专利名称：一种无人机遥感平台的供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于航空航天电源供给技术领域，具体涉及ー种无人机遥感平台的供电系统。
技术背景无人机作为ー种高度自动化、智能化的装备和技术手段，其功能起到了延伸人类手脚、耳目、大脑、扩展人类能力的作用。无人机能广泛应用于经济建设、生态保护、社会发展、国防和科研领域。在经济建设中，能广泛应用于航空遥感和エ农业航空作业。如航空摄影，航空探矿，航空测绘，灾情监测，交通监视，农林飞播，气象观测和人工增雨等。在生态保护中，能应用于大气、水源污染监测，生态保护区综合监测，特殊气象探測等。在科研领域中，能应用于大气探測与取样(特别是诸如放射性尘埃这样ー类有害物质的探測)，大气海洋研究，新型布局飞行器的模拟试验，新技术研究的飞行验证，科学考察、勘测、探险等。无人机遥感系统正逐渐成为农业航空遥感(aerial remote sensing)系统的重要补充,是遥感数据获得的重要工具之一。随着重量轻、体积小、性能高的一系列航空遥感设备的研制成功，以及无人机技术的快速发展，配备有先进遥感设备的无人机将有望成为航空遥感技术的重要组成部分。无人机遥感平台具有高机动性、低成本以及作业周期短等优点，是传统卫星遥感和载人飞机遥感的重要补充。无人机遥感平台上装备有大量电子设备如自动驾驶系统、舵机和遥感云台等，为保证无人机遥感平台安全稳定工作这些电子设备的需要稳定有效的电カ供应。无人机遥感平台的电能由各种高能电池提供，包括太阳能电池、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ー种。目前无人机遥感平台的供电方式主要有两种ー种是使用多块不同输出电压的锂电池分散供电，这种方式不利于电池的统ー管理，当所需电压类别较多时供电系统将会变得混乱，且多块电池占用更多空间和载荷，增加无人机遥感平台的负担；另ー种方式使用单块电池多路DC-DC(直流-直流)变换成不同类别电压分别供电，并且每一路负载采用多套DC-DC并行工作构成多余度供电方式以提高系统的安全性，虽然这种方式能够较大提高供电稳定性，但多路DC-DC变换电路并行工作増加了电磁干扰，而且地面操作人员无法及时获知电路的故障情况，増加了操作风险。目前无人机遥感平台操作人员都是根据经验判断电池的工作时间，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，这降低了电池的使用效率。所以需要在供电系统中考虑到电池电量的检测。
发明内容针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本实用新型提供了一种无人机遥感平台的供电系统，体积载荷量小，供电可靠。—种无人机遥感平台的供电系统，包括一主供电电源、一副供电电源、一主开关、一副开关、一通道开关、ー控制器、ー非门、一主检测电路、η个主开关电源和η个副开关电源，η为大于O的自然数；其中主供电电源的输出端与主开关的一端相连，副供电电源的输出端与副开关的一端相连，主开关的控制极与非门的输入端、通道开关的控制极以及控制器相连，非门的输出端与副开关的控制极相连，主开关的另一端与通道开关的一端相连，通道开关的另一端与副开关的另一端、主检测电路的输入端以及遥感平台中对应的负载相连，主检测电路的输出端连接控制器；所述的主开关电源的输入端与主开关的另一端相连，主开关电源的输出端与遥感平台中对应的负载连接并通过一子检测电路与控制器相连；所述的副开关电源的输入端通过一子开关与副开关的另一端相连，副开关电源的输出端与对应主开关电源的输出端相连，所述的子开关的控制极与控制器相连。所述的主开关电源采用可变电压开关电源或5V电压开关电源，所述的副开关电 源采用可变电压开关电源或5V电压开关电源。所述的可变电压开关电源由三个电容、两个电阻、一个电感、一个稳压ニ极管和一个可变电压转换芯片组成；其中可变电压转换芯片的输入端与电容Cl的一端相连并为可变电压开关电源的输入端，可变电压转换芯片的开关端和地端均接地，可变电压转换芯片的反馈端与电容C2的一端、电阻Rl的一端和电阻R2的一端相连，电阻Rl的另一端与电容Cl的另一端相连并接地，可变电压转换芯片的输出端与稳压ニ极管Dl的阴极和电感LI的一端相连，电阻R2的另一端与电容C2的另一端、电感LI的另一端和电容C3的一端相连并为可变电压开关电源的输出端，电容C3的另一端与稳压ニ极管Dl的阳极相连并接地；所述的可变电压转换芯片的型号为LM2596S-ADJ。