無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，特別涉及一種包含監(jiān)控車(chē)及車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)及無(wú)線充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)人機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)正日益廣泛地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活之中。但是由于電池行業(yè)發(fā)展的瓶頸，無(wú)人機(jī)在較大范圍內(nèi)連續(xù)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)的續(xù)航能力十分有限。比如在電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間巡檢電力線，大規(guī)模范圍內(nèi)的安保監(jiān)控，交警在路網(wǎng)運(yùn)動(dòng)中執(zhí)行任務(wù)，高速公路路況勘測(cè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用受到了一定的限制。如何能夠隨時(shí)隨地的給無(wú)人機(jī)充電成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
[0003]目前，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)中，并有多款具備基于視覺(jué)定位的無(wú)人機(jī)投入使用。該技術(shù)是利用視覺(jué)定位與GPS及慣性導(dǎo)航相結(jié)合的方法，使無(wú)人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下快速準(zhǔn)確的定位。與此同時(shí)，已有成熟的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方案通過(guò)驗(yàn)證并投入使用。通過(guò)無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃，可在一定約束條件下使無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確按照自身剩余電量與當(dāng)前位置情況，以最優(yōu)路徑飛至指定地點(diǎn)。
[0004]基于上述技術(shù)，結(jié)合無(wú)線充電及汽車(chē)掛載解決方案提出的無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，能有效解決無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力有限的問(wèn)題，可以確保無(wú)人機(jī)在較大范圍內(nèi)連續(xù)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行飛行任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中出現(xiàn)電量不足而無(wú)法持續(xù)完成任務(wù)的情況，提出了一種無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控車(chē)配合無(wú)人機(jī)的飛行，能夠在無(wú)人機(jī)飛行間歇的過(guò)程中及時(shí)提供電力補(bǔ)給，提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，使無(wú)人機(jī)能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的任務(wù)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)、無(wú)人機(jī)內(nèi)部的姿態(tài)讀取模塊、控制單元、GPS模塊、光流及超聲波模塊、監(jiān)控車(chē)、車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線充電系統(tǒng)，所述姿態(tài)讀取模塊采集無(wú)人機(jī)的姿態(tài)信息，并將數(shù)據(jù)送至無(wú)人機(jī)中的控制單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，控制單元輸出控制信號(hào)給無(wú)人機(jī)，使無(wú)人機(jī)保持穩(wěn)定飛行；所述無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊，用于獲得無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)彼此的位置信息，當(dāng)飛行的無(wú)人機(jī)需要補(bǔ)給電力時(shí)，車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)路網(wǎng)信息以及無(wú)人機(jī)的當(dāng)前位置，計(jì)算出無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)之間充電會(huì)合點(diǎn)后，發(fā)出控制信號(hào)給無(wú)人機(jī)和監(jiān)控車(chē)，使無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)配合相互靠近；當(dāng)無(wú)人機(jī)接近監(jiān)控車(chē)的位置時(shí)，無(wú)人機(jī)通過(guò)光流及超聲波模塊識(shí)別圖像和讀取高度信息，確定監(jiān)控車(chē)的精確位置，并降落至監(jiān)控車(chē)頂棚的指定充電區(qū)域，車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)控制信號(hào)給無(wú)線充電系統(tǒng)，使無(wú)線充電系統(tǒng)開(kāi)啟為無(wú)人機(jī)補(bǔ)給電力，以實(shí)現(xiàn)無(wú)限續(xù)航。
