本實用新型涉及射頻無線充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機射頻無線充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無線充電，又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備(充電器)將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。

無線充電技術(shù)的發(fā)展和推廣可降低無人機對備用電池或充電線纜的依賴，實現(xiàn)真正無人自動飛行。但是由于電池技術(shù)水平限制，續(xù)航時間是當(dāng)前小型電動無人機面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。目前大部分市面在售的無人機存在以下缺點：

一，采用常規(guī)電池單塊單次充電，在空中停留的時間不超過30分鐘，之后便需要更換電池或連接線纜充電，導(dǎo)致續(xù)航時間短，工作效率低；

二，頻繁更換電池或連接線纜充電，導(dǎo)致無人機對人工輔助的依賴程度較高，操作復(fù)雜；

三，電池結(jié)構(gòu)需要在無人機身設(shè)置可拆裝電池結(jié)構(gòu)或外部充電接口，導(dǎo)致無人機在惡劣環(huán)境中(如雨雪天氣)作業(yè)受到環(huán)境影響。

針對上述問題，本實用新型提供了一種可移動無人機射頻無線充電系統(tǒng)，將無人機的降落—充電—起飛全過程獨立實現(xiàn)，擺脫人為輔助和干預(yù)，延長了無人機續(xù)航時間和最大航程，為無人機順利完成任務(wù)提供保障，實現(xiàn)真正無人自動飛行。此外，由于不再需要經(jīng)常性更換電池，外部充電接口也不再是必要結(jié)構(gòu)設(shè)計，將設(shè)計為完全密封系統(tǒng)，這更有助于其在惡劣環(huán)境中作業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型設(shè)計提供了一種可移動無人機射頻無線充電方系統(tǒng)，目的在于使得無人機的降落—充電—起飛全過程獨立實現(xiàn)，擺脫人為輔助和干預(yù)，省卻插拔有線充電線的繁瑣過程。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種無人機射頻無線充電系統(tǒng)，所述充電系統(tǒng)包括無線充電平臺及無人機，其特征在于：所述無線充電平臺包括射頻發(fā)射器、藍(lán)牙接收器、差分GPS基準(zhǔn)站及控制器，所述射頻發(fā)射器、所述藍(lán)牙接收器及所述差分GPS基準(zhǔn)站分別與所述控制器連接，所述無人機包括射頻接收器、藍(lán)牙發(fā)射器、差分GPS移動站及機載控制器，所述射頻接收器、所述藍(lán)牙發(fā)射器及所述差分GPS移動站分別與機載控制器連接，所述無線充電平臺和所述無人機通過射頻電波通信連接；

所述射頻發(fā)射器，用于將電能以射頻電波的形式進(jìn)行無線發(fā)射；

所述射頻接收器，用于接收所述射頻發(fā)射器發(fā)射的射頻電波；

所述藍(lán)牙接收器，用于檢測和識別進(jìn)入其發(fā)射范圍內(nèi)的搭載所述藍(lán)牙發(fā)射器的無人機，并將識別信息反饋給所述控制器；

所述藍(lán)牙發(fā)射器，用于通過發(fā)射無線信號搜尋和連接所述藍(lán)牙接收器；

所述差分GPS基準(zhǔn)站，用于提供基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信息和載波相位信息；

所述差分GPS移動站，用于接收所述基準(zhǔn)站發(fā)射來的差分改正數(shù)據(jù)并在內(nèi)部進(jìn)行修正解算，并實時獲取移動站的定位信息；

所述控制器，用于控制所述射頻發(fā)射器、所述藍(lán)牙接收器、及所述差分GPS基準(zhǔn)站進(jìn)行工作；

所述機載控制器，用于根據(jù)所述射頻接收器、所述藍(lán)牙發(fā)射器及所述差分GPS移動站反饋的信息控制所述無人機飛行。

優(yōu)選地，所述射頻發(fā)射器包括充電控制開關(guān)、電源、射頻振蕩電路、射頻功率放大電路及發(fā)射線圈，所述充電控制開關(guān)與所述電源連接，所述射頻震蕩電路與所述射頻功率放大電路連接，所述電源與所述射頻震蕩電路連接，所述充電控制開關(guān)與所述射頻功率放大電路連接；所述發(fā)射線圈與所述射頻功率放大電路連接；

