无人机自主循迹充电方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010949836.1 (22)申请日 2020.09.10 (71)申请人 军事科学院系统工程研究院军事新 能源技术研究所 地址 102300 北京市门头沟区三家店东街1 号 (72)发明人 刘盼盼鲁长波王长富徐万里 王旭东周友杰王梦依安高军 陈今茂李华徐曦萌孙彦丽 (74)专利代理机构 北京科领智诚知识产权代理 事务所(普通合伙) 11782 代理人 陈士骞 (51)Int.Cl. B60L 53/38(2019.01) B60L 53/12(2019.01) H02J。

2、 7/00(2006.01) H02J 50/10(2016.01) H02J 50/80(2016.01) H02J 50/90(2016.01) H02J 3/38(2006.01) (54)发明名称 一种无人机自主循迹充电方法及装置 (57)摘要 本发明实施例公开一种无人机自主循迹充 电方法及装置， 方法包括： 总控平台获得无人机 发送的充电请求； 基于无人机的当前位置信息以 及各无线充电平台的平台位置信息， 确定出距离 无人机最近的目标无线充电平台的目标平台位 置信息； 将目标平台位置信息反馈给无人机； 获 得无人机发送的携带其充电所需的充电需求功 率的充电命令， 其中， 充电命令为：。

3、 无人机到达目 标无线充电平台之后发送的命令； 向目标无线充 电平台发送携带充电需求功率的充电通知， 以使 目标无线充电平台基于充电通知携带的充电需 求功率放电， 无人机为其机载电池充电， 以实现 对无人机的无线充电， 提高安全性。 权利要求书3页 说明书23页 附图4页 CN 112109576 A 2020.12.22 CN 112109576 A 1.一种无人机自主循迹充电方法， 其特征在于， 所述方法应用于所述无人机充电系统 的总控平台， 所述无人机充电系统还包括： 无人机以及无线充电平台； 所述方法包括： 获得无人机发送的充电请求， 其中， 所述充电请求为： 所述无人机基于其当前所处。

4、位置 的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需到达任务地点的目的地位置 信息， 判断其机载电池的当前可用电量值不可支持其飞行至各任务地点的情况下发送的请 求； 基于所述无人机的当前位置信息以及各无线充电平台的平台位置信息， 确定出距离所 述无人机最近的目标无线充电平台的目标平台位置信息； 将所述目标平台位置信息反馈给所述无人机； 获得所述无人机发送的携带其充电所需的充电需求功率的充电命令， 其中， 所述充电 命令为： 所述无人机到达所述目标无线充电平台之后发送的命令； 向所述目标无线充电平台发送携带所述充电需求功率的充电通知， 以使所述目标无线 充电平台基于所述充电通知携带的所。

5、述充电需求功率放电， 所述无人机为其机载电池充 电。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述无线充电平台包括离网型微电网模块和 无线传能发射模块； 所述离网型微电网模块基于所述总控平台发送的充电通知携带的充电需求功率， 输出 满足所述充电需求功率的直流电至所述无线传能发射模块； 所述无线传能发射模块接收满足所述充电需求功率的直流电， 并将满足所述充电需求 功率的直流电转化为电磁， 以进行放电。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述无线传能发射模块包括功率控制器、 全 桥逆变电路、 谐振补偿网络、 功率分配控制单元以及阵列式发射线圈， 所述阵列式发射线圈 中每一发射线圈并联。

6、； 相应的， 所述无人机的支架上设置有接收线圈； 所述功率控制器控制所述全桥逆变电路将所接收的满足所述充电需求功率的直流电， 转换为满足所述充电需求功率的高频方波电， 并将所述高频方波电输入所述谐振补偿网 络； 所述谐振补偿网络将所述高频方波电转换为满足所述充电需求功率的高频正弦交流 电， 并加载至所述阵列式发射线圈； 所述功率分配控制单元感应降落至所述阵列式发射线圈的表面的无人机的接收线圈， 与所述阵列式发射线圈中的目标发射线圈的匹配情况； 基于所述匹配情况控制所述目标发 射线圈对应支路的电流导通， 以通过所述目标发射线圈， 将满足所述充电需求功率的高频 正弦交流电转换为电磁， 以进行放电；。

