本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機管理平臺。

背景技術(shù)：

根據(jù)《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，在隔離空域超視距運行的無人機需持證飛行，根據(jù)飛行管制政策，機場上空8千米范圍內(nèi)以及中國人民解放軍空軍設(shè)立的禁區(qū)和其他臨時禁區(qū)都不能進入飛行。但是目前國內(nèi)對低空小型無人機的監(jiān)管制度尚不完善，以及無人機設(shè)備本身設(shè)計原因，致使不能對無人機操作者進行監(jiān)控管理，使得無人機的黑飛亂飛現(xiàn)象比較普遍，同時飛行員的飛行技術(shù)參差不齊，致使空中飛行的無人機存在很大的安全隱患。所以目前對無人機的監(jiān)管需要極大的提高，不僅僅是生產(chǎn)廠家的安全培訓加強，同時更需要的是對客戶端無人機的監(jiān)管與控制，加強無人機飛行區(qū)域的管控。

而且，隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，無人機已經(jīng)在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、安防等領(lǐng)域獲得大力發(fā)展。但目前無人機基本是以鋰電池、蓄電池、燃料電池等作為燃料。受限于無人機的設(shè)計尺寸，無人機所攜帶的能源是有限的，這就限制了無人機的留空時間、航程等，影響無人機有限載荷和任務(wù)要求。太陽能作為一種全新的能源，其清潔無污染、來源永不枯竭、維護措施簡單等特點，使其越來越受到廣泛關(guān)注，這也促使了太陽能無人機產(chǎn)生和發(fā)展。太陽能無人機作為未來無人機的發(fā)展方向，如果單純采用太陽能供能，則會受光照、外界環(huán)境等影響，會降低太陽能無人機的適應(yīng)性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種無人機管理平臺，以解決目前缺少一種既能夠改善無人機能源利用效率，也能夠加強無人機管控的管理平臺的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種無人機管理平臺，包括位于機體內(nèi)的機載控制端和地面的遠程監(jiān)控與控制端，機載控制端與無人機自駕儀控制連接并實現(xiàn)對無人機結(jié)構(gòu)平臺的控制，機載控制端的供電由能源管理系統(tǒng)進行智能控制。

進一步的，能源管理系統(tǒng)包括能源管理控制器和鋰電池組件，能源管理控制器電連接有電池狀態(tài)檢測模塊、智能充放電模塊和電連接于機載控制端的無人機供電單元；鋰電池組件電連接有鋰電池保護電路，并通過鋰電池保護電路電連接于電池狀態(tài)檢測模塊和智能充放電模塊。

進一步的，還包括依次連接的太陽能電池組件、dc-dc變換器和最大功率跟蹤模塊，最大功率跟蹤模塊電連接于能源管理控制器；依次連接的太陽能電池組件和dc-dc變換器還與電池狀態(tài)檢測模塊電連接；太陽能電池組件向鋰電池組件充電模式、太陽能電池組件直接向無人機供電單元供電模式、太陽能電池組件同時向鋰電池組件和無人機供電單元供電模式、太陽能電池組件和鋰電池組件聯(lián)合向無人機供電單元供電模式、鋰電池組件向無人機供電單元供電模式。

進一步的，能源管理系統(tǒng)的選擇流程包括如下步驟：

(1)根據(jù)無人機供電單元供電狀態(tài)，判斷無人機供電單元是否運行，若無人機供電單元運行，則執(zhí)行步驟2；若無人機供電單元沒有運行，則執(zhí)行步驟3；

(2)根據(jù)太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件是否有功率輸出，若太陽能電池組件有功率輸出，則執(zhí)行步驟4；若太陽能電池組件沒有功率輸出，則執(zhí)行步驟5；

(3)根據(jù)鋰電池組件電量狀態(tài)，判斷鋰電池組件電量是否為滿，若鋰電池組件電量為滿，則無人機能源管理系統(tǒng)執(zhí)行待機狀態(tài)；若鋰電池組件電量不滿，則執(zhí)行步驟6；

(4)根據(jù)無人機供電單元供電狀態(tài)和太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件輸出功率是否滿足無人機供電單元正常運行，若太陽能電池組件輸出功率滿足無人機供電單元正常運行，則執(zhí)行步驟7；若太陽能電池組件輸出功率不能滿足無人機供電單元正常運行，則執(zhí)行太陽能電池組件和鋰電池組件聯(lián)合向無人機供電單元供電模式；

