CN109018345A - 一种基于充电基站进行充电的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于充电基站进行充电的无人机，该无人机包括存储器、处理器和通信接口，存储器用于存储程序和数据，通信接口用于无人机与充电基站进行通信交互，处理器用于调用存储器存储的程序执行：控制通信接口向充电基站发送请求进入充电机位的进站信息；控制通信接口接收充电基站的获准信息，向充电基站请求接受无人机的飞行控制权限；控制通信接口与充电基站建立控制连接，将飞行控制权限移交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号；根据引导控制信号，飞到充电基站指定位置，然后按规律的轨迹飞行到指定的充电机位。本发明中的无人机能够有序进入指定的充电机位进行充电，避免混乱及事故，且缩短无人机进入充电基站进行充电的时间。

Description

一种基于充电基站进行充电的无人机

技术领域

本发明涉及无人机充电技术领域，更具体的说，涉及一种基于充电基站进行充电的无人机。

背景技术

随着无人机技术的逐渐成熟，无人机被应用到方方面面，其中，最常用的为航拍、测绘、侦查等方面。目前无人机都是使用充电电池给无人机提供动力，无疑电池的电量是有限，这也限制了无人机在空中的飞行时间。无人机主需要时不时的给无人机充电，如果每一次都需要返航充电的话很麻烦且浪费时间，所以需要在任务地点寻找最近的充电基站进行充电。如果进入充电基站的无人机数量多，那么就会存在秩序问题，没有***的方法无法满足无人机的需求，进入充电基站的过程混乱，容易发生撞击事故，且浪费时间。

发明内容

本发明的目的是为了解决无人机进入充电基站进行充电容易混乱、容易发生事故，且浪费时间等问题，提供了一种无人机进入充电基站进行充电的方法及无人机。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无人机进入充电基站进行充电的方法，所述方法包括步骤：向充电基站发送请求进入充电机位的进站信息；接收充电基站的获准信息，向充电基站请求接受无人机的飞行控制权限；与充电基站建立控制连接，将飞行控制权限移交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号；根据所述引导控制信号，飞到充电基站指定位置，然后按规律的轨迹飞行到指定的充电机位。无人能根据本方法能够有序进入指定的充电机位进行充电，避免多架飞机同时进入充电基站时发生事故，且缩短无人机进入充电基站进行充电的时间。

优选的，所述方法还包括步骤：向充电基站发送无人机信息，获取充电基站的充电机位匹配信息，所述无人机信息包括无人机型号和大小信息；所述匹配信息包括充电基站的基本信息。

优选的，所述方法包括步骤：根据所述基本信息制作导航地图，并根据所述导航地图飞到相应的充电机位，所述基本信息至少还包括基站的结构信息、备降区信息。

优选的，所述轨迹包括多条环形匝道，所述匝道连通备降区到各个充电机位。无人机通过所述匝道可以进入指定型号的充电机位进行充电，避免混乱。

优选的，所述方法包括步骤：进入充电机位后，无人机接收充电基站充电。

优选的，所述方法还包括步骤：收到充电基站拒绝进入充电机位的拒绝信号时，向充电基站发送备降区降落的备降请求信息，在获取所述充电基站的备降获准信息后，向充电基站请求接收无人机的飞行控制权限，与基站建立控制连接，将飞行控制权限交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号，根据所述引导控制信号飞到备降区进行降落，降落备降区后，等待充电基站的叫号信息，根据所述叫号信息以及引导控制信号飞到指定的充电机位。

优选的，获取备降区等待时间信息，根据所述备降区等待时间信息判断是否需要停机等待，若备降区等待时间大于预设时间，则停机等待，若备降区等待时间小于所述预设时间，则保持当前降落开机状态。

优选的，所述方法包括步骤：转交飞行控制权限后，向主控制端发送无人机的状态信息，其中所述状态信息至少包括：进站时间、充电时间、电量信息、充电机位的位置和充电基站的名称。