7、 所述无人机通过与所述目标发射线圈磁耦合的接收线圈， 为所述机载电池充电。 4.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 阵列式发射线圈中的每一发射线圈的面积大 于所述无人机的支架所占面积； 所述无人机的每一支架设置一接收线圈； 和/或 所述无人机降落至所述阵列式发射线圈表面时， 接收线圈距离所述阵列式发射线圈表 面的距离为3到5厘米。 5.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述离网型微电网模块包括： 储能电池、 柴油 发电机、 光伏发电机以及风力发电机中的至少两个以及能量分配单元； 权利要求书 1/3 页 2 CN 112109576 A 2 所述能量分配单元判断所述储能电池的输出功率，。

8、 是否满足所述总控平台发送的充电 通知所携带的充电需求功率； 若判断为满足， 启动所述储能电池输出满足所述充电需求功率的直流电至所述无线传 能发射模块； 若判断为不满足， 启动所述柴油发电机或光伏发电机或风力发电机输出满足所述充电 需求功率的直流电至所述无线传能发射模块； 所述光伏发电机和/或所述风力发电机可为所述储能电池充电。 6.如权利要求1-5任一项所述的方法， 其特征在于， 所述无人机包括： 感知器件、 飞行控 制器、 无线传能接收端以及第一无线通信模块； 所述感知器件感知所述无人机当前所处位置的环境信息， 并发送至所述飞行控制器； 所述飞行控制器获得所述感知器件感知的环境信息， 并基。

9、于所述环境信息确定所述无 人机当前所处位置的当前位置信息以及所对应当前障碍物的障碍物位置信息； 基于当前所 处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需到达任务地点的目的 地位置信息， 判断其机载电池的当前可用电量值是否可支持其飞行至各任务地点； 若判断 为否， 生成充电请求， 并发送至所述第一无线通信模块； 获得所述第一无线通信模块发送的 所述总控平台基于所述充电请求反馈的距离所述无人机最近的目标无线充电平台的目标 平台位置信息； 基于当前位置信息、 障碍物位置信息及目标平台位置信息， 判断其机载电池 的当前可用电量值是否可支持其行至所述目标无线充电平台； 若判断为是， 飞。

10、行至所述目 标无线充电平台； 在到达所述目标无线充电平台之后， 生成携带充电需求功率的充电命令， 并发送至所述第一无线通信模块； 所述第一无线通信模块向所述总控平台发送充电请求； 获得所述总控平台反馈的目标 平台位置信息； 向所述总控平台发送所述充电命令； 所述无线传能接收端获得所述目标无线充电平台放射的电能； 为无人机的机载电池充 电。 7.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述无线传能接收端包括电池管理组件； 所 述方法还包括： 获得并显示所述无人机的第一无线通信模块发送的无人机机载电池的电池相关信息， 其中， 所述电池相关信息为电池管理组件实时或定时读取并发送至第一无线通信模块的信。

11、 息， 所述电池相关信息包括： 所述机载电池的剩余电量值、 充/放电电流信息、 充/放电电压 信息以及电池温度信息中的至少一类信息。 8.如权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 获得并显示所述无人机发送的无人机状态信息、 无人机当前所处位置的当前位置信 息、 无人机到达目标位置所需电量值， 所述无人机状态信息包括闲置状态信息、 在航状态信 息以及充电状态信息， 所述目标位置包括： 所述任务地点中的最终到达地点位置或距离无 人机当前所在位置最近的目标无线充电平台所在位置； 基于所获得的无人机当前所处位置的当前位置信息， 显示所述无人机当前所处位置对 应的3D地图； 在无人机处于。

12、在航状态的情况下， 显示距离所述无人机当前所处位置最近的目标无线 充电平台的平台标识信息； 权利要求书 2/3 页 3 CN 112109576 A 3 在无人机处于充电状态的情况下， 显示所述无人机对应的目标无线充电平台的平台标 识信息、 充电位的标识信息、 充电需求功率、 充电效率信息以及所述目标无线充电平台的剩 余电量值， 其中， 所述充电位的标识信息为： 所述目标无线充电平台的发射线圈中与所述无 人机的接收线圈匹配的目标发射线圈的标识信息。 9.如权利要求1-8任一项所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 获得针对无人机配置的任务地点的位置信息， 作为该无人机所需到达任务地点的目。

13、的 地位置信息， 并发送至相应的无人机； 获得针对无人机设置的机载电池的充电阈值的上限电量值以及下限电量值， 并发送至 相应的无人机， 所述当前可用电量值为： 无人机的机载电池的剩余电量值与所述下限电量 值的差值。 10.一种无人机自主循迹充电装置， 其特征在于， 所述装置应用于所述无人机充电系统 的总控平台， 所述无人机充电系统还包括： 无人机以及无线充电平台； 所述装置包括： 第一获得模块， 被配置为获得无人机发送的充电请求， 其中， 所述充电请求为： 所述无 人机基于其当前所处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需到 达任务地点的目的地位置信息， 判断其机载电池的当。

