[发明专利]一种面向微型无人平台的主动式智慧能源收集装置及方法在审

专利信息
申请号: 202210243033.3 申请日: 2022-03-11
公开(公告)号: CN114784998A 公开(公告)日: 2022-07-22
发明(设计)人: 林先其;岳震;李顺;胥鑫;闫禹衡;康玉心;於阳;杨永穆 申请(专利权)人: 电子科技大学长三角研究院(湖州)
主分类号: H02J50/20 分类号: H02J50/20;H02J50/90;H02J7/00;H01Q1/22
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 郭美
地址: 313000 浙江省湖州市西塞*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 面向 微型 无人 平台 主动 智慧 能源 收集 装置 方法
【说明书】:

本发明涉及无线传感和无线能量收集交叉领域,具体涉及一种面向微型无人平台的主动式智慧能源收集装置及方法,包括有收发天线、收发隔离模块、能量收集模块、电源管理模块、探测模块、主控模块、智能调控模块和电池,本发明中使用主控模块,通过对电池电量和接收功率的检测来控制整个无线电能传输过程,实现了装置自主动态完成整个无线电能接收过程。本发明采用探测模块,通过主动发射探测信号去探测环境中能量密度较高的信号源,并且可以通过对信号源发出的回波信号的处理识别出信号源的位置、频率等,为整体装置进行后续的智慧调控提供了信息。

技术领域

本发明涉及无线传感和无线能量收集交叉领域,具体涉及一种面向微型无人平台的主动式智慧能源收集装置及方法。

背景技术

随着物联网时代的到来,各类无线技术得到了飞速的发展,如何为各类无线设备的提供稳定的电力支持受到了众多学者们的关注。传统的利用电池或线缆供电的方式会带来成本高、定时更换电池、线缆排布冗杂等一系列问题。并且,在一些特殊场景下,传统的供电方式将难以实施。无线能量收集(Wireless Energy Harvesting,WEH),是指无线设备可以从基站、电视塔以及无线热点等无线信号源中吸收并储存能量,从而保障无线设备在没有线缆或者电池供电的情况下依然可以持续工作,解决无线设备的续航问题,在工业、医疗、基础设施发展等方面有着重要的应用价值。

目前,常见的无线能量收集系统,如:华南理工大学申请的专利“一种小型植入式整流天线”(申请号:2019112389831)和西安电子科技大学申请的专利“基于电磁超表面的环境射频微能量收集装置”(申请号:201610470948.2),前者采用将接收天线与整流电路一体化设计,有效减小整流天线所占的体积,有利于实现能量收集装置小型化;后者利用超表面结构对环境中的微能量进行收集,超表面结构也提高了整流天线的整体效率。但是,这些能量收集装置大都是在低输入功率下取得较高的转换效率。因此,此装置并不适用于一些较高能耗的无线设备,如:无人车、无人机等。尽管目前也存在一些针对宽功率范围的能量收集装置,如:华南理工大学申请的专利“一种具有宽功率范围的宽带圆极化高效率整流天线”(申请号:2020102488443),利用宽带阻抗压缩网络在宽频带和宽功率范围内减小电路输入阻抗,进而提高电路在宽频段和宽输入功率范围内的匹配性能和转换效率。但是,现存的能量收集装置大都是被动式能量收集装置,即当装置所处电磁环境变化时,无法主动寻求环境中能量较高的信号源,去持续、高效地收集更多的能量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

解决现有无线能量收集装置的功率范围小、无法主动寻求环境中能量较高的信号源等问题,提高环境中能量谱的利用率,持续、高效地收集到更多的环境能量的问题,提供了一种面向微型无人平台的主动式智慧能源收集装置及方法。

(二)技术方案

一种面向微型无人平台的主动式智慧能源收集装置,包括有收发天线、收发隔离模块、能量收集模块、电源管理模块、探测模块、主控模块、智能调控模块和电池。

作为优选的技术方案,收发天线包括:宽带天线,用来发射探测信号和接收环境中宽频带的功率信号。

作为优选的技术方案,收发隔离模块包括:3个端口,端口K0到端口K1为上行通道,将收发天线接收到的功率信号传送到能量收集模块中,且信号不会传送到探测模块的输入端口;端口K0到端口K1为下行通道,用来将发射探测模块产生的探测信号传输到收发天线,以及将收发天线接收到的位置信息传送到探测模块的输入端口,且信号不会传送到能量收集模块中;实现上行信号和下行信号之间的隔离。

作为优选的技术方案,能量收集模块包括:宽频带宽功率范围整流电路,用来对收发天线接收到的不同频率和幅度的功率信号进行整流,转换为直流信号传送到电源管理模块。

作为优选的技术方案,电源管理模块包括:电源管理电路,用来对能量收集模块输出的多节点的直流信号进行合成和管理,并存储至电池中。

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