本發(fā)明涉及電源管理，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)電源管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、無(wú)人機(jī)電源管理在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中起到分配與調(diào)控電源的作用，從而確保各個(gè)組件獲得穩(wěn)定適量的電能供應(yīng)，具體包括對(duì)電池能量的監(jiān)控、電能轉(zhuǎn)換、功率分配，以及通過(guò)智能算法管理能耗以優(yōu)化電池使用效率和延長(zhǎng)飛行時(shí)間，通過(guò)電源管理確保飛行任務(wù)的順利完成。電源系統(tǒng)作為無(wú)人機(jī)的一個(gè)重要的組成系統(tǒng)，其工作的可靠性對(duì)無(wú)人機(jī)的安全自主飛行具有非常重要的意義。在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，需要對(duì)電源的剩余電量進(jìn)行監(jiān)控，從而確保無(wú)人機(jī)能夠順利著陸。

2、公開號(hào)為cn114498818a的中國(guó)專利申請(qǐng)文件公開了一種用于長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人機(jī)的電源管理系統(tǒng)，包括電源輸入模塊、電源變送模塊、電源輸出模塊以及電源檢測(cè)與控制模塊，其中所述電源變送模塊包括一級(jí)變送單元和二級(jí)變送單元，在確保電源管理系統(tǒng)實(shí)際輸出電壓和/或電流恒定不變的前提下自主均衡各電池組的放電量，輸出恒定電流和/或電壓到二級(jí)變送單元，避免電量較低的電池組因過(guò)度放電而造成損壞。

3、相關(guān)技術(shù)方案中在對(duì)無(wú)人機(jī)電源電量監(jiān)控過(guò)程中，需要對(duì)返航所需的電量進(jìn)行預(yù)估，然而，在預(yù)估返航所需電量時(shí)會(huì)忽略實(shí)時(shí)的風(fēng)阻變化對(duì)電源輸出功率帶來(lái)的影響，具體為風(fēng)阻越大，電源的輸出功率越大，返航需要的電量越多，因此在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的返航電量會(huì)出現(xiàn)預(yù)估不準(zhǔn)確的情況，從而對(duì)無(wú)人機(jī)的返航著陸造成不利的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高預(yù)估返航所需電量的準(zhǔn)確性，本發(fā)明提供一種無(wú)人機(jī)電源管理方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、計(jì)算無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻的波動(dòng)系數(shù)；將當(dāng)前時(shí)刻與歷史時(shí)刻電源輸出功率比值作為當(dāng)前時(shí)刻的變化系數(shù)；

4、將獲得的多個(gè)波動(dòng)系數(shù)按照飛行高度進(jìn)行排序得到波動(dòng)序列，對(duì)波動(dòng)序列進(jìn)行聚類獲得多個(gè)分組；對(duì)變化系數(shù)進(jìn)行二分類得到兩個(gè)聚類簇，將其中一個(gè)聚類簇內(nèi)的變化系數(shù)作為異常變化系數(shù)，另一個(gè)聚類簇中的變化系數(shù)作為正常變化系數(shù)；計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻無(wú)人機(jī)返航所需的冗余電量，響應(yīng)于冗余電量小于預(yù)設(shè)的冗余閾值時(shí)立即返航；

5、其中，無(wú)人機(jī)返航所需的冗余電量為：

6、；

7、式中，u表示無(wú)人機(jī)返航所需的冗余電量，表示在第個(gè)分組內(nèi)第k個(gè)變化系數(shù)對(duì)應(yīng)的電源輸出功率，表示在第個(gè)分組內(nèi)變化系數(shù)對(duì)應(yīng)的電源輸出功率的個(gè)數(shù)，表示在第個(gè)分組內(nèi)的正常變化系數(shù)對(duì)應(yīng)的電源輸出功率的均值，表示返航時(shí)經(jīng)過(guò)第個(gè)分組對(duì)應(yīng)的高度范圍需要的時(shí)間，表示第個(gè)分組內(nèi)波動(dòng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的變化系數(shù)的個(gè)數(shù)，表示第個(gè)分組內(nèi)的波動(dòng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的異常變化系數(shù)的個(gè)數(shù)，c表示分組的個(gè)數(shù)。