14、前可用电量值不可支持其飞行至各任 务地点的情况下发送的请求； 第一确定模块， 被配置为基于所述无人机的当前位置信息以及各无线充电平台的平台 位置信息， 确定出距离所述无人机最近的目标无线充电平台的目标平台位置信息； 反馈模块， 被配置为将所述目标平台位置信息反馈给所述无人机； 第二获得模块， 被配置为获得所述无人机发送的携带其充电所需的充电需求功率的充 电命令， 其中， 所述充电命令为： 所述无人机到达所述目标无线充电平台之后发送的命令； 第一发送模块， 被配置为向所述目标无线充电平台发送携带所述充电需求功率的充电 通知， 以使所述目标无线充电平台基于所述充电通知携带的所述充电需求功率放电， 。

15、所述 无人机为其机载电池充电。 权利要求书 3/3 页 4 CN 112109576 A 4 一种无人机自主循迹充电方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及无人机充电技术领域， 具体而言， 涉及一种无人机自主循迹充电方法 及装置。 背景技术 0002 随着技术的发展， 无人机在侦察、 巡航、 通信中继以及信息对抗等方面的作用日渐 突出。 由于无人机的电池容量的限制， 无人机的续航时间以及续航里程都不足以支撑无人 机长时间以及远距离执行任务。 为了保证无人机的任务执行， 需要考虑如何为无人机充电。 0003 目前， 对无人机进行充电的方式一般采用的插拔式充电， 该类充电方式人员的参 与度较高，。

16、 无人机以及充电设备的充电接口裸露， 危险系数大。 发明内容 0004 本发明提供了一种无人机自主循迹充电方法及装置， 以实现对无人机的无线充 电， 提高安全性。 具体的技术方案如下： 0005 第一方面， 本发明实施例提供了一种无人机自主循迹充电方法， 所述方法应用于 所述无人机充电系统的总控平台， 所述无人机充电系统还包括： 无人机以及无线充电平台； 0006 获得无人机发送的充电请求， 其中， 所述充电请求为： 所述无人机基于其当前所处 位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需到达任务地点的目的地 位置信息， 判断其机载电池的当前可用电量值不可支持其飞行至各任务地点的。

17、情况下发送 的请求； 0007 基于所述无人机的当前位置信息以及各无线充电平台的平台位置信息， 确定出距 离所述无人机最近的目标无线充电平台的目标平台位置信息； 0008 将所述目标平台位置信息反馈给所述无人机； 0009 获得所述无人机发送的携带其充电所需的充电需求功率的充电命令， 其中， 所述 充电命令为： 所述无人机到达所述目标无线充电平台之后发送的命令； 0010 向所述目标无线充电平台发送携带所述充电需求功率的充电通知， 以使所述目标 无线充电平台基于所述充电通知携带的所述充电需求功率放电， 所述无人机为其机载电池 充电。 0011 可选的， 无线充电平台包括离网型微电网模块和无线传。

18、能发射模块； 0012 所述离网型微电网模块基于所述总控平台发送的充电通知携带的充电需求功率， 输出满足所述充电需求功率的直流电至所述无线传能发射模块； 0013 所述无线传能发射模块接收满足所述充电需求功率的直流电， 并将满足所述充电 需求功率的直流电转化为电磁， 以进行放电。 0014 可选的， 所述无线传能发射模块包括功率控制器、 全桥逆变电路、 谐振补偿网络、 功率分配控制单元以及阵列式发射线圈， 所述阵列式发射线圈中每一发射线圈并联； 相应 的， 所述无人机的支架上设置有接收线圈； 说明书 1/23 页 5 CN 112109576 A 5 0015 所述功率控制器控制所述全桥逆变电。

19、路将所接收的满足所述充电需求功率的直 流电， 转换为满足所述充电需求功率的高频方波电， 并将所述高频方波电输入所述谐振补 偿网络； 0016 所述谐振补偿网络将所述高频方波电转换为满足所述充电需求功率的高频正弦 交流电， 并加载至所述阵列式发射线圈； 0017 所述功率分配控制单元感应降落至所述阵列式发射线圈的表面的无人机的接收 线圈， 与所述阵列式发射线圈中的目标发射线圈的匹配情况； 基于所述匹配情况控制所述 目标发射线圈对应支路的电流导通， 以通过所述目标发射线圈， 将满足所述充电需求功率 的高频正弦交流电转换为电磁， 以进行放电； 0018 所述无人机通过与所述目标发射线圈磁耦合的接收线。