所述的5V电压开关电源由两个电容、一个电感、一个稳压ニ极管和一个5V电压转换芯片组成；其中5V电压转换芯片的输入端与电容C4的一端相连并为5V电压开关电源的输入端，5V电压转换芯片的开关端和地端均接地，5V电压转换芯片的反馈端与电感L2的一端和电容C5的一端相连并为5V电压开关电源的输出端,5V电压转换芯片的输出端与稳压ニ极管D2的阴极和电感L2的另一端相连，稳压ニ极管D2的阳极与电容C5的另一端相连并接地；所述的5V电压转换芯片的型号为LM2596T-5. O。所述的主检测电路和子检测电路均采用电压检测电路；所述的电压检测电路由六个电阻和两个运算放大器组成；其中电阻R4的一端为电压检测电路的输入端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和运算放大器Hl的反相输入端相连，运算放大器Hl的正相输入端与电阻R6的一端和电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端与运算放大器Hl的输出端和电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电阻R9的一端和运算放大器H2的正相输入端相连并为电压检测电路的输出端，电阻R9的另一端接地，运算放大器H2的反相输入端与电阻R5的另一端和运算放大器H2的输出端相连，运算放大器Hl和运算放大器H2的电源端均接给定的电源电压，运算放大器Hl和运算放大器H2的接地端均接地。所述的主开关、副开关、通道开关和子开关均采用电子开关。所述的主供电电源和副供电电源均采用蓄电池。所述的控制器采用DSP。优选地，所述的控制器连接有无线通讯模块；当控制器检测到主供电电源的电量不足时，控制器通过无线通讯模块向地面上位机发送报警信号，使得监控人员可及时采取措施使无人机迫降，提高无人机的安全可靠性。[0017]本实用新型的有益技术效果为(I)本实用新型采用容量不同的主副两块电池供电，当主电池电量不足时，可切换副电池备用，既提高了电池的可管理性又不会给无人机増加太多体积载荷。(2)本实用新型遥感平台每个负载任ー时刻只由一路开关电源供电，能够减少电磁干扰；当检测电路检测到某路主开关电源不能工作时可以由开关切換到副开关电源的供电，能够提高系统供电稳定性。(3)本实用新型通过检测电路可以实时检测供电电源的输出电压幅度和各负载的输入电压幅度，当主供电电源的输出电压低于预设电压幅度，及时切换由副供电电源供电，井向地面监控人员报警，使得监控人员可及时采取措施使无人机迫降，提高无人机的安全
可靠性。
图I为本实用新型供电系统的结构示意图。图2为可变电压开关电源的结构示意图。图3为5V电压开关电源的结构示意图。图4为电压检测电路的结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型的技术方案及其工作原理进行详细说明。如图I所示，一种无人机遥感平台的供电系统，包括一主供电电源、一副供电电源、一主开关、一副开关、一通道开关、ー控制器、一无线通讯模块、一非门、一主检测电路、两个子开关、两个子检测电路、两个主开关电源和两个副开关电源；其中主供电电源的输出端与主开关的一端相连，副供电电源的输出端与副开关的一端相连，主开关的控制极与非门的输入端、通道开关的控制极以及控制器相连，非门的输出端与副开关的控制极相连，主开关的另一端与通道开关的一端、第一主开关电源的输入端和第二主开关电源的输入端相连，通道开关的另一端与副开关的另一端、主检测电路的输入端、第一子开关的一端、第ニ子开关的一端以及遥感平台中的摄像头和云台相连，主检测电路的输出端连接控制器；第一子开关的另一端与第一副开关电源的输入端相连，第二子开关的另一端与第二副开关电源的输入端相连，第一子开关的控制极和第二子开关的控制极均与控制器相连，第一主开关电源的输出端与第一副开关电源的输出端、第一子检测电路的输入端和遥感平台中的自驾系统相连，第二主开关电源的输出端与第二副开关电源的输出端、第二子检测电路的输入端和遥感平台中的舵机相连，第一子检测电路的输出端和第二子检测电路的输出端均与控制器相连，无线通讯模块与控制器相连。本实施方式中，第一主开关电源和第一副开关电源均采用可变电压开关电源；如图2所示，可变电压开关电源由三个电容、两个电阻、一个电感、一个稳压ニ极管和ー个可变电压转换芯片组成；其中可变电压转换芯片的输入端与电容Cl的一端相连并为可变电压开关电源的输入端，可变电压转换芯片的开关端和地端均接地，可变电压转换芯片的反馈端与电容C2的一端、电阻Rl的一端和电阻R2的一端相连，电阻Rl的另一端与电容Cl的另一端相连并接地，可变电压转换芯片的输出端与稳压ニ极管Dl的阴极和电感LI的一端相连，电阻R2的另一端与电容C2的另一端、电感LI的另一端和电容C3的一端相连并为可变电压开关电源的输出端，电容C3的另一端与稳压ニ极管Dl的阳极相连并接地；可变电压转换芯片的型号为LM2596S-ADJ。