所述射頻振蕩電路，用于產(chǎn)生射頻振蕩信號；

所述射頻功率放大電路，用于增益放大的射頻輸出功率；

所述發(fā)射線圈，用于發(fā)射射頻信號。

優(yōu)選地，所述射頻接收器包括充電控制開關(guān)、接收線圈、射頻整流濾波電路及充電控制器，所述充電控制開關(guān)、所述射頻整流濾波電路及所述充電控制器三者相互連接，所述接收線圈與所述射頻整流濾波電路連接；

所述接收線圈，用于接收射頻信號；

所述射頻整流濾波電路，用于將接收到的射頻信號進(jìn)行整流和濾波。

優(yōu)選地，所述的充電控制器為鋰電池充電控制器。

優(yōu)選地，所述差分GPS基準(zhǔn)站與所述差分GPS移動站通過所述控制器的無線數(shù)傳和所述機載控制器的無線數(shù)傳連接。

優(yōu)選地，所述控制器包括無線數(shù)傳單元、充電控制開關(guān)及航路規(guī)劃單元；

所述無線數(shù)傳單元，用于將差分GPS基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信息和載波相位信息通過無線數(shù)傳發(fā)送給所述機載控制器；

所述充電控制開關(guān)，用于接收到藍(lán)牙配對識別信息后接通充電控制開關(guān)，以啟動所述射頻發(fā)射器；

所述航路規(guī)劃單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的控制指令和/或差分GPS定位數(shù)據(jù)對無人機進(jìn)行航路規(guī)劃，并將計算出的航路信息發(fā)送給無人機的所述機載控制器。

優(yōu)選地，所述機載控制器包括無線數(shù)傳單元、充電控制開關(guān)及飛行控制單元；

所述無線數(shù)傳單元，接收差分GPS基準(zhǔn)站播發(fā)的坐標(biāo)信息和載波相位信息；

所述充電控制單元，接收到藍(lán)牙配對識別信息后接通充電控制開關(guān)，以啟動射頻接收器；

所述飛行控制單元，根據(jù)差分GPS定位信息和航路信息進(jìn)行處理計算，產(chǎn)生控制指令。

根據(jù)以上所述技術(shù)方案，本實用新型實現(xiàn)的有益效果是：(1)使無人機的降落—充電—起飛全過程獨立實現(xiàn)，擺脫了人為輔助和干預(yù)，省卻了插拔有線充電線的繁瑣過程；(2)射頻無線技術(shù)對于障礙物有良好的穿透性，可以在收發(fā)端有一定方向偏移時仍達(dá)到很好的能量傳輸性能，充電過程高效快速；(3)充電平臺還可在無人監(jiān)守的狀態(tài)下進(jìn)行對無人機的智能引導(dǎo)和智能充電控制，可以實現(xiàn)無人機充電過程的非接觸和智能化；(4)充電平臺可移動、可在電網(wǎng)供電以及太陽能光伏供電之間實現(xiàn)切換，有助于無人機在復(fù)雜地形、偏遠(yuǎn)地區(qū)以及惡劣環(huán)境中的作業(yè)和續(xù)航。

附圖說明

圖1是本實用新型無人機射頻無線充電平臺的原理示意圖；

圖2是本實用新型射頻發(fā)射器結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3是本實用新型射頻接收器結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的各實施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本實用新型各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本實用新型為解決上述技術(shù)問題，提供了一種無人機射頻無線充電系統(tǒng)，結(jié)合圖1至圖3所示，對本實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實用新型提供的無人機射頻無線充電系統(tǒng)，包括無線充電平臺及無人機，所述無線充電平臺包括射頻發(fā)射器、藍(lán)牙接收器、差分GPS基準(zhǔn)站及控制器，所述射頻發(fā)射器、所述藍(lán)牙接收器及所述差分GPS基準(zhǔn)站分別與所述控制器連接，所述無人機包括射頻接收器、藍(lán)牙發(fā)射器、差分GPS移動站及機載控制器，所述射頻接收器、所述藍(lán)牙發(fā)射器及所述差分GPS移動站分別與機載控制器連接，所述無線充電平臺和所述無人機通過射頻電波通信連接。

