[发明专利]一种用于自组织编队平台节点的无线电能传输系统

说明书

一种用于自组织编队平台的无线电能传输系统，包括：无线收发模块、信息感知模块和主控模块；无线收发模块包括逆变模块、储能模块、整流变换模块、电能无线耦合模块、通信模块；编队平台中的平台节点搭载无线电能传输系统，各平台节点构成数据链网络，平台节点的工作模式包括受电节点、源节点和中继节点工作模式；本发明使得自组织编队中的各平台节点具备电能和信息一体化无线收发、电能快速存储和释放以及中继转发的能力，实现编队平台节点间的无线电能传输，从而实现能源的优化调度，使得各节点组成的数据链网络的能源利用达到效率最优。

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输系统。

背景技术

在由多个小型智能节点组成的自组织无人编队中，单一节点受平台规模限制，其所带电池容量有限，从而直接限制了其续航里程和载荷的任务执行能力。自组织无人编队中平台节点还都是依赖自身携带的电能，不具备任务过程中电能在线补给的能力，编队平台节点间只有无线数据的交互。

目前国内外关于无线电能传输技术主要集中在无线电能传输系统能量传输效率优化与传输功率提升、无线电能传输系统运行稳定性、无线电能传输电路拓扑结构创新与电路特性研究等方面，均为固定传输模式。收发端均不进行对象选择，也并没有将收发端的相对位置姿态引入控制大回路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提出了一种用于自组织编队平台节点的无线电能传输系统，使得自组织编队中的各平台节点具备电能和信息一体化无线收发、电能快速存储和释放以及中继转发的能力，实现编队平台节点间的无线电能传输，从而实现能源的优化调度，使得各节点组成的数据链网络的能源利用达到效率最优。

本发明所采用的技术方案是：一种用于自组织编队平台的无线电能传输系统，包括：无线收发模块、信息感知模块和主控模块；无线收发模块包括逆变模块、储能模块、整流变换模块、电能无线耦合模块、通信模块；编队平台中的平台节点搭载无线电能传输系统，各平台节点构成数据链网络，平台节点的工作模式包括受电节点、源节点和中继节点工作模式；

当平台节点处于受电节点工作模式时，其主控模块根据自身任务需求和剩余电量算出电能需求，并通过信息感知模块将电能补给请求指令和自身状态信息发送至数据链网络，当有编队中其他节点响应后，受电节点根据数据链信息选择距离最近、剩余电量最多的节点作为源节点，并通过信息感知模块与源节点握手确认，当二者姿态对准偏差大于阈值θ时，受电节点根据源节点的姿态通过主控模块发出控制指令调整自身平台姿态，直至二者姿态对准偏差小于等于阈值θ时，受电节点通过无线收发模块中的电能无线耦合模块接收源节点无线发出的电能和状态信息，同时将自身状态信息通过电能无线耦合模块发给源节点；当受电节点接收到的电量满足需求时，源节点主控模块发出指令控制无线收发模块中的逆变模块断开无线电能传输链路；

当平台节点处于源节点工作模式时，当其信息感知模块接收到受电节点的补给需求时，主控模块根据自身剩余电量及自身状态判定是否响应，当满足响应条件时，通过信息感知模块向数据链网络发出响应信息，若被受电节点选中，则二者建立传输关系，当二者姿态对准偏差大于阈值θ时，受电节点根据源节点的姿态通过主控模块发出控制指令调整自身平台姿态，直至二者姿态对准偏差小于等于阈值θ时，源节点主控模块将电能发送控制指令和自身状态信息分别发送给无线收发模块中的逆变模块和通信模块，逆变模块将储能模块中的电能变换后发送给电能无线耦合模块，同时通信模块将状态信息调制后也发送给电能无线耦合模块，电能无线耦合模块将电能和状态信息通过无线网络发送给受电节点；当源节点主控模块检测到受电节点电量补给已完成，则发出指令给逆变模块停止电能发送；

当平台节点处于中继节点模式时，中继节点的信息感知模块通过数据链网络收到中继需求后，其主控模块根据需求调整自身姿态直至与受电节点的电能无线耦合模块对准误差小于θ₁，当源节点和受电节点开启无线电能传输时，中继节点的电能无线耦合模块作为中继被动转发电能。