20、圈， 为所述机载电池充电。 0019 可选的， 阵列式发射线圈中的每一发射线圈的面积大于所述无人机的支架所占面 积； 所述无人机的每一支架设置一接收线圈； 和/或所述无人机降落至所述阵列式发射线圈 表面时， 接收线圈距离所述阵列式发射线圈表面的距离为3到5厘米。 0020 可选的， 所述离网型微电网模块包括： 储能电池、 柴油发电机、 光伏发电机以及风 力发电机中的至少两个以及能量分配单元； 所述能量分配单元判断所述储能电池的输出功 率， 是否满足所述总控平台发送的充电通知所携带的充电需求功率； 若判断为满足， 启动所 述储能电池输出满足所述充电需求功率的直流电至所述无线传能发射模块； 若判断。

21、为不满 足， 启动所述柴油发电机或光伏发电机或风力发电机输出满足所述充电需求功率的直流电 至所述无线传能发射模块； 0021 所述光伏发电机和/或所述风力发电机可为所述储能电池充电。 0022 可选的， 所述无人机包括： 感知器件、 飞行控制器、 无线传能接收端以及第一无线 通信模块； 所述感知器件感知所述无人机当前所处位置的环境信息， 并发送至所述飞行控 制器； 0023 所述飞行控制器获得所述感知器件感知的环境信息， 并基于所述环境信息确定所 述无人机当前所处位置的当前位置信息以及所对应当前障碍物的障碍物位置信息； 基于当 前所处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需。

22、到达任务地点的 目的地位置信息， 判断其机载电池的当前可用电量值是否可支持其飞行至各任务地点； 若 判断为否， 生成充电请求， 并发送至所述第一无线通信模块； 获得所述第一无线通信模块发 送的所述总控平台基于所述充电请求反馈的距离所述无人机最近的目标无线充电平台的 目标平台位置信息； 基于当前位置信息、 障碍物位置信息及目标平台位置信息， 判断其机载 电池的当前可用电量值是否可支持其行至所述目标无线充电平台； 若判断为是， 飞行至所 述目标无线充电平台； 在到达所述目标无线充电平台之后， 生成携带充电需求功率的充电 命令， 并发送至所述第一无线通信模块； 0024 所述第一无线通信模块向所述总。

23、控平台发送充电请求； 获得所述总控平台反馈的 目标平台位置信息； 向所述总控平台发送所述充电命令； 0025 所述无线传能接收端获得所述目标无线充电平台放射的电能； 为无人机的机载电 池充电。 0026 可选的， 所述无线传能接收端包括电池管理组件； 所述方法还包括： 0027 获得并显示所述无人机的第一无线通信模块发送的无人机机载电池的电池相关 说明书 2/23 页 6 CN 112109576 A 6 信息， 其中， 所述电池相关信息为电池管理组件实时或定时读取并发送至第一无线通信模 块的信息， 所述电池相关信息包括： 所述机载电池的剩余电量值、 充/放电电流信息、 充/放 电电压信息以及。

24、电池温度信息中的至少一类信息。 0028 可选的， 所述方法还包括： 获得并显示所述无人机发送的无人机状态信息、 无人机 当前所处位置的当前位置信息、 无人机到达目标位置所需电量值， 所述无人机状态信息包 括闲置状态信息、 在航状态信息以及充电状态信息， 所述目标位置包括： 所述任务地点中的 最终到达地点位置或距离无人机当前所在位置最近的目标无线充电平台所在位置； 基于所 获得的无人机当前所处位置的当前位置信息， 显示所述无人机当前所处位置对应的3D地 图； 在无人机处于在航状态的情况下， 显示距离所述无人机当前所处位置最近的目标无线 充电平台的平台标识信息； 在无人机处于充电状态的情况下， 。

25、显示所述无人机对应的目标 无线充电平台的平台标识信息、 充电位的标识信息、 充电需求功率、 充电效率信息以及所述 目标无线充电平台的剩余电量值， 其中， 所述充电位的标识信息为： 所述目标无线充电平台 的发射线圈中与所述无人机的接收线圈匹配的目标发射线圈的标识信息。 0029 可选的， 所述方法还包括： 获得针对无人机配置的任务地点的位置信息， 作为该无 人机所需到达任务地点的目的地位置信息， 并发送至相应的无人机； 获得针对无人机设置 的机载电池的充电阈值的上限电量值以及下限电量值， 并发送至相应的无人机， 所述当前 可用电量值为： 无人机的机载电池的剩余电量值与所述下限电量值的差值。 00。

