一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法

本发明涉及无线充电系统，具体涉及一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法。

背景技术：

1、近年来，旋翼无人机在测绘、农林植保、电力巡线等方面得到了广泛应用，但由于其持续飞行时间较短，续航能力不足，使旋翼无人机的作业范围受到了极大的制约。因此，可以在无人机工作范围内铺设自主充电平台，使旋翼无人机在作业过程中检测到电量不足时降落至充电平台，进行自主充电，以解决其携带电能不足的问题。利用无线充电实现电能补给，能够非常好的满足无人机无人值守化的任务需求，具有广阔的应用前景。

2、由于无人机降落时难以保证其降落位置的准确度，使无人机上的接收线圈无法与充电桩内的发射线圈完全对准，从而严重影响无线充电系统的充电功率和效率。因此，可以在无人机降落后，检测到无人上接受线圈的位置，通过机械传动结构，将发射线圈移动至无人机接收线圈的正下方，从而使发射线圈和接收线圈实现正对中。

3、专利[1]授权公开号:cn114083999b

4、该专利提出了一种基于原边电流检测的无线充电对准机构及方法，该专利在无线充电系统原边增加了多个原边补偿网络，以及需要检测多个发射线圈的电流从而实现定位无人机上的接收线圈，该方法有着复杂的原边补偿网络以及复杂的线圈配置。

5、专利[2]授权公开号:cn111422090b

6、该专利提出了一种无线充电的线圈对准方法、系统及无线充电发射装置，该专利使用了红外测距模块进行测距，由于需要添加额外的传感器来检测位置信息，会进一步提高成本。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的上述问题，进而提出一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

3、本发明所述的一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，包括如下步骤：

4、步骤1、根据机械式辅助对准结构的行程，建立对准区域的坐标系以及进行对准区域的划分；

5、步骤2、设置机械式辅助对准结构的运动速度；

6、步骤3、设置接收端模块的电压采样频率；

7、步骤4、计算出发射线圈与接收线圈横向距离的电压并将其记录至无线充电系统内部；

8、步骤5、将无人机降落到对准平台上，进行对准。

9、进一步的，所述机械式辅助对准结构包括x轴带轮组件、y轴带轮组件、同步轴7和y轴电机8，两个y轴带轮组件平行设置在降落平台9上，两个y轴带轮组件的主动带轮通过同步轴7连接，其中一个y轴带轮组件的主动轮与y轴电机8的输出轴连接；x轴带轮组件位于两个y轴带轮组件之间，且x轴带轮组件的两端分别与两个y轴带轮组件上的滑块固定连接。

10、进一步的，步骤1中，将对准区域平均划分为两个区域，分别为上半区和下半区，a点到b点之间的线段表示上半区发射线圈的运动轨迹，c点到d点之间的线段表示下半区发射线圈的运动轨迹。

11、进一步的，步骤2中，根据机械式辅助对准结构的行程范围计算出发射线圈从a点移动到b点所需的时间，记为t，则从b移动到c所需的时间为t/2。

12、进一步的，步骤4中，发射线圈与接收线圈横向距离的计算如下：

13、整流电路等效电阻rl两端电压us为：

14、

15、根据基波分量法分析可得：

16、

17、根据公式5可得，在设定好辅助电感lt和固定输入电压up后，输出电压u0和互感m成正比。

18、进一步的，步骤5包括如下步骤：

19、5.1无人机10降落到平台上，对准开始；

20、5.2发射线圈从a点运动至b点，运动的同时，采集输出电压；

21、5.3从采集输出电压数据中找出最大采样值，记为vb；

22、5.4发射线圈与接收线圈之间的横向距离的输出电压数值，记为va；

23、5.5将最大采样值vb与横向距离的输出电压数值va比较，若vb≧va，则证明接收线圈在上半区；若vb≦va，证明接收线圈在下半区，发射线人b点运动至c点，再从c点运动至d点，运动的同时采集输出电压；

24、5.6处理出上一采样过程中最大采样值所对应的x坐标，发射线圈返回采集到最大采样值x坐标，并沿y轴正方向运动；

25、5.7发射线圈沿y轴负方向运动，运动的同时采集输出电压；

26、5.8处理出上一采样过程中最大采样值所对应的y坐标，发射线圈返回采集到的最大采样值的y坐标；

27、5.9接收线圈与发射线圈完成对准。

28、本发明的有益效果是：

29、1.本发明无需添加额外的传感器元件实现线圈对准，只在原有的无线充电系统内通过原边微控制器(mcu)检测一个直流电压就可以实现线圈对准；直流电压相较于交流电更易于检测和获取，并且无线充电系统副边本就有整流电路，也就无需重新添加整流电路；

30、2.本发明通过区域划分，将对准区域平均划分为两个区域，通过分区的方法可以扩大对准范围，从而扩大无人机的降落范围，保证无人机可以在一个大的范围内降落。

1.一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，其特征在于，所述机械式辅助对准结构包括x轴带轮组件、y轴带轮组件、同步轴(7)和y轴电机(8)，两个y轴带轮组件平行设置在降落平台(9)上，两个y轴带轮组件的主动带轮通过同步轴(7)连接，其中一个y轴带轮组件的主动轮与y轴电机(8)的输出轴连接；

3.根据权利要求1所述的一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，其特征在于，步骤1中，将对准区域平均划分为两个区域，分别为上半区和下半区，a点到b点之间的线段表示上半区发射线圈的运动轨迹，c点到d点之间的线段表示下半区发射线圈的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，其特征在于，步骤2中，根据机械式辅助对准结构的行程范围计算出发射线圈从a点移动到b点所需的时间，记为t，则从b移动到c所需的时间为t/2。

5.根据权利要求1所述的一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，其特征在于，步骤4中，发射线圈与接收线圈横向距离的计算如下：

6.根据权利要求1所述的一种悬浮式空间电磁转换收发装置自对准方法，其特征在于，步骤5包括如下步骤：