8、其效果在于，通過(guò)計(jì)算得到無(wú)人機(jī)返航因?qū)癸L(fēng)阻所需的冗余電量，能夠進(jìn)一步計(jì)算返航所需要的電量，提高了預(yù)估返航所需要電量的準(zhǔn)確性，從而便于對(duì)電源電量進(jìn)行管理，保證了無(wú)人機(jī)能夠平穩(wěn)返航。

9、優(yōu)選的，方法還包括：獲取無(wú)人機(jī)每個(gè)螺旋槳的三維坐標(biāo)，得到無(wú)人機(jī)的傾斜向量；

10、傾斜向量的表達(dá)式為：

11、；

12、式中，表示無(wú)人機(jī)的傾斜向量，，、表示第n個(gè)螺旋槳的三維坐標(biāo)，，、表示第m個(gè)螺旋槳的三維坐標(biāo)。

13、其效果在于，通過(guò)旋槳的三維坐標(biāo)得到傾斜向量，通過(guò)傾斜向量能夠了解無(wú)人機(jī)受風(fēng)阻影響的情況。

14、優(yōu)選的，波動(dòng)系數(shù)的表達(dá)式為：

15、；

16、其中，表示第i時(shí)刻無(wú)人機(jī)的波動(dòng)系數(shù)，表示無(wú)人機(jī)第i時(shí)刻的傾斜向量，表示無(wú)人機(jī)第i-1時(shí)刻的傾斜向量，cosin為余弦相似度。

17、其效果在于，通過(guò)波動(dòng)系數(shù)能夠了解無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程的穩(wěn)定性，能夠進(jìn)一步了解無(wú)人機(jī)電源的實(shí)時(shí)輸出功率變化情況。

18、優(yōu)選的，對(duì)分組內(nèi)波動(dòng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的變化系數(shù)進(jìn)行分類的方法為：

19、獲取數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集中包括多個(gè)基礎(chǔ)序列，每個(gè)基礎(chǔ)序列對(duì)應(yīng)一次歷史飛行過(guò)程，每個(gè)基礎(chǔ)序列包括無(wú)人機(jī)在一次歷史飛行過(guò)程中的各個(gè)時(shí)刻的波動(dòng)系數(shù)和變化系數(shù)；

20、計(jì)算當(dāng)前飛行過(guò)程與每個(gè)基礎(chǔ)序列的相似性，將相似性大于預(yù)設(shè)閾值的基礎(chǔ)序列作為參考序列，將參考序列中變化系數(shù)的均值作為參考變化系數(shù)；

21、計(jì)算當(dāng)前飛行過(guò)程中的變化系數(shù)與參考變化系數(shù)的差值絕對(duì)值，當(dāng)差值絕對(duì)值大于預(yù)設(shè)的系數(shù)閾值時(shí)，將相應(yīng)的變化系數(shù)作為異常變化系數(shù)，反之為正常變化系數(shù)。

22、其效果在于，通過(guò)當(dāng)前飛行過(guò)程與歷史飛行過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，能夠得到與本次飛行環(huán)境相似的歷史飛行，從而得到參考變化系數(shù)，通過(guò)變化系數(shù)能夠得到本次飛行時(shí)的異常變化系數(shù)和正常變化系數(shù)。

23、優(yōu)選的，相似性的表達(dá)式為：

24、；

25、式中，表示當(dāng)前飛行與第次歷史飛行對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列的相似性，表示當(dāng)前飛行過(guò)程中第i時(shí)刻的波動(dòng)系數(shù)，表示第次歷史飛行對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列中任意時(shí)刻的波動(dòng)系數(shù)，表示當(dāng)前飛行中第i時(shí)刻的變化系數(shù)，j表示當(dāng)前飛行中第j個(gè)時(shí)刻，表示第次歷史飛行對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列中任意時(shí)刻的變化系數(shù)，exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù)。

