一种系留型无人机供电系统及其供电方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111319786A(43)申请公布日2020.06.23(21)申请号202010249644.X(22)申请日2020.04.01(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210007江苏省南京市秦淮区光华门海福巷1号(72)发明人李锐丁玮张颖超雷雨余佳玲强生泽邓岳王晓红(74)专利代理机构重庆敏创专利代理事务所(普通合伙)50253代理人陈千(51)Int.Cl.B64F3/02(2006.01)H02J50/30(2016.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种系留型无人机供电系统及其供电方法(57)摘要本发明公开的系留型无人机供电系统及其供电方法可以通过设置在地面电源站的激光发生单元对系留型无人机的光电转换单元传输激光能量，光电转换单元将激光能量转换成电能，经功率变换单元调整成直流电后给系留型无人机的电池单元充电，通过激光供电技术解决了系留型无人机存在的高度受限，负重受限问题，扩大了留型无人机的应用场景；另外，地面电源站的跟踪瞄准单元可以据对标信号接收单元接收对标激光信号的情况同步调整对标信号接收单元接收激光信号的角度和激光发生单元传输激光能量的角度，可以使激光能量得到精准的传输，提升了激光能量的传输效率。CN111319786ACN111319786A权利要求书1/2页1.一种系留型无人机供电系统，其特征在于，包括设置在系留型无人机上的机载电源模块和设置在地面电源站的地面供电模块；所述机载电源模块包括用于对所述机载电源模块的各单元进行控制的第一控制单元、电池单元、功率变换单元、对标单元、光电转换单元和第一定位单元，所述地面供电模块包括用于对所述地面供电模块的各单元进行控制的第二控制单元、直流电供给单元、对标信号接收单元、激光发生单元、跟踪瞄准单元和第二定位单元；所述第一定位单元用于获取所述系留型无人机的坐标信息，所述第二定位单元用于获取所述地面电源站的坐标信息，所述对标单元用于向所述对标信号接收单元发射对标激光信号，所述跟踪瞄准单元用于根据所述对标信号接收单元接收对标激光信号的情况同步调整所述对标信号接收单元接收激光信号的角度和所述激光发生单元传输激光能量的角度，所述直流电供给单元用于给所述激光发生单元提供直流电能，所述激光发生单元用于将电能转化为激光能量并将激光能量传输给所述光电转换单元，所述光电转换单元将接收到的激光能量转换成电能，经功率变换单元调整成直流电后给所述电池单元充电。2.如权利要求1所述的系留型无人机供电系统，其特征在于，所述对标信号接收单元为由N2个光电探测器组成的N×N对标信号接收阵列，N为奇数，所述跟踪瞄准单元用于在所述对标信号接收阵列的中心光电探测器未接收到激光信号时同步对所述对标信号接收阵列接收激光信号的角度和所述激光发生单元传输激光能量的角度进行调整，直至所述中心光电探测器可接收到所述对标单元发射的激光信号为止。3.如权利要求1所述的系留型无人机供电系统，其特征在于，所述直流电供给单元包括相串联的交流电源和AC/DC变换单元。4.如权利要求1所述的系留型无人机供电系统，其特征在于，所述地面供电模块还包括与所述直流电供给单元的输出端连接的储能单元。5.如权利要求1所述的系留型无人机供电系统，其特征在于，所述跟踪瞄准单元包括可转动的方位转台，所述对标信号接收单元和所述激光发生单元设置在所述方位转台上。6.如权利要求1-5任一项所述的系留型无人机供电系统，其特征在于，所述光电转换单元为采用双结薄膜砷化镓光电转换材料组成的圆形接收单元。7.如权利要求1-5任一项所述的系留型无人机供电系统，其特征在于，所述第一定位单元和所述第二定位单元均采用SKG09D芯片实现定位功能，所述功率变换单元采用BOOST网络拓扑结构。8.一种基于权利要求1-7任一项所述的系留型无人机供电系统的供电方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：当所述系留型无人机悬停在预定高度时，所述第一定位单元将获取的所述系留型无人机的坐标信息发送给所述地面供电模块；S2：所述地面供电模块根据所述系留型无人机的坐标信息和所述第二定位单元获取的所述地面电源站的坐标信息计算所述系留型无人机相对地面电源站垂直方向的偏离距离；S3：判断所述偏离距离是否大于预设偏离距离阈值，如是，转至S4，否则，转至S5；S4：系留型无人机调整位置，转至S1；S5：所述地面供电模块根据所述系留型无人机的坐标信息和所述地面电源站的坐标信息计算所述对标信号接收单元和所述激光发生单元需要调整的偏转角度；2CN111319786A权利要求书2/2页S6：所述跟踪瞄准单元根据所述偏转角度对所述对标信号接收单元和所述激光发生单元进行转向调整；S7：所述系留型无人机开启对标单元向所述