用于森林防火巡航的无人机系统的制作方法

1.本发明涉及旋翼式巡航无人机的电能补给技术，属于森林防火领域。


背景技术：

2.森林火灾会带来灾难性的后果，因此森林防火工作是特别重要的日常工作，目前可采用的森林防火预警措施很多。
3.第一种为人工巡视，但当森林面积大的情况下，这种方式不能满足要求。
4.第二种为在森林中兴建多个瞭望塔，通过观测林火的发生确定火灾地点，报告火情，但是无生活条件的偏远林区不能设瞭望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；瞭望是一种依靠瞭望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外瞭望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。
5.第三种为视频监控，克服了人工监视易疲劳的问题，但传统视频监控是非数字化系统，许多智能应用无法实现。
6.第四种为智能预警系统，利用图像识别技术、面向对象的3d gis技术、大型网络监控技术等技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立林业防火智能监测预警及应急指挥系统，从而实现林区视频的自动监控、烟火准确识别、火点精确定位、火情蔓延趋势推演、扑救指挥的辅助决策、灾后评估等多方面功能，建立森林防火的完整业务链，并针对性地解决用户的各种个性化需求。这项技术虽然能很好的实现防火预警，但需要在森林中配备相应的基础设施，由于大多数森林的特点都是面积大，因此，所需配备的基础设施庞大，投入资金大。
7.第五种为无人机巡航，将监测系统(视频监测、红外监测等)搭载在旋翼式无人机上，对森林进行巡航，能快速的发现森林火情，对于森林防火预警而言是很好的技术手段，但目前旋翼式巡航无人机有个致命的缺陷是续航时间短，仅为半个小时左右，无法一次性完成森林巡航任务，必须返航充电再重新投入工作，使工作效率大打折扣。


技术实现要素：

8.针对现有旋翼式巡航无人机的续航能力不足的问题，本发明提供一种用于森林防火巡航的无人机系统。
9.本发明所述用于森林防火巡航的无人机系统，包括旋翼无人机10和充电平台20，
10.旋翼无人机10包括无人机本体101、地面行走单元、一号定位单元、一号对位单元和充电口106，所述地面行走单元用于旋翼无人机10降落于充电平台20后的地面行走，一号定位单元、一号对位单元和充电口106设置在无人机本体101下表面；
11.充电平台20设置于森林巡航区域内的通信铁塔顶部，充电平台20包括平台基座201、二号定位单元、二号对位单元和充电头206；平台基座201建立平面坐标系；
12.旋翼无人机10在电量低时降落于充电平台20的任意位置，旋翼无人机10通过一号
定位单元向充电平台20的二号定位单元发送地址请求指令，二号定位单元接收一号定位单元的指令后提供无人机当前位置坐标；
13.旋翼无人机10在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头206目标位置坐标移动，到达目标位置后利用一号对位单元和二号对位单元的配合完成充电头206和充电口106的精确对位，将充电头206插入充电口106对旋翼无人机10进行充电。
14.优选地，旋翼无人机10的地面行走单元包括前起落腿102、两个后起落腿103、地面驱动系统、电机、轴系、一号离合器、二号离合器和三号离合器；
15.前起落腿102和两个后起落腿103均为折叠式，飞行时收起，降落时伸出并作为起落架，三个起落腿底部具有车轮，分别为前轮和两个后轮；
16.地面驱动系统的行走指令输出端与电机的指令输入端连接，电机的输出轴与轴系输入端连接，轴系的一个输出端通过一号离合器与前轮连接，轴系的另两个输出端分别通过二号离合器、三号离合器与两个后轮连接；
17.旋翼无人机10从当前位置坐标向充电头206目标位置坐标移动时，令三个离合器处于结合状态，地面驱动系统通过电机及轴系控制车轮移动的方向和速度实现无人机地面行驶；
18.旋翼无人机10到达目标位置并精确对位后，令三个离合器分离，使三个车轮脱离地面驱动系统的动力驱动。
19.优选地，旋翼无人机10的一号定位单元包括两个红外发射灯104，所述两个红外发射灯104对称设置在充电口106左右两侧，
