无人机无限续航系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无人机无限续航系统，特别涉及一种包含监控车及车载的无人机监测及无线充电系统。
【背景技术】
[0002]随着无人机行业的快速发展，无人机正日益广泛地应用于人们的生产生活之中。但是由于电池行业发展的瓶颈，无人机在较大范围内连续动态地执行飞行任务时的续航能力十分有限。比如在电网长时间巡检电力线，大规模范围内的安保监控，交警在路网运动中执行任务，高速公路路况勘测等领域中的应用受到了一定的限制。如何能够随时随地的给无人机充电成为一个亟待解决的问题。
[0003]目前，计算机视觉技术已广泛应用于无人机中，并有多款具备基于视觉定位的无人机投入使用。该技术是利用视觉定位与GPS及惯性导航相结合的方法，使无人机在复杂环境下快速准确的定位。与此同时，已有成熟的无人机路径规划方案通过验证并投入使用。通过无人机路径规划，可在一定约束条件下使无人机准确按照自身剩余电量与当前位置情况，以最优路径飞至指定地点。
[0004]基于上述技术，结合无线充电及汽车挂载解决方案提出的无限续航系统，能有效解决无人机的续航能力有限的问题，可以确保无人机在较大范围内连续动态地执行飞行任务。
【发明内容】
[0005]本发明针对无人机在执行任务的过程中出现电量不足而无法持续完成任务的情况，提出了一种无人机无限续航系统，该系统通过监控车配合无人机的飞行，能够在无人机飞行间歇的过程中及时提供电力补给，提高无人机的续航能力，使无人机能在规定时间内完成相应的任务。
[0006]本发明的技术方案为:一种无人机无限续航系统，包括无人机、无人机内部的姿态读取模块、控制单元、GPS模块、光流及超声波模块、监控车、车载的无人机监测系统、无线充电系统，所述姿态读取模块采集无人机的姿态信息，并将数据送至无人机中的控制单元，进行数据分析与处理，控制单元输出控制信号给无人机，使无人机保持稳定飞行；所述无人机与监控车远程无线通讯，用于获得无人机与监控车彼此的位置信息，当飞行的无人机需要补给电力时，车载的无人机监测系统根据路网信息以及无人机的当前位置，计算出无人机与监控车之间充电会合点后，发出控制信号给无人机和监控车，使无人机与监控车配合相互靠近；当无人机接近监控车的位置时，无人机通过光流及超声波模块识别图像和读取高度信息，确定监控车的精确位置，并降落至监控车顶棚的指定充电区域，车载的无人机监测系统发出启动控制信号给无线充电系统，使无线充电系统开启为无人机补给电力，以实现无限续航。
[0007]所述无人机通过GPS模块确定监控车的位置。
[0008]所述无人机为可按预定程序自主飞行的旋翼式或扑翼式或固定翼或直升机或飞艇。
[0009]所述监控车内安装车载的无人机监测系统和无线充电系统，且无线充电系统安装于监控车顶棚。
[0010]所述车载无人机监测系统将实时获取的无人机飞行状态和位置信息输入监控终端，所述监控终端为计算机、智能手机、手持式监控仪中的任意一种。
[0011]本发明的有益效果在于:无人机在完成指定任务的同时与监控车保持通讯，通过图像采集、处理与定位，在电力耗尽前返回监控车，利用车载的无线充电系统给无人机补充电力。
[0012]该系统相当于为无人机提供了一个采用无线充电模式的移动充电粧，能有效解决无人机的续航能力有限的问题，可以确保无人机在较大范围内连续动态地执行飞行任务。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的无人机无限续航系统结构示意图；
图2为本发明的无人机无限续航系统中当无人机接近监控车，需要降落至顶棚通过无线充电补充电力前的空中俯视示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，一种无人机无限续航系统包括:无人机内部的姿态读取模块1、控制单元2、GPS模块3、光流及超声波模块4、车载的无人机监测系统5、无线充电系统6、无人机7和监控车8。姿态读取模块1主要采集无人机7的姿态信息，并将数据送至无人机7中的控制单元2进行数据分析与处理，来保持无人机7的稳定飞行。GPS模块3主要获取无人机7的GPS位置，并发送至无人机控制单元2。