优选的，所述方法包括步骤：充电结束后，接收到来自基站的提示信息，做好转接无人机控制权的准备，并给基站发送答复信息。

优选的，所述方法包括步骤：恢复无人机的控制权，控制无人机离开充电基站。

一种基于充电基站进行充电的无人机，所述无人机包括：存储器、处理器和通信接口，其中，所述存储器用于存储可执行程序代码和数据，所述通信接口用于所述无人机与充电基站进行通信交互，所述处理器用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

控制所述通信接口向充电基站发送请求进入充电机位的进站信息；

控制所述通信接口接收充电基站的获准信息，向充电基站请求接受无人机的飞行控制权限；

控制所述通信接口与充电基站建立控制连接，将飞行控制权限移交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号；

根据所述引导控制信号，飞到充电基站指定位置，然后按规律的轨迹飞行到指定的充电机位。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

控制所述通信接口向充电基站发送无人机信息，获取充电基站的充电机位匹配信息，所述无人机信息包括无人机型号和大小信息；所述匹配信息包括充电基站的基本信息。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

根据所述基本信息制作导航地图，并根据所述导航地图飞到相应的充电机位，所述基本信息至少还包括基站的结构信息、备降区信息。

优选的，所述轨迹包括多条环形匝道，所述匝道连通备降区到各个充电机位。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

进入充电机位后，控制所述通信接口接收充电基站充电。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

收到充电基站拒绝进入充电机位的拒绝信号时，控制所述通信接口向充电基站发送备降区降落的备降请求信息，在获取所述充电基站的备降获准信息后，向充电基站请求接收无人机的飞行控制权限，与基站建立控制连接，将飞行控制权限交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号，根据所述引导控制信号飞到备降区进行降落，降落备降区后，等待充电基站的叫号信息，根据所述叫号信息以及引导控制信号飞到指定的充电机位。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取备降区等待时间信息，根据所述备降区等待时间信息判断是否需要停机等待，若备降区等待时间大于预设时间，则停机等待，若备降区等待时间小于所述预设时间，则保持当前降落开机状态。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

转交飞行控制权限后，控制所述通信接口向主控制端发送无人机的状态信息，其中所述状态信息至少包括：进站时间、充电时间、电量信息、充电机位的位置和充电基站的名称。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

充电结束后，通过所述通信接口接收到来自基站的提示信息，做好转接无人机控制权的准备，并给基站发送答复信息。

优选的，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

恢复无人机的控制权，控制无人机离开充电基站。

本发明带来的有益效果：无人机可以向充电基站发送进站请求，经过基站允许后，相互之间建立控制连接并转交无人机控制权，然后无人机根据充电基站的引导控制信号飞到充电基站指定位置，并按规律的轨迹有序的进入指定的充电机位进行充电。无人机根据本方法能够有序进入指定的充电机位进行充电，避免混乱及事故，且缩短无人机进入充电基站进行充电的时间。

附图说明

图1为本发明整体流程示意图；

图2为本发明中无人机的结构示意图。

具体实施方式

下面描述本发明的优选实施方式，本领域普通技术人员将能够根据下文所述用本领域的相关技术加以实现，并能更加明白本发明的创新之处和带来的益处。

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机***种类繁多、用途广特点鲜明，致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度，任务等多方面都有较大差异。例如，按飞行平台构型分类，无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。按用途分类，无人机可分为军用无人机和民用无人机。按尺度分类，无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。按活动半径分类，无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。按任务高度分类，无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。本发明实施例中涉及的无人机可以为前述中的其中一种或任意一种无人机，这里不作限定。

如图1所示，提供了一种无人机进入充电基站进行充电的方法，所述方法包括步骤：

11、向充电基站发送请求进入充电机位的进站信息；具体的，无人机主控制端搜索最近的充电基站位置信息，飞到所述充电基站的预设范围内，根据自身的需求编辑服务内容向所述充电基站发送进站请求信息。如果所述充电基站能够提供当前的服务内容，则向无人机反向发送获准信息。所述服务内容可以包括：直充充电服务、更换电池充电服务、无人机休息服务、或者无人机紧急接机服务等。