(5)根據(jù)鋰電池組件電量狀態(tài)，判斷鋰電池組件電量是否低于警戒值，若鋰電池組件電量低于警戒值，報警并啟動降落準備；若鋰電池組件電量沒有低于警戒值，則執(zhí)行鋰電池組件對無人機供電單元供電模式；

(6)根據(jù)太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件是否有功率輸出，若太陽能電池組件有功率輸出，則執(zhí)行太陽能電池組件向鋰電池組件充電模式；若太陽能電池組件沒有功率輸出，則無人機能源管理系統(tǒng)執(zhí)行待機狀態(tài)；

(7)根據(jù)無人機供電單元供電狀態(tài)和太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件輸出功率是否有余量，若太陽能電池組件輸出功率有余量，執(zhí)行太陽能電池組件同時向鋰電池組件和無人機供電單元供電模式；若太陽能電池組件輸出功率沒有余量，則執(zhí)行太陽能電池組件直接向無人機供電單元供電模式。

進一步的，機載控制端還包括系統(tǒng)控制模塊，系統(tǒng)控制模塊電連接有身份識別模塊、定位系統(tǒng)、顯示器、報警器、執(zhí)行控制模塊和無線通訊系統(tǒng)；系統(tǒng)控制模塊通過執(zhí)行控制模塊無人機自駕儀通信連接，系統(tǒng)控制模塊通過無線通訊系統(tǒng)與遠程監(jiān)控與控制端通信連接。

進一步的，遠程監(jiān)控與控制端包括與無線通訊系統(tǒng)通信連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，內(nèi)部設(shè)有與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行信息交換的監(jiān)控中心，監(jiān)控中心連接顯示坐標的地圖定位顯示模塊、用于提示的報警提示模塊和越權(quán)操作無人機系統(tǒng)的遠程控制模塊。

進一步的，身份識別模塊設(shè)有具有讀寫功能的ic卡射頻檢測裝置。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明提供的能源管理系統(tǒng)作為無人機能源系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)中心，可以實現(xiàn)太陽能電池組件和鋰電池組件共同對無人機供能，可以實現(xiàn)太陽電池組件輸出功率調(diào)節(jié)，對鋰電池組件進行智能管理。在太陽能電池組件功率輸出充足的情況下，盡可能保留更多鋰電池組件的能量；在太陽能電池組件輸出功率不足的情況下，則由鋰電池組件進行補充。本發(fā)明還設(shè)計了完整的無人機能源控制流程，可以保證能源控制系統(tǒng)在不同情況下，均可以為無人機提供穩(wěn)定、充足的能量，結(jié)合太陽能電池和鋰電池的優(yōu)勢，合理控制和分配能源使用，提高無人機能源的利用率，從而實現(xiàn)無人機的長航飛行；同時，本發(fā)明可以最大化利用太陽能電池組件所產(chǎn)生的能量，增加無人機的航程。本發(fā)明還具有易于實現(xiàn)、應(yīng)用方便等優(yōu)點。

2.采用上述方案后，操作者身份與無人機匹配后才能解鎖無人機自駕儀，通過定位系統(tǒng)對無人機進行位置定位，并通過無線通信模塊將有關(guān)信息傳送到監(jiān)控中心，通過監(jiān)控中心對無人機進行遠程監(jiān)控與控制，解決目前無人機黑飛亂飛帶來的安全隱患，加強對空中區(qū)域的安全監(jiān)控與管理，降低無人機的安全隱患，保護人民的生命財產(chǎn)安全。監(jiān)控中心對無人機飛行使用過程的記錄與提示，方便了客戶對無人機設(shè)備的安全管理和維護保養(yǎng)。

附圖說明

圖1是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是機載控制端與能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖；

圖3是能源管理系統(tǒng)控制模式選擇流程圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

下面結(jié)合圖1～3對本發(fā)明作詳細說明。

一種無人機管理平臺，包括位于機體內(nèi)的機載控制端和地面的遠程監(jiān)控與控制端，機載控制端與無人機自駕儀控制連接并實現(xiàn)對無人機結(jié)構(gòu)平臺的控制，機載控制端的供電由能源管理系統(tǒng)進行智能控制。

能源管理系統(tǒng)包括太陽能電池組件、dc-dc變換器、鋰電池組件、鋰電池保護電路、能源管理控制器、系統(tǒng)控制模塊、無人機供電單元，能源管理控制器包括能源管理控制器、電池狀態(tài)檢測模塊、智能充放電模塊、最大功率跟蹤模塊；太陽能電池組件與dc-dc變換器相連，dc-dc變換器分別與最大功率跟蹤模塊和電池狀態(tài)檢測模塊相連，鋰電池組件與鋰電池保護電路相連，鋰電池保護電路分別與智能充放電模塊和電池狀態(tài)檢測模塊相連，能源管理控制器分別與電池狀態(tài)檢測模塊、智能充放電模塊、最大功率跟蹤模塊、系統(tǒng)控制模塊、無人機供電單元相連，系統(tǒng)控制模塊與無人機供電單元相連。

