一种能够自动充电的无人机、无人机充电系统和充电方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及无人机应用技术领域，更具体地说，本发明主要涉及无人机充电技术。
【背景技术】
[0002]无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念飞行装备，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低、起飞无需跑道或其它辅助设备等优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能等，且目前，无人机的使用范围已扩宽至军事、科研、民用三大领域，并应用甚广。
[0003]然而，为了使无人机具有更多的功能，常常需要在无人机上搭载各种设备，随着设备的增多，无人机自身重量增加，需要消耗更大的功率来保证无人机的正常飞行，但是无人机所携带的电池电量有限，进而使得无人机续航能力存在不足，需要不断地更换电池来满足正常工作需求。例如，若无人机为常见的多旋翼式飞行器，其在满负荷工作的情况下续航时间一般不超过30分钟。显然，上述无人机续航能力的不足对于执行各种任务而言是非常不方便的，尤其是野外信息收集和侦测。而且，在无人机电量偏低时，无人机还需要根据操控指令而返回预定位置进行电池更换，如此无疑也会增加无人机的飞行风险。
[0004]为了解决上述无人机续航能力不足的问题，中国专利CN201510159932.5中提及以下技术方案:无人机检测到自身电量不足后，开启寻找充电粧的模式，在充电粧数据库中找到与当前位置距离最近的充电粧的GPS坐标位置；无人机到达GPS的误差范围内的位置后，先进行悬停并启动图像识别，通过PID控制调整无人机的飞行姿势，使得无人机处于充电平台的正上方并降落，降落后充电粧即对无人机进行充电；无人机在充电过程中检测电池电量，充满后向充电粧发送停止充电的信号，并启动自主起飞的模式。上述技术方案通过在巡逻航线上建立适当数量的光伏充电粧，可实现无人机电量不足时能够及时进行能量补充，从而使无人机的续航时间得以大大加长。然而，上述技术方案中还存在以下问题:无人机在飞往充电粧的航程中存在电量耗尽的风险。而且，由于上述技术方案中的充电粧都是固定设置在某个固定的区域，不能移动，不便于利用无人机随时进行侦测等各种任务。
[0005]另外，经过发明人观察，以航拍、计量等工作场合为例，无人机的应用也并非是连续的，例如，先工作10分钟，停止5分钟；再工作20分钟，停止15分钟等。而在无人机停止工作时，应该首选将其直接降落在与其当时位置垂直的地面上，但是，由于地面情况的不确定性，即操作者无法判断当时位置对应位置的地面是否是合适的无人机降落地点，故当无人机停止工作时，操作者往往操控无人机飞回操控点附近降落，等到工作任务继续开始时再操控无人机飞行至工作地点。显然，上述情况不仅额外增加了无人机往返飞行的能量消耗，对于原本续航能力不足的无人机而言更造成其无谓的能量消耗。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能够自动充电的无人机使得无人机的续航能力得以增强，并避免其由于执行无意义的飞行而造成无谓的能量消耗。具体地，本发明主要提供以下技术方案:
[0007]—种能够自动充电的无人机，其包括用于接收控制指令和发送所收集数据的数据收发模块、用于解析所接收的控制指令并根据所述控制指令对所述无人机的操作进行控制的控制模块和用于为所述无人机提供飞行动力并可重复充电的电源；其中，所述控制模块在解析所接收的控制指令为待机指令后，控制所述无人机进入待机模式并自动选定合适的充电站点以进行降落和充电；且所述控制模块在解析所接收的控制指令为唤醒指令后，控制所述无人机从所述待机模式转换为任务执行模式。
[0008]进一步的，本发明还提供一种能够能够自动充电的无人机充电系统，其包括根据所述的无人机和至少一个为所述无人机提供停靠和充电操作的充电站点，其中，所述充电站点包括具有信息接收和传输功能的通信单元、构成所述无人机充电电源的供电单元和构成所述无人机充电和/或停靠的充电平台。
[0009]所述电源是无线充电电池，相应的，所述充电平台是与所述无线充电电池相对接的无线充电停靠平台。
[0010]所述充电站点设有识别信标，该识别信标可为物理信标或无线信标。
