本實(shí)用新型屬于小型無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)。

背景技術(shù)：

今年來(lái)小型無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于廣告、航拍、農(nóng)林病蟲害的監(jiān)控能，尤其在在農(nóng)業(yè)方面，由于農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的推出，在農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)理賠過(guò)程中查勘定損的工作也普遍使用小型無(wú)人機(jī)，快速、方便。

傳統(tǒng)的種植業(yè)保險(xiǎn)的查勘定損流程一般是：投保農(nóng)戶受災(zāi)后，向所投保的保險(xiǎn)公司報(bào)損：經(jīng)保險(xiǎn)公司初步核實(shí)后，安排查勘人員到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行災(zāi)情查勘并采集受災(zāi)證據(jù)，然后通過(guò)專家進(jìn)行評(píng)定，確認(rèn)農(nóng)戶的受損程度，再開始進(jìn)行進(jìn)一步的理賠工作。由于農(nóng)業(yè)災(zāi)害的發(fā)生原因多為旱災(zāi)、水災(zāi)等自然原因，受災(zāi)的情況多具有規(guī)模大、分布廣的特點(diǎn)。而傳統(tǒng)的種植業(yè)保險(xiǎn)的查勘定損流程需要查勘人員通過(guò)開車甚至步行等方式到達(dá)受災(zāi)地塊進(jìn)行查勘工作，因此而產(chǎn)生了工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、查勘不及時(shí)、數(shù)據(jù)采集不全面等諸多問(wèn)題。傳統(tǒng)查勘定損流程加大了保險(xiǎn)公司的工作量，拖延了后期理賠工作的進(jìn)行，影響了農(nóng)戶投保的積極性，對(duì)種植險(xiǎn)的推進(jìn)工作造成了不良影響。

攝影測(cè)量與遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面，在國(guó)家農(nóng)村土地確權(quán)工作中起到了關(guān)鍵性的作用，是不可缺少的一環(huán)，為土地確權(quán)等項(xiàng)目提供了精度極高的數(shù)據(jù)并極大的提高了工作的進(jìn)展速度。而近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的無(wú)人機(jī)技術(shù)，擁有成本低、起飛場(chǎng)地要求低、機(jī)動(dòng)靈活、操作方式便捷、搭載儀器多樣性等優(yōu)點(diǎn)。攝影測(cè)量技術(shù)與無(wú)人機(jī)技術(shù)的結(jié)合，解決了中小面積低空攝影測(cè)量的關(guān)鍵問(wèn)題，可以運(yùn)用新的技術(shù)在最短時(shí)間內(nèi)獲取全面、真實(shí)、準(zhǔn)確、高精度的多種形式的數(shù)據(jù)信息。近兩年興起的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，在傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以獲得多個(gè)視點(diǎn)和視角的影像，進(jìn)而獲得測(cè)區(qū)的真三維模型，并應(yīng)用在城市規(guī)劃、土地利用分析、災(zāi)區(qū)地形分析等多個(gè)領(lǐng)域。而小型無(wú)人機(jī)技術(shù)由于體積小，搭載質(zhì)量有限，特別是使用可充電電池作為動(dòng)力源的小型無(wú)人機(jī)，續(xù)航能力嚴(yán)重不足，達(dá)不到查勘定損的航行時(shí)間的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，而提供一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)，采用柔性太陽(yáng)能電池作為補(bǔ)充能源，可以把小型無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力提升兩倍以上，有效提高了無(wú)人機(jī)的巡航監(jiān)控能力。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)，包括機(jī)翼和機(jī)身，在所述機(jī)翼表面上設(shè)有若干柔性太陽(yáng)能電池，且所述每個(gè)柔性太陽(yáng)能電池具有2000-3000w/kg的比功率，在所述無(wú)人機(jī)本體內(nèi)還設(shè)有功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)與柔性太陽(yáng)能電池和無(wú)人機(jī)的電氣系統(tǒng)連接，用于根據(jù)無(wú)人機(jī)的需求對(duì)柔性太陽(yáng)能電池的功率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，并為無(wú)人機(jī)提供電氣兼容的輸出功率。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括功率調(diào)節(jié)電路，所述功率調(diào)節(jié)電路包括與太陽(yáng)能電池連接的最大功率點(diǎn)跟蹤器（MPPT），和與所述MPPT的輸出端電性連接的電壓轉(zhuǎn)換器，所述MPPT用于在所需的功率范圍內(nèi)控制太陽(yáng)能電池的功率輸出，所述電壓轉(zhuǎn)換器用于將來(lái)自MPPT的電壓轉(zhuǎn)換成與UAV的電氣系統(tǒng)兼容的電壓。