20.充电平台20的二号定位单元包括敏感单元阵列层202，所述敏感单元阵列层202为二维阵列式，每个阵元为一个光学敏感面，每个阵元在平面坐标系中具有位置坐标；
21.两个红外发射灯104发出两个光束照射敏感单元阵列层202层作为地址请求指令，敏感单元阵列层202的两个阵元接收到两个光束，接收光束的两个阵元将位置坐标通过充电平台20的控制系统反馈给旋翼无人机10，旋翼无人机10将反馈的两个阵元位置坐标作为两个红外发射灯104在平面坐标系中的投影坐标，进而获取两个红外发射灯104连线中心位置的充电口106在平面坐标系中的投影坐标，并将充电口106在平面坐标系中的投影坐标作为旋翼无人机10的当前位置目标；
22.旋翼无人机10在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头206目标位置坐标移动，直至移动到目标位置。
23.优选地，旋翼无人机10的一号对位单元包括两个对位伸缩杆105，所述两个对位伸缩杆105对称设置在充电口106左右两侧，且两个对位伸缩杆105、两个红外发射灯104和充电口106排列在同一条直线上；根据两个红外发射灯104在平面坐标系中的投影坐标获取两个对位伸缩杆105在平面坐标系中的投影坐标；所述对位伸缩杆105包括多节伸缩杆105-1、限位板105-2和倒梯形铁块105-3，多节伸缩杆105-1收缩状态下被收至无人机本体101内，多节伸缩杆105-1伸展状态时从无人机本体101中向下伸出，多节伸缩杆105-1的底端设置有倒梯形铁块105-3，所述倒梯形铁块105-3与多节伸缩杆105-1之间设置有限位板105-2，限位板105-2比倒梯形铁块105-3的面积大；
24.充电平台20的二号对位单元包括两个对位槽205，所述对位槽205包括上端开口的倒梯形槽205-1，倒梯形槽205-1的槽底设置电磁铁205-2；两个对位槽205设置在平台基座
201上，且对称设置在充电头206的两侧，三者在同一条直线上；
25.两个对位槽205的中心间距与两个对位伸缩杆105的中心间距相等，倒梯形铁块105-3与倒梯形槽205-1相匹配；
26.旋翼无人机10移动到目标位置后，开启充电口106与充电头206的对位，对位过程为：
27.首先，根据两个红外发射灯104的投影坐标获取两个对位伸缩杆105的投影坐标，地面行走单元驱动旋翼无人机10移动，使两个对位伸缩杆105的投影坐标与两个对位槽205的位置坐标重合，实现粗对位；
28.其次，令地面行走单元中的三个离合器转入分离状态；
29.再次，令两个对位伸缩杆105向下伸出，并令电磁铁205-2倒梯形铁块105-3得电，当伸至与对位伸缩杆105位置对应的对位槽205时，倒梯形铁块105-3滑入倒梯形槽205-1中并与槽底的电磁铁205-2吸合，在对位吸合过程中，旋翼无人机10的三个车轮随动以辅助对位过程，对位吸合完成后，旋翼无人机10与充电平台20的相对位置关系被固定，进而实现充电口106与充电头206的精确对位，将充电头206插入充电口106对旋翼无人机10进行充电。
30.优选地，电磁铁205-2采用尺寸为φ33
×
35mm，产生吸力为5～20公斤。
31.优选地，充电平台20还包括升降单元203和伸缩保护门204，平台基座201设置有安装槽，安装槽内设置有充电头206，安装槽的上方开口设置有伸缩保护门204；
32.未充电状态时，伸缩保护门204关闭，升降单元203处于初始状态；
33.充电状态时，伸缩保护门204打开，充电头206由升降单元203驱动向上伸出并插入旋翼无人机10的充电口106中。
34.优选地，充电平台20还包括吹风洁净单元，所述吹风洁净单元设置于平台基座201外侧部，用于对平台基座201表面的垃圾进行吹风洁净。
35.优选地，吹风洁净单元待机时，向下缩至与平台基座201平齐，吹风洁净单元工作时，向上伸出至平台基座201之上。
36.优选地，充电平台20从通信铁塔配套电力系统取电。
37.优选地，平台基座201的面积是旋翼无人机10中无人机本体101投影面积的3～5倍。
38.本发明的有益效果：本发明在森林巡航区域内布设多个充电平台，为执行巡航任务的旋翼无人机提供电力保障，克服其续航能力不足的缺陷。
39.本发明采用的旋翼无人机具有地面行走功能，采用面积稍大的充电平台，降低无人机降落难度，降落至充电平台后，通过地面行走功能移动至充电位置，并采用精确对位手段实现无人机的有效充电。
