一种电动无人机及其续航能力估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种电动无人机及其续航能力估计方法。
【背景技术】
[0002] 随着小微型电动无人机开始普及，并进入消费级市场，原来由专业人员使用而不 会关注的一些需求开始凸显。电动无人机平台上装备有大量电子设备，如自动驾驶系统、舵 机和云台等，为保证电动无人机平台安全稳定工作，这些电子设备需要稳定有效的电力供 应。电动无人机平台的电能由各种高能电池提供，包括:太阳能、蓄电池和燃料电池。其中以 锂电池为代表的蓄电池供电方式是目前应用最广泛的一种。
[0003] 在专业人员使用的情况下，由于对产品非常了解和熟悉，因此，关于无人机的一些 维护、使用的知识都不那么透明。例如，电动无人机的飞行时间，往往是由飞手根据经验来 分析和判断的，这种依赖经验的方式提高了对操作人员的要求，而且经验并不十分准确，降 低了电池的使用效率。即使有的电动无人机能够提供电池余量报警，这种报警行为也是不 很准确的。
[0004] 当电动无人机进入消费级市场，这个问题就不能忽视了。普通消费者由于对电动 无人机的操控和使用经验不足，因此非常依赖电动无人机上给出的电池余量提示信息。但 是，本身现有的消费级电动无人机续航总时间就不是很长，短的5-10分钟，长的一般也不超 过30分钟，在这种情况下，如果电池余量提示再不准确，那么很可能难以起到提示用户的作 用。一方面，如果用户一察觉电池余量报警，就赶紧回收电动无人机，那么会导致电动无人 机的实际操作时间远小于总续航时间；而另一方面，如果用户察觉电池余量报警后，仍然坚 持使用电动无人机，那么就可能面临电动无人机掉电坠落的风险。
[0005] 例如:CN201410101206.3号专利申请公开了一种微小型电动无人机续航时间估算 方法，包括如下步骤:在无人机飞行中，采集无人机中的电池进行放电时的实时电流值和电 压值，并计算出无人机续航过程中的平均放电电流Im和平均放电电压Um;根据实时电流和 电压数据，进行无人机飞行平均需用功率Preq的计算;检测电池的荷电状态(S0C)及剩余容 量C(t)，并进行无人机飞行任务途中的电池能量Q(t)的计算;根据无人机飞行平均需用功 率Preq和电池能量Q (t)的计算，得出实时的无人机飞行任务途中的剩余续航时间T (t)的结 果。
[0006] 这种方式的问题在于，续航时间是根据瞬时功率消耗，或者一段时间瞬时功率消 耗的平均值而得出的，这种续航时间结果的准确性差，可参考性低。举个极端点的例子来 说，电脑上进行文件操作的时候，同样利用类似的原理，通过文件信息处理的速度和文件信 息处理的内容总量来估算剩余任务完成时间，在这种计算方式下，由于忽略了某些情况下 的极值，给出的剩余任务完成时间，变化非常大，一会儿告诉用户只需要1分钟就能完成，没 准2秒钟之后就告诉用户需要3天才能完成。如果电动无人机也是基于这种原理来给出最后 的续航结果，很可能在前一秒钟还给用户发出电量不足的提示，下一秒钟又给用户发出了 电量还充足的提示。这样的续航能力管理方式会给用户带来极大困扰。
[0007] 再例如，CN201410339445.2号专利申请也公开一种电动无人机的智能电量保护方 法，该方法包括如下步骤:实时获取电池的当前剩余电量;实时获取电动无人机的当前位置 的坐标信息，并根据所述电动无人机的当前位置的坐标信息，计算所述电动无人机在所述 当前位置执行安全保护命令所需要的安全电量;判断所述当前剩余电量是否大于所述安全 电量;若所述当前剩余电量不大于所述安全电量，则立即执行相应的所述安全保护命令。
[0008] 这种方式根据任务的实际情况来判断电动无人机是否能够完成任务，但是，这种 方式仅仅是根据飞行距离来估算电量消耗，该方法认为无人机是一个相对稳定的主体，无 人机自身的物理性状不会发生变化。但是实际上，一旦无人机投入实际应用之后，其实无人 机本身的物理性状，尤其是重量，是会产生变化的。比如，在用无人机送快递过程中，如果运 送多份快递，可能无人机的载重在送达每一处目的地之后都会减少;再如，在用无人机喷洒 农药时，无人机的载重将显著的发生变化，如果还是采用这种方式来估算无人机是否能完 成任务，将会广生极大误差。
[0009] 综上所述，现有技术中无人机的续航时间估算仅依据于瞬时功率消耗或者飞行距 离，不够精确。
【发明内容】
[0010] 本发明的发明目的是提供一种电动无人机及其续航能力估计方法，其能够实时、 有效、智能地保护电动无人机，避免电动无人机出现因电量不足引起的事故，并且可以提高 电池的利用率。
[0011] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0012] 一种电动无人机，包括：
[0013] 存储器，用于存储所述电动无人机的电池的总电量和当前剩余电量的测量值；
[0014] 贮存器，用于存储预先获取的所述电动无人机的预设分级负载物重量与续航能力 之间的对应关系；
[0015] 重量获取模块，用于获取所述电动无人机的实际负载物重量；
