一種續航能力監測系統及其無人飛行器和飛控臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及無人機技術領域，具體涉及一種續航能力監測系統及其無人飛行 器和飛控臺。
【背景技術】
[0002] 隨著航拍用小微型無人飛行器開始普及，并進入消費級市場，原來由專業人員使 用而不會關注的一些需求開始凸顯。無人飛行器平臺上裝備有大量電子設備，如自動駕駛 系統、舵機和云臺等，為保證無人飛行器平臺安全穩定工作，這些電子設備需要穩定有效的 電力供應。無人飛行器平臺的電能由各種高能電池提供，包括:太陽能、蓄電池和燃料電池。 其中以鋰電池為代表的蓄電池供電方式是目前應用最廣泛的一種。
[0003] 現有技術主要是通過燃油、太陽能、鋰離子電池等混合電源供應，或者在飛行動力 結構上進行改進，來提高無人飛行器的續航能力。
[0004] 例如：申請號為201310543169.7、發明名稱為《零點電源與鋰離子電池的電池組作 為無人機電源的應用》的中國發明專利申請公開了一種零點電源與鋰離子電池的電池組作 為無人機電源的應用，該電池組包括至少一個零點電源單體和至少一個鋰離子電池單體， 所述零點電源單體與所述鋰離子電池單體能夠串聯和/或并聯，也可以斷開連接。例如，在 使用時，如果鋰離子電池的電量能夠滿足使用要求，則可以將零點電源單體與鋰離子電池 單體斷開連接，鋰離子電池與用電設備相連提供穩定的電壓和電流；當鋰離子電池使用一 段時間之后，在電量不足時，零點電源可以持續不斷地位鋰離子電池充電，解決了電池續航 的問題。
[0005] 再例如，申請號為201220292712.1、發明名稱為《一種無人機遙感平臺的供電系 統》的中國實用新型專利公開一種無人機遙感平臺的供電系統，包括主供電電源、副供電電 源、主開關、副開關、通道開關、控制器、非門、主檢測電路、η個主開關電源和η個副開關電 源;采用容量不同的主副兩塊電池供電，當主電池電量不足時，可切換副電池備用，并向地 面監控人員報警，使得監控人員可及時采取措施使無人機迫降，提高無人機的安全可靠性。
[0006] 在專業人員使用的情況下，由于對產品非常了解和熟悉，因此，關于無人機的一些 維護、使用的知識都不那么透明。例如，無人飛行器的飛行時間，往往是由飛手根據經驗來 分析和判斷的，這種依賴經驗的方式提高了對操作人員的要求，而且經驗并不十分準確，降 低了電池的使用效率。即使有的無人飛行器能夠提供電池余量報警，這種報警行為也是不 很準確的。
[0007] 當無人飛行器進入消費級市場，這個問題就不能忽視了。普通消費者由于對無人 飛行器的操控和使用經驗不足，因此非常依賴無人飛行器上給出的電池余量提示信息。但 是，本身現有的消費級無人飛行器續航總時間就不是很長，短的5-10分鐘，長的一般也不超 過30分鐘，在這種情況下，如果電池余量提示再不準確，那么很可能難以起到提示用戶的作 用。一方面，如果用戶一察覺電池余量報警，就趕緊回收無人飛行器，那么會導致無人飛行 器的實際操作時間遠小于總續航時間；而另一方面，如果用戶察覺電池余量報警后，仍然堅 持使用無人飛行器，那么就可能面臨無人飛行器掉電墜落的風險。
[0008] 現有技術僅根據電池余量情況來報警，而不考慮無人飛行器的飛行狀態。例如，無 人飛行器懸停和做高速運動，它的耗能情況是很不一樣的。如果不考慮無人飛行器的能量 消耗，去做續航能力分析，是很不準確的。
[0009] 另外，由于環境溫度能夠極大地影響電池的蓄電水平，因此，如何在不同環境溫度 下，準確對電池的余量進行統計和計算，也是一個問題。 【實用新型內容】
[0010] 本實用新型的發明目的是提供一種續航能力監測系統及其無人飛行器和飛控臺， 其能夠實時、有效、智能地保護無人飛行器，避免無人飛行器出現因電量不足引起的事故， 并且可以提高電池的利用率。
[0011] 本實用新型的另一個實用新型目的是提供一種續航能力監測系統及其無人飛行 器和飛控臺，考慮了溫度對電池的蓄電水平的影響，進一步提高了電池余量監測的準確性。
[0012] 不僅僅基于電池余量做續航能力分析，而是綜合考慮到無人飛行器的飛行耗能情 況以及環境溫度情況等，對無人飛行器的續航能力做準確分析，將續航能力警示信息轉換 成直觀的時間或者飛行距離。
[0013] 為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下：
[0014] 一種續航能力監測系統，包括無人飛行器和飛控臺、信號處理器、雙工通信接口， 所述無人飛行器和所述飛控臺通過所述雙工通信接口能夠雙向通信，所述無人飛行器進一 步包括信號輸入傳感器、飛行控制器和電池，所述飛行控制器分別與所述信號輸入傳感器、 所述雙工通信接口和所述電池連接，所述信號處理器與所述飛行控制器連接，其中，
[0015] 所述信號輸入傳感器適用于采集所述無人飛行器的能耗信息并發送至所述飛行 控制器；
[0016] 所述飛行控制器適用于采集所述電池信息，控制所述無人飛行器的飛行；
[0017] 所述信號處理器適用于根據所述能耗信息和所述電池信息，計算所述無人飛行器 的續航能力。