可变电压开关电源使用输出电压可变的降压芯片LM2596S-ADJ，按所接电路芯片的输出电压为Vout = Vref (1+R2/R1)，其中Vref = I. 23V ;为保持稳定，Rl定为I千欧姆，精度为1%，为减少电磁干扰，电感LI选用磁屏蔽电感。第二主开关电源和第二副开关电源均采用5V电压开关电源；如图3所示，5V电压开关电源由两个电容、一个电感、一个稳压ニ极管和ー个5V电压转换芯片组成；其中5V电压转换芯片的输入端与电容C4的一端相连并为5V电压开关电源的输入端,5V电压转换芯片的开关端和地端均接地，5V电压转换芯片的反馈端与电感L2的一端和电容C5的一端相连并为5V电压开关电源的输出端,5V电压转换芯片的输出端与稳压ニ极管D2的阴极和电感L2的另一端相连，稳压ニ极管D2的阳极与电容C5的另一端相连并接地；5V电压转换芯片的型号为LM2596T-5. 0，电感L2选用磁屏蔽电感。本实施方式中，主检测电路和子检测电路均采用电压检测电路；如图4所示，电压检测电路由六个电阻和两个运算放大器组成；其中电阻R4的一端为电压检测电路的输入端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和运算放大器Hl的反相输入端相连，运算放大器Hl的正相输入端与电阻R6的一端和电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端与运算放大器Hl的输出端和电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电阻R9的一端和运算放大器H2的正相输入端相连并为电压检测电路的输出端，电阻R9的另一端接地，运算放大器H2的反相输入端与电阻R5的另一端和运算放大器H2的输出端相连，运算放大器Hl和运算放大器H2的电源端均接给定的电源电压，运算放大器Hl和运算放大器H2的接地端均接地。电压检测电路采用两个运放组成正、负反馈电压ー电流变换电路，运算放大器H2接成电压跟随器形式，该电路消耗很少的主供电电池的能量，其输出端的电压表达式为Vout = Vin[(R7*R9)/(R6*R8)], Vin为输入电压。为保证检测的精准度检测电阻R9应选用精度很高的电阻，通过恰当选用电阻使其两端电压应保证与控制器的电压兼容，控制器采样这些电压值后再计算出检测点的电压值，将其与预设值比较，进而判断。本实施方式中，主开关、副开关、通道开关和子开关均采用电子开关，主供电电源和副供电电源均采用不同容量的蓄电池(11. IV的3S锂电池)，控制器采用DSP，无线通讯模块采用型号为MC55(西门子)的产品。本实施方式存在两种工作状态第一种工作状态中，主开关和通道开关闭合，第一子开关和第二子开关断开，这时主供电电源产生的11. IV的直流电压直接给遥感平台中的摄像头和云台供电，同时该11. IV的直流电压分别通过第一主开关电源和第二主开关电源的电压转换产生7. 4V和5V的直流电压，井分别为遥感平台中的自驾系统和舵机提供工作电源。工作过程中，子检测电路会检测对应主开关电源的输出电压,主检测电路会检测主供电电源的输出电压；若出现第一主开关电源的输出电压跳变，而主供电电源的输出电压恒定，控制器会使第一子开关闭合，使得主供电电源产生的11. IV的直流电压通过第一副开关电源进行电压转换，进而向自驾系统供电，以保证无人机的安全可靠运行。[0034]第二种工作状态中，当控制器通过检测电路检测到主供电电源的输出电压低于额定值时，控制器使主开关和通道开关断开，副开关、第一子开关和第二子开关闭合，并通过无线通讯模块向地面发送报警信号，使地面人员及时采取迫降措施；此时，副供电电源产生的11. IV的直流电压直接给遥感平台中的摄像头和云台供电，同时该11. IV的直流电压分别通过第一副开关电源和第二 副开关电源的电压转换产生7. 4V和5V的直流电压，并分别为遥感平台中的自驾系统和舵机提供工作电源，以保证无人机迫降前遥感平台有稳定的供电。
权利要求1.一种无人机遥感平台的供电系统，其特征在于，包括一主供电电源、一副供电电源、一主开关、一副开关、一通道开关、ー控制器、ー非门、一主检测电路、η个主开关电源和η个副开关电源，η为大于O的自然数；其中主供电电源的输出端与主开关的一端相连，副供电电源的输出端与副开关的一端相连，主开关的控制极与非门的输入端、通道开关的控制极以及控制器相连，非门的输出端与副开关的控制极相连，主开关的另一端与通道开关的一端相连，通道开关的另一端与副开关的另一端、主检测电路的输入端以及遥感平台中对应的负载相连，主检测电路的输出端连接控制器； 所述的主开关电源的输入端与主开关的另一端相连，主开关电源的输出端与遥感平台中对应的负载连接并通过一子检测电路与控制器相连； 所述的副开关电源的输入端通过一子开关与副开关的另一端相连，副开关电源的输出端与对应主开关电源的输出端相连，所述的子开关的控制极与控制器相连。