[0011]所述充电站点还包括GPS单元，其用于定位所述充电站点的位置。
[0012]所述无人机还包括存储认证代码的存储单元，所述充电站点还包括用于验证所述认证代码是否合法的验证单元。
[0013]所述充电站点还包括使所述充电站点便于移动的移动机构。
[0014]更进一步地，本发明还提供一种无人机自动充电方法，其中，所述充电方法包括以下步骤:
[0015](I)无人机解析判断所接收的控制指令为待机指令时，启动待机模式并选定合适的充电站点；
[0016](2)无人机降落在所述选定的充电站点上；
[0017](3)无人机解析判断所接收的控制指令为唤醒指令时，结束所述待机模式并启动任务执行的模式。
[0018]其中，所述步骤⑴具体为:
[0019]A、判断所接收的控制指令为待机指令时，启动待机_吴式；
[0020]B、获取所述无人机的位置信息和所述充电站点的位置信息；
[0021 ] C、根据所述无人机的位置信息和所述充电站点的位置信息，以及所述充电站点的工作状态而选定合适的充电站点。
[0022]所述充电方法在执行步骤(2)之前还包括以下步骤:通过所述无人机与所述选定的充电站点之间的无线握手对接而判断所述无人机是否获得合法授权认证；若确定已获得合法授权认证，则所述选定的充电站点允许所述无人机降落；反之，则所述选定的充电站点拒绝所述无人机降落。
[0023]采用上述技术方案，可充分利用无人机的待机间歇进行充电以补充能量，并为无人机待机状态提供可供降落的场所，从而使得无人机的充电时间减少，并避免其进行无意义的飞行而造成能量的消耗。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例一无人机基本结构框图；
[0025]图2为本发明实施例一充电站点基本结构框图；
[0026]图3为本发明实施例一充电方法的实施流程图；
[0027]图4为本发明实施例一选择合适的充电站点的其中一种具体操作流程图；
[0028]图5为本发明实施例三充电方法的实施流程图。
[0029]符号说明:10无人机，101控制模块，102数据收发模块，103电源，20充电站点，201通信单元，202充电平台，203供电单元，204识别信标。
【具体实施方式】
[0030]本发明的主要技术方案是:利用无人机的待机间歇进行充电，从而既可延长无人机的续航能力、减少无人机的充电时间，还可给无人机提供暂时停靠的平台，避免无人机执行无意义的飞行而造成无谓的能量损耗。
[0031]以下通过具体的实施例的描述对本发明的技术方案作出全面的、详细的描述。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释。
[0032]实施例一:
[0033]图1为本实施例公开的无人机的结构框图。如图1所示，本实施例中，无人机10主要包括:用于接收控制台(操作者)发送的控制指令和发送所收集的数据的数据收发模块102，具体地，在本实施例中，上述数据收发模块为无线信号收发装置；与上述数据收发模块102相连接、用于对上述数据收发模块102接收的数据进行解析并根据解析的结果而对无人机10的操作进行控制的控制模块101，具体的，本实施例中，上述控制模块为中央处理器；与上述控制模块101相连接以供给无人机10飞行动力的电源103，且该电源103可重复充电。
[0034]图2为本实施例公开的充电站点的结构框图。如图2所示，本实施例中，充电站点20主要包括:构成上述无人机10充电电源的供电单元203，其中，在本实施例中，上述供电单元为蓄电池；与上述供电单元203相连接，并构成上述无人机10待机停靠平台的充电平台202 ;以及具有信号接收和传输功能的通信单元201，在本实施例中，上述通信单元为信号收发器。其中，上述供电单元203除了可采用蓄电池组构成，也可采用与外部电源相连接的方式，具体方式可根据相应的场合而选用；上述充电平台202既可采用有线连接充电的方式对无人机10进行充电，也可采用无线充电的方式对无人机10进行充电，具体充电方式可根据具体需要而进行选择。
[0035]为了简化充电过程和降低无人机与充电平台对接的难度，优选地，在本实施例中，上述充电平台202采用无线充电的方式对无人机10进行充电，即上述无人机10的电源103为无线充电电池，上述充电平台202为与上述无线充电电池对接的无线充电