[发明专利]一种基于无人机自动巡航的可移动无线充电系统

说明书

本发明提供了一种基于无人机自动巡航的可移动无线充电系统，采用具有自主规划路径功能的无人机作为无线充电设备的移动手段，为大规模布置无线传感器网络的应用场合的内置电池进行充电；系统包括无人机控制模块、机载定位模块、机载无线充电装置、无人机启停无线充电平台、通信模块、平台内置控制中枢、云端服务器；应用本技术方案可实现自主规划路径，携带无线充电设备定位到指定位置，为无线传感网络节点的内置电池进行充电。

技术领域

本发明涉及无线充电领域，具体是指一种基于无人机自动巡航的可移动无 线充电系统。

背景技术

无线传感器网络采集节点通常依靠传统的电池来提供能量，如镍氢电池、 锂聚合物电池等，然而化学电池寿命有限且携带的电能较小，一旦电池用尽， 这些节点就会失效，而这些繁多的传感器节点往往布置在比较复杂恶劣的环境 中，人工实时地更换电池费用昂贵。因此，研究人员提出自供电方式(太阳能 发电、风能发电、振动能发电等)，能从周围环境吸收能量，转化为电能为无 线传感器网络内置电池充电或替代电池供电。但是太阳能、风能的能量输出大 小及收集效率受天气、体积等因素的限制；而振动能量收集也主要依赖于周围 环境的振动，这些自供电的方式受环境限制过大，无法得到一个稳定高效的能量供给。而主动供能方式受环境的限制较小，能够自主稳定可控地提供能源供 给。

主动供能的无线充电技术按照使用的电磁波的频段进行划分，总体上可以 分为两大类:基于非辐射电磁场(近场频段)，如电磁感应式、磁场共振式、电 场耦合式和无线电波式；基于辐射性的电磁场(远场频段)：如基于光伏效应的 激光充电。其中近场频段的无线充电方式传输距离较短，不在极近的范围内就 无法进行有效的充电(比如电磁感应式充电距离一般不超过10cm)。远场频段 中的基于光伏效应的激光充电方式虽然能有效地进行远距离输电，但是这种充 电方式也存在一些缺陷，其一是传输的方向固定，是“点对点”式，为大规模 的无线传感器网络节点充电时效率过低；二是在实际的应用环境中，无线传感器节点往往放置在高空等复杂的空间结构中，从地面发射的无线充电源往往无 法精确对准无线传感器节点上的无线能量接收装置；三是激光束的能量场强度 高，汇聚能量强，接收端会产生很大的热量，存在安全隐患。这些无线充电方 式的不足导致无线传感器节点的主动供能领域的实际应用受到了限制。因而对 能兼顾大规模传感器网络节点的非接触式供电技术提出了要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无人机自动巡航的可移动无线充电系统， 可自主规划路径，携带无线充电设备定位到指定位置，为无线传感网络节点的 内置电池进行充电。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无人机自动巡航的可移动 无线充电系统，其特征在于：采用具有自主规划路径功能的无人机作为无线充 电设备的移动手段，为大规模布置无线传感器网络的应用场合的内置电池进行 充电；系统包括无人机控制模块、机载定位模块、机载无线充电装置、无人机 启停无线充电平台、通信模块、平台内置控制中枢、云端服务器；所述无人机 控制模块、机载定位模块以及机载无线充电装置均设置于无人机上；

所述通信模块内置于所述无人机启停无线充电平台，所述通讯模块接收到 所述通讯模块的信号覆盖范围内无线传感器网络节点的低电量报警信号，所述 平台内置控制中枢根据接收到的无线传感器网络节点的数量和空间坐标，规划 无人机工作路径，将生成无人机工作路径的地图发送到所述无人机控制模块 中，接收到命令的无人机根据无人机工作路径从无人机启停无线充电平台起 飞；无人机从所述机载定位模块接收飞行动作调整指令，根据飞行动作调整指 令控制各个电机的转动速度，对无人机的航线进行实时校正，飞到发出低电量 报警信号的无线传感器网络节点处，所述机载无线充电装置对搭载了无线能量 接收装置的无线传感器节点进行充电；当发出低电量报警信号的无线传感器网络节点依次完成充电任务后，无人机返回无人机启停无线充电平台。

在一较佳的实施例中：无人机在充电期间电量不足时，先返回平台充电， 再继续执行任务。