其中所述射頻發(fā)射器，用于將電能以射頻電波的形式進(jìn)行無線發(fā)射。

其中，所述射頻發(fā)射器包括充電控制開關(guān)、電源、射頻振蕩電路、射頻功率放大電路及發(fā)射線圈，所述充電控制開關(guān)、所述電源、所述射頻震蕩電路及所述射頻功率放大電路連接，所述發(fā)射線圈與所述射頻功率放大電路連接；

所述射頻振蕩電路，用于產(chǎn)生射頻振蕩信號；

所述射頻功率放大電路，用于增益放大的射頻輸出功率；

所述發(fā)射線圈，用于發(fā)射射頻信號。

其中，所述射頻接收器，用于接收所述射頻發(fā)射器發(fā)射的射頻電波；

其中所述射頻接收器包括充電控制開關(guān)、接收線圈、射頻整流濾波電路及充電控制器，所述充電控制開關(guān)、所述射頻整流濾波電路及所述充電控制器連接，所述接收線圈與所述射頻整流濾波電路連接；

所述接收線圈，用于接收射頻信號；

所述射頻整流濾波電路，用于將接收到的射頻信號進(jìn)行整流和濾波。

如圖2和圖3所示，所述射頻發(fā)射器與所述射頻接收器通過射頻電波無線連接。射頻振蕩電路用于產(chǎn)生射頻振蕩信號，射頻功率放大電路用于獲得足夠大的射頻輸出功率；發(fā)射線圈用于發(fā)射射頻信號；接收線圈用于接收射頻信號；射頻整流濾波電路用于將接收到的射頻信號進(jìn)行整流和濾波，去除干擾得到穩(wěn)定的直流電流，連入鋰電池充電控制器為鋰電池快速充電。

所述藍(lán)牙接收器，用于檢測和識別進(jìn)入其發(fā)射范圍內(nèi)的搭載所述藍(lán)牙發(fā)射器的無人機，并將識別信息反饋給所述控制器。

所述藍(lán)牙發(fā)射器，用于通過發(fā)射無線信號搜尋和連接所述藍(lán)牙接收器。

其中，藍(lán)牙接收器與藍(lán)牙發(fā)射器無線連接。當(dāng)藍(lán)牙接收器檢測到搭載藍(lán)牙發(fā)射器的無人機進(jìn)入其發(fā)送范圍內(nèi)，則將識別信息反饋給控制器以接通充電控制開關(guān)，啟動射頻發(fā)射器聚集射頻電波為其充電。

所述差分GPS基準(zhǔn)站，用于提供基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信息和載波相位信息。

所述差分GPS移動站，用于接收所述基準(zhǔn)站發(fā)射來的差分改正數(shù)據(jù)并在內(nèi)部進(jìn)行修正解算，并實時獲取移動站的定位信息。

其中，所述差分GPS基準(zhǔn)站還包括基準(zhǔn)站控制器，所述差分GPS 移動站還包括移動站控制器，所述差分GPS基準(zhǔn)站與所述差分GPS移動站通過所述基準(zhǔn)站控制器的無線數(shù)傳和所述移動站控制器的無線數(shù)傳連接。所述的差分GPS基站用于發(fā)送載波相位信息及基站坐標(biāo)信息給所述差分GPS移動站；所述差分GPS移動站用于接收所述基準(zhǔn)站發(fā)射來的差分改正數(shù)據(jù)并在內(nèi)部進(jìn)行修正解算，從而實時得到移動站的高精度定位信息。