附图说明
40.图1是旋翼无人机的结构示意图；
41.图2是图1的俯视图；
42.图3是图1的仰视图；
43.图4是图3的a-a剖面图，对位伸缩杆处于收缩状态；
44.图5是图3的a-a剖面图，对位伸缩杆处于伸出状态；
45.图6是充电平台中平台基座表面设置敏感单元阵列层的结构示意图；
46.图7是充电平台的结构示意图，本图未画敏感单元阵列层；
47.图8是图7的b-b剖视图；
48.图9是旋翼无人机和充电平台对位吸合的原理图；
49.图10是旋翼无人机地面行走单元的原理框图。
50.10、旋翼无人机
51.101、无人机本体，102、前起落腿，103、后起落腿，104、红外发射灯，105、对位伸缩杆，106、充电口；
52.105-1、多节伸缩杆，105-2、限位板，105-3、倒梯形电磁铁；
53.20、充电平台
54.201、平台基座，202、敏感单元阵列层，203、升降单元，204、伸缩保护门，205、对位槽，206、充电头；
55.205-1、倒梯形槽，205-2、铁块。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
57.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
58.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
59.具体实施方式一：下面结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式所述用于森林防火巡航的无人机系统，包括旋翼无人机10和充电平台20，
60.在待巡航森林区域内、每隔一段距离的通信铁塔上设置一个充电平台20，充电平台20从通信铁塔配套电力系统取电。当巡航过程中的旋翼无人机10电量低时，通过服务器获取距离最近的充电平台位置并飞至该充电平台；本实施方式的核心技术在于令旋翼无人机10和充电平台20的充电部件能精确对位，以实现有效的充电操作。
61.旋翼无人机10包括无人机本体101、地面行走单元、一号定位单元、一号对位单元和充电口106，所述地面行走单元用于旋翼无人机10降落于充电平台20后的地面行走，一号定位单元、一号对位单元和充电口106设置在无人机本体101下表面；
62.充电平台20设置于森林巡航区域内的通信铁塔顶部，充电平台20包括平台基座201、二号定位单元、二号对位单元和充电头206；平台基座201建立平面坐标系；
63.旋翼无人机10在电量低时降落于充电平台20的任意位置，旋翼无人机10通过一号定位单元向充电平台20的二号定位单元发送地址请求指令，二号定位单元接收一号定位单元的指令后提供无人机当前位置坐标；
64.旋翼无人机10在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头206目标位置坐标移动，到达目标位置后利用一号对位单元和二号对位单元的配合完成充电头206和充电口106的精确对位，将充电头206插入充电口106对旋翼无人机10进行充电。
65.为了实现对位，本实施方式的旋翼无人机10采用的起落架为装有车轮的三个起落腿，并具有地面行走功能，旋翼无人机10悬停在充电平台20上方(位置由服务器提供)并将折叠式的三个起落腿展开降落在充电平台20上，进一步，旋翼无人机10设置的地面行走单元能提供其在充电平台20上行走的功能，其目的是为了找到充电平台上的充电头206，这个寻找过程包括地面行走过程和对位过程。
66.其中，地面行走过程涉及地面行走单元，旋翼无人机10的地面行走单元包括前起落腿102、两个后起落腿103、地面驱动系统、电机、轴系、一号离合器、二号离合器和三号离合器；
67.前起落腿102和两个后起落腿103均为折叠式，飞行时收起，降落时伸出并作为起落架，三个起落腿底部具有车轮，分别为前轮和两个后轮；
68.地面驱动系统的行走指令输出端与电机的指令输入端连接，电机的输出轴与轴系输入端连接，轴系的一个输出端通过一号离合器与前轮连接，轴系的另两个输出端分别通过二号离合器、三号离合器与两个后轮连接；