26、30 第二方面， 一种无人机自主循迹充电装置， 所述装置应用于所述无人机充电系统 的总控平台， 所述无人机充电系统还包括： 无人机以及无线充电平台； 所述装置包括： 0031 第一获得模块， 被配置为获得无人机发送的充电请求， 其中， 所述充电请求为： 所 述无人机基于其当前所处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所 需到达任务地点的目的地位置信息， 判断其机载电池的当前可用电量值不可支持其飞行至 各任务地点的情况下发送的请求； 0032 第一确定模块， 被配置为基于所述无人机的当前位置信息以及各无线充电平台的 平台位置信息， 确定出距离所述无人机最近的目标无线充电平台的目。

27、标平台位置信息； 0033 反馈模块， 被配置为将所述目标平台位置信息反馈给所述无人机； 0034 第二获得模块， 被配置为获得所述无人机发送的携带其充电所需的充电需求功率 的充电命令， 其中， 所述充电命令为： 所述无人机到达所述目标无线充电平台之后发送的命 令； 0035 第一发送模块， 被配置为向所述目标无线充电平台发送携带所述充电需求功率的 充电通知， 以使所述目标无线充电平台基于所述充电通知携带的所述充电需求功率放电， 所述无人机为其机载电池充电。 0036 由上述内容可知， 本发明实施例提供的一种无人机自主循迹充电方法及装置， 方 法包括： 总控平台获得无人机发送的充电请求， 其中。

28、， 充电请求为： 无人机基于其当前所处 位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需到达任务地点的目的地 位置信息， 判断其机载电池的当前可用电量值不可支持其飞行至各任务地点的情况下发送 的请求； 基于无人机的当前位置信息以及各无线充电平台的平台位置信息， 确定出距离无 人机最近的目标无线充电平台的目标平台位置信息； 将目标平台位置信息反馈给无人机； 获得无人机发送的携带其充电所需的充电需求功率的充电命令， 其中， 充电命令为： 无人机 说明书 3/23 页 7 CN 112109576 A 7 到达目标无线充电平台之后发送的命令； 向目标无线充电平台发送携带充电需求功率的充 。

29、电通知， 以使目标无线充电平台基于充电通知携带的充电需求功率放电， 无人机为其机载 电池充电。 0037 应用本发明实施例， 无人机在存在充电需求的情况下， 向总控平台发送充电请求， 以获得总控平台反馈的距离无人机所处位置最近的目标无线充电平台的目标平台位置信 息； 进而， 无人机在确定其机载电池的当前可用电量值可支持其飞行至目标无线充电平台 的情况下， 飞行至目标无线充电平台， 并向总控平台发送包括充电需求功率的充电命令， 总 控平台向目标无线充电平台发送充电通知， 目标无线充电平台基于充电通知携带的充电需 求功率放电， 无人机为其机载电池充电， 通过无线充电平台为无人机充电， 实现对无人机。

30、的 无线充电， 提高安全性。 并且通过总控平台的统筹规划， 为存在充电需求的无人机提供距离 其最近的目标无线充电平台的目标平台位置信息， 以在无人机可飞行至目标无线充电平台 的情况下， 飞行至目标无线充电平台进行充电， 在一定程度上为无人机的远距离航行提供 支持， 在一定程度上解决了无人机航行范围受限、 充电不便的问题， 实现无人机全自动的能 量补给。 当然， 实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。 0038 本发明实施例的创新点包括： 0039 1、 无人机在存在充电需求的情况下， 向总控平台发送充电请求， 以获得总控平台 反馈的距离无人机所处位置最近的目标无线充。

31、电平台的目标平台位置信息； 进而， 无人机 在确定其机载电池的当前可用电量值可支持其飞行至目标无线充电平台的情况下， 飞行至 目标无线充电平台， 并向总控平台发送包括充电需求功率的充电命令， 总控平台向目标无 线充电平台发送充电通知， 目标无线充电平台基于充电通知携带的充电需求功率放电， 无 人机为其机载电池充电， 通过无线充电平台为无人机充电， 实现对无人机的无线充电， 提高 安全性。 并且通过总控平台的统筹规划， 为存在充电需求的无人机提供距离其最近的目标 无线充电平台的目标平台位置信息， 以在无人机可飞行至目标无线充电平台的情况下， 飞 行至目标无线充电平台进行充电， 在一定程度上为无人。

