[发明专利]一种基于高空精确停靠的多旋翼无人机高效补能方法

说明书

本发明属于飞行器停靠技术领域，具体涉及无人机高空精准停靠及高效补能方法。一种基于高空精确停靠的多旋翼无人机高效补能方法，包括如下步骤：S1：根据巡航任务搭建停机舱；S2：无人机起飞时计算出无人机飞行的最远距离，并根据巡航任务选取接近飞行最远距离的停机舱停靠；S3：在无人机巡航时实时判断自身的剩余电量，和确认停靠的停机舱；S4：无人机确认停机舱后，无人机根据定位停靠在停机舱内进行充电。本发明给出了无人机在高空精确停靠下的补能方案，包括实验方案、还有在不同的负载、速度和高度下的测试和处理方案。可以扩大无人机巡航的范围，使无人机应用的领域更为广泛，同时也使无限续航成为可能。

技术领域

本发明属于飞行器停靠技术领域，具体涉及无人机高空精准停靠及高效补能方法。

技术背景

近年来，多旋翼飞行器广泛应用于电力巡检、侦查搜救、环境监测等领域，不仅可以提高工作的执行效率，还可以降低作业的难度和危险性。然而无人机在这些场合的使用缺陷也异常明显，就是无人机的续航问题。现有多旋翼无人机的补能方式主要有采用高密度锂电池、太阳能充电和激光补能。但是这些方式都存在很大的缺陷。使用锂电池的无人机一般仅能续航20-40分钟，常常无法连续作业，中途需要工作人员给无人机更换电池。并且采用大密度的锂电池的时候会增大电池的重量和体积会增加无人机的载重，导致飞行不稳定。太阳能补能时会受天气的影响在阴雨天时无法有效的补能，当夜晚作业时就需要靠无人机上搭载的光伏板储能供电，这样就会安装较多的光伏板也会造成无人机飞行不稳定就存在利用效率低下的问题。激光补能的不足之处在于现在国内外并没有成熟的技术使激光准确无偏差的打在无人机上的电池板上。由于没有有效的无人机补能方式极大的限制了无人机的应用场景和自动化作业程度。这是目前无人机在各行业领域无法广，泛推行的主要原因之一。因此，开展无人机户外自主巡航作业自主充电系统的研究是极其必要的。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，利用无人机精确引导至停机舱内充电技术来解决上述技术问题的技术方案，具体技术方案如下：

一种基于高空精确停靠的多旋翼无人机高效补能方法，包括如下步骤：

S1：根据巡航任务搭建停机舱；

S2：无人机起飞时计算出无人机飞行的最远距离，并根据巡航任务选取接近飞行最远距离的停机舱停靠；

S3：在无人机巡航时实时判断自身的剩余电量，和确认停靠的停机舱；

S4：无人机确认停机舱后，无人机根据定位停靠在停机舱内进行充电；

进一步的，停机舱搭建在巡航任务沿线上的户外、高楼或杆塔上。

进一步的，停机舱的供电方式包括光伏、市电或线路高压感应取电。

进一步的，飞行最远距离的计算方法具体为：

其中，d为飞行距离，R为地球的半径，为出发点的纬度，为飞行最远距离点的纬度，Δλ表示两点经度的差值。

进一步的，无人机判断自身电量的方法具体为：

其中，Soc₀为初始电量，P_v1为无人机上升飞行能量消耗，P_h为无人机水平飞行能量消耗，P_v2为无人机下降飞行能量消耗，h₁为无人机上升的飞行高度，h₂为无人机下降的飞行高度，d为无人机水平飞行距离，v_v1为无人机上升飞行的垂直飞行速度，v_v2为无人机下降飞行的垂直飞行速度，v_h为无人机水平飞行速度，w_p无人机旋转的角速度，η为能量损耗参数。

进一步的，步骤S3中，无人机实时判断自身剩余电量，电量低于临界值后确认停靠的停机舱。