本發(fā)明涉及智能系統(tǒng)工程領(lǐng)域，特別是一種無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著微電子、無線通信、傳感器網(wǎng)絡(luò)及ai技術(shù)的飛速進(jìn)步，無人機(jī)作為高新技術(shù)產(chǎn)品，在軍事、物流、農(nóng)業(yè)與環(huán)保領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。無人機(jī)性能與續(xù)航是研究焦點，電池和電機(jī)狀態(tài)直接影響飛行效率與安全。傳統(tǒng)管理策略基于靜態(tài)閾值，缺乏對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)，難滿足高性能需求。早期電池管理系統(tǒng)僅依賴電壓與電流監(jiān)測，估測電量并控制充放電，但精度不足，無法準(zhǔn)確評估健康狀態(tài)或預(yù)測壽命。電機(jī)管理采用固定模式，未考量實際工況如溫度與負(fù)載變化，易致過熱、效率下降乃至故障，凸顯出傳統(tǒng)方法的局限性。因此，亟需創(chuàng)新技術(shù)提升無人機(jī)核心部件的智能管理水平，以適應(yīng)多變的飛行環(huán)境，確保穩(wěn)定高效的運(yùn)行表現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明提供了一種無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法及系統(tǒng)解決了無人機(jī)飛行效率低、續(xù)航能力差、維護(hù)成本高昂、系統(tǒng)的智能水平低的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法，其包括，實時采集飛行數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；

5、對收集到的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，構(gòu)建預(yù)測模型，輸出電池與電機(jī)是否存在性能衰退；

6、通過電池與電機(jī)是否存在性能衰退的結(jié)果判斷是否開啟能量回收機(jī)制；

7、將轉(zhuǎn)化的電能存儲于無人機(jī)的電池中，為接下來的飛行提供額外能量；

8、使用量子算法對電池組進(jìn)行全局優(yōu)化確保電池資源的合理分配；

9、根據(jù)飛行任務(wù)報告生成報告，為后續(xù)維護(hù)計劃提供數(shù)據(jù)支撐。

10、作為本發(fā)明所述無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述，采集無人機(jī)飛行時的飛行數(shù)據(jù)，包括電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)；

11、定義實時數(shù)據(jù)：si(t)＝[sb(t)，sm(t)，sf(t)，se(t)]；

12、其中，si(t)為時間t時傳感器讀取的實時數(shù)據(jù)，sb(t)表示電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、sm(t)表示電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，sf(t)表示飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，se(t)表示環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)。

13、對提取后的信息進(jìn)行預(yù)處理，表達(dá)式為：

14、

15、其中，ci(t)表示經(jīng)過預(yù)處理后的傳感器數(shù)據(jù)，si(t)表示在時間點t中傳感器采集的實時數(shù)據(jù)，μi(t)表示實時數(shù)據(jù)的平均值，σi(t)表示實時數(shù)據(jù)的波動程度，ki表示閾值；

16、根據(jù)實時數(shù)據(jù)si(t)與實時數(shù)據(jù)μi(t)平均值的差距來判斷是否小于閾值ki，當(dāng)差值小于閾值，則ci(t)＝si(t)，當(dāng)差值大于閾值，則ci(t)＝μi(t)。

17、作為本發(fā)明所述無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對預(yù)處理后的信息用量子計算機(jī)進(jìn)行特征提取，表達(dá)式為：

18、c(t)＝[cb(t),cm(t),cf(t),ce(t)]；

19、其中，cb(t)表示提取后電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，cm(t)表示提取后的電機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，cf(t)表示提取后的飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)，ce(t)表示提取后的環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)；

20、構(gòu)建預(yù)測模型并輸出電池與電機(jī)是否存在性能衰退，表達(dá)式為：

21、

22、其中，p(c(t))表示基于預(yù)處理的結(jié)果預(yù)測電池與電機(jī)是否存在性能衰退，αj表示數(shù)據(jù)重要性的權(quán)重系數(shù)，σj(t)表示標(biāo)準(zhǔn)偏差，ψj(c(t))表示傳感器數(shù)據(jù)配置下t系統(tǒng)的量子狀態(tài)，|ψj(c(t))|2表示系統(tǒng)的概率密度；

23、p(c(t))的值域為[0,1]，當(dāng)值等于0的時候，表明電池與電機(jī)沒有出現(xiàn)性能衰退，當(dāng)值等于1的時候，表明電池與電機(jī)出現(xiàn)性能衰退。