12、接收充电基站的获准信息，向充电基站请求接受无人机的飞行控制权限；具体的，当无人机发送服务内容直充充电服务或者更换电池、或者无人机休息服务时，收到充电基站的获准信息后，再次向充电基站发送接管无人机控制权的请求。如果无人机发送服务内容为无人机紧急接机服务时，正好在充电基站的服务范围内的话，充电基站提供救助无人机，并且把获取当前故障无人机的位置信息给救助无人机，控制所述救助无人机对故障无人机进行紧急接机。

13、与充电基站建立控制连接，将飞行控制权限移交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号；具体的，充电基站同意接管请求，双方相互发送配对码进行配对连接，配对成功后，即无人机与所述充电基站建立控制连接，这时无人机的控制权被所述充电基站接管，充电基站获取到无人机基本信息，根据所述基本信息匹配引导控制信号，且向无人机发送引导控制信号，控制所述无人机飞行；所述无人机基本信息至少包括：无人机的型号、无人机的大小、及无人机电池的型号等信息。如果配对失败则无人机与充电基站没有建立控制连接，充电基站不能对无人机进行接管，也就不能向无人机提供服务，无人机可以选择返航离开。

14、根据所述引导控制信号，飞到充电基站指定位置，然后按规律的轨迹飞行到指定的充电机位。无人机收到充电基站的引导控制信号之后，根据所述引导控制信号的引导，飞到与无人机基本信息匹配的充电基站指定位置进行等待或者进行充电；所述基站指定位置可以是备降区，也可以是充电机位。进一步的，如果是在备降区，则按照规律的轨迹飞到相应型号的充电机位进行充电。所述备降区设置多条通往各型号充电机位的匝道，所述匝道的形状可以是环形的，也可以是三角形的、还可以是立交型的，所述匝道底部还可以设置运输轨道，在所述运输轨道上设置多个独立的无人机运输机位，所述运输机位可在所述运输轨道上移动。

在本发明实施例中，所述方法还包括步骤：向充电基站发送无人机信息，获取充电基站的充电机位匹配信息，所述无人机信息包括无人机型号和大小信息；所述匹配信息包括充电基站基本信息；所述无人机信息还可以包括无人机类型、货物的类型，无人机的目的地；所述无人机类型包括航拍无人机、测绘无人机、物流无人机、交通指挥无人机等，所述货物类型包括紧急药品、紧急信件、或者保质期短的食物等。

在本发明实施例中，所述方法包括步骤：根据所述基本信息制作导航地图，并根据所述导航地图确定飞行路线，飞到相应的充电机位，所述基本信息至少还包括基站的结构信息、备降区信息。其中，所述备降区设置多个不同型号的无人机候机区每一个候机区都设置有多条通往各个充电机位的匝道。

在本发明实施例中，所述轨迹包括多条环形匝道，所述匝道起点是备降区终点是各个充电机位。所述匝道可以是圆形匝道，还可以是立交匝道，所述匝道的形状可以根据充电基站的形状进行相应的变换。

在本发明实施例中，所述方法包括步骤：进入充电机位后，无人机接收充电基站充电，具体的，根据所述运输的货物选择无人机的充电方式，例如无人机运输的是保质期很短的食物、或者紧急信件、或者紧急药物等货物时，可选择紧急通道进入充电机位更换电池，把无人机的低电量电池取出，换上满电的电池继续飞行。如果是一般货物，则所述充电的方式可以是通过充电基站的更换装置更换无人机的电池；也可以是进入直充机位进行充电，更换电池的充电方法大大的节约充电时间，而直充，对充电电池具有保护作用，对电池的伤害小，寿命长。

在本发明实施例中，所述方法还包括步骤：收到充电基站拒绝进入充电机位的拒绝信号时，向充电基站发送备降区降落的备降请求信息，在获取所述充电基站的备降获准信息后，向充电基站请求接收无人机的飞行控制权限，与基站建立控制连接，将飞行控制权限交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号，根据所述引导控制信号飞到备降区进行降落，降落备降区后，等待充电基站的叫号信息，根据所述叫号信息以及引导控制信号飞到指定的充电机位。具体的，当充电基站没有空闲的充电机位时，充电基站会拒绝接受无人机，这时无人机可以向充电基站申请进入备降区排队等候，而不是直接进入充电机位，这样提高无人机充电顺序。