32、机的远距离航行提供支持， 在一定 程度上解决了无人机航行范围受限、 充电不便的问题， 实现无人机全自动的能量补给。 0040 2、 无线充电平台包括离网型微电网模块和无线传能发射模块， 即可以通过离网型 微电网模块为无人机提供满足其所需的充电需求功率的电能， 为无人机补充电能， 具有多 负载功率自适应的效果。 包括离网型微电网模块的无线充电平台的部署范围可不受国家电 网的部署局限， 可实现在偏远山林、 海上孤岛以及高原边境等地区的部署， 进而为无人机在 偏远山林、 海上孤岛以及高原边境等地区的长航时、 远距离巡航飞行提供基础。 并且通过无 线传能发射模块的目标发射线圈， 将满足所述充电需求功率。

33、的直流电转化为电磁， 以进行 放电， 实现无人机的无线充电， 保证安全性。 0041 3、 发射线圈为阵列式发射线圈， 且发射线圈为并联连接， 并且无线传能发射模块 的功率分配控制单元可感应降落至阵列式发射线圈的无人机的接收线圈与阵列式发射线 圈中的目标发射线圈的匹配情况， 进而， 控制目标发射线圈对应支路的导通即电流的导通， 其他发射线圈对应支路的闭合即电流的闭合， 以可实现与无人机的接收线圈匹配的目标发 射线圈单独工作， 此设计对无人机的定点降落有较强的容错能力， 使得无人机的有效降落 范围由一个发射线圈的大小， 扩大至整个阵列式发射线圈的大小， 对无人机充电降落时的 定位精度要求大大降低。

34、， 且控制仅目标发射线圈工作可达到节能的效果， 在一定程度上提 说明书 4/23 页 8 CN 112109576 A 8 高电能传输效率。 0042 4、 无人机支架上设置的接收线圈的尺寸小于无线充电平台所设置的发射线圈的 尺寸， 在一定程度上实现了无人机上接收线圈的轻量化设计， 无人机降落至所述目标无线 充电平台时， 接收线圈距离地面距离为3到5厘米， 在一定程度上提高了电能传输效率。 0043 5、 总控平台的第二无线通信模块获得无人机发送的电池相关信息并通过信息显 示器件显示， 获得无人机的无人机状态信息、 无人机当前所处位置的当前位置信息、 无人机 到达目标位置所需电量值， 并通过所。

35、述信息显示器件显示， 并在无人机处于不同状态下显 示无人机对应的不同内容， 实现无人机相关信息以及无线充电平台的相关信息的可视化。 0044 6、 总控平台提供无人机的所需到达任务地点的目的地位置信息、 机载电池的充电 阈值的上限电量值以及下限电量值的配置功能， 可实现对无人机的可视化远程控制。 附图说明 0045 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发 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。 0046。

36、 图1为本发明实施例提供的无人机自主循迹充电方法的一种流程示意图； 0047 图2A为本发明实施例提供的无人机充电系统的一种结构示意图； 0048 图2B为本发明实施例提供的无人机充电系统的另一种结构示意图； 0049 图3A为无线传能发射模块132的一种电路示意图； 0050 图3B为无人机降落至阵列式发射线圈表面的一种场景示意图； 0051 图3C为信息显示器件122的显示界面的一种示意图； 0052 图3D为无线充电系统中故障诊断树的一种示意图； 0053 图4为本发明实施例提供的无人机自主循迹充电装置的一种结构示意图。 具体实施方式 0054 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明。

37、实施例中的技术方案进行清楚、 完 整的描述。 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基 于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0055 需要说明的是， 本发明实施例及附图中的术语 “包括” 和 “具有” 以及它们的任何变 形， 意图在于覆盖不排他的包含。 例如包含的一系列步骤或单元的过程、 方法、 系统、 产品或 设备没有限定于已列出的步骤或单元， 而是可选地还包括没有列出的步骤或单元， 或可选 地还包括对于这些过程、 方法、 产品或设备固有的其他步骤或单元。 0056 本发明。

38、提供了一种无人机自主循迹充电方法及装置， 以实现对无人机的无线充 电， 提高安全性。 下面对本发明实施例进行详细说明。 0057 图1为本发明实施例提供的无人机自主循迹充电方法的一种流程示意图， 所述方 法应用于所述无人机充电系统的总控平台， 无人机充电系统还包括： 无人机以及无线充电 平台； 如图1所示， 所述方法可以包括如下步骤： 说明书 5/23 页 9 CN 112109576 A 9 0058 S101： 获得无人机发送的充电请求， 其中， 所述充电请求为： 所述无人机基于其当 前所处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置信息及所需到达任务地点的 目的地位置信息， 判断其。

