CN110203083A - 一种无人机激光充电装置 - Google Patents

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包国文
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Abstract

一种无人机激光充电装置，用于超远距离充电，包括主控制器、预设的多个激光充电组、光伏阵列和充电电池，光伏阵列、充电电池均安装于无人机。多个激光充电组相隔预设距离固定安装于地面，多个预设的激光充电组用于无人机的长距离飞行。激光充电组包括电源、激光器和跟瞄***，电源与激光器连接，激光器发出的激光通过跟瞄***传输到光伏阵列。多个激光充电组均分别与主控制器电信连接，无人机设置有GPS芯片，GPS芯片用于判断多个激光充电组分别与无人机的距离，主控制器控制对应最短距离的激光充电组的激光器发射激光。通过预设的多个激光充电组，其能够对超远距离飞行的无人机进行激光充电，且成本交底，使用灵活。

Description

一种无人机激光充电装置
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体而言，涉及一种无人机激光充电装置。
背景技术
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。近年来，由于无人机在执行监视、侦查和攻击等任务中表现出的灵活性、高效性和持续性，无人机的应用越来越广泛。而由于无人机小巧的机身，往往限制了无人机的航行距离。尽管太阳能动力无人机能增加无人机的航行距离，但由于机上限制了太阳能电池板的面积，太阳能所能提供的功率较小，因此目前太阳能动力无人机的载荷普遍较小，执行任务单一。由于太阳能的间歇性，无人机的使用时间区域收到了限制。
目前用于无人机的激光充电领域中，由于激光在传播过程中会发生散射的现象，一般的激光器发射的激光不能对超远距离飞行的无人机进行供电，而超大功率的激光器造价不菲。
发明内容
本发明的目的包括提供一种无人机激光充电装置，通过预设的多个激光充电组，其能够对超远距离飞行的无人机进行激光充电，且成本交底，使用灵活。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种无人机激光充电装置，用于超远距离充电，包括主控制器、预设的多个激光充电组、光伏阵列和充电电池，光伏阵列、充电电池均安装于无人机。多个激光充电组相隔预设距离固定安装于地面，多个预设的激光充电组用于无人机的长距离飞行。激光充电组包括电源、激光器和跟瞄***，电源与激光器连接，激光器发出的激光通过跟瞄***传输到光伏阵列。多个激光充电组均分别与主控制器电信连接，无人机设置有GPS芯片，GPS芯片用于判断多个激光充电组分别与无人机的距离，主控制器控制对应最短距离的激光充电组的激光器发射激光。
发明人发现，在无人机的超远距离飞行中，电量不足是限制的一个关键因素，而太阳能充电收到天气环境的影响以及无人机上无法安装大面积的太阳能充电面板，而无法带给无人机充足的电量。对于激光充电，因为发射的激光会在空气的传播中损耗，在超远距离的传输中，损耗能量大，无法对处于超远距离的无人机进行充足的激光提供，且大功率的激光器造价不菲，会大大提高成本。
据此发明人发明了一种无人机激光充电装置，用于超远距离充电，包括主控制器、预设的多个激光充电组、光伏阵列和充电电池。安装于无人机上的光伏阵列与充电电池相互配合，光伏阵列在接受到激光充电组向无人机发射的激光，光伏阵列将激光的光能转换成充电电池内储蓄的电能，对无人机进行供能。
在无人机的超远距离航行中，在无人机的预设路径上设置多个激光充电组，多个激光充电组按照预设的位置和距离进行安装。当无人机飞出上一个激光充电组的供激光的有效距离时，无人机进入下一个激光充电组的供激光的有效距离内，下一个激光充电组发射激光，无人机继续充能，向目标地点飞行。
激光充电组包括电源、激光器和跟瞄***，电源对激光器供能，激光器发出的激光通过跟瞄***传输到光伏阵列，以对无人机进行充电。无人机上的GPS芯片用于判断多个激光充电组分别与无人机的距离，以确定无人机处于哪一个激光充电组的供激光的有效距离内，主控制器对相应的激光充电组发出信号，相应的激光充电组开始发射激光。
其中，多个激光充电组相隔预设距离固定安装于地面，该预设距离经过紧密设定，处于该设定状态下的激光充电组，无人机处于某个激光充电组的供激光的有效距离内相当于无人机距离该激光充电组的距离最短。
