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

背景技術(shù)：

今年來小型無人機(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)保險的推出，在農(nóng)業(yè)保險理賠過程中查勘定損的工作也普遍使用小型無人機(jī)，快速、方便。

傳統(tǒng)的種植業(yè)保險的查勘定損流程一般是：投保農(nóng)戶受災(zāi)后，向所投保的保險公司報損：經(jīng)保險公司初步核實(shí)后，安排查勘人員到受災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行災(zāi)情查勘并采集受災(zāi)證據(jù)，然后通過專家進(jìn)行評定，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)保險的查勘定損流程需要查勘人員通過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、耗時長、查勘不及時、數(shù)據(jù)采集不全面等諸多問題。傳統(tǒng)查勘定損流程加大了保險公司的工作量，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，對種植險的推進(jìn)工作造成了不良影響。

攝影測量與遙感技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面，在國家農(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。而近年來發(fā)展起來的無人機(jī)技術(shù)，擁有成本低、起飛場地要求低、機(jī)動靈活、操作方式便捷、搭載儀器多樣性等優(yōu)點(diǎn)。攝影測量技術(shù)與無人機(jī)技術(shù)的結(jié)合，解決了中小面積低空攝影測量的關(guān)鍵問題，可以運(yùn)用新的技術(shù)在最短時間內(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量技術(shù)，在傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以獲得多個視點(diǎn)和視角的影像，進(jìn)而獲得測區(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)地形分析等多個領(lǐng)域。而小型無人機(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力源的小型無人機(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)所存在的問題，而提供一種采用可充電電池作為動力源的查勘定損小型無人機(jī)，采用柔性太陽能電池作為補(bǔ)充能源，可以把小型無人機(jī)的續(xù)航能力提升兩倍以上，有效提高了無人機(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力源的查勘定損小型無人機(jī)，包括機(jī)翼和機(jī)身，在所述機(jī)翼表面上設(shè)有若干柔性太陽能電池，且所述每個柔性太陽能電池具有2000-3000w/kg的比功率，在所述無人機(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)與柔性太陽能電池和無人機(jī)的電氣系統(tǒng)連接，用于根據(jù)無人機(jī)的需求對柔性太陽能電池的功率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，并為無人機(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)控制太陽能電池的功率輸出，所述電壓轉(zhuǎn)換器用于將來自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)，所述電能存儲元件為鋰離子電池。

進(jìn)一步改進(jìn)于，所述柔性太陽能電池的厚度為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力源的查勘定損小型無人機(jī)，采用具有高比功率的柔性太陽能電池作為動力補(bǔ)充能源，在給無人機(jī)提供額外的補(bǔ)充能源的同時不會增加太多的重量負(fù)擔(dān)，有效提升無人機(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)控制柔性太陽能電池的功率輸出，使得無人機(jī)對太陽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，在無人機(jī)自身動力源比較足時可以把柔性太陽能電池輸出的能量儲存起來，有效提高無人機(jī)的續(xù)航能力；

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

5.柔性太陽能電池的厚度為12-70微米，即保證了對太陽能的利用率，又不至于給無人機(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力源的查勘定損小型無人機(jī)具有航行耐久力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的一種采用可充電電池作為動力源的查勘定損小型無人機(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力源的查勘定損小型無人機(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力源的查勘定損小型無人機(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力源的查勘定損小型無人機(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力源的查勘定損小型無人機(jī)的柔性太陽能電池所提供的功率占無人機(jī)消耗總功率的分?jǐn)?shù)與無人機(jī)飛行時間的函數(shù)關(guān)系。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是如何在增加小型無人機(jī)（電池供電）的續(xù)航持久性的同時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力源的查勘定損小型無人機(jī)，包括機(jī)身01和機(jī)翼02，在所述機(jī)翼02表面上設(shè)有若干柔性太陽能電池03，且所述每個柔性太陽能電池03具有2000-3000w/kg的比功率，在所述無人機(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與柔性太陽能電池03和無人機(jī)的電氣系統(tǒng)連接，用于根據(jù)無人機(jī)的需求對柔性太陽能電池03的功率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，并為無人機(jī)提供電氣兼容的輸出功率。通過增加用于為無人機(jī)提供額外功率的輕質(zhì)，柔性，高效率太陽能電池來解決這個問題，從而顯著地增加無人機(jī)的持久能力和續(xù)航里程。因為柔性太陽能電池03具有相對小的每單位面積的質(zhì)量，所以它們不給無人機(jī)增加顯的重量。在本實(shí)施例中，柔性太陽能電池03具有高比功率（功率質(zhì)量比），其用增加相對較小的重量提供顯著的功率生成。對于小型無人機(jī)，由于柔性太陽能電池03不會顯著增加無人機(jī)的總重量，所以顯著提升了無人機(jī)的空氣動力性能和續(xù)航能力。

