[发明专利]一种无人机无线充电自动控制平台及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化信息技术领域，具体是一种无人机无线充电自动控制平台及控制方法。

背景技术

目前无人机的应用中除了军事攻击、物流、农药喷洒之外，大部分例如航拍、电力巡线、配合科学考察、森林防火巡检、军事侦察、警用之类的应用实际都是为了“从天空获得不一样数据”，这些数据可以是图像，也可以是所搭载仪器的检测结果。但是，在人无法进入的区域，难以对无人机的电池进行或充电，在无人状态下自动持续监控获取数据也是长期困扰无人机应用的一个问题。

目前无人机准确返回至无线充电模块也存在降落不精准的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明提供一种无人机无线充电自动控制平台及控制方法，降低了无人机对备用电池或充电线缆的依赖，延长无人机续航时间和最大航程，为无人机在恶劣环境下顺利完成任务提供保障。

本发明控制平台通过以下技术方案来实现：无人机无线充电自动控制平台，包括续航车、无人机盒子；所述续航车包括主控模块，以及分别与主控模块电连接的GPS模块、遥控模块、气压计模块、云台、无线充电模块、电机驱动模块、数传模块及电源模块；所述无人机盒子包括机载外置MCU、摄像头模块，以及分别与机载外置MCU连接的板载天线、第一数传模块、第二数传模块和OPENMV模块，摄像头模块与OPENMV模块连接，所述第一数传模块、第二数传模块分别与地面站、无线充电模块连接，所述机载外置MCU与无人机身的接收机、飞控连接。

优选地，所述云台包括陀螺仪模块以及舵机；所述主控模块用于控制GPS模块、遥控模块、气压计模块、陀螺仪模块、无线充电模块、电机驱动模块、云台的协同工作；所述GPS模块用于记录当前续航车的位置，为无人机降落提供位置参考；所述遥控模块用于通过遥控控制续航车的运行；所述气压计模块用于记录当前续航车的高度信息，为无人机降落提供高度参考；所述云台用于保持无人机降落平台的水平；所述无线充电模块利用电池实现对无人机的无线充电；所述数传模块用于与无人机通信。

优选地，所述主控模块通过遥控模块接收遥控信号，并利用两路PWM方波信号实现对电机的调速，通过从陀螺仪读取到的数据，利用两路PWM方波信号控制二度自由云台保持水平状态。

优选地，所述机载外置MCU收集飞控的数据，接收和转发第一数传模块、第二数传模块或者遥控模块的传输数据；所述GPS模块将续航车位置发送给机载外置MCU；在收到返回无线充电模块的指令时，机载外置MCU先根据续航车位置飞至无线充电模块所在位置上方，再启动OPENMV模块，通过OPENMV模块传来的相对位置数据、飞控传来的经纬度及高度的数据，机载外置MCU设计好返回动作，并发送控制指令给飞控，自动返回无线充电模块。

本发明控制方法基于上述控制平台，通过以下技术方案来实现：无人机无线充电自动控制方法，包括以下步骤：

所述机载外置MCU转发来自地面站或遥控模块的数据包至飞控；同时将飞控的数据包转发至地面站或遥控模块；所述机载外置MCU和所述摄像头模块对无线充电模块进行识别、跟踪及定位，并通过控制飞控，让无人机准确降落至无线充电模块上；所述机载外置MCU在接收到地面站返回无线充电模块的指令或者电池电量低于指定电量时，控制飞控返回无线充电模块。

优选地，所述无人机准确降落至无线充电模块的具体步骤如下：

S1、机载外置MCU读取无线充电模块的GPS和高度信息，并保存；

S2、机载外置MCU读取无人机航点信息，并保存；

S3、开始第一阶段飞行任务，机载外置MCU向飞控写入返回无线充电模块的航点信息，并监测是否到达目标上方指定高度处；

S4、无人机飞抵目标位置后，开始第二阶段飞行任务，机载外置MCU开启图像识别，寻找并锁定目标；

S5、机载外置MCU锁定目标后，开始跟踪目标，计算出与目标的相对位置，通过PWM信号控制飞控，使目标出现在镜头的某一固定位置；

S6、无人机降落至一米内时，机载外置MCU计算出无人机所需调整的方向参量，以确保无人机降落后与无线充电模块标志物形成特定方向，便于无线充电模块锁定无人机；

S7、机载外置MCU将保存的原无人机航点信息重新写入无人机飞控；