69.旋翼无人机10从当前位置坐标向充电头206目标位置坐标移动时，令三个离合器处于结合状态，地面驱动系统通过电机及轴系控制车轮移动的方向和速度实现无人机地面行驶；离合器结合状态时，三个车轮与轴系之间通过离合器实现刚性连接，电机的动力通过轴系传递至三个车轮上，能控制车轮的转向和速度，使无人机实现地面行走。
70.旋翼无人机10到达目标位置并精确对位后，令三个离合器分离，使三个车轮脱离地面驱动系统的动力驱动。此时，三个车轮处于自由状态，其可在外力带动下随动，为精确对位提供支撑。
71.进一步，在地面行走时还要实时获取无人机的当前位置，涉及旋翼无人机10的一号定位单元和充电平台20的二号定位单元。
72.旋翼无人机10的一号定位单元包括两个红外发射灯104，所述两个红外发射灯104对称设置在充电口106左右两侧，
73.充电平台20的二号定位单元包括敏感单元阵列层202，所述敏感单元阵列层202为二维阵列式，每个阵元为一个光学敏感面，每个阵元在平面坐标系中具有位置坐标，即一个阵元设置一个位置坐标，这样设置会使得反馈的位置并不精确，只是一个粗略值。
74.两个红外发射灯104发出两个光束照射敏感单元阵列层202层作为地址请求指令，敏感单元阵列层202的两个阵元接收到两个光束，接收光束的两个阵元将位置坐标通过充电平台20的控制系统反馈给旋翼无人机10，旋翼无人机10将反馈的两个阵元位置坐标作为两个红外发射灯104在平面坐标系中的投影坐标，进而获取两个红外发射灯104连线中心位置的充电口106在平面坐标系中的投影坐标，并将充电口106在平面坐标系中的投影坐标作为旋翼无人机10的当前位置目标；
75.旋翼无人机10在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头206目标位置坐标移动，直至移动到目标位置。充电头206的坐标位置由充电平台20提供，为已知量。
76.参见图3，旋翼无人机10下表面的两个红外发射灯104与充电口106的相对位置关系是确定的，因此，当两个红外发射灯104的投影坐标被获取后，充电口106的投影坐标自然就是已知量了。
77.进一步，到达目标位置后，就开始本发明的重点部分：对位，分为粗对位和精确对
位两部分。
78.对位涉及的装置为旋翼无人机10的一号对位单元和充电平台20的二号对位单元，旋翼无人机10的一号对位单元包括两个对位伸缩杆105，所述两个对位伸缩杆105对称设置在充电口106左右两侧，且两个对位伸缩杆105、两个红外发射灯104和充电口106排列在同一条直线上；根据两个红外发射灯104在平面坐标系中的投影坐标获取两个对位伸缩杆105在平面坐标系中的投影坐标；所述对位伸缩杆105包括多节伸缩杆105-1、限位板105-2和倒梯形铁块105-3，多节伸缩杆105-1收缩状态下被收至无人机本体101内，多节伸缩杆105-1伸展状态时从无人机本体101中向下伸出，多节伸缩杆105-1的底端设置有倒梯形铁块105-3，所述倒梯形铁块105-3与多节伸缩杆105-1之间设置有限位板105-2，限位板105-2比倒梯形铁块105-3的面积大；
79.充电平台20的二号对位单元包括两个对位槽205，所述对位槽205包括上端开口的倒梯形槽205-1，倒梯形槽205-1的槽底设置电磁铁205-2；两个对位槽205设置在平台基座201上，且对称设置在充电头206的两侧，三者在同一条直线上；
80.两个对位槽205的中心间距与两个对位伸缩杆105的中心间距相等，倒梯形铁块105-3与倒梯形槽205-1相匹配；
81.旋翼无人机10移动到目标位置后，开启充电口106与充电头206的对位，对位过程为：
82.首先，根据两个红外发射灯104的投影坐标获取两个对位伸缩杆105的投影坐标，参见图3，充电口106与两个红外发射灯104、两个对位伸缩杆105的相对位置关系是固定的，当两个红外发射灯104的投影坐标被获取后，两个对位伸缩杆105的投影坐标即为已知量，本步骤的目的是将两个对位伸缩杆105移动至充电平台20上两个对位槽205的正上方，驱动旋翼无人机10的移动仍由地面行走单元来完成，这个过程是粗对位过程；
83.其次，令地面行走单元中的三个离合器转入分离状态；这个步骤令三个车轮(前轮和两个后轮)脱离轴系，不再受电机的动力驱动，处于自由状态，其目的是防止电机动力制约车轮，妨碍精确对位的进程。
