[發明專利]一種系留無人機

在審

• 申請號: 202011160072.4
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112272058A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 趙毅;盧明鑫;劉暢;秦后運;劉一鳴;魏松;彭翀
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04B10/2575
• 分類號: H04B10/2575;B64F3/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王富強

本發明公開了一種系留無人機，涉及無人機技術領域，包括激光器、光纖、激光擴束鏡、太陽能電池和無人機機體，激光器用于設置在地面上，太陽能電池和激光擴束鏡均設置在無人機機體上，激光器的輸出端與光纖一端連接，光纖另一端與激光擴束鏡的輸入端連接，激光擴束鏡的輸出端朝向太陽能電池，太陽能電池輸出端與無人機機體電聯接。本發明提供的系留無人機，降低無人機能耗，增強無人機載重能力，提高飛行高度，顯著提高無人機續航時間。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，特別是涉及一種系留無人機。

背景技術

目前，無人機已廣泛應用于民用和軍事等各種場合，而能夠實現空中長時間飛行或駐留的無人機更是有其特殊需求，如作為應急通訊的系留無人機。由于無人機電池容量有限，且電池本身的重量可與無人機自身重量相比擬，更加縮短了無人機的工作時間。目前的系留無人機還是金屬線纜作為無人機供電方式，由于金屬線纜重量較大，大大限制了無人機的飛行高度，且為了減少線纜的重量，不得不降低線纜的直徑，這樣一來線纜能夠傳輸的電流就很小，故不得不采用高壓輸電，即在地面將220V電壓升壓至高壓，到達無人機后高壓供電系統有兩種運作方式，一種方式是：輸電電壓可直接匹配高壓電機，電壓不需轉換直接驅動電機，優點是結構較為簡單，缺點是需要對高壓電機進行設計，而大功率高壓控制器件的成本較高；另一種方式為：在無人機平臺上設計降壓用的開關電源，驅動現有無人機上的低壓電機，但是開關電源同樣受到功重比以及大功率高壓控制器件尺寸的制約。

發明內容

本發明的目的是提供一種系留無人機，以解決上述現有技術存在的問題，降低無人機能耗，增強無人機載重能力，提高飛行高度，顯著提高無人機續航時間。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種系留無人機，包括激光器、光纖、激光擴束鏡、太陽能電池和無人機機體，所述激光器用于設置在地面上，所述太陽能電池和所述激光擴束鏡均設置在所述無人機機體上，所述激光器的輸出端與所述光纖一端連接，所述光纖另一端與所述激光擴束鏡的輸入端連接，所述激光擴束鏡的輸出端朝向所述太陽能電池，所述太陽能電池輸出端與所述無人機機體電聯接。

優選的，還包括移動裝置，所述激光器安裝在所述移動裝置上，所述移動裝置能夠在地面自由移動。

優選的，所述激光擴束鏡的輸出端垂直朝向所述太陽能電池。

優選的，所述激光器為遠紅外激光器、中紅外激光器、近紅外激光器、可見光激光器或近紫外激光器，所述激光器的輸出波長與所述光纖的傳輸波長相匹配。

優選的，所述光纖為石英光纖、復合光纖或塑料光纖，所述光纖數量為一根或多根。

優選的，所述光纖外側壁上包覆有熒光層。

優選的，所述太陽能電池為Ⅲ-Ⅴ族化合物薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池或鈣鈦礦太陽能電池，所述太陽能電池的峰值吸收波長與所述光纖的傳輸波長相匹配。

優選的，還包括通信模塊和通信光纖，所述通信模塊設置在所述無人機機體上，所述通信模塊包括信號發射模塊和信號接收模塊，所述信號發射模塊和所述信號接收模塊通過所述通信光纖與地面站信號連接。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

本發明提供一種系留無人機，設置在地面上的激光器將激光束耦合入光纖，通過光纖傳輸光能，在激光擴束鏡的作用下，激光束得到發散并照射到太陽能電池上，太陽能電池將光能轉化為電能，為無人機機體提供電能，實現無人機空中全時飛行或駐留；本發明以輕質柔性光纖作為無人機的能量供給媒介，有效減小無人機飛行時對線纜的拉力，降低無人機能耗，提高飛行高度；以激光器作為光能輸出裝置，通過光纖傳輸光能，并利用激光擴束鏡發散出射光，增大太陽能電池的受光面積，極大提高了對無人機的能量供給，進而有效增強無人機的載重能力，從而顯著提高系留續航時間。