26、優(yōu)選的，相似性的表達(dá)式為：

27、；

28、式中，表示當(dāng)前飛行與第k次歷史飛行對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列的相似性，表示當(dāng)前飛行過(guò)程中第i時(shí)刻的波動(dòng)系數(shù)，表示第k次歷史飛行對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列中任意時(shí)刻的波動(dòng)系數(shù)，表示當(dāng)前飛行中第i時(shí)刻的變化系數(shù)，j表示當(dāng)前飛行中第j個(gè)時(shí)刻，表示第k次歷史飛行對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)序列中任意時(shí)刻的變化系數(shù)，ln表示以e為底的對(duì)數(shù)函數(shù)。

29、其效果在于，通過(guò)公式計(jì)算相似性，提高了相似性計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高了變化系數(shù)分類結(jié)果的準(zhǔn)確性。

30、優(yōu)選的，冗余閾值的表達(dá)式為：

31、；

32、式中，表示冗余閾值，表示當(dāng)前時(shí)刻電源電量，表示電源計(jì)劃剩余電量，表示當(dāng)前時(shí)刻返航所需的電量。

33、第二方面，本發(fā)明提供一種無(wú)人機(jī)電源管理系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

34、一種無(wú)人機(jī)電源管理系統(tǒng)，處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法。

35、其效果在于，將上述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法生成計(jì)算機(jī)程序，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而，根據(jù)存儲(chǔ)器及處理器制作系統(tǒng)，方便使用。

36、本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

37、在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算無(wú)人機(jī)返程的冗余電量，根據(jù)冗余電量能夠得到返程所需的電量，提高預(yù)估返航所需電量的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)電源電量的精確管理，從而能夠保證無(wú)人機(jī)平穩(wěn)返程，避免因受風(fēng)阻的影響而導(dǎo)致的耗電較多影響返程的現(xiàn)象，增加了無(wú)人機(jī)返程的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，方法還包括：獲取無(wú)人機(jī)每個(gè)螺旋槳的三維坐標(biāo)，得到無(wú)人機(jī)的傾斜向量；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，波動(dòng)系數(shù)的表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，對(duì)分組內(nèi)波動(dòng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的變化系數(shù)進(jìn)行分類的方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，相似性的表達(dá)式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，相似性的表達(dá)式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法，其特征在于，冗余閾值的表達(dá)式為：

8.一種無(wú)人機(jī)電源管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種無(wú)人機(jī)電源管理方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電源管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)人機(jī)電源管理方法及系統(tǒng)，方法包括：獲取每個(gè)時(shí)刻的電源輸出功率，并計(jì)算每個(gè)時(shí)刻無(wú)人機(jī)的波動(dòng)系數(shù)，波動(dòng)系數(shù)表示無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性；將當(dāng)前時(shí)刻與歷史時(shí)刻電源輸出功率比值作為當(dāng)前時(shí)刻的變化系數(shù)；將獲得的多個(gè)波動(dòng)系數(shù)按照飛行高度進(jìn)行排序得到波動(dòng)序列，對(duì)波動(dòng)序列進(jìn)行聚類獲得多個(gè)分組；對(duì)波動(dòng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的變化系數(shù)進(jìn)行分類得到異常變化系數(shù)和正常變化系數(shù)；計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻無(wú)人機(jī)返航所需的冗余電量，響應(yīng)于冗余電量小于預(yù)設(shè)的冗余閾值時(shí)立即返航以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電量的管理。本發(fā)明提高了預(yù)估返航所需要電量的準(zhǔn)確性，從而便于對(duì)電源電量進(jìn)行管理，保證了無(wú)人機(jī)能夠平穩(wěn)返航。

技術(shù)研發(fā)人員：王軍,嚴(yán)鵬,李威,周宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：旭日藍(lán)天（武漢）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24