通过设置多个激光充电组，可以避免使用大功率的激光器对超远距离的无人机进行激光充电，节约成本。
且在多个激光充电组覆盖的区域，可以同时对多个无人机进行充电。可以由不同的激光充电组对不同的无人机进行激光充电。也可以在一个激光充电组中设置多个激光器，以对处于同一个激光充电组充电覆盖区域内的不同的无人机同时进行充电。
综上，这样的无人机激光充电装置，通过预设的多个激光充电组，其能够对超远距离飞行的无人机进行激光充电，且多个激光充电组对无人机进行接力式充电，降低成本，灵活性高。
进一步地，无人机设有图像传感器，图像传感器用于在充电过程中获取预设范围内的物体的图像数据并将图像数据发送给主控制器，以判断正发射激光的激光充电组与无人机之间是否有障碍物存在。
进一步地，当发射激光的激光充电组与无人机之间存在飞行的障碍物时，主控制器控制正处于发射激光状态下的激光充电组停止工作。
进一步地，激光充电组还包括制冷***，制冷***与激光器配合。
进一步地，激光器包括半导体激光器，半导体激光器发出的激光通过跟瞄***传输到光伏阵列。
进一步地，光伏阵列采用垂直多结光伏板安装于无人机的底部。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1、对超远距离飞行的无人机进行激光充电；
2、多个激光充电组对无人机进行接力式充电，降低成本，灵活性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供无人机激光充电装置的结构示意图。
图标：10-无人机激光充电装置，100-主控制器，200-激光充电组，210-电源，220-激光器，230-跟瞄***，240-制冷***，300-光伏阵列，400-充电电池，20-无人机，21-GPS芯片，22-图像传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供无人机激光充电装置10的结构示意图，主要展示无人机激光充电装置10与无人机20配合的主要结构的展示图。请参照图1，图1提供一种无人机激光充电装置10，用于超远距离充电，包括主控制器100、预设的多个激光充电组200、光伏阵列300和充电电池400，光伏阵列300、充电电池400均安装于无人机20。
多个激光充电组200相隔预设距离固定安装于地面，多个预设的激光充电组200用于无人机20的长距离飞行。激光充电组200包括电源210、激光器220和跟瞄***230，电源210与激光器220连接，激光器220发出的激光通过跟瞄***230传输到光伏阵列300。多个激光充电组200均分别与主控制器100电信连接，无人机20设置有GPS芯片21，GPS芯片21用于判断多个激光充电组200分别与无人机20的距离，主控制器100控制对应最短距离的激光充电组200的激光器220发射激光。
安装于无人机20上的光伏阵列300与充电电池400相互配合，光伏阵列300在接受到激光充电组200向无人机20发射的激光，光伏阵列300将激光的光能转换成充电电池400内储蓄的电能，对无人机20进行供能。在无人机20的超远距离航行中，在无人机20的预设路径上设置多个激光充电组200，多个激光充电组200按照预设的位置和距离进行安装。当无人机20飞出上一个激光充电组200的供激光的有效距离时，无人机20进入下一个激光充电组200的供激光的有效距离内，下一个激光充电组200发射激光，无人机20继续充能，向目标地点飞行。
激光充电组200包括电源210、激光器220和跟瞄***230，电源210对激光器220供能，激光器220发出的激光通过跟瞄***230传输到光伏阵列300，以对无人机20进行充电。无人机20上的GPS芯片21用于判断多个激光充电组200分别与无人机20的距离，以确定无人机20处于哪一个激光充电组200的供激光的有效距离内，主控制器100对相应的激光充电组200发出信号，相应的激光充电组200开始发射激光。
其中，多个激光充电组200相隔预设距离固定安装于地面，该预设距离经过紧密设定，处于该设定状态下的激光充电组200，无人机20处于某个激光充电组200的供激光的有效距离内相当于无人机20距离该激光充电组200的距离最短。通过设置多个激光充电组200，可以避免使用大功率的激光器220对超远距离的无人机20进行激光充电，节约成本。且在多个激光充电组200覆盖的区域，可以同时对多个无人机20进行充电。可以由不同的激光充电组200对不同的无人机20进行激光充电。也可以在一个激光充电组200中设置多个激光器220，以对处于同一个激光充电组200充电覆盖区域内的不同的无人机20同时进行充电。