在本发明实施例中，获取备降区等待时间信息，根据所述备降区等待时间信息判断是否需要停机等待，若备降区等待时间大于第一预设时间，则需要停机等待，无人机根据充电基站的引导控制信息降落在备降区相同型号匝道候机位置，然后向充电基站发送当前候机位置序号，并停机等待叫号信息。当充电基站叫到所述无人机时，查取所述无人机的候机状态，如果是停机，则获取所述无人机所在的候机位置序号，直接被匝道的运输装置运输到指定的充电机位进行充电。进一步的，若备降区等待时间小于所述第一预设时间，则保持当前降落开机状态；当充电基站叫到该无人机时，接收到叫号信息后，根据所述叫号信息直接的飞到指定的充电机位进行充电。

在本发明又一实施例中，无人机在停机等待时，可以获取当前同型号充电机位等候无人机的数量，并根据所述无人机数量，计算充电时间，如果充电时间超过了第二预设时间则可以选择继续等待，或者重新选择其他的充电基站。

在本发明实施例中，所述方法包括步骤：转交飞行控制权限后，向主控制端发送无人机的状态信息，其中所述状态信息至少包括：进站时间、充电时间、电量信息、充电机位的位置和充电基站的名称；无人机的主控制端可以为无人机用户、还可以是营运无人机控制中心。这样所述主控制端可以实时对无人机进行监控，并且掌握无人机的动态，了解无人机的去向。进一步的，如果所述无人机进入直充机位进行充电时，就给所述无人机主控制端发送，无人机当前电池获得的电量信息，比如电池电量的百分比，或者电池容量标识。如果无人机进入更换电池充电机位，那么充电基站就给无人机主控制端发送，当次更换的电池型号，和电量信息。

在本发明的又一实施例中，无人机主控制端根据无人机当前电量信息可以选择其他操作，比如，无人机充电到一定量之后，判断所述电量能够到达目的地，或者可以实现某种任务，那么所述无人机主控制端可以向充电基站发起离开基站请求，获得所述充电基站准许后接管无人机控制权并且控制所述无人机离开基站。

在本发明实施例中，所述方法包括步骤：充电结束后，接收到来自基站的提示信息，所述提示信息可以是声音报警信息或者声光报警信息。根据所述提示信息做好转接无人机控制权的准备，并给基站发送答复信息。

在本发明实施例中，所述方法包括步骤：恢复无人机的控制权，控制无人机离开充电基站。具体的，经过双方同意后，充电基站把无人机引导到充电基站的出口，并把无人机控制权归还给无人机主控制端，并且与充电基站解除控制连接，主控制端可以控制无人机进行小一步操作离开充电基站。

本发明实施例还提供一种基于充电基站进行充电的无人机，可以用于执行本发明实施例提供的无人机进入充电基站进行充电的方法。如图2所示，该无人机至少可以包括：存储器10、至少一个处理器20，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，以及至少一个通信接口30，通信接口30可以用于无人机与充电基站之间建立通信连接，以便无人机与充电基站进行信息交互。其中，存储器10、处理器20和通信接口30可以通过一条或多条总线进行通信连接。本领域技术人员可以理解，图2中示出的无人机的结构并不构成对本发明实施例的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，存储器10可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器10可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器20的存储装置。存储器10可以用于存储可执行程序代码和数据，本发明实施例不作限定。

在图2所示的无人机中，处理器20可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

控制通信接口30向充电基站发送请求进入充电机位的进站信息；

控制通信接口30接收充电基站的获准信息，向充电基站请求接受无人机的飞行控制权限；

控制通信接口30与充电基站建立控制连接，将飞行控制权限移交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号；

根据该引导控制信号，飞到充电基站指定位置，然后按规律的轨迹飞行到指定的充电机位。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

控制通信接口30向充电基站发送无人机信息，获取充电基站的充电机位匹配信息，该无人机信息至少可以包括无人机型号和大小信息；该匹配信息至少可以包括充电基站的基本信息。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

根据该基本信息制作导航地图，并根据该导航地图飞到相应的充电机位，该基本信息至少还可以包括基站的结构信息、备降区信息。

可选的，轨迹可以包括多条环形匝道，该匝道连通备降区到各个充电机位。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

