電力巡線四旋翼飛行器自主充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，出現(xiàn)了以四旋翼飛行器為載體的輸電線路巡檢方法。由于四旋翼飛行器的續(xù)航時(shí)間短，嚴(yán)重受限于電池容量。常用的方法是增加電池容量，但續(xù)航時(shí)間隨著所攜帶的電池容量增加而非線性增加，制作成本與電池技術(shù)限制著飛行器的續(xù)航時(shí)間，無法從根本上解決飛行器長(zhǎng)時(shí)間自主執(zhí)行巡線任務(wù)的問題。因此，本文提出了一種電力巡線四旋翼飛行器自主充電系統(tǒng)。
　　首先對(duì)系統(tǒng)的組成和整體方案進(jìn)行闡述。系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控站、巡線飛行器和充電站網(wǎng)絡(luò)組成。飛行器在巡線過程

2、中檢測(cè)到電池需充電時(shí)，利用捷聯(lián)慣性和GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)自主導(dǎo)航至目標(biāo)充電站，然后通過視覺導(dǎo)航完成與充電站精確對(duì)接。最后充電站通過基于E類功率放大器無線電能傳輸方式給飛行器鋰電池組充電，待充電完成后，飛行器返回繼續(xù)執(zhí)行巡線任務(wù)。
　　其次研究捷聯(lián)慣性和GPS組合導(dǎo)航的相關(guān)內(nèi)容。結(jié)合捷聯(lián)慣性導(dǎo)航誤差連續(xù)但發(fā)散的特性與GPS導(dǎo)航誤差有界但不連續(xù)的特性，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波將兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而確定了組合導(dǎo)航濾波算法。
　　接著介紹

3、視覺導(dǎo)航對(duì)接設(shè)計(jì)。制定視覺導(dǎo)航對(duì)接總體流程，敘述充電站著陸信標(biāo)設(shè)計(jì)與視覺導(dǎo)航對(duì)接的基礎(chǔ)內(nèi)容。并對(duì)著陸信標(biāo)的特征檢測(cè)流程和飛行器與著陸信標(biāo)相對(duì)位置解算進(jìn)行重點(diǎn)闡釋。運(yùn)用Hough變換、Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)著陸信標(biāo)的特征檢測(cè)。
　　之后重點(diǎn)闡述基于E類放大器的無線充電設(shè)計(jì)。通過對(duì)幾種無線電能傳輸方式和逆變電路的說明與比較，從而確定基于電磁感應(yīng)式傳輸與功放型逆變電路的充電方案。從理論上對(duì)基于E類功放無線電能傳輸深入分析，提出