[0016] 控制器，与所述重量获取模块、所述贮存器及所述存储器通讯连接，所述控制器用 于根据所述对应关系、所述实际负载物重量以及所述电池的总电量和当前剩余电量，估计 所述电动无人机的续航能力，其中，
[0017] 所述续航能力包括续航里程和/或续航时间，所述负载物重量在所述无人机的运 载范围之内。
[0018] 进一步的，还包括信号处理器，所述信号处理器分别与所述贮存器、所述控制器连 接，用于对所述电动无人机的预设分级负载物重量与续航能力之间的对应关系进行处理。
[0019 ]进一步的，还包括电量检测电路，所述电量检测电路分别与所述无人机的电池、所 述存储器和所述控制器连接，其适用于检测所述电池的总电量和电池的当前剩余电量。 [0020]进一步的，所述重力获取模块包括设置于无人机上的称重设备、扫码器或者无线 信号接收器中的至少一种，其中，
[0021 ]所述称重设备包括弹簧测重计和/或电子测重计，用于测量放置其上的所述电动 无人机的实际负载物重量；
[0022] 所述扫码器包括二维码和/或条形码扫码器，用于扫描读取至少包括所述电动无 人机的实际负载物重量信息的二维码和/或条形码；
[0023]所述无线信号接收器用于接收通过无线电信号形式发送的包括所述电动无人机 的实际负载物重量信息。
[0024] 进一步的，还包括和所述无人机双向通信的飞控台，所述飞控台进一步包括显示 器，所述飞控台通过无线数据通信链路接收所述续航里程和/或续航时间，所述显示器用于 显示所述续航里程和/或续航时间。
[0025] 根据本发明的另一个方面，提供了一种电动无人机的续航能力估计方法，包括以 下步骤：
[0026] 存储所述电动无人机的电池的总电量和当前剩余电量的测量值；
[0027]预先存储获取的所述电动无人机的预设分级负载物重量与续航能力之间的对应 关系；
[0028] 获取所述电动无人机的实际负载物重量；
[0029] 根据所述对应关系、所述实际负载物重量以及所述电池的总电量和当前剩余电 量，估计所述电动无人机的续航能力，其中，
[0030] 所述续航能力包括续航里程和/或续航时间，所述负载物重量在所述无人机的运 载范围之内。
[0031] 进一步的，预先存储获取的所述电动无人机的预设分级负载物重量与续航能力之 间的对应关系步骤之后，还包括对所述电动无人机的预设分级负载物重量与续航能力之间 的对应关系进行处理的步骤。
[0032] 进一步的，所述采存储所述电动无人机的电池的总电量和当前剩余电量的测量值 之前还包括检测所述电动无人机的电池的当前剩余电量的步骤。
[0033] 进一步的，所述电池的当前剩余电量包括所述电池的实际当前剩余电量减去预留 的安全电量。
[0034] 进一步的，所述电动无人机的实际负载物重量在所述电动无人机起飞之前和/或 上升和下降过程结束之后确定。
[0035] 本发明提供的电动无人机及其续航能力估计方法，在电动无人机进行应用时，针 对该电动无人机的负载物重量的变化而精准估计其续航能力，通过在现有的电动无人机续 航能力估算方法中，增加与电动无人机负重相关的续航能力数据库，从而提前预估当前电 动无人机能否完成该任务。
[0036] 另一方面，本发明提供的电动无人机及其续航能力估计方法，在上述基础上，通过 结合了负载物重量因素的分段计算方式来精准估算续航能力，或者通过对样本数据的数据 拟合，实现对于需要实时连续估计续航能力的情况，也同样能够综合考虑负载物重量因素， 精准估算该电动无人机的续航能力。
[0037] 本发明尤其适用于电动无人机需要应用于频繁搭载和运送某些附加设备(快递、 送货等场景)或者电动无人机需要搭载重量会发生变化的附加设备(农药喷洒等情形)的情 形，此时采用常规的续航能力估算方式或者效率很低或者干脆就失灵。
[0038] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚 明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明 的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的【具体实施方式】进行举例 说明。
【附图说明】
[0039] 通过阅读下文优选的【具体实施方式】中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处 对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的， 而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0040] 图1示出了根据本发明实施例一的电动无人机结构示意图；
[0041] 图2示出了根据本发明实施例二的电动无人机结构示意图；
[0042]图3示出了根据本发明实施例三的电动无人机的续航能力估计方法流程图；
[0043] 图4示出了根据本发明实施例四的电动无人机的续航能力估计方法流程图。
【具体实施方式】
[0044] 下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的 具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例