[发明专利]一种无人机充电系统、充电站及其充电定位方法

权利要求书

1.一种无人机充电系统，该无人机充电系统包括：充电装置和无人机；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；

所述无人机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；

所述充电接触体表面为圆弧形且与所述接触线圈紧密匹配结合。

2.根据权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于：所述落地标识由红外反光材料制成。

3.根据权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于：所述凹形弧面体的坡度值范围在0.1至0.3之间。

4.一种包含权利要求1至3中任一项所述无人机充电系统的无人机充电站，其特征在于：多个所述充电装置沿弧面平行方向拼接组合成无人机充电装置排，多个所述无人机充电装置排并列组合成无人机充电站。

5.根据权利要求4所述的无人机充电站，其特征在于：还包括位于所述无人机下方的UWB定位标签、位于所述无人机充电站上方均匀间隔布置的至少4个UWB定位基站以及位于远端的定位服务器。

6.一种基于权利要求5所述的无人机充电站的充电定位方法，该方法包括以下步骤：

a）所述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无人机充电站；

b）所述无人机快要接近所述无人机充电站时则开启所述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UWB脉冲；

c）当所述UWB定位基站接收到UWB脉冲时，则停止所述GPS模块的导航功能并改由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定位服务器；

d）进一步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无人机导航至指定空闲的充电位置正上方附近，然后停止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无人机充电站上的所述落地标识，且始终保持落地标识位于拍摄图像的中心附近，从而确保所述无人机停止在所述落地标识附近；

g）最后所述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。