[发明专利]基于路灯的旋翼无人机充电系统及其充电方法

权利要求书

1.基于路灯的旋翼无人机充电系统，所述旋翼无人机充电系统包括：充电装置、路灯单元、旋翼无人机和定位导航模块；其中，

所述充电装置包括凹形弧面体、位于所述凹形弧面体内侧且沿弧面平行方向上水平对称布置的两条凹槽以及位于所述凹形弧面体下方的支撑体；还包括设置在所述凹形弧面体内侧中心处沿弧面平行的“H”形状的落地标识；所述凹槽的中心处还设置有充电座；

所述路灯单元包括灯杆、一端与所述灯杆上端部连接且另一端与支撑体连接的支架以及位于所述支撑体下侧均匀设置的LED灯；

所述旋翼无人机包括支腿、与所述支腿连接的落地架、位于所述落地架两端的滚轮、机身、位于所述机身四周的飞行控制与动力单元、位于所述机身上部的GPS模块、位于所述机身正下方的红外相机以及电池单元；

所述旋翼无人机充电系统还包括缠绕在所述落地架中部的接触线圈，所述接触线圈通过导线与所述电池单元相连接；

所述凹槽间的水平距离与所述落地架间的水平距离相等且所述凹槽的开口大于所述落地架的直径；

所述定位导航模块包括位于所述旋翼无人机下方的UWB定位标签、位于所述灯杆上部的UWB定位基站和位于远端的定位服务器；

所述充电座包括壳体、穿过所述凹槽的充电接触体以及两端分别与所述壳体底部和所述充电接触体相连接的弹簧；

所述壳体底部与所述弹簧之间还设置有压力传感器；所述落地标识由红外反光材料制成；所述凹形弧面体和所述凹槽的表面为绝缘光滑的陶瓷材料制成；所述充电装置还包括有遮罩；所述遮罩由透明材料制成；

所述遮罩包括位于所述凹形弧面体两侧的固定挡板、位于所述凹形弧面体上方且沿所述凹形弧面体对称线布置的一对可移动的圆弧形挡板以及驱动所述圆弧形挡板开闭的驱动机构；所述驱动机构为电机驱动的齿轮传动机构；

所述落地架一共两根且水平平行布置，其端部与所述滚轮连接，所述凹槽位于所述凹形弧面体的内表面下方且与所述凹形弧面体之间平滑过渡，所述红外反光材料为含金属粉的热熔涂料，所述充电接触体表面为圆弧形且与所述接触线圈相互匹配连通后实现充电功能；

所述旋翼无人机充电系统的充电方法包括以下步骤：

a）所述旋翼无人机电量不足时则会在所述GPS模块的导航下开始飞向最近的所述旋翼无人机充电装置；

b）所述旋翼无人机快要接近所述旋翼无人机充电装置时则开启所述UWB定位标签发送UWB脉冲，同时所述UWB定位基站开始捕获并接收到所述UWB脉冲；

c）当所述UWB定位基站接收到所述UWB脉冲时，则停止所述GPS模块的导航并改由UWB定位导航，同时再将多个所述UWB定位基站所捕获的数据实时发送至远端的所述定位服务器；

d）进一步所述定位服务器对获取的数据进行校准，确定所述UWB定位标签达到不同所述UWB定位基站之间的时间差，并利用TDOA算法计算出所述UWB定位标签或所述旋翼无人机的位置，并将位置数据实时回传至所述飞行控制与动力单元；

e）所述飞行控制与动力单元根据回传的位置数据将所述旋翼无人机导航至指定空闲的充电位置正上方附近，然后停止所述UWB定位导航并改由红外识别导航；

f）开启所述红外相机并向下拍摄位于所述旋翼无人机充电装置上的所述落地标识，且始终保持所述落地标识位于拍摄图像的中心附近，从而确保所述旋翼无人机停止在所述落地标识附近；

g）最后所述旋翼无人机由于自身的重力并依托所述滚轮在所述凹形弧面体上滚动作用，进一步实现所述落地架落入所述凹槽中，从而触发所述压力传感器，然后所述充电座接通电源并通过所述接触线圈和所述导线向所述电池单元充电。