域無法廣，泛推行的主要原因之一。因此，開展無人機戶外自主巡航作業自主充電系統的研究是極其必要的。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，利用無人機精確引導至停機艙內充電技術來解決上述技術問題的技術方案，具體技術方案如下：

一種基于高空精確?？康亩嘈頍o人機高效補能方法，包括如下步驟：

S1：根據巡航任務搭建停機艙；

S2：無人機起飛時計算出無人機飛行的最遠距離，并根據巡航任務選取接近飛行最遠距離的停機艙?？浚?/p>

S3：在無人機巡航時實時判斷自身的剩余電量，和確認?？康耐C艙；

S4：無人機確認停機艙后，無人機根據定位停靠在停機艙內進行充電；

進一步的，停機艙搭建在巡航任務沿線上的戶外、高樓或桿塔上。

進一步的，停機艙的供電方式包括光伏、市電或線路高壓感應取電。

進一步的，飛行最遠距離的計算方法具體為：

其中，d為飛行距離，R為地球的半徑，為出發點的緯度，為飛行最遠距離點的緯度，Δλ表示兩點經度的差值。

進一步的，無人機判斷自身電量的方法具體為：

其中，Soc₀為初始電量，P_v1為無人機上升飛行能量消耗，P_h為無人機水平飛行能量消耗，P_v2為無人機下降飛行能量消耗，h₁為無人機上升的飛行高度，h₂為無人機下降的飛行高度，d為無人機水平飛行距離，v_v1為無人機上升飛行的垂直飛行速度，v_v2為無人機下降飛行的垂直飛行速度，v_h為無人機水平飛行速度，w_p無人機旋轉的角速度，η為能量損耗參數。

進一步的，步驟S3中，無人機實時判斷自身剩余電量，電量低于臨界值后確認?？康耐C艙。