[0007]所述無(wú)人機(jī)通過(guò)GPS模塊確定監(jiān)控車(chē)的位置。
[0008]所述無(wú)人機(jī)為可按預(yù)定程序自主飛行的旋翼式或撲翼式或固定翼或直升機(jī)或飛艇。
[0009]所述監(jiān)控車(chē)內(nèi)安裝車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和無(wú)線充電系統(tǒng)，且無(wú)線充電系統(tǒng)安裝于監(jiān)控車(chē)頂棚。
[0010]所述車(chē)載無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)獲取的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)和位置信息輸入監(jiān)控終端，所述監(jiān)控終端為計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、手持式監(jiān)控儀中的任意一種。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:無(wú)人機(jī)在完成指定任務(wù)的同時(shí)與監(jiān)控車(chē)保持通訊，通過(guò)圖像采集、處理與定位，在電力耗盡前返回監(jiān)控車(chē)，利用車(chē)載的無(wú)線充電系統(tǒng)給無(wú)人機(jī)補(bǔ)充電力。
[0012]該系統(tǒng)相當(dāng)于為無(wú)人機(jī)提供了一個(gè)采用無(wú)線充電模式的移動(dòng)充電粧，能有效解決無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力有限的問(wèn)題，可以確保無(wú)人機(jī)在較大范圍內(nèi)連續(xù)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行飛行任務(wù)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)中當(dāng)無(wú)人機(jī)接近監(jiān)控車(chē)，需要降落至頂棚通過(guò)無(wú)線充電補(bǔ)充電力前的空中俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，一種無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)包括:無(wú)人機(jī)內(nèi)部的姿態(tài)讀取模塊1、控制單元2、GPS模塊3、光流及超聲波模塊4、車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)5、無(wú)線充電系統(tǒng)6、無(wú)人機(jī)7和監(jiān)控車(chē)8。姿態(tài)讀取模塊1主要采集無(wú)人機(jī)7的姿態(tài)信息，并將數(shù)據(jù)送至無(wú)人機(jī)7中的控制單元2進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，來(lái)保持無(wú)人機(jī)7的穩(wěn)定飛行。GPS模塊3主要獲取無(wú)人機(jī)7的GPS位置，并發(fā)送至無(wú)人機(jī)控制單元2。無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4通過(guò)與無(wú)人機(jī)7之間的通訊實(shí)時(shí)獲取無(wú)人機(jī)7的飛行狀態(tài)和位置信息，同時(shí)將監(jiān)控車(chē)8的位置信息傳遞給無(wú)人機(jī)7。無(wú)人機(jī)7需要補(bǔ)給電力時(shí)，會(huì)根據(jù)當(dāng)前的位置信息，通過(guò)相應(yīng)的導(dǎo)航與路徑規(guī)劃算法計(jì)算出最優(yōu)充電位置，無(wú)人機(jī)7與監(jiān)控車(chē)8在該位置會(huì)合。光流及超聲波模塊4主要在無(wú)人機(jī)7與監(jiān)控車(chē)8距離相當(dāng)近時(shí)采集兩者之間的水平位移以及垂直位移，并發(fā)送數(shù)據(jù)至無(wú)人機(jī)控制單元2，便于無(wú)人機(jī)7降落至監(jiān)控車(chē)8頂棚的指定區(qū)域，之后監(jiān)控車(chē)8將自動(dòng)開(kāi)啟無(wú)線充電系統(tǒng)6為無(wú)人機(jī)7補(bǔ)給電力。無(wú)人機(jī)7可以按預(yù)定程序自主飛行，可以為旋翼式、撲翼式、固定翼、直升機(jī)、飛艇等多種不同的結(jié)構(gòu)形式。監(jiān)控車(chē)8頂棚埋置有無(wú)線充電線圈的發(fā)射端，接收端線圈內(nèi)置于無(wú)人機(jī)7底部。
[0015]如圖2所示為本發(fā)明無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)中當(dāng)無(wú)人機(jī)接近監(jiān)控車(chē)，需要降落至頂棚通過(guò)無(wú)限充電補(bǔ)充電力前的空中俯視圖。此視角為無(wú)人機(jī)機(jī)載攝像頭視角，此時(shí)無(wú)人機(jī)將通過(guò)光流及超聲波模塊獲取外部信息，同時(shí)經(jīng)由視覺(jué)定位系統(tǒng)在內(nèi)部控制單元的操縱下降落至十字標(biāo)定的指定區(qū)域。