39、机载电池的当前可用电量值不可支持其飞行至各任务地点的情况 下发送的请求； 0059 S102： 基于所述无人机的当前位置信息以及各无线充电平台的平台位置信息， 确 定出距离所述无人机最近的目标无线充电平台的目标平台位置信息； 0060 S103： 将所述目标平台位置信息反馈给所述无人机； 0061 S104： 获得所述无人机发送的携带其充电所需的充电需求功率的充电命令， 其中， 所述充电命令为： 所述无人机到达所述目标无线充电平台之后发送的命令； 0062 S105： 向所述目标无线充电平台发送携带所述充电需求功率的充电通知， 以使所 述目标无线充电平台基于所述充电通知携带的所述充电需求功率放。

40、电， 所述无人机为其机 载电池充电。 0063 本发明实施例中， 该无人机充电系统可以包括至少一个无人机， 各无人机的状态 可以包括闲置状态、 在航状态以及充电状态， 各无人机的状态可以相同也可以不同。 该无线 充电平台为多个无线充电平台。 为了便于总控平台对无人机以及无线充电平台的管理， 总 控平台记录有各无人机对应的无人机标识信息以及无线充电平台对应的平台标识信息。 其 中， 无人机标识信息可以为无人机的序列号以及无人机在无人机充电系统的标号等可以唯 一标识无人机的信息； 平台标识信息可以为无线充电平台的序列号以及无线充电平台在无 人机充电系统的标号等可以唯一标识无线充电平台的信息。 00。

41、64 在一种实现方式中， 无人机处于非闲置状态的情况下， 可以实时采集获得自身当 前所处位置的当前位置信息， 进而将所获得的自身当前所处位置的当前位置信息发送至总 控平台。 总控平台获得无人机当前所处位置的当前位置信息， 进而可以实现对无人机的监 控以及后续的统筹操作。 0065 在一种实现方式中， 无人机可以包括感知器件、 飞行控制器、 无线传能接收端以及 第一无线通信模块。 0066 感知器件可以感知无人机当前所处位置的环境信息， 并发送至飞行控制器。 一种 情况中， 该感知器件可以包括但不限于定位传感器和避障传感器。 其中， 定位传感器可以包 括但不限于： 全球定位系统， 例如： GPS。

42、(Global Position System， 全球定位系统)、 GLONASS (格洛纳斯)全球卫星导航系统、 北斗卫星定位系统， RTK载波相位差分系统， IMU(inertial measurement unit， 惯性测量单元)， 相机等视觉传感器， 激光雷达， 超声波传感器， 红外传 感器及其组合。 避障传感器可以包括但不限于： 相机等视觉传感器、 激光雷达、 超声波传感 器、 红外传感器及其组合。 0067 飞行控制器可以内嵌预设感知定位算法、 预设路径规划算法以及预设控制执行算 法。 飞行控制器获得感知器件感知的环境信息， 并利用预设感知定位算法， 基于环境信息确 定无人机当前。

43、所处位置的当前位置信息以及所对应当前障碍物的障碍物位置信息。 并利用 预设路径规划算法， 基于当前所处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍物的障碍物位置 信息及所需到达任务地点的目的地位置信息， 进行路径规划， 确定出无人机从其当前所处 位置， 在躲避过各当前障碍物的情况下， 到达各任务地点的第一路径信息， 并预估飞行该第 一路径信息所对应路径所需耗费电量值， 是否不大于无人机的机载电池的当前可用电量 说明书 6/23 页 10 CN 112109576 A 10 值， 即判断无人机的机载电池的当前可用电量值是否可支持其飞行至各任务地点； 若判断 为否， 飞行控制器生成充电请求， 并发送至第一。

44、无线通信模块。 0068 其中， 上述所需到达任务地点的目的地位置信息包括： 无人机本次飞行任务过程 中尚未到达的任务地点的目的地位置信息。 0069 一种情况， 在利用预设路径规划算法， 基于当前所处位置的当前位置信息、 所对应 当前障碍物的障碍物位置信息及所需到达任务地点的目的地位置信息， 进行路径规划， 确 定出无人机从其当前所处位置， 在躲避过各当前障碍物的情况下， 到达各任务地点的第一 路径信息的过程中， 需要第一路径信息满足如下约束条件： 0070 0071 其中， D表示第一路径信息对应的路程距离， V(t)表示无人机水平飞行速度， S(t)-Smin表示无人机的机载电池的当前可。