所述太陽能電池組件一般為柔性薄膜太陽能片，可根據(jù)無人機的機型合理鋪設(shè)在無人機的機翼、機身等地方；所述鋰電池組件為無人機的儲能元件，其能量密度應(yīng)滿足無人機的任務(wù)需要；所述最大功率跟蹤模塊可使太陽能電池組件以最大功率輸出，可提高太陽能電池組件的利用效率；所述智能充放電模塊可以根據(jù)能源管理控制器的指令完成對鋰電池組件的充電和放電任務(wù)，可具備快速充電、保護鋰電池、安全放電等功能；所述電池狀態(tài)檢測模塊實時監(jiān)測太陽能電池組件和鋰電池組件的電壓、電流等參數(shù)，準確、實時傳送給能源管理控制器；所述能源管理控制器綜合能源管理控制器各部分的信息、無人機供電單元的運行信息及系統(tǒng)控制模塊的相關(guān)信息和指令，完成對太陽能電池組件和鋰電池組件的能源管理、分配和利用，保證無人機供電單元正常運行；所述系統(tǒng)控制模塊控制無人機的動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及其他的無人機相關(guān)模塊，將無人機的相關(guān)運行狀態(tài)實時傳送給能源管理控制器，并根據(jù)需要將控制指令送至能源管理控制器；所述無人機供電單元包括動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及其他無人機所需的供電單元。

能源管理控制器接收能源管理系統(tǒng)中各部分的信息，包括太陽能電池組件運行狀態(tài)、鋰電池組件運行狀態(tài)、無人機供電單元的運行信息、以及無人主控制模塊的信號和指令，在綜合各種信息后，按照預(yù)定工作模式，完成能源分配；其中，太陽能電池組件的運行狀態(tài)，可由與太陽能電池組件相連的dc-dc變換器輸出狀態(tài)檢測，鋰電池組件的運行狀態(tài)，可由與鋰電池組件相連的鋰電池保護電路中檢測。

太陽能電池組件的輸出能量在該能源管理系統(tǒng)中具有兩個流向，一是充入鋰電池組件作為儲備能量，二是直接供給無人機供電單元。能源管理控制器采用動態(tài)電源路徑管理技術(shù)(dynamicpowerpathmanagement，dppm)，將太陽能電池組件所獲取的電能在充入鋰電池組件和供向無人機供電單元之間進行動態(tài)調(diào)度，以最大化利用太陽能電池的輸出功率。

能源管理系統(tǒng)在不同運行狀態(tài)下，實現(xiàn)不同的能源控制模式，包括：太陽能電池組件向鋰電池組件充電模式、太陽能電池組件直接向無人機供電單元供電模式、太陽能電池組件同時向鋰電池組件和無人機供電單元供電模式、太陽能電池組件和鋰電池組件聯(lián)合向無人機供電單元供電模式、鋰電池組件向無人機供電單元供電模式。

太陽能無人機能源管理系統(tǒng)控制模式的選擇判斷單元包括，無人機供電單元供電狀態(tài)判斷單元、太陽能電池組件輸出狀態(tài)判斷單元、鋰電池組件電量狀態(tài)判斷單元；

太陽能無人機能源管理系統(tǒng)各種模式的選擇，首先需要滿足無人機供電單元的能源供給，特別是無人機動力系統(tǒng)負載的安全平穩(wěn)運行和控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；同時，不同能源控制模式的切換應(yīng)滿足快速、平穩(wěn)，不能影響無人機的正常運行；不同控制模式的選擇應(yīng)該以最大化利用太陽能電池功率輸出和鋰電池安全高效的利用為基礎(chǔ)。

