[发明专利]一种无人机集群的无线充电方法

说明书

本发明公开了一种无人机集群的无线充电方法，属于无人机充电领域。本发明包括：1)基于无人机集群，在地面建立无线充电站阵列和地面控制基站；2)无人机集群中的无人机发送当前任务数据、能量信息和位置信息给地面控制基站；地面控制基站利用能量消耗模型计算能量消耗，并将结果回传给相应的无人机和无线充电站；所述无人机的充电开关和无线充电站根据回传结果决定启动与否。本发明的无人机集群的充电方法，解决了无人机集群执行任务时续航不足的问题，极大拓宽了无人机的应用场景。

技术领域

本发明属于无人机充电领域，尤其是一种无人机集群的无线充电方法。

背景技术

无人机作为一种自主飞行器，在现代应用中发挥着难以替代的作用。无人机组网也在现代应用中越来越普遍。然而无人机网络由于无人机架次多，执行任务时间长，经常会出现电池电量不足以支撑整个集群完成任务的情况。而传统的解决问题的方式大致有以下几种：第一种是增加电池容量，但是这种方案会导致无人机负重增加，降低其有效载荷。第二种是在任务执行过程中降落充电，这种方案费时费力，在实际应用中不现实。第三种是为无人机加装太阳能收集板，通过收集太阳辐射将其转化为无人机的电量，这种方法需要大面积的太阳能收集板，而且面临着因环境问题导致的太阳能不足的情况，因此该方法不适用于小机型，多架次，长航时的任务。第四种是在无人机执行任务的各地部署无人机无线充电站，这种方法对于单架次无人机充电有着良好的效用，但是当有多架次无人机同时需要充电时，这种方案难以选择具体为哪一架次充电，在面临无人机集群充电时不够智能化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无人机集群的无线充电方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种无人机集群的无线充电方法，包括以下步骤：

1)基于无人机集群，在地面建立无线充电站阵列和地面控制基站；

2)无人机集群中的无人机发送当前任务数据和能量信息给地面控制基站；

地面控制基站利用能量消耗模型计算能量消耗，并将结果回传给相应的无人机；

地面控制基站根据结果控制无线充电站阵列中相应的无线充电站启停，无人机的充电开关根据回传的结果决定启动与否；

任务信息包括航线完成度和位置信息。

进一步的，若步骤2)中回传结果为无人机的电量小于预设值，则地面控制基站控制无线充电站阵列中相应的充电站启动并发射电磁波，同时无人机打开充电开关进行充电，直至无人机电量达到预设值；

无线充电站发射的电磁波能够到达无人机所处位置。

进一步的，若无人机在预设时间内没有接收到步骤2)的回传结果，则无人机打开充电开关且在原位置进行盘旋，则地面控制基站控制无线充电站阵列中相应的充电站启动从而发射电磁波给无人机充电，直至无人机能够接收到回传结果；

无线充电站发射的电磁波能够到达无人机失联处。

进一步的，若无人机在预设时间内没有接收到步骤2)的回传结果，则地面控制基站在地面向无人机失联处对应的位置移动。

进一步的，当步骤1)中无人机集群在同一高度均布时，在均布的平面上划分正方形网格，无人机均处于正方形网格内，在正方形网格的顶点对应的地面上设置无线充电站；

正方形网络的边长为D，无线充电站的充电半径为C_r，则

进一步的，无人机上加装有太阳能收集板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：