[发明专利]一种无人机快速自动续航系统

说明书

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机快速自动续航系统，包括外部VICON视觉+GPS定位系统、无人机飞行参数感知节点、TMS320微处理器、自主飞行控制系统以及充电模块；TMS320微处理器用于接收外部VICON视觉+GPS定位系统、无人机飞行参数感知节点所反馈的无人机定位参数、无人机飞行姿态参数、速度参数及电池工况参数，并基于预设的算法实现无人机飞行任务、充电模块工作任务的规划，自主飞行控制系统用于执行无人机飞行任务和充电模块工作任务。本发明可以实现无人机的快速自动续航，保证其可在较大范围内连续动态地执行飞行任务。

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机快速自动续航系统。

背景技术

随着无人机行业的快速发展，无人机正日益广泛地应用于人们的生产生活中，但是由于电池行业发展的瓶颈，无人机在较大范围内连续动态地执行飞行任务时的续航能力十分有限。一般民用的无人机系统航时为20多分钟，行业应用的无人机系统航时也仅有1-2小时。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种无人机快速自动续航系统，可以实现无人机的快速自动续航，保证其可在较大范围内连续动态地执行飞行任务。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种无人机快速自动续航系统，包括外部VICON视觉+GPS定位系统、无人机飞行参数感知节点、TMS320微处理器、自主飞行控制系统以及充电模块；外部VICON视觉+GPS定位系统用于实时反馈无人机定位参数，无人机飞行参数感知节点用于实时反馈无人机的飞行姿态参数、速度参数及电池工况参数，TMS320微处理器用于接收外部VICON视觉+GPS定位系统、无人机飞行参数感知节点所反馈的无人机定位参数、无人机飞行姿态参数、速度参数及电池工况参数，并基于预设的算法实现无人机飞行任务、充电模块工作任务的规划，自主飞行控制系统用于执行无人机飞行任务和充电模块工作任务，包括姿态控制器、速度控制器、轨迹规划器和充电模块控制器，姿态控制器采用闭环控制策略，且以1000Hz频率进行控制，在姿态稳定可控基础上，速度控制器以姿态为虚拟输入量对无人机飞行速度进行控制，轨迹规划器用于根据当前周围环境生成合理的参考轨迹曲线，充电模块控制器则用于实现充电模块工况的调控，从而实现自动续航。

进一步地，所述无人机飞行姿态参数包括纬度、经度、高程、航向角（Phi）、俯仰角（Omega）及翻滚角（Kappa）。

进一步地，所述电池工况参数包括电池输出电压参数以及电池电量余量参数。

进一步地，所述充电模块与电池之间安装有用于实现充电模块与电池对接、断开的活动开关，且充电模块与电机之间安装有用于实现充电模块与电机对接、断开的活动开关，电池与电机之间安装有用于实现电池与电机对接、断开的活动开关。

进一步地，所述TMS320微处理器与活动开关之间通过LoRa无线通信模块实现通讯，TMS320微处理器通过控制各个活动开关的启闭实现无人机供电模式的切换。

进一步地，所述TMS320微处理器内载电池工况评估模块，用于基于电池输出电压参数实现电池工况的评估；当电池工况落入预设的危险门限时，实现充电模块与无人机电机的对接，并在充电模块对接完成后，断开电池与无人机电机的连接。

进一步地，所述TMS320微处理器内载无人机飞行任务规划模块，在电池工况参数和/当前飞行距离落入预设的门限时启动，用于通过模糊神经网络算法根据无人机定位参数、无人机飞行姿态参数、速度参数及电池工况参数以及预设的应急目的地位置信息实现无人机飞行任务的规划。

进一步地，所述TMS320微处理器内载充电模块工作任务规划模块，在在电池工况参数落入预设的门限时启动，用于通过模糊神经网络算法根据电池工况参数实现充电模块工作任务的规划，该工作任务包括充电模块的输出电压值、供电时间，供电方式等。

本发明具有以下有益效果：