84.再次，精确对位的过程为：粗对位使得两个对位伸缩杆105与两个对位槽205的正对，但由于本发明位置坐标是依托二维阵列式的光敏感单元完成的，每个阵元的面积相对于数学坐标点的精度低，因此，此时的两个对位伸缩杆105与两个对位槽205的对位是有误差的，但大致是对着的，本精确对位步骤中，令两个对位伸缩杆105向下伸出，并令电磁铁205-2得电，当伸至与对位伸缩杆105位置对应的对位槽205附近时，倒梯形铁块105-3与电磁铁205-2之间的吸力使得二者相互吸引，并借由槽的坡度滑入倒梯形槽205-1中并与槽底的电磁铁205-2对位吸合，在对位吸合过程中，旋翼无人机10处于自由状态的三个车轮借由吸力(外力)随动以辅助对位过程，对位吸合完成后，旋翼无人机10与充电平台20的相对位置关系被固定，此时，充电口106与充电头206的上下位置是精确对准的，并且旋翼无人机10和充电平台20之间通过吸合固定连接，此时，将充电头206插入充电口106对旋翼无人机10进行充电，能实现有效充电。
85.本步骤利用的是倒梯形铁块105-3与电磁铁205-2之间的强吸力，电磁铁205-2产生5～20公斤吸力，尺寸为：φ33
×
35mm，利用二者之间的强吸力及斜坡的定位槽使两个对位伸缩杆105精确的滑入倒梯形槽205-1中，使二者位置坐标对位准确，所述倒梯形槽205-1
为深度1～3cm的浅槽，既能辅助对位，又不影响无人机的地面行驶。电磁铁205-2从通信铁塔配套电力系统取电比较方便，因此，容易输入大电流产生大吸力。
86.倒梯形铁块105-3与电磁铁205-2之间相互吸引并靠近并吸合的过程中，多节伸缩杆105-1是渐渐伸出，在还未到充电平台时二者之间的吸力已很大，这种吸力使对位伸缩杆105被拉向对位槽205，旋翼无人机10会被同步拉动，此时，三个车轮是自由状态，与轴系无刚性连接状态，因此，三个车轮随动，会随同该吸力而进行相应移动，完成旋翼无人机10的移动。精确对位完成后，可令三个离合器再重新恢复结合状态。
87.精确对位完成后，充电口106和充电头206的位置被强制精确对齐，则此时进行的充电操作是有效的、可靠的。
88.具体实施方式二：下面结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，充电平台20还包括升降单元203和伸缩保护门204，平台基座201设置有安装槽，安装槽内设置有充电头206，安装槽的上方开口设置有伸缩保护门204；
89.未充电状态时，伸缩保护门204关闭，升降单元203处于初始状态；
90.充电状态时，伸缩保护门204打开，充电头206由升降单元203驱动向上伸出并插入旋翼无人机10的充电口106中。
91.本实施方式的这种设置方式是为了保护充电头206，在不使用时收纳至平台内部，不受雨雪等侵蚀。
92.具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，充电平台20还包括吹风洁净单元，所述吹风洁净单元设置于平台基座201外侧部，用于对平台基座201表面的垃圾进行吹风洁净。
93.吹风洁净单元待机时，向下缩至与平台基座201平齐，其目的是不妨碍无人机的降落。
94.吹风洁净单元工作时，向上伸出至平台基座201之上。可以吹落灰尘、落叶、雨雪等，保持平台的洁净，由于从通信铁塔配套电力系统取电比较方便，因此本实施方式的吹风功率可选用大功率，定时启动洁净功能，及时吹落平台上的多余垃圾，可避免灰尘与雨雪混合变成泥巴的情况出现，可达到平台洁净的目的。
95.具体实施方式四：本实施方式对实施方式一作进一步说明，平台基座201的面积是旋翼无人机10中无人机本体101投影面积的3～5倍。
96.本实施方式的这种设置方式的目的是便于无人机降落，本发明的方案对无人机降落的初始位置要求不高，只要降落在充电平台上即可，后期到达充电位置是依靠无人机地面行走功能及对位技术实现的。因此，本实施方式的设置减少了无人机的降落难度。
97.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。

技术特征：