更多地，多个激光充电组200的覆盖区域可以选择为长距离型分布和广泛面积型分布。
长距离型分布指的是，多个激光充电组200依次沿直线分布，相邻的激光充电组200的供激光的有效距离的边界相互交接，或者是重合一定的面积。长距离型分布以供获得无人机20在其他条件不限制下，获得激光充电所允许的最远距离，相当于节约成本。
广泛面积型分布指的是，每个激光充电组200以供激光的有效距离为半径而形成单个供电圆形区域，每个激光充电组200对应单个供电圆形区域，在一定方向夹角与所需要无人机20巡航的预设区域内，设置的所有的激光充电组200的供电圆形区域形成一个大的供电区域。在该供电区域内，无人机20均可获得激光充电的效果，有利于无人机20巡航飞行。
进一步地，无人机20设有图像传感器22，图像传感器22用于在充电过程中获取预设范围内的物体的图像数据并将图像数据发送给主控制器100，以判断正发射激光的激光充电组200与无人机20之间是否有障碍物存在。相应的，在无人机20上设置有供传输图像传感器22的信息的信号发射装置。
进一步地，当发射激光的激光充电组200与无人机20之间存在飞行的障碍物时，主控制器100控制正处于发射激光状态下的激光充电组200停止工作，以防止激光损害飞行的障碍物，起到安全防范的作用。上述的障碍物包括飞行的飞行器、飞鸟等生物，可避免激光穿过飞行的飞行器、飞鸟等生物。
进一步地，激光充电组200还包括制冷***240，制冷***240与激光器220配合。激光器220包括半导体激光器220，半导体激光器220发出的激光通过跟瞄***230传输到光伏阵列300。光伏阵列300采用垂直多结光伏板安装于无人机20的底部，具有较大的入射光总转化效率。
制冷***240主要对工作中的激光器220进行冷却，并控制激光器220的发生温度。半导体激光器220又称激光二极管，具有实用、体积小、寿命长的优点。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1、对超远距离飞行的无人机20进行激光充电；
2、多个激光充电组200对无人机20进行接力式充电，降低成本，灵活性高；
3、可获得较大的远距离提供对无人机20的供电，以及获得稳定的较大的供电区域供无人机20巡航飞行；
4、可避免激光穿过飞行的飞行器、飞鸟等生物，起到安全防范的作用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机激光充电装置，用于超远距离充电，其特征在于：
包括主控制器、预设的多个激光充电组、光伏阵列和充电电池，所述光伏阵列、所述充电电池均安装于无人机；
多个所述激光充电组相隔预设距离固定安装于地面，多个预设的所述激光充电组用于所述无人机的长距离飞行；
所述激光充电组包括电源、激光器和跟瞄***，所述电源与所述激光器连接，所述激光器发出的激光通过所述跟瞄***传输到所述光伏阵列；
多个所述激光充电组均分别与所述主控制器电信连接，所述无人机设置有GPS芯片，所述GPS芯片用于判断所述多个所述激光充电组分别与无人机的距离，主控制器控制对应最短距离的所述激光充电组的所述激光器发射激光。
2.根据权利要求1所述的无人机激光充电装置，其特征在于：
所述无人机设有图像传感器，所述图像传感器用于在充电过程中获取预设范围内的物体的图像数据并将图像数据发送给所述主控制器，以判断正发射激光的所述激光充电组与所述无人机之间是否有障碍物存在。
3.根据权利要求2所述的无人机激光充电装置，其特征在于：
当发射激光的所述激光充电组与所述无人机之间存在飞行的障碍物时，所述主控制器控制正处于发射激光状态下的所述激光充电组停止工作。
4.根据权利要求1所述的无人机激光充电装置，其特征在于：
所述激光充电组还包括制冷***，所述制冷***与所述激光器配合。
5.根据权利要求1所述的无人机激光充电装置，其特征在于：
所述激光器包括半导体激光器，所述半导体激光器发出的激光通过所述跟瞄***传输到所述光伏阵列。
6.根据权利要求1所述的无人机激光充电装置，其特征在于：
所述光伏阵列采用垂直多结光伏板安装于所述无人机的底部。
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