45、用电量值， S(t)表示无人机的 机载电池的当前剩余电量值， Smin表示无人机的充电阈值下限； I表示无人机水平匀速飞行 时机载电池的平均放电电流。 0072 总控平台通过其第二无线通信模块获得该无人机通过第一无线通信模块发送的 充电请求， 并通过其设置的处理器基于该无人机当前所处位置的当前位置信息以及各无线 充电平台的平台位置信息， 确定出距离该无人机当前所处位置最近的无线充电平台， 作为 该无人机对应的目标无线充电平台， 并通过第二无线通信模块将该目标无线充电平台的目 标平台位置信息发送至该无人机的第一无线通信模块。 0073 无人机的第一无线通信模块获得总控平台通过第二无线通信模块发送。

46、的目标平 台位置信息， 并发送至飞行控制器。 飞行控制器利用预设路径规划算法， 基于无人机当前所 处位置的当前位置信息、 所对应障碍物位置信息及目标平台位置信息， 进行路径规划， 确定 出无人机从当前所处位置， 在躲避过各当前障碍物的情况下， 到达目标无线充电平台的第 二路径信息， 并预估飞行该第二路径信息所对应路径所需耗费电量值， 是否不大于无人机 的机载电池的当前可用电量值， 即判断无人机的机载电池的当前可用电量值是否可支持其 飞行至目标无线充电平台； 若判断为是， 飞行控制器利用预设控制执行算法以及第二路径 信息， 确定飞行控制参数， 无人机基于飞行控制参数， 飞行至目标无线充电平台。 。

47、0074 一种情况， 上述飞行控制器利用预设路径规划算法， 基于无人机当前所处位置的 当前位置信息、 所对应障碍物位置信息及目标平台位置信息， 进行路径规划， 确定出无人机 110从当前所处位置， 在躲避过各当前障碍物的情况下， 到达目标无线充电平台的第二路径 信息的过程中， 需要第二路径信息满足如下约束条件： 0075 0076 其中， D2表示第二路径信息， 对应的路程距离， V(t)表示无人机水平飞行速度， S(t)-Smin表示无人机的机载电池的当前可用电量值， S(t)表示无人机的 机载电池的当前剩余电量值， Smin表示无人机的充电阈值下限； I表示无人机水平匀速飞行 时机载电池的。

48、平均放电电流。 0077 在一种情况中， 上述D2可以为无人机当前所处位置与目标无线充电平台所处位置 之间的直线距离。 说明书 7/23 页 11 CN 112109576 A 11 0078 后续的， 无人机在到达目标无线充电平台， 即降落至目标无线充电平台的充电平 面之后， 无人机的第一无线通信模块向总控平台发送充电命令， 其中， 充电命令携带无人机 充电所需的充电需求功率； 总控平台通过第二无线通信模块获得该充电命令之后， 向目标 无线充电平台发送携带该充电需求功率的充电通知。 其中， 目标无线充电平台的充电平面 即后续的提到的目标无线充电平台的发射线圈所在平面。 0079 目标无线充电。

49、平台获得该充电通知， 采用磁耦合谐振技术， 基于充电通知携带的 充电需求功率放电， 即放射电能； 无人机的无线传能接收端获得目标无线充电平台放射的 电能， 为无人机的机载电池充电。 0080 后续的， 若无人机的机载电池的电量值达到充电阈值上限， 则确定无人机的机载 电池充电完成， 无人机基于所感知到的其当前所处位置的当前位置信息、 所对应当前障碍 物的障碍物位置信息以及所需达到的任务地点的目的地位置信息， 规划路径， 得到第三路 径信息， 并判断其机载电池的当前可用电量值是否可支持其飞行至所需达到的各任务地 点， 即沿第三路径信息所对应路径进行完整飞行； 若判断为是， 基于第三路径信息飞行至。

50、各 所需达到的任务地点， 执行相应的任务。 一种情况， 在无人机确定其执行完成任务后， 可原 地待命。 0081 在另一种实现方式中， 若飞行控制器判断无人机的机载电池的当前可用电量值不 可支持其飞行至目标无线充电平台， 则无人机可以在原地待命。 0082 其中， 飞行控制器可以为任一具有计算能力的处理器芯片。 0083 应用本发明实施例， 无人机在存在充电需求的情况下， 向总控平台发送充电请求， 以获得总控平台反馈的距离无人机所处位置最近的目标无线充电平台的目标平台位置信 息； 进而， 无人机在确定其机载电池的当前可用电量值可支持其飞行至目标无线充电平台 的情况下， 飞行至目标无线充电平台，。