[0016]本實(shí)施例的有益效果在于為無(wú)人機(jī)提供了一個(gè)采用無(wú)線充電模式的監(jiān)控車(chē)，能有效解決續(xù)航能力有限的問(wèn)題，在該無(wú)人機(jī)飛行間歇的過(guò)程中及時(shí)提供電力補(bǔ)給。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)(7)、無(wú)人機(jī)內(nèi)部的姿態(tài)讀取模塊(1)、控制單元(2)、GPS模塊(3)、光流及超聲波模塊(4)、監(jiān)控車(chē)(8)、車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)、無(wú)線充電系統(tǒng)出)，所述姿態(tài)讀取模塊(1)采集無(wú)人機(jī)(7)的姿態(tài)信息，并將數(shù)據(jù)送至無(wú)人機(jī)中的控制單元(2)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，控制單元(2)輸出控制信號(hào)給無(wú)人機(jī)(7)，使無(wú)人機(jī)(7)保持穩(wěn)定飛行；所述無(wú)人機(jī)(7)與監(jiān)控車(chē)(8)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊，用于獲得無(wú)人機(jī)(7)與監(jiān)控車(chē)(8)彼此的位置信息，其特征在于:當(dāng)飛行的無(wú)人機(jī)(7)需要補(bǔ)給電力時(shí)，車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)根據(jù)路網(wǎng)信息以及無(wú)人機(jī)(7)的當(dāng)前位置，計(jì)算出無(wú)人機(jī)(7)與監(jiān)控車(chē)(8)之間充電會(huì)合點(diǎn)后，發(fā)出控制信號(hào)給無(wú)人機(jī)(7)和監(jiān)控車(chē)(8)，使無(wú)人機(jī)(7)與監(jiān)控車(chē)(8)配合相互靠近；當(dāng)無(wú)人機(jī)(7)接近監(jiān)控車(chē)(8)的位置時(shí)，無(wú)人機(jī)(7)通過(guò)光流及超聲波模塊(4)識(shí)別圖像和讀取高度信息，確定監(jiān)控車(chē)(8)的精確位置，并降落至監(jiān)控車(chē)(8)頂棚的指定充電區(qū)域，車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)發(fā)出啟動(dòng)控制信號(hào)給無(wú)線充電系統(tǒng)(6)，使無(wú)線充電系統(tǒng)(6)開(kāi)啟為無(wú)人機(jī)(7)補(bǔ)給電力，以實(shí)現(xiàn)無(wú)限續(xù)航。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)人機(jī)(7)通過(guò)GPS模塊(3)確定監(jiān)控車(chē)(8)的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)人機(jī)(7)為可按預(yù)定程序自主飛行的旋翼式或撲翼式或固定翼或直升機(jī)或飛艇。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控車(chē)(8)內(nèi)安裝車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)和無(wú)線充電系統(tǒng)(6)，且無(wú)線充電系統(tǒng)(6)安裝于監(jiān)控車(chē)⑶頂棚。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，其特征在于:所述車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(5)將實(shí)時(shí)獲取的無(wú)人機(jī)(7)飛行狀態(tài)和位置信息輸入監(jiān)控終端，所述監(jiān)控終端為計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、手持式監(jiān)控儀中的任意一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)無(wú)限續(xù)航系統(tǒng)，姿態(tài)讀取模塊采集無(wú)人機(jī)的姿態(tài)信息，將數(shù)據(jù)送至無(wú)人機(jī)中的控制單元，控制單元輸出控制信號(hào)給無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊，當(dāng)飛行的無(wú)人機(jī)需要補(bǔ)給電力時(shí)，車(chē)載的無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算出無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)之間充電會(huì)合點(diǎn)后，發(fā)出控制信號(hào)給無(wú)人機(jī)和監(jiān)控車(chē)，無(wú)人機(jī)與監(jiān)控車(chē)配合相互靠近；當(dāng)無(wú)人機(jī)接近監(jiān)控車(chē)的位置時(shí)，無(wú)人機(jī)通過(guò)光流模塊識(shí)別圖像，通過(guò)超聲波模塊讀取高度信息，確定監(jiān)控車(chē)的精確位置，并降落至監(jiān)控車(chē)頂棚的指定區(qū)域，無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)控制信號(hào)給無(wú)線充電系統(tǒng)，開(kāi)啟無(wú)線充電系統(tǒng)為無(wú)人機(jī)補(bǔ)給電力。該系統(tǒng)能有效解決無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力有限的問(wèn)題，確保無(wú)人機(jī)在較大范圍內(nèi)連續(xù)動(dòng)態(tài)地執(zhí)行飛行任務(wù)。
【IPC分類】G05D1/08, G05D1/10, H02J50/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105302150
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510851206
【發(fā)明人】夏鯤, 陳昂輝, 李涵, 袁印, 洪信煒, 譚媛
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日