電力巡線四旋翼飛行器自主充電系統(tǒng)的設計與實現(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)航時間短，嚴重受限于電池容量。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)航時間，無法從根本上解決飛行器長時間自主執(zhí)行巡線任務的問題。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)。
　　首先對系統(tǒng)的組成和整體方案進行闡述。系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控站、巡線飛行器和充電站網(wǎng)絡組成。飛行器在巡線過程

2、中檢測到電池需充電時，利用捷聯(lián)慣性和GPS組合導航系統(tǒng)自主導航至目標充電站，然后通過視覺導航完成與充電站精確對接。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。
　　其次研究捷聯(lián)慣性和GPS組合導航的相關內(nèi)容。結(jié)合捷聯(lián)慣性導航誤差連續(xù)但發(fā)散的特性與GPS導航誤差有界但不連續(xù)的特性，采用擴展卡爾曼濾波將兩者進行數(shù)據(jù)融合，從而確定了組合導航濾波算法。
　　接著介紹

3、視覺導航對接設計。制定視覺導航對接總體流程，敘述充電站著陸信標設計與視覺導航對接的基礎內(nèi)容。并對著陸信標的特征檢測流程和飛行器與著陸信標相對位置解算進行重點闡釋。運用Hough變換、Harris角點檢測算法實現(xiàn)了對著陸信標的特征檢測。
　　之后重點闡述基于E類放大器的無線充電設計。通過對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式傳輸與功放型逆變電路的充電方案。從理論上對基于E類功放無線電能傳輸深入分析，提出