在無人機無運行時，即不需要向無人機供電單元供電，太陽能電池組件應(yīng)及時對鋰電池組件充電；無人機正常運行時，當光照充足、太陽能電池組件的輸出功率可以滿足無人機供電單元需求的情況下，可以直接向無人機供電單元提供能量，由于太陽能電池組件的輸出功率并不穩(wěn)定，需要根據(jù)無人機供電單元的能量需要，動態(tài)調(diào)節(jié)輸出功率；無人機正常運行時，當光照充足、太陽能電池組件輸出功率可以滿足無人機供電單元能量需求的情況下，當檢測到鋰電池組件的電量不滿時，在保證無人機供電單元正常運行的情況下，可以通過動態(tài)電源路徑管理技術(shù)，對鋰電池組件的進行充電；無人機正常運行時，當光照不足、太陽能電池組件輸出功率不能完全滿足無人機供電單元的能量需求時，需要通過鋰電池組件補充輸出能量，滿足無人機供電單元正常運行；當無人機正常運行時，太陽能電池組件無輸出功率時，啟動鋰電池組件單獨對無人機供電單元供電；無人機正常運行時，鋰電池組件單獨供電的情況下，當鋰電池組件電量低于預(yù)設(shè)電量值，啟動警報。

一種太陽能無人機能源管理系統(tǒng)，控制模式的選擇流程包括如下步驟：

(1)根據(jù)無人機供電單元供電狀態(tài)，判斷無人機供電單元是否運行，若無人機供電單元運行，則執(zhí)行步驟2；若無人機供電單元沒有運行，則執(zhí)行步驟3；

(2)根據(jù)太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件是否有功率輸出，若太陽能電池組件有功率輸出，則執(zhí)行步驟4；若太陽能電池組件沒有功率輸出，則執(zhí)行步驟5；

(3)根據(jù)鋰電池組件電量狀態(tài)，判斷鋰電池組件電量是否為滿，若鋰電池組件電量為滿，則無人機能源管理系統(tǒng)執(zhí)行待機狀態(tài)；若鋰電池組件電量不滿，則執(zhí)行步驟6；

(4)根據(jù)無人機供電單元供電狀態(tài)和太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件輸出功率是否滿足無人機供電單元正常運行，若太陽能電池組件輸出功率滿足無人機供電單元正常運行，則執(zhí)行步驟7；若太陽能電池組件輸出功率不能滿足無人機供電單元正常運行，則執(zhí)行太陽能電池組件和鋰電池組件聯(lián)合向無人機供電單元供電模式；

(5)根據(jù)鋰電池組件電量狀態(tài)，判斷鋰電池組件電量是否低于警戒值，若鋰電池組件電量低于警戒值，報警并啟動降落準備；若鋰電池組件電量沒有低于警戒值，則執(zhí)行鋰電池組件對無人機供電單元供電模式；

(6)根據(jù)太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件是否有功率輸出，若太陽能電池組件有功率輸出，則執(zhí)行太陽能電池組件向鋰電池組件充電模式；若太陽能電池組件沒有功率輸出，則無人機能源管理系統(tǒng)執(zhí)行待機狀態(tài)；

(7)根據(jù)無人機供電單元供電狀態(tài)和太陽能電池組件輸出狀態(tài)，判斷太陽能電池組件輸出功率是否有余量，若太陽能電池組件輸出功率有余量，執(zhí)行太陽能電池組件同時向鋰電池組件和無人機供電單元供電模式；若太陽能電池組件輸出功率沒有余量，則執(zhí)行太陽能電池組件直接向無人機供電單元供電模式。

而上述機載控制端內(nèi)的身份識別模塊和定位系統(tǒng)與系統(tǒng)控制模塊連接，將身份驗證信息和地理位置信息傳遞到系統(tǒng)控制模塊進行判斷，系統(tǒng)控制模塊通過無線通訊系統(tǒng)傳輸信號至遠程監(jiān)控與控制端，將遠程監(jiān)控與控制端的判斷結(jié)果通過連接的顯示器和報警器進行提醒，并發(fā)送指令至執(zhí)行控制模塊，執(zhí)行控制模塊與無人機自駕儀連接。

為了便于讀寫數(shù)據(jù)，身份識別模塊設(shè)有讀寫功能的ic卡射頻檢測裝置。

遠程監(jiān)控與控制端包括與機載控制端通信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，內(nèi)部設(shè)有與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行信息交換的監(jiān)控中心，監(jiān)控中心連接顯示坐標的地圖定位顯示模塊、用于提示的報警提示模塊和越權(quán)操作無人機系統(tǒng)的遠程控制模塊，監(jiān)控中心將指令發(fā)送至機載控制端內(nèi)的系統(tǒng)控制模塊。

利用上述系統(tǒng)實施的管理方法包括以下步驟：

1.無人機上電，機載控制端的系統(tǒng)控制模塊給執(zhí)行控制模塊發(fā)送上鎖命令，將無人機自駕儀鎖死，使得無人機遙控器或者地面站無法對其進行操控；