1.用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，包括旋翼无人机(10)和充电平台(20)，旋翼无人机(10)包括无人机本体(101)、地面行走单元、一号定位单元、一号对位单元和充电口(106)，所述地面行走单元用于旋翼无人机(10)降落于充电平台(20)后的地面行走，一号定位单元、一号对位单元和充电口(106)设置在无人机本体(101)下表面；充电平台(20)设置于森林巡航区域内的通信铁塔顶部，充电平台(20)包括平台基座(201)、二号定位单元、二号对位单元和充电头(206)；平台基座(201)建立平面坐标系；旋翼无人机(10)在电量低时降落于充电平台(20)的任意位置，旋翼无人机(10)通过一号定位单元向充电平台(20)的二号定位单元发送地址请求指令，二号定位单元接收一号定位单元的指令后提供无人机当前位置坐标；旋翼无人机(10)在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头(206)目标位置坐标移动，到达目标位置后利用一号对位单元和二号对位单元的配合完成充电头(206)和充电口(106)的精确对位，将充电头(206)插入充电口(106)对旋翼无人机(10)进行充电。2.根据权利要求1所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，旋翼无人机(10)的地面行走单元包括前起落腿(102)、两个后起落腿(103)、地面驱动系统、电机、轴系、一号离合器、二号离合器和三号离合器；前起落腿(102)和两个后起落腿(103)均为折叠式，飞行时收起，降落时伸出并作为起落架，三个起落腿底部具有车轮，分别为前轮和两个后轮；地面驱动系统的行走指令输出端与电机的指令输入端连接，电机的输出轴与轴系输入端连接，轴系的一个输出端通过一号离合器与前轮连接，轴系的另两个输出端分别通过二号离合器、三号离合器与两个后轮连接；旋翼无人机(10)从当前位置坐标向充电头(206)目标位置坐标移动时，令三个离合器处于结合状态，地面驱动系统通过电机及轴系控制车轮移动的方向和速度实现无人机地面行驶；旋翼无人机(10)到达目标位置并精确对位后，令三个离合器分离，使三个车轮脱离地面驱动系统的动力驱动。3.根据权利要求2所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，旋翼无人机(10)的一号定位单元包括两个红外发射灯(104)，所述两个红外发射灯(104)对称设置在充电口(106)左右两侧，充电平台(20)的二号定位单元包括敏感单元阵列层(202)，所述敏感单元阵列层(202)为二维阵列式，每个阵元为一个光学敏感面，每个阵元在平面坐标系中具有位置坐标；两个红外发射灯(104)发出两个光束照射敏感单元阵列层(202)层作为地址请求指令，敏感单元阵列层(202)的两个阵元接收到两个光束，接收光束的两个阵元将位置坐标通过充电平台(20)的控制系统反馈给旋翼无人机(10)，旋翼无人机(10)将反馈的两个阵元位置坐标作为两个红外发射灯(104)在平面坐标系中的投影坐标，进而获取两个红外发射灯(104)连线中心位置的充电口(106)在平面坐标系中的投影坐标，并将充电口(106)在平面坐标系中的投影坐标作为旋翼无人机(10)的当前位置目标；旋翼无人机(10)在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头(206)目标位置坐标移动，直至移动到目标位置。
4.根据权利要求3所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，旋翼无人机(10)的一号对位单元包括两个对位伸缩杆(105)，所述两个对位伸缩杆(105)对称设置在充电口(106)左右两侧，且两个对位伸缩杆(105)、两个红外发射灯(104)和充电口(106)排列在同一条直线上；根据两个红外发射灯(104)在平面坐标系中的投影坐标获取两个对位伸缩杆(105)在平面坐标系中的投影坐标；所述对位伸缩杆(105)包括多节伸缩杆(105-1)、限位板(105-2)和倒梯形铁块(105-3)，多节伸缩杆(105-1)收缩状态下被收至无人机本体(101)内，多节伸缩杆(105-1)伸展状态时从无人机本体(101)中向下伸出，多节伸缩杆(105-1)的底端设置有倒梯形铁块(105-3)，所述倒梯形铁块(105-3)与多节伸缩杆(105-1)之间设置有限位板(105-2)，限位板(105-2)比倒梯形铁块(105-3)的面积大；充电平台(20)的二号对位单元包括两个对