進(jìn)一步改進(jìn)于，所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括第一開關(guān)模塊、第二開關(guān)模塊、充電模塊以及電能存儲(chǔ)元件；所述第一開關(guān)模塊設(shè)置在功率調(diào)節(jié)電路和無(wú)人機(jī)電氣系統(tǒng)之間，所述第二開關(guān)模塊設(shè)置在第一開關(guān)模塊和電能存儲(chǔ)元件之間，所述充電模塊設(shè)置在第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)模塊之間。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述電能存儲(chǔ)元件為鋰離子電池。

進(jìn)一步改進(jìn)于，所述柔性太陽(yáng)能電池的厚度為12-70微米。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1.本實(shí)用新型一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)，采用具有高比功率的柔性太陽(yáng)能電池作為動(dòng)力補(bǔ)充能源，在給無(wú)人機(jī)提供額外的補(bǔ)充能源的同時(shí)不會(huì)增加太多的重量負(fù)擔(dān)，有效提升無(wú)人機(jī)的續(xù)航持久能力；

2.功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置為在所需的功率范圍內(nèi)控制柔性太陽(yáng)能電池的功率輸出，使得無(wú)人機(jī)對(duì)太陽(yáng)能的合理利用成為可能；

3.功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)還配置有充電模塊，在無(wú)人機(jī)自身動(dòng)力源比較足時(shí)可以把柔性太陽(yáng)能電池輸出的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，有效提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力；

4.采用鋰離子電池作為電能存儲(chǔ)元件，電能存儲(chǔ)能力強(qiáng)，而且不給無(wú)人機(jī)增加太多的重力負(fù)擔(dān)；

5.柔性太陽(yáng)能電池的厚度為12-70微米，即保證了對(duì)太陽(yáng)能的利用率，又不至于給無(wú)人機(jī)增加太多的重力負(fù)擔(dān)。

本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)具有航行耐久力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)的功率調(diào)節(jié)電路原理框圖。

圖3為本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)的是第一模式中的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的框圖。

圖4為本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)的是第二模式中的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的框圖。

圖5為本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)的柔性太陽(yáng)能電池所提供的功率占無(wú)人機(jī)消耗總功率的分?jǐn)?shù)與無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何在增加小型無(wú)人機(jī)（電池供電）的續(xù)航持久性的同時(shí)而不額外增加其尺寸或重量。在本實(shí)施例中，一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)，包括機(jī)身01和機(jī)翼02，在所述機(jī)翼02表面上設(shè)有若干柔性太陽(yáng)能電池03，且所述每個(gè)柔性太陽(yáng)能電池03具有2000-3000w/kg的比功率，在所述無(wú)人機(jī)上內(nèi)還設(shè)有功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04，所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04與柔性太陽(yáng)能電池03和無(wú)人機(jī)的電氣系統(tǒng)連接，用于根據(jù)無(wú)人機(jī)的需求對(duì)柔性太陽(yáng)能電池03的功率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，并為無(wú)人機(jī)提供電氣兼容的輸出功率。通過(guò)增加用于為無(wú)人機(jī)提供額外功率的輕質(zhì)，柔性，高效率太陽(yáng)能電池來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，從而顯著地增加無(wú)人機(jī)的持久能力和續(xù)航里程。因?yàn)槿嵝蕴?yáng)能電池03具有相對(duì)小的每單位面積的質(zhì)量，所以它們不給無(wú)人機(jī)增加顯的重量。在本實(shí)施例中，柔性太陽(yáng)能電池03具有高比功率（功率質(zhì)量比），其用增加相對(duì)較小的重量提供顯著的功率生成。對(duì)于小型無(wú)人機(jī)，由于柔性太陽(yáng)能電池03不會(huì)顯著增加無(wú)人機(jī)的總重量，所以顯著提升了無(wú)人機(jī)的空氣動(dòng)力性能和續(xù)航能力。