24、作為本發(fā)明所述無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述，根據(jù)輸出的電池與電機(jī)是否衰退，智能判斷是否進(jìn)行能量回收，其表達(dá)式為：

25、

26、其中，e(p(c(t)))表示是否進(jìn)行能量回收，θ表示能量回收閾值；

27、根據(jù)電機(jī)是否出現(xiàn)性能的值與能量回收閾值進(jìn)行判定，大于閾值則e(p(c(t)))＝1，將開啟能量回收，小于閾值則e(p(c(t)))＝0，表示不進(jìn)行能量回收。

28、作為本發(fā)明所述無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述，在判斷確認(rèn)進(jìn)行能量回收后，利用安裝在無人機(jī)上的發(fā)電機(jī)，將飛行過程中的動能轉(zhuǎn)化為電能；

29、通過能量轉(zhuǎn)換與儲存技術(shù)，將回收的電能存儲于無人機(jī)的電池中，以備后續(xù)飛行使用。

30、作為本發(fā)明所述無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述，將電池健康狀態(tài)、能量回收效率、電池充放電狀態(tài)的數(shù)據(jù)整合到同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；

31、設(shè)計基于量子計算的優(yōu)化算法，其表達(dá)式為：

32、

33、其中，qo(ψ(c(t))，p(c(t)))表示優(yōu)化算法經(jīng)過計算后的優(yōu)化方案，qo表示量子優(yōu)化函數(shù)，ψ(c(t))表示量子態(tài)函數(shù)，ω表示所有狀態(tài)的集合，|ψ(c(t))|2表示量子態(tài)函數(shù)的模方，l(c(t))表示傳感器數(shù)據(jù)與平均值之間的偏離度，d(c(t))表示積分步長，ψ表示量子系統(tǒng)的波函數(shù)；

34、依據(jù)優(yōu)化算法的結(jié)果用于求解無人機(jī)電池組的充放電策略、工作模式、能量分配這些全局優(yōu)化問題，其表達(dá)式為：

35、

36、其中，d(qo)表示最優(yōu)方案，η表示優(yōu)化過程中對能耗成本的關(guān)注程度；e(x)表示過濾函數(shù)，x表示所有決策變量的集合，x表示單個決策變量。

37、作為本發(fā)明所述無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的一種優(yōu)選方案，其中：利用傳感器和通信模塊，實時收集飛行數(shù)據(jù)和能量回收系統(tǒng)的效率的數(shù)據(jù)；

38、飛行結(jié)束后，無人機(jī)將把本次飛行收集的飛行數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心，令系統(tǒng)生成包含飛行概覽、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境影響、異常事件、建議與預(yù)測的飛行報告，為后續(xù)的維護(hù)計劃和算法優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

39、第二方面，本發(fā)明提供了一種無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理系統(tǒng)，包括，

40、深度分析與預(yù)測建模模塊：對收集到的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，構(gòu)建預(yù)測模型，輸出電池與電機(jī)是否存在性能衰退的結(jié)果；

41、能源管理決策模塊：通過輸出的預(yù)測結(jié)果判斷是否開啟能量回收機(jī)制；

42、能量回收與再利用模塊：將轉(zhuǎn)化的電能存儲于無人機(jī)的電池中，為接下來的飛行提供額外能量；

43、全局優(yōu)化與策略制定模塊：使用量子算法對電池組進(jìn)行全局優(yōu)化確保電池資源的合理分配；

44、數(shù)據(jù)分析與報告生成模塊：在無人機(jī)完成飛行任務(wù)后生成飛行報告，并發(fā)送給運(yùn)維人員進(jìn)行后期維護(hù)。

45、第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，其中：所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的任一步驟。

46、第四方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其中：所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的無人機(jī)電池與電機(jī)的智能管理方法的任一步驟。

47、本發(fā)明有益效果為：通過實時數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，確保了飛行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)抗干擾能力，為安全飛行奠定基礎(chǔ)。利用量子計算進(jìn)行特征提取和預(yù)測，實現(xiàn)了電池與電機(jī)健康狀態(tài)的精準(zhǔn)監(jiān)控，有效預(yù)防了飛行故障，提高了系統(tǒng)可靠性。能量回收機(jī)制在檢測到性能衰退時自動啟動，將動能轉(zhuǎn)為電能存儲，顯著提升了能源效率和續(xù)航力。量子算法優(yōu)化電池管理策略，延長了電池壽命，增強(qiáng)了能源管理效能。飛行任務(wù)報告的生成，支持了精細(xì)化維護(hù)和飛行策略優(yōu)化，降低了維護(hù)成本，提升了整體運(yùn)行效率。