进入充电机位后，控制通信接口30接收充电基站充电。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

收到充电基站拒绝进入充电机位的拒绝信号时，控制通信接口30向充电基站发送备降区降落的备降请求信息，在获取充电基站的备降获准信息后，向充电基站请求接收无人机的飞行控制权限，与基站建立控制连接，将飞行控制权限交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号，根据该引导控制信号飞到备降区进行降落，降落备降区后，等待充电基站的叫号信息，根据该叫号信息以及引导控制信号飞到指定的充电机位。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取备降区等待时间信息，根据该备降区等待时间信息判断是否需要停机等待，若备降区等待时间大于预设时间，则停机等待，若备降区等待时间小于预设时间，则保持当前降落开机状态。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

转交飞行控制权限后，控制通信接口30向主控制端发送无人机的状态信息，其中该状态信息至少可以包括：进站时间、充电时间、电量信息、充电机位的位置和充电基站的名称。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

充电结束后，通过通信接口30接收到来自基站的提示信息，做好转接无人机控制权的准备，并给基站发送答复信息。

可选的，处理器20还可以用于调用存储器10存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

恢复无人机的控制权，控制无人机离开充电基站。

图2中所示的无人机可以向充电基站发送进站请求，经过基站允许后，相互之间建立控制连接并转交无人机控制权，然后无人机根据充电基站的引导控制信号飞到充电基站指定位置，并按规律的轨迹有序的进入指定的充电机位进行充电。无人机根据本方法能够有序进入指定的充电机位进行充电，避免混乱及事故，且缩短无人机进入充电基站进行充电的时间。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于充电基站进行充电的无人机，其特征在于，所述无人机包括：存储器、处理器和通信接口，其中，所述存储器用于存储可执行程序代码和数据，所述通信接口用于所述无人机与充电基站进行通信交互，所述处理器用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

控制所述通信接口向充电基站发送请求进入充电机位的进站信息；

控制所述通信接口接收充电基站的获准信息，向充电基站请求接受无人机的飞行控制权限；

控制所述通信接口与充电基站建立控制连接，将飞行控制权限移交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号；

根据所述引导控制信号，飞到充电基站指定位置，然后按规律的轨迹飞行到指定的充电机位。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

控制所述通信接口向充电基站发送无人机信息，获取充电基站的充电机位匹配信息，所述无人机信息包括无人机型号和大小信息；所述匹配信息包括充电基站的基本信息。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

根据所述基本信息制作导航地图，并根据所述导航地图飞到相应的充电机位，所述基本信息至少还包括基站的结构信息、备降区信息。

4.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述轨迹包括多条环形匝道，所述匝道连通备降区到各个充电机位。

5.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

进入充电机位后，控制所述通信接口接收充电基站充电。

6.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

收到充电基站拒绝进入充电机位的拒绝信号时，控制所述通信接口向充电基站发送备降区降落的备降请求信息，在获取所述充电基站的备降获准信息后，向充电基站请求接收无人机的飞行控制权限，与基站建立控制连接，将飞行控制权限交给充电基站，并获取充电基站的引导控制信号，根据所述引导控制信号飞到备降区进行降落，降落备降区后，等待充电基站的叫号信息，根据所述叫号信息以及引导控制信号飞到指定的充电机位。

7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

获取备降区等待时间信息，根据所述备降区等待时间信息判断是否需要停机等待，若备降区等待时间大于预设时间，则停机等待，若备降区等待时间小于所述预设时间，则保持当前降落开机状态。

8.根据权利要求1-7任一所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

转交飞行控制权限后，控制所述通信接口向主控制端发送无人机的状态信息，其中所述状态信息至少包括：进站时间、充电时间、电量信息、充电机位的位置和充电基站的名称。

9.根据权利要求1-7任一所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

充电结束后，通过所述通信接口接收到来自基站的提示信息，做好转接无人机控制权的准备，并给基站发送答复信息。

10.根据权利要求1-7任一所述的无人机，其特征在于，所述处理器还用于调用所述存储器存储的可执行程序代码，执行以下步骤：

恢复无人机的控制权，控制无人机离开充电基站。