在本實(shí)施例中，柔性太陽能電池03可以是單結(jié)太陽能電池，多結(jié)太陽能電池（例如，雙結(jié)太陽能電池，三結(jié)太陽能電池）或單結(jié)太陽能電池和多結(jié)太陽能電池的任何組合。盡管三結(jié)太陽能電池通常比單結(jié)或雙結(jié)太陽能電池具有更高的效率，但是三結(jié)太陽能電池通常生產(chǎn)更復(fù)雜，并且可能具有更窄的波長范圍以實(shí)現(xiàn)高效率性能。相對于三結(jié)太陽能電池來說，雙結(jié)和單結(jié)太陽能電池的效率對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光時，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)柔性太陽能電池，因為在此處散射光與直射太陽光的比率大于機(jī)翼的頂側(cè)。

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

因為柔性太陽能電池03所帶來的附加質(zhì)量相對也增加了無人機(jī)操作所需的功率，所以由柔性太陽能電池03提供的功率必須更多地補(bǔ)償由于柔性太陽能電池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）的太陽能電池才能增加電池供電的無人機(jī)的耐久性。經(jīng)過反復(fù)試驗，具有2000-3000w/kg的比功率的柔性太陽能電池03用在小型無人機(jī)上效果顯著。

通常，如果太陽能電池的材料保持相同，則減小太陽能電池的厚度即相應(yīng)增加了太陽能電池的柔性，增加的柔性允許太陽能電池符合無人機(jī)表面或無人機(jī)部件的表面的空氣動力學(xué)形狀，并且增加太陽能電池的耐久性，在本實(shí)施例中，所述柔性太陽能電池的厚度為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人機(jī)的機(jī)翼02和機(jī)身01中，并且與無人機(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)控制柔性太陽能電池03的功率輸出，所述電壓轉(zhuǎn)換器411用于將來自MPPT410的電壓轉(zhuǎn)換成與無人機(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通過第一開關(guān)模塊412與無人機(jī)的電氣系統(tǒng)連接。

此外，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04還可以增加為對無人機(jī)的能量存儲裝置（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增加配置對無人機(jī)的能量存儲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元件044為鋰離子電池，質(zhì)量輕，存儲能力強(qiáng)。

如圖3所示，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)04在第一模式下工作，其中柔性太陽能電池03僅提供給無人機(jī)電氣系統(tǒng)使用功率的一部分。在該模式中，通過第二開關(guān)模塊042，電能存儲元件044補(bǔ)充由柔性太陽能電池03為無人機(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，其中由柔性太陽能電池03提供的電力超過無人機(jī)電氣系統(tǒng)使用的電力，并且過量產(chǎn)生的電力被引導(dǎo)通過充電模塊043和第二開關(guān)模塊042存儲在電能存儲元件044中。由柔性太陽能電池03提供的功率與無人機(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，因為一般來說，第三模式僅在從第一模式轉(zhuǎn)換到第二模式時發(fā)生，反之亦然。

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

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力源的查勘定損小型無人機(jī)具有航行耐久力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。