一种应用于海岛的海上小型无人机自维持补给平台及运行方法

本发明涉及应用于海岛的海上小型无人机自维持补给平台，属于新能源自动化无人机智能机库领域。

背景技术：

1、当前各国都在积极发展无人机技术，无人机作为能把智能化、自动化、无人化三者完美结合的武器装备，将迎来更加广泛的应用。同时应用无人机的能源供应设施、通讯导航设施、维护检测设施等基础设施缺乏的问题亟需解决。

2、近几年，针对无人机智能机库问题提出了不少的解决方法。专利cn206829740u与cn107060447a介绍了利用日常供电系统供电、兼有备用供电系统的无人机智能机库，但便携性差，在我国基础设施相对落后的海洋岛礁无法使用。专利cn116692070a介绍了带有自动归中装置的机库，同样缺乏便携性，同时对基础设施有较高的要求不适应岛礁的恶劣环境。而专利cn107905603a介绍了带有保护罩空腔的无人机库，解决了应对恶劣环境的问题，但原本使用外接充电式能源供给，依旧无法解决长期的能源供应问题，难以适应岛礁基础设施建设。

3、针对海洋岛礁缺乏可靠的无人机补给平台的现状，本专利提出了一种应用于海岛的海上小型无人机自维持补给平台。产品便携性强、隐藏性强，使用波浪能自发电作为能源、自带蓄电系统，搭载信息化管理系统；对海洋岛礁环境基础设施要求低、可设置范围广，可以实现从无人机自识别空闲机库、无线充电、满电自动放飞无人机等功能，同时检修周期长；可为我国海洋防线建设提供一定无人机技术理论支持。

技术实现思路

1、本发明提供了一种应用于海岛的海上小型无人机自维持补给平台，系统由能源收集与储存模块、补给平台模块、无线充电模块三部分组成；

2、其中能源收集与储存模块由缓冲垫1、第一圆筒式发电机2、第一动子组3、第一定子组4、主轴5、浮标6、第二圆筒式发电机7、第二动子组8、第二定子组9、电线10、能源储存装置11、电源输出接口12、主轴第一缓冲垫21、主轴挡片22、润滑油23、主轴第二缓冲垫24等组成；该系统中缓冲垫1置于第一圆筒式发电机2顶部与主轴第一缓冲垫21接触处，第一动子组3在主轴5一端固定，且10个单独动子间距相同，第一定子组4共有10个单独的定子，使10个定子等间距地固定在第一圆筒式发电机2的内部，确保第一动子组3外径小于与第一定子组4的内径，主轴5贯通第一圆筒式发电机2与第二圆筒式发电机7，主轴5中间部分与浮标6相连，通过主轴挡片22对浮标6进行固定，浮标6中心部分与主轴5接触壁间含有润滑油23，第二圆筒式发电机7通过主轴5与第一圆筒式发电机2相连，第二动子组8在主轴5另一端固定，同样确保10个单独动子间距相同，第二定子组9共有10个单独的定子，使10个定子等间距的固定在第二圆筒式发电机7的内部上，同样确保第二动子8外径小于与第二定子组9的内径，能源储存装置11上端装有电源输出接口12，第一圆筒式发电机2固定在第二圆筒式发电机7上方，且上下间距固定不变，第一圆筒式发电机2和第二圆筒式发电机7的整体固定在海岛周围的海床上，第二圆筒式发电机7下部与放在海岛上的能源储存装置11通过电线10进行软连接。

3、其中补给平台模块由无人机13、第一充电模块14、检测装置15、机库舱盖16、第一电动合页17、第二充电模块18、第一停机坪19、机库侧盖20、第二停机坪27、第二电动合页30、机库32组成；该系统中机库舱盖16通过电动合页17连接在机库上，第一充电模块14置于第一停机坪19上，无人机13停靠在第一充电模块14上，检测装置15固定在机库32内壁四周，第二充电模块18位于机库32底部第二停机坪27上，机库侧盖20通过第二电动合页30连接在底部，由上方打开进行作业。

4、其中无线充电模块由第一归中装置25、第一视觉识别标签26、第二归中装置28、第二视觉识别标签31组成；该系统中第一归中装置25与第一视觉识别标签26集成在第一充电模块14上，第一充电模块14下方与第一停机坪19相连，使第一充电模块14处于停机坪中心，第二归中装置28与第二视觉识别装置31集成在第二充电模块18上，同样使第二充电模块18处于第二停机坪27的中心，第一停机坪19与第二停机坪27之间存在高度差，以满足无人机13入舱需求。