无人机监测系统4通过与无人机7之间的通讯实时获取无人机7的飞行状态和位置信息，同时将监控车8的位置信息传递给无人机7。无人机7需要补给电力时，会根据当前的位置信息，通过相应的导航与路径规划算法计算出最优充电位置，无人机7与监控车8在该位置会合。光流及超声波模块4主要在无人机7与监控车8距离相当近时采集两者之间的水平位移以及垂直位移，并发送数据至无人机控制单元2，便于无人机7降落至监控车8顶棚的指定区域，之后监控车8将自动开启无线充电系统6为无人机7补给电力。无人机7可以按预定程序自主飞行，可以为旋翼式、扑翼式、固定翼、直升机、飞艇等多种不同的结构形式。监控车8顶棚埋置有无线充电线圈的发射端，接收端线圈内置于无人机7底部。
[0015]如图2所示为本发明无人机无限续航系统中当无人机接近监控车，需要降落至顶棚通过无限充电补充电力前的空中俯视图。此视角为无人机机载摄像头视角，此时无人机将通过光流及超声波模块获取外部信息，同时经由视觉定位系统在内部控制单元的操纵下降落至十字标定的指定区域。
[0016]本实施例的有益效果在于为无人机提供了一个采用无线充电模式的监控车，能有效解决续航能力有限的问题，在该无人机飞行间歇的过程中及时提供电力补给。
【主权项】
1.一种无人机无限续航系统，包括无人机(7)、无人机内部的姿态读取模块(1)、控制单元(2)、GPS模块(3)、光流及超声波模块(4)、监控车(8)、车载的无人机监测系统(5)、无线充电系统出)，所述姿态读取模块(1)采集无人机(7)的姿态信息，并将数据送至无人机中的控制单元(2)，进行数据分析与处理，控制单元(2)输出控制信号给无人机(7)，使无人机(7)保持稳定飞行；所述无人机(7)与监控车(8)远程无线通讯，用于获得无人机(7)与监控车(8)彼此的位置信息，其特征在于:当飞行的无人机(7)需要补给电力时，车载的无人机监测系统(5)根据路网信息以及无人机(7)的当前位置，计算出无人机(7)与监控车(8)之间充电会合点后，发出控制信号给无人机(7)和监控车(8)，使无人机(7)与监控车(8)配合相互靠近；当无人机(7)接近监控车(8)的位置时，无人机(7)通过光流及超声波模块(4)识别图像和读取高度信息，确定监控车(8)的精确位置，并降落至监控车(8)顶棚的指定充电区域，车载的无人机监测系统(5)发出启动控制信号给无线充电系统(6)，使无线充电系统(6)开启为无人机(7)补给电力，以实现无限续航。2.根据权利要求1所述的无人机无限续航系统，其特征在于:所述无人机(7)通过GPS模块(3)确定监控车(8)的位置。3.根据权利要求1所述的无人机无限续航系统，其特征在于:所述无人机(7)为可按预定程序自主飞行的旋翼式或扑翼式或固定翼或直升机或飞艇。4.根据权利要求1所述的无人机无限续航系统，其特征在于:所述监控车(8)内安装车载的无人机监测系统(5)和无线充电系统(6)，且无线充电系统(6)安装于监控车⑶顶棚。5.根据权利要求1所述的无人机无限续航系统，其特征在于:所述车载的无人机监测系统(5)将实时获取的无人机(7)飞行状态和位置信息输入监控终端，所述监控终端为计算机、智能手机、手持式监控仪中的任意一种。
【专利摘要】本发明涉及一种无人机无限续航系统，姿态读取模块采集无人机的姿态信息，将数据送至无人机中的控制单元，控制单元输出控制信号给无人机，无人机与监控车远程无线通讯，当飞行的无人机需要补给电力时，车载的无人机监测系统计算出无人机与监控车之间充电会合点后，发出控制信号给无人机和监控车，无人机与监控车配合相互靠近；当无人机接近监控车的位置时，无人机通过光流模块识别图像，通过超声波模块读取高度信息，确定监控车的精确位置，并降落至监控车顶棚的指定区域，无人机监测系统发出启动控制信号给无线充电系统，开启无线充电系统为无人机补给电力。该系统能有效解决无人机的续航能力有限的问题，确保无人机在较大范围内连续动态地执行飞行任务。
【IPC分类】G05D1/08, G05D1/10, H02J50/10
【公开号】CN105302150
【申请号】CN201510851206
【发明人】夏鲲, 陈昂辉, 李涵, 袁印, 洪信炜, 谭媛
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月30日