2.顯示器顯示無人機的名稱、用途以及提示用戶進行身份識別的提示字符，系統(tǒng)控制模塊發(fā)送進行身份識別的提示命令給報警器進行聲音提示；

3.系統(tǒng)控制模塊時刻查詢身份識別模塊的檢測信息，同時處理由定位系統(tǒng)傳送來的定位數(shù)據(jù)；

4.系統(tǒng)控制模塊將本設(shè)備無人機的id號碼以及定位信息通過無線通訊模塊發(fā)送至監(jiān)控中心；

5.監(jiān)控中心首先核對無人機的有關(guān)信息，同時根據(jù)定位數(shù)據(jù)判斷無人機是否處于合法飛行區(qū)域，之后監(jiān)控中心回傳控制命令給系統(tǒng)控制模塊；

6.系統(tǒng)控制模塊發(fā)送解鎖命令給執(zhí)行控制模塊對無人機自駕儀進行解鎖。

上述身份識別中，身份識別模塊的ic卡射頻檢測區(qū)域時刻發(fā)出檢測信號進行ic卡檢測，如果檢測到ic卡時，讀卡芯片將會把ic卡中的內(nèi)容讀取出來，并通過通訊接口將ic卡內(nèi)容傳送到系統(tǒng)控制模塊中。系統(tǒng)控制模塊得到ic卡內(nèi)容后，首先，把ic卡的id號碼與系統(tǒng)控制模塊存儲的唯一識別id號碼進行匹配，如果兩者不匹配，系統(tǒng)控制模塊將會發(fā)送錯誤id的警告信息到顯示器進行顯示，發(fā)送報警命令到報警器，同時無人機自駕儀將無法解鎖。如果匹配，顯示器進行正確顯示，報警器發(fā)出正確提示音，同時系統(tǒng)控制模塊解析ic卡的內(nèi)容，顯示無人機的當前使用狀態(tài)，同時修改存儲值并通過通訊接口傳送到身份識別區(qū)域，將修改后的內(nèi)容寫入ic卡中。系統(tǒng)控制模塊發(fā)送解鎖命令給執(zhí)行控制模塊對無人機自駕儀進行解鎖。

實時監(jiān)控

1.定位系統(tǒng)開始進行搜星定位，當定位成功后定位系統(tǒng)周期性的將定位數(shù)據(jù)通過通訊接口傳送給系統(tǒng)控制模塊，系統(tǒng)控制模塊解析無人機的定位信息，將定位的位置坐標、海拔高度、運動速度以及時間等與無人機的狀態(tài)信息以及id號碼打包通過無線通訊模塊發(fā)送出去。

2.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收到無人機機載控制端通過無線通訊模塊發(fā)送的信息后，將接收的信息傳送到監(jiān)控中心。

3.監(jiān)控中心得到數(shù)據(jù)后，首先解析無人機的id號碼，根據(jù)id號碼查詢無人機的有關(guān)信息：用戶資料、無人機的類型、使用條件、用途、以及無人機設(shè)備的狀態(tài)等。其次解析無人機的位置坐標，并導入電子地圖進行位置顯示，同時通過位置坐標判別無人機的作業(yè)區(qū)域是否合法，如果無人機處于合法區(qū)域監(jiān)控畫面顯示正常，否則警告提示模塊發(fā)出提示警告，提醒監(jiān)控中心進行控制操作。再次，監(jiān)控中心時刻監(jiān)測無人機的飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)，判斷無人機是否飛入禁飛區(qū)，飛行高度是否超過限制要求，飛行速度是否超速等，如果有違法操作監(jiān)控中心可以通過遠程控制模塊向無人機發(fā)送命令：1、可以發(fā)送提示報警命令給機載控制端，通過顯示器和報警器提示無人機操作者，無人機處于違法區(qū)域、超過飛行高度限制以及超速等。2、發(fā)送控制命令剝奪無人機的操控權(quán)，如果無人機操作者無視控制中心的警告提示，控制中心可以通過遠程控制模塊強行剝奪無人記的控制權(quán)，使得處于地面上的無人機無法啟動，處于飛行中的無人機自動返航降落。

最后，作為身份識別的ic卡中存儲著無人記的使用記錄，無人機在進行身份識別時，存儲在ic卡中的相關(guān)無人機維護保養(yǎng)的內(nèi)容將通過機載控制端的顯示器進行顯示，同時地面監(jiān)控中心也對無人機的使用過程進行備份與記錄，通過監(jiān)控中心顯示無人機的使用狀態(tài)，監(jiān)控中心可以根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容提醒客戶對無人機進行相應(yīng)的維護與保養(yǎng)。

本發(fā)明未詳細闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)已有的描述已能夠在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下進行實施，因此，不再贅述。