2.根据权利要求I所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的主开关电源采用可变电压开关电源或5V电压开关电源，所述的副开关电源采用可变电压开关电源或5V电压开关电源。
3.根据权利要求2所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的可变电压开关电源由三个电容、两个电阻、一个电感、一个稳压ニ极管和ー个可变电压转换芯片组成；其中可变电压转换芯片的输入端与电容Cl的一端相连并为可变电压开关电源的输入端，可变电压转换芯片的开关端和地端均接地，可变电压转换芯片的反馈端与电容C2的一端、电阻Rl的一端和电阻R2的一端相连，电阻Rl的另一端与电容Cl的另一端相连并接地，可变电压转换芯片的输出端与稳压ニ极管Dl的阴极和电感LI的一端相连，电阻R2的另ー端与电容C2的另一端、电感LI的另一端和电容C3的一端相连并为可变电压开关电源的输出端，电容C3的另一端与稳压ニ极管Dl的阳极相连并接地；所述的可变电压转换芯片的型号为 LM2596S-ADJ。
4.根据权利要求2所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的5V电压开关电源由两个电容、一个电感、一个稳压ニ极管和ー个5V电压转换芯片组成；其中5V电压转换芯片的输入端与电容C4的一端相连并为5V电压开关电源的输入端,5V电压转换芯片的开关端和地端均接地，5V电压转换芯片的反馈端与电感L2的一端和电容C5的一端相连并为5V电压开关电源的输出端，5V电压转换芯片的输出端与稳压ニ极管D2的阴极和电感L2的另一端相连，稳压ニ极管D2的阳极与电容C5的另一端相连并接地；所述的5V电压转换芯片的型号为LM2596T-5. O。
5.根据权利要求I所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的主检测电路和子检测电路均采用电压检测电路；所述的电压检测电路由六个电阻和两个运算放大器组成；其中电阻R4的一端为电压检测电路的输入端，电阻R4的另一端与电阻R5的一端和运算放大器Hl的反相输入端相连，运算放大器Hl的正相输入端与电阻R6的一端和电阻R7的一端相连，电阻R6的另一端接地，电阻R7的另一端与运算放大器Hl的输出端和电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与电阻R9的一端和运算放大器H2的正相输入端相连并为电压检测电路的输出端，电阻R9的另一端接地，运算放大器H2的反相输入端与电阻R5的另一端和运算放大器H2的输出端相连，运算放大器Hl和运算放大器H2的电源端均接给定的电源电压，运算放大器Hl和运算放大器H2的接地端均接地。
6.根据权利要求I所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的主开关、副开关、通道开关和子开关均采用电子开关。
7.根据权利要求I所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的主供电电源和副供电电源均采用蓄电池。
8.根据权利要求I所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的控制器采用 DSP。
9.根据权利要求I所述的无人机遥感平台的供电系统，其特征在于所述的控制器连接有无线通讯模块。
专利摘要本实用新型公开了一种无人机遥感平台的供电系统，包括主供电电源、副供电电源、主开关、副开关、通道开关、控制器、非门、主检测电路、n个主开关电源和n个副开关电源；本实用新型采用容量不荡的主副两块电池供电，当主电池电量不足时，可切换副电池备用，既提高了电池的可管理性又不会给无人机增加太多体积载荷；本实用新型通过检测电路可以实时检测供电电源的输出电压幅度和各负载的输入电压幅度，当主供电电源的输出电压低于预设电压幅度，及时切换由副供电电源供电，并向地面监控人员报警，使得监控人员可及时采取措施使无人机迫降，提高无人机的安全可靠性。
文档编号H02J9/06GK202651882SQ20122029271
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者刘小龙 申请人:浙江大学