[0018] 進一步的，還包括存儲器，所述存儲器與所述信號處理器連接，所述存儲器適用于 存儲所述無人飛行器的預定義的能耗級別及相應能耗級別對應的理想續航時間和/或平均 飛行速度。
[0019] 進一步的，還包括電量檢測單元，所述電量檢測單元分別與所述電池和所述飛行 控制器連接，其適用于檢測所述電池的總電量和電池的當前剩余電量。
[0020] 進一步的，所述信號輸入傳感器包括慣性傳感器，所述慣性傳感器適用于檢測所 述無人飛行器的飛行運動參數并發送給所述信號處理器。
[0021 ] 進一步的，所述信號處理器進一步包括姿態解算單元、比對判斷單元、計算單元， 所述姿態解算單元連接所述比對判斷單元，所述比對判斷單元連接所述計算單元，其中，
[0022] 所述姿態解算單元適用于根據所述飛行運動參數確定所述無人飛行器當前的飛 行狀態；
[0023] 所述比對判斷單元適用于根據所述飛行狀態和所述存儲器中存儲的預定義的能 耗級別，判定所述無人飛行器當前的能耗級別；
[0024] 所述計算單元適用于根據所述能耗級別確定對應的理想續航時間和/或平均飛行 速度、所述電池的總電量和所述電池的當前剩余電量，計算得到所述無人飛行器當前的續 航能力。
[0025] 進一步的，所述信號輸入傳感器還包括溫度傳感器，其適用于采集所述電池的環 境溫度，并輸入至信號處理器，對所述電池信息進行補償。
[0026] 根據本實用新型的另一個方面，提供了一種無人飛行器，包括飛行控制器、第一通 信接口、慣性傳感器和電池，所述飛行控制器分別與所述第一通信接口、所述慣性傳感器和 所述電池連接，其中，
[0027] 所述飛行控制器適用于采集所述電池的電池信息，接收所述慣性傳感器發送的所 述無人飛行器的能耗信息，控制所述無人飛行器的飛行；
[0028] 所述第一通信接口適用于將所述飛行控制器中的所述電池信息和所述能耗信息 發送至飛控臺，接收所述飛控臺的控制信息。
[0029] 進一步的，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器連接所述飛行控制器，其適用于采 集所述電池的環境溫度，根據所述環境溫度對所述電池信息進行補償。
[0030] 根據本實用新型的再一個方面，提供了一種飛控臺，包括第二通信接口、中央處理 器和續航能力分析單元，所述中央處理器分別與所述第二通信接口和所述續航能力分析單 元連接，其中：
[0031] 所述第二通信接口適用于接收無人飛行器發送的電池信息和能耗信息，并向所述 無人飛行器發送控制信息；
[0032] 所述中央處理器適用于對所述電池信息和能耗信息進行處理；
[0033] 所述續航能力分析單元適用于根據處理后的電池信息和能耗信息，計算所述無人 飛行器的續航時間與里程。
[0034]進一步的，還包括顯示設備，所述顯示設備連接所述續航能力分析單元，其適用于 顯示所述無人飛行器的所述續航時間與里程。
[0035] 本實用新型公開了一種續航能力監測系統及其無人飛行器和飛控臺，通過慣性傳 感器獲取無人飛行器當前的飛行狀態及預先定義的能耗級別，確定當前的能耗級別，根據 所述當前的能耗級別和電池的當前剩余電量，預測無人飛行器的續航能力，這種預測不同 于現有的僅僅考慮電池的當前剩余電量的預測方式，而是綜合考慮了無人飛行器的飛行運 動參數，從而使得預測更加準確。同時，本實用新型還將所述續航能力轉換為續航時間與里 程直觀的顯示給用戶查看，更加便于非專業人員的理解和操作。本實用新型可以降低無人 飛行器掉電墜落事故發生率，并提高電池的利用效率。
[0036] 另一方面，本實用新型對于無人飛行器續航能力的評估還考慮到了環境溫度對于 電池能效的影響，進一步提高了無人飛行器續航能力預測的準確性。
[0037] 上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠使得本實用新型的技術手段 更加清楚明白，達到本領域技術人員可依照說明書的內容予以實施的程度，并且為了能夠 讓本實用新型的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，下面以本實用新型的具體 實施方式進行舉例說明。
【附圖說明】
[0038] 通過閱讀下文優選的【具體實施方式】中的詳細描述，本實用新型各種其他的優點和 益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優選實施方式的目 的，而并不認為是對本實用新型的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本實用新型的 一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這 些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中，用相同的附圖標記表示相同的部件。在附圖 中：
[0039] 圖1示出了根據本實用新型實施例一的續航能力監測系統結構示意圖；
[0040] 圖2示出了根據本實用新型實施例二的續航能力監測系統結構示意圖；
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