5、浮标6的材质为玻璃钢；第一圆筒式发电机2与第二圆筒式发电机7外壳材质为耐海水腐蚀钢，外涂聚氨酯防腐涂料；第一圆筒式发电机2、第二圆筒式发电机7与主轴连接处用“o”型橡胶圈进行密封；第一圆筒式发电机2、第二圆筒式发电机7内部第一定子组4、第二定子组9为励磁绕组，由导线绕制而成；第一圆筒式发电机2、第二圆筒式发电机7内部第一动子组3、第二动子组8材质均为钦铁硼，10个动子之间用非导磁材料隔开。

6、第一充电模块14、第二充电模块18，两无人机13的充电模块中均为矩形耦合线圈.耦合实验采用的具体参数为线圈长度160mm、线圈匝数为8匝、线圈材料为横截面积为3平方毫米的500股利兹线、系统传输频率为60khz；无人机13充电部位上安装了轻量型耦合线圈，可以配合第一充电模块14、第二充电模块18进行高效充电。

7、第一充电模块14与第一停机坪19相连，并以焊接方式固定于箱体，第二充电模块18与第二停机坪27相连以滑轨固定于箱体的机库侧盖20，机库32通过智能系统控制机库舱盖16与机库侧盖20的开合；所述的补给平台模块可智能探测所适配无人机13靠近，实现自动开合机库舱盖16、机库侧盖20与第二停机坪27滑出；所述的补给平台模块可根据机库内无人机13存放情况和存电量，智能引导无人机13分别降落于第一停机坪19或第二停机坪27。

8、无人机13自身集成的接收器由一个或多个线圈组成，与发射器的线圈相互感应。

9、当无人机13未进行任务且进入战备状态时，无人机13的机库舱盖16与机库侧盖20为关闭状态，以防杂物进入影响无人机13充电补给，能源储存装置11将电能储存在电池中，暂不进行升压操作；同时，信息网络控制中心将时刻准备接受指令进行任务行动，机库的自动化装置待命，收到任务指令后将迅速打开机库舱盖16与机库侧盖20让无人机13起飞。

10、当无人机13进行巡航时，平台信息控制中心将充当信息中转站，利用卫星加密向控制中心转发无人机13所探测到的信息；此外，平台自动化设备将对充电平台进行自检并向控制中心反馈自检结果，无人机13将组成集群配合完成任务，同时进行相关海域的事态感知与环境检测。

11、当无人机13结束任务返回补给时，平台会向每台无人机13自动匹配最适合的机库，补给平台的顶部设计有机库舱盖16，可以自动感应无人机13的接近，当无人机13接近补给平台时，感应顶盖会检测到无人机13的信号，并触发操作，机库舱盖16与机库侧盖20将会迅速打开，第一充电模块14、第二充电模块18处集成了第一归中装置25、第二归中装置28，用于引导无人机13准确停靠在补给平台上，第一归中装置25、第二归中装置28可以通过使用视觉标记、红外线或其他定位技术，帮助无人机13对准并停靠在正确的位置，无人机13降落在第一充电模块14、第二充电模块18上后，将自动关闭机库舱盖16与机库侧盖20；随后检测装置将对无人机13进行检测，第一充电模块14、第二充电模块18上分别设置有第一视觉识别标签26、第二视觉识别标签31供无人机13进行识别和定位，这些标签可以是二维码、条形码、标识符或其他形式的视觉标记，以便无人机13能够准确识别补给平台的身份，确认无误后平台会监测无人机13的电池的状态。

12、根据电池的需求和充电状态，能源储存装置11将自动调整充电电流对无人机13进行充电，确保无人机13高效安全地进行能源补给，第一充电模块14、第二充电模块18各自包含一个电磁场发射器，电磁发射场产生电磁场来传输能量，无人机13上配备有电磁场接收器，用于接收发射器产生的电磁场能量。

13、本平台供电方式是由海洋波浪能进行发电；本平台结合了海洋能源发电系统和无人机的补给平台，是无人一体化平台；基于岛礁附近海域具备的稳定波浪能资源，第一圆筒式发电机2、第二圆筒式发电机7通过一根主轴5连接，可实现占用较小的空间增大发电量，提高隐蔽性。

14、能源储存装置11在海域能流密度较大时，储存多余能量，当能流密度较小，发电量不足以供给平台使用时，能源储存装置会释放储存的电能确保平台正常运行。

15、能源储存装置11内部集成电源管理系统，根据不同用电需求进行分配，通过检测每台无人机13剩余电量不同调整每台无人机13的充电功率，确保每台无人机13都能及时进行集群作战。