[發明專利]一種無人機集群的無線充電方法

在審

• 申請號: 202010125230.6
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111216572A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 劉貞報;劉一凡;江飛鴻;嚴月浩;張軍紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H02J7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種無人機集群的無線充電方法，屬于無人機充電領域。本發明包括：1)基于無人機集群，在地面建立無線充電站陣列和地面控制基站；2)無人機集群中的無人機發送當前任務數據、能量信息和位置信息給地面控制基站；地面控制基站利用能量消耗模型計算能量消耗，并將結果回傳給相應的無人機和無線充電站；所述無人機的充電開關和無線充電站根據回傳結果決定啟動與否。本發明的無人機集群的充電方法，解決了無人機集群執行任務時續航不足的問題，極大拓寬了無人機的應用場景。

技術領域

本發明屬于無人機充電領域，尤其是一種無人機集群的無線充電方法。

背景技術

無人機作為一種自主飛行器，在現代應用中發揮著難以替代的作用。無人機組網也在現代應用中越來越普遍。然而無人機網絡由于無人機架次多，執行任務時間長，經常會出現電池電量不足以支撐整個集群完成任務的情況。而傳統的解決問題的方式大致有以下幾種：第一種是增加電池容量，但是這種方案會導致無人機負重增加，降低其有效載荷。第二種是在任務執行過程中降落充電，這種方案費時費力，在實際應用中不現實。第三種是為無人機加裝太陽能收集板，通過收集太陽輻射將其轉化為無人機的電量，這種方法需要大面積的太陽能收集板，而且面臨著因環境問題導致的太陽能不足的情況，因此該方法不適用于小機型，多架次，長航時的任務。第四種是在無人機執行任務的各地部署無人機無線充電站，這種方法對于單架次無人機充電有著良好的效用，但是當有多架次無人機同時需要充電時，這種方案難以選擇具體為哪一架次充電，在面臨無人機集群充電時不夠智能化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種無人機集群的無線充電方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種無人機集群的無線充電方法，包括以下步驟：

1)基于無人機集群，在地面建立無線充電站陣列和地面控制基站；

2)無人機集群中的無人機發送當前任務數據和能量信息給地面控制基站；

地面控制基站利用能量消耗模型計算能量消耗，并將結果回傳給相應的無人機；

地面控制基站根據結果控制無線充電站陣列中相應的無線充電站啟停，無人機的充電開關根據回傳的結果決定啟動與否；

任務信息包括航線完成度和位置信息。

進一步的，若步驟2)中回傳結果為無人機的電量小于預設值，則地面控制基站控制無線充電站陣列中相應的充電站啟動并發射電磁波，同時無人機打開充電開關進行充電，直至無人機電量達到預設值；

無線充電站發射的電磁波能夠到達無人機所處位置。

進一步的，若無人機在預設時間內沒有接收到步驟2)的回傳結果，則無人機打開充電開關且在原位置進行盤旋，則地面控制基站控制無線充電站陣列中相應的充電站啟動從而發射電磁波給無人機充電，直至無人機能夠接收到回傳結果；

無線充電站發射的電磁波能夠到達無人機失聯處。

進一步的，若無人機在預設時間內沒有接收到步驟2)的回傳結果，則地面控制基站在地面向無人機失聯處對應的位置移動。

進一步的，當步驟1)中無人機集群在同一高度均布時，在均布的平面上劃分正方形網格，無人機均處于正方形網格內，在正方形網格的頂點對應的地面上設置無線充電站；

正方形網絡的邊長為D，無線充電站的充電半徑為C_r，則

進一步的，無人機上加裝有太陽能收集板。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：