在本實(shí)施例中，柔性太陽(yáng)能電池03可以是單結(jié)太陽(yáng)能電池，多結(jié)太陽(yáng)能電池（例如，雙結(jié)太陽(yáng)能電池，三結(jié)太陽(yáng)能電池）或單結(jié)太陽(yáng)能電池和多結(jié)太陽(yáng)能電池的任何組合。盡管三結(jié)太陽(yáng)能電池通常比單結(jié)或雙結(jié)太陽(yáng)能電池具有更高的效率，但是三結(jié)太陽(yáng)能電池通常生產(chǎn)更復(fù)雜，并且可能具有更窄的波長(zhǎng)范圍以實(shí)現(xiàn)高效率性能。相對(duì)于三結(jié)太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，雙結(jié)和單結(jié)太陽(yáng)能電池的效率對(duì)于直射光的光譜靈敏度低些，因此當(dāng)電池暴露于散射光而不是直射陽(yáng)光時(shí)，可從雙結(jié)或單結(jié)電池獲得更多的能量。因此，在機(jī)翼01或機(jī)身02的下側(cè)上使用雙結(jié)或單結(jié)柔性太陽(yáng)能電池，因?yàn)樵诖颂幧⑸涔馀c直射太陽(yáng)光的比率大于機(jī)翼的頂側(cè)。

太陽(yáng)能電池的比功率取決于太陽(yáng)能電池的效率（所產(chǎn)生的電能除以太陽(yáng)能電池的單位面積所吸收的太陽(yáng)能）和太陽(yáng)能電池的每單位面積的質(zhì)量。因此，具有相對(duì)高的比功率的太陽(yáng)能電池具有相對(duì)高的效率和相對(duì)低的每單位面積的質(zhì)量。

因?yàn)槿嵝蕴?yáng)能電池03所帶來(lái)的附加質(zhì)量相對(duì)也增加了無(wú)人機(jī)操作所需的功率，所以由柔性太陽(yáng)能電池03提供的功率必須更多地補(bǔ)償由于柔性太陽(yáng)能電池03和增加的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04的存在而引起的無(wú)人機(jī)質(zhì)量的增加因此，只有具有足夠的比功率（每單位質(zhì)量的功率）的太陽(yáng)能電池才能增加電池供電的無(wú)人機(jī)的耐久性。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，具有2000-3000w/kg的比功率的柔性太陽(yáng)能電池03用在小型無(wú)人機(jī)上效果顯著。

通常，如果太陽(yáng)能電池的材料保持相同，則減小太陽(yáng)能電池的厚度即相應(yīng)增加了太陽(yáng)能電池的柔性，增加的柔性允許太陽(yáng)能電池符合無(wú)人機(jī)表面或無(wú)人機(jī)部件的表面的空氣動(dòng)力學(xué)形狀，并且增加太陽(yáng)能電池的耐久性，在本實(shí)施例中，所述柔性太陽(yáng)能電池的厚度為12-70微米。

功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04和相關(guān)的電線可以安裝在無(wú)人機(jī)的機(jī)翼02和機(jī)身01中，并且與無(wú)人機(jī)的現(xiàn)有電氣系統(tǒng)接口連接。

