[发明专利]一种5G空中输电无人机及其输电方法

说明书

本发明公开了一种5G空中输电无人机及其输电方法，所述5G空中输电无人机包括遥控模块、视频拍摄模块、无线充电模块和5G通信模块；所述遥控模块用于接收地面终端的控制指令，控制所述5G空中输电无人机飞行到目标设备所在位置；所述视频拍摄模块用于实时拍摄所述目标设备的视频图像，并通过所述5G通信模块传输给所述地面终端，以供所述地面终端确定所述目标设备的准确位置；所述遥控模块还用于控制所述无线充电模块与所述目标设备对接；所述无线充电模块用于通过无线充电模式对所述目标设备进行充电。本发明能够解决高空及远距离作业机器的充电问题。

技术领域

本发明涉及无人机空中输电技术领域，特别涉及一种5G空中输电无人机及其输电方法。

背景技术

空中作业机器传统加电模式是直接将充电线连接在设备的充电口，从而达到充电的目的。对于有线充电而言，存在一定的安全隐患。首先，存在小几率漏电的问题；其次，由于有线充电需要人进行接触操作，所以使用充电器或者使用不当的时候会有一定的几率触电。此外，在时下的各种快充、大电流充电情况下，有线充电的发热备受考验，由于快充和大电流充电对于线材有一定的技术要求，导致出现了发热的问题。相比而言，无线充电不存在上述安全隐患。无线充电无需线材进行连接，不存在直接接触，无触电几率，也不存在类似的发热问题。

目前使用的民用无人机基本以人为控制为主，即采用Wi-Fi或蓝牙的方式，实现遥控器和无人机之间的数据传输，属于点对点通信。然而，Wi-Fi或蓝牙的通讯距离非常有限。Wi-Fi的有效控制距离通常仅能达到200-500米的视距范围，蓝牙的传输距离更加有限。传输距离的限制很大程度上约束了无人机的飞行范围，飞行过远很可能会导致无人机坠毁；且在当前网络和蓝牙技术的限制下，通过Wi-Fi和蓝牙传输有明显延迟，控制精度无法保证。

网联无人机是基于上述问题提出的一种全新无人机通信方式，即利用蜂窝通信网络、利用移动信号基站来联网和控制无人机。相较于Wi-Fi和蓝牙，蜂窝基站拥有更广阔的覆盖范围，将使无人机的通讯更加灵活、可靠。目前网联无人机难以普及主要受限于目前的4G LTE蜂窝通信技术。无人机与地面的通信，主要有三种目的：图传、数传和遥控。4G网联无人机的图传能力主要在720p(分辨率1280×720)左右。由于无人机在高空作业时拍摄距离较远，这样的分辨率无法满足目标识别、航拍等需求；在定位方面，现有4G网络在空域定位精度约为几十米(如果采用GPS定位，精度大约在米级)，精度较低；同时，4G网络只能覆盖空域120米以下的范围应用，在120米以上的区域作业时极易发生失联。

随着5G技术的发展，现有的网联无人机的问题将得到解决。5G的超带宽平均速率可达1Gbps以上，是4G LTE的十余倍，这样的速率可以支持4K甚至8K的超高清视频传输，若安装全景摄像头可以实现全域的目标识别；5G网络具有超低时延的特性，可提供低于20ms的传输时延(4G LTE在50ms以上)，使无人机更精确地响应地面命令；5G可以提供的厘米级定位精度，远超LTE的十米级和GPS的米级，满足在城区等复杂地形环境的飞行需求；此外，5G的数据传输过程更加安全可靠，无线信道不容易被干扰或入侵。

同时，5G网联无人机可应用物联网环境下强大的云平台支撑。将无人机产生的数据通过5G网络实时传输给云计算平台，实现更复杂的计算和更大容量的数据存储，如AI路径规划等；5G所提供D2D(Device to Device)通信能力，可以让无人机与无人机之间实现直接通信，更好地服务于自动驾驶和机群协同。基于种种优点，5G将成为未来无人机发展的必经之路。

利用无人机和相关无线传输技术进行节点间的能量交换或信息交互，对于各领域的未来发展具有重要的指导意义，国内外已有一些学者对无人机与其他产业的交互进行研究。等人将无人机与无线传感器网络(WSN)结合，从部署在海洋中的环境感应浮标收集数据；C.-M.Cheng等人考虑了使用一个或多个无人机在两个遥远的地面节点之间中继消息的方法；Sharma等人提出了将无人机作为可移动的LoRaWAN GW形成智能交通系统的一部分；Orsino等人研究了任务关键型机器通信中机动性和使用无人机辅助通信的影响。