所述控制器，用于控制所述射頻發(fā)射器、所述藍(lán)牙接收器、及所述差分GPS基準(zhǔn)站進(jìn)行工作。

其中，控制器包括無線數(shù)傳單元、充電控制開關(guān)以及航路規(guī)劃單元。分別用于：1、無線數(shù)傳。將差分GPS基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信息和載波相位信息通過無線數(shù)傳發(fā)送給無人機的機載控制器；2、充電控制。接收到藍(lán)牙配對識別信息后接通充電控制開關(guān)，以啟動射頻發(fā)射器；3、航路規(guī)劃。根據(jù)預(yù)設(shè)的控制指令，或差分GPS定位數(shù)據(jù)對無人機進(jìn)行航路規(guī)劃，并將計算出的航路信息發(fā)送給無人機的機載控制器。

其中，所述機載控制器，用于根據(jù)所述射頻接收器、所述藍(lán)牙發(fā)射器及所述差分GPS移動站反饋的信息控制所述無人機飛行。

其中，機載控制器包括無線數(shù)傳單元、充電控制開關(guān)以及飛行控制單元。分別用于：1、無線數(shù)傳。接收差分GPS基準(zhǔn)站播發(fā)的坐標(biāo)信息和載波相位信息；2、充電控制。接收到藍(lán)牙配對識別信息后接通充電控制開關(guān)，以啟動射頻接收器；3、飛行控制。根據(jù)差分GPS定位信息和航路信息進(jìn)行處理計算，產(chǎn)生控制指令，或根據(jù)操縱人員輸入的控制指令編碼，完成對無人機的飛行控制。

本實用新型所述的無人機射頻無線充電系統(tǒng)的工作原理是：

步驟1，設(shè)置在無人機上的差分GPS基準(zhǔn)站和設(shè)置在無線充電平臺上的差分GPS移動站通過無線數(shù)傳進(jìn)行通信；所述差分GPS基準(zhǔn)站和所述差分GPS移動站同時測量來自相同GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號，所述差分GPS基站發(fā)送載波相位信息及基站坐標(biāo)信息給差分GPS移動站，所述差分GPS移動站接收所述差分GPS基站發(fā)射來的差分改正數(shù)據(jù)，并基于自己的定位數(shù)據(jù)在內(nèi)部進(jìn)行修正解算，從而實時得到移動站的高精度定位信息。

步驟2，設(shè)置在無人機上的藍(lán)牙發(fā)射器時時發(fā)射無線信號，設(shè)置在無線充電平臺上的藍(lán)牙接收器用于檢測和識別進(jìn)入其發(fā)送范圍內(nèi)的搭載藍(lán)牙發(fā)射器的無人機，將識別信息反饋給控制器以接通充電控制開關(guān)，啟動射頻發(fā)射器。

步驟3，設(shè)置在無人機上的藍(lán)牙發(fā)射器搜索到所述藍(lán)牙接收模所反饋的識別信息時，將識別信息發(fā)送給機載控制器，以控制接通充電控制開關(guān)，啟動射頻接收器。

步驟4，所述射頻發(fā)射器將電能以射頻電波的形式無線發(fā)射，與射頻接收器之間實現(xiàn)無線連接和能量傳輸。

步驟5，所述射頻接收器將接收到的射頻電波轉(zhuǎn)化為電能，為鋰電池充電。

根據(jù)以上所述技術(shù)方案，本實用新型實現(xiàn)的有益效果是：(1)使無人機的降落—充電—起飛全過程獨立實現(xiàn)，擺脫了人為輔助和干預(yù)，省卻了插拔有線充電線的繁瑣過程；(2)射頻無線技術(shù)對于障礙物有良好的穿透性，可以在收發(fā)端有一定方向偏移時仍達(dá)到很好的能量傳輸性能，充電過程高效快速；(3)充電平臺還可在無人監(jiān)守的狀態(tài)下進(jìn)行對無人機的智能引導(dǎo)和智能充電控制，可以實現(xiàn)無人機充電過程的非接觸和智能化；(4)充電平臺可移動、可在電網(wǎng)供電以及太陽能光伏供電之間實現(xiàn)切換，有助于無人機在復(fù)雜地形、偏遠(yuǎn)地區(qū)以及惡劣環(huán)境中的作業(yè)和續(xù)航。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。