所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04包括功率調(diào)節(jié)電路041。所述功率調(diào)節(jié)電路041包括與柔性太陽(yáng)能電池03連接的最大功率點(diǎn)跟蹤器（MPPT）410，和與所述MPPT410的輸出端電性連接的電壓轉(zhuǎn)換器411，所述MPPT410用于在所需的功率范圍內(nèi)控制柔性太陽(yáng)能電池03的功率輸出，所述電壓轉(zhuǎn)換器411用于將來(lái)自MPPT410的電壓轉(zhuǎn)換成與無(wú)人機(jī)的電氣系統(tǒng)兼容的電壓?？梢圆捎萌魏晤愋偷暮线m的MPPT部件或電路，和任何合適的電壓轉(zhuǎn)換部件或電路，例如，降壓電壓轉(zhuǎn)換器（DC到DC電壓降低），升壓轉(zhuǎn)換器（DC到DC電壓增加）。在該實(shí)施例中所述電壓轉(zhuǎn)換器411通過(guò)第一開關(guān)模塊412與無(wú)人機(jī)的電氣系統(tǒng)連接。

此外，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04還可以增加為對(duì)無(wú)人機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置（例如，電池）充電的模塊。圖3和圖4是表示功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04增加配置對(duì)無(wú)人機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置充電的原理框圖。所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04還包括第二開關(guān)模塊042、充電模塊043以及電能存儲(chǔ)元件044；所述第二開關(guān)模塊042設(shè)置在第一開關(guān)模塊412和電能存儲(chǔ)元件044之間，所述充電模塊043設(shè)置在第一開關(guān)模塊412和第二開關(guān)模塊042之間。在本實(shí)施例中所述電能存儲(chǔ)元件044為鋰離子電池，質(zhì)量輕，存儲(chǔ)能力強(qiáng)。

如圖3所示，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04在第一模式下工作，其中柔性太陽(yáng)能電池03僅提供給無(wú)人機(jī)電氣系統(tǒng)使用功率的一部分。在該模式中，通過(guò)第二開關(guān)模塊042，電能存儲(chǔ)元件044補(bǔ)充由柔性太陽(yáng)能電池03為無(wú)人機(jī)提供的電力不足的部分。如箭頭所示，在該模式中，充電模塊043被旁路。

如圖4所示，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04在第二模式中工作，其中由柔性太陽(yáng)能電池03提供的電力超過(guò)無(wú)人機(jī)電氣系統(tǒng)使用的電力，并且過(guò)量產(chǎn)生的電力被引導(dǎo)通過(guò)充電模塊043和第二開關(guān)模塊042存儲(chǔ)在電能存儲(chǔ)元件044中。由柔性太陽(yáng)能電池03提供的功率與無(wú)人機(jī)電氣系統(tǒng)使用的功率精確匹配的第三操作模式未示出，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，第三模式僅在從第一模式轉(zhuǎn)換到第二模式時(shí)發(fā)生，反之亦然。

圖5是柔性太陽(yáng)能電池03所提供的功率占無(wú)人機(jī)消耗總功率的分?jǐn)?shù)與無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。圖中，對(duì)于沒(méi)有采用太陽(yáng)能電池增強(qiáng)的持續(xù)時(shí)間為1.5小時(shí)的無(wú)人機(jī)（點(diǎn)A），該圖表示通過(guò)提供來(lái)自柔性太陽(yáng)能電池03補(bǔ)充的功率如果達(dá)到無(wú)人機(jī)所需總功率的50%時(shí)，無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間加倍至3小時(shí)（即，100％的增加）（點(diǎn)B）。通過(guò)提供來(lái)自柔性太陽(yáng)能電池03的補(bǔ)充的功率如果達(dá)到無(wú)人機(jī)所需總功率的70%時(shí)（點(diǎn)C），無(wú)人機(jī)將耐力加倍至4小時(shí)。

由以上的具體實(shí)施方式可以看出，本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動(dòng)力源的查勘定損小型無(wú)人機(jī)具有航行耐久力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。