位槽(205)，所述对位槽(205)包括上端开口的倒梯形槽(205-1)，倒梯形槽(205-1)的槽底设置电磁铁(205-2)；两个对位槽(205)设置在平台基座(201)上，且对称设置在充电头(206)的两侧，三者在同一条直线上；两个对位槽(205)的中心间距与两个对位伸缩杆(105)的中心间距相等，倒梯形铁块(105-3)与倒梯形槽(205-1)相匹配；旋翼无人机(10)移动到目标位置后，开启充电口(106)与充电头(206)的对位，对位过程为：首先，根据两个红外发射灯(104)的投影坐标获取两个对位伸缩杆(105)的投影坐标，地面行走单元驱动旋翼无人机(10)移动，使两个对位伸缩杆(105)的投影坐标与两个对位槽(205)的位置坐标重合，实现粗对位；其次，令地面行走单元中的三个离合器转入分离状态；再次，令两个对位伸缩杆(105)向下伸出，并令电磁铁(205-2)得电，当伸至与对位伸缩杆(105)位置对应的对位槽(205)时，倒梯形铁块(105-3)滑入倒梯形槽(205-1)中并与槽底的电磁铁(205-2)吸合，在对位吸合过程中，旋翼无人机(10)的三个车轮随动以辅助对位过程，对位吸合完成后，旋翼无人机(10)与充电平台(20)的相对位置关系被固定，进而实现充电口(106)与充电头(206)的精确对位，将充电头(206)插入充电口(106)对旋翼无人机(10)进行充电。5.根据权利要求4所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，电磁铁(205-2)采用尺寸为φ33
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35mm，产生吸力为5～20公斤。6.根据权利要求1所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，充电平台(20)还包括升降单元(203)和伸缩保护门(204)，平台基座(201)设置有安装槽，安装槽内设置有充电头(206)，安装槽的上方开口设置有伸缩保护门(204)；未充电状态时，伸缩保护门(204)关闭，升降单元(203)处于初始状态；充电状态时，伸缩保护门(204)打开，充电头(206)由升降单元(203)驱动向上伸出并插入旋翼无人机(10)的充电口(106)中。7.根据权利要求1所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，充电平台(20)还包括吹风洁净单元，所述吹风洁净单元设置于平台基座(201)外侧部，用于对平台基座(201)表面的垃圾进行吹风洁净。8.根据权利要求7所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，吹风洁净单元待机时，向下缩至与平台基座(201)平齐，吹风洁净单元工作时，向上伸出至平台基座(201)之
上。9.根据权利要求1所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，充电平台(20)从通信铁塔配套电力系统取电。10.根据权利要求1所述用于森林防火巡航的无人机系统，其特征在于，平台基座(201)的面积是旋翼无人机(10)中无人机本体(101)投影面积的3～5倍。

技术总结
用于森林防火巡航的无人机系统，属于森林防火领域，本发明为解决旋翼式巡航无人机的续航能力不足的问题。本发明包括旋翼无人机和充电平台，旋翼无人机包括无人机本体、地面行走单元、一号定位单元、一号对位单元和充电口，充电平台包括平台基座、二号定位单元、二号对位单元和充电头；平台基座建立平面坐标系；旋翼无人机在电量低时降落于充电平台的任意位置，旋翼无人机通过一号定位单元向充电平台的二号定位单元发送地址请求指令以获取当前位置坐标；旋翼无人机在地面行走单元的驱动下从当前位置坐标向充电头目标位置坐标移动，到达目标位置后利用两个对位单元的配合完成充电头和充电口的精确对位，将充电头插入充电口对旋翼无人机进行充电。翼无人机进行充电。翼无人机进行充电。


技术研发人员：陈志坚 辛玉民 刘成博 王立鹏 相静
受保护的技术使用者：中国铁塔股份有限公司黑龙江省分公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/5/9