本发明涉及无人机技术领域，更具体地，涉及一种声源与红外混合无人机超高精度对接平台。
背景技术：
无人机独自飞行能够完成诸多任务。随着社会的发展，利用gps技术完成无人机对接的技术方案也日渐增多。例如，申请号为cn201610194249.x的中国发明专利申请公开了一种无人机空中对接方法及系统，具体为：第二无人机通过设置在第一无人机上的gps模块可以获取到第一无人机的定位信息，通过该定位信息可以实现第二无人机与第一无人机的粗对准，由于gps模块的精度有限，无法实现精准对位，因此在第二无人机上设置红外摄像头，在第一无人机上设置红外发光二极管，通过图像识别实现精对准，精对准后通过强磁铁进行对接。经过粗对准和精对准来提高两架无人机在空中对接时的精确度，通过强磁铁对接或分离较为方便。
然而，这种方式在无人机物流过程中存在识别距离短的问题，对接过程中容易造成因天气等原因导致飞行速度无法有效匹配而造成识别效率低以及无法在较长距离识别多个对接对象的情况，进而不能完成复杂的对接工作。同时，一对多以及多对多的对接过程中需要进行多次高精度的识别信号发射和接收处理，对于无人机电池的电力消耗也将增加，容易出现对接完成后的无人机无法将货物运达目的地的弊端。
技术实现要素：
为了增强无人机在对接过程中的对接位置识别精度以及增强其控制电池性能的能力，本发明提供了一种声源与红外混合无人机超高精度对接平台，用于一对多地进行对接，包括声波收发单元、飞行控制单元，其特征在于，还包括：
红外图像采集处理单元，用于基于红外图像采集方式采集无人机周围的待对接无人机的图像信息；以及
电池温度控制单元，用于根据飞行控制单元的工作状态控制对接过程中电池的温度。
进一步地，所述红外图像采集处理单元包括：
红外摄像单元，用于拍摄红外图像；
云台单元，用于固定及调整红外摄像单元的拍摄方向；
图像处理单元，用于对红外摄像单元拍摄到的红外图像进行处理；
所述声波为超声波，且所述对接平台还包括路径规划单元，用于基于红外图像采集处理单元的处理结果进行一对多或多地多的对接路径规划，并将规划发送至所述飞行控制单元；其中，所述图像处理单元基于超声波接收单元接收到的信息对红外图像进行位置配准，且所述飞行控制单元基于位置配准结果调整飞行方向和速度。
进一步地，所述红外摄像单元采用激光红外摄像机。
进一步地，所述电池控制单元用于无人机的大功率锂电池的恒温控制，所述锂电池包括多个电池单体，所述无人机包括第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元，所述第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元均能够用于制热工作模式或制冷工作模式且从内向外依次设置于电池外部，该电池控制单元包括：
电池单体检测单元，用于检测电池单体的温度信息和电气参数信息；
无人机电气检测单元，用于检测无人机电气参数信息；
无人机飞行状态监测单元，用于监测无人机飞行状态参数信息；
电池温度控制单元，用于根据电池单体的温度信息和电气参数信息、无人机电气参数信息和无人机飞行状态参数信息确定第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元的工作模式，其中第一恒温单元与第三恒温单元的工作模式相反。
进一步地，所述电池单体检测单元包括：
电池单体电流检测子单元，用于检测各电池单体的充电电流和放电电流；
电池单体电压检测子单元，用于检测各电池单体的充电电压和放电电压；
电池单体温度检测子单元，用于检测各电池单体表面温度；
接口温度检测子单元，用于检测电池的电力输出接口温度。
进一步地，所述无人机电气检测单元包括：
功率确定子单元，用于检测输入到无人机发动机的输入电压和输入电流；
转数检测子单元，用于检测无人机发动机的转数。
进一步地，所述无人机飞行状态监测单元包括：
gps子单元，用于获取飞行高度数据和获取飞行速度数据；
无人机环境温度子检测单元，用于检测无人机所处环境的环境温度。
进一步地，所述电池温度控制单元包括：
运动状态检测子单元，用于根据飞行高度数据和飞行速度数据，确定无人机是否在运动，以及如果在运动是否处于飞行状态；
第一测试子单元，用于当处于飞行状态时，若第一恒温单元工作于制热工作模式且恒温温度被设置于t1，则在第一时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率p输入1并据此确定输入功率p输入1与此时刻发动机转数的比值l1；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值e1以及此时刻环境温度与该均方值的比值r1；在第二时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率p输入2并据此确定输入功率p输入2与此时刻发动机转数的比值l2；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值e2以及此时刻环境温度与该均方值的比值r2，所述第二时刻是在第一时刻之后，当飞行高度数据和飞行速度数据的变化率分别超过预设第一变化率后的某一时刻且在第二时刻无人机仍处于飞行状态；
第二测试子单元，用于当飞行高度数据和飞行速度数据的变化率分别超过预设大于第一变化率的第二变化率后的第三时刻且在该第三时刻无人机仍处于飞行状态时，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率p输入3并据此确定输入功率p输入3与此时刻发动机转数的比值l3；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值e3以及此时刻环境温度与该均方值的比值r3；
差值确定子单元，用于确定第二恒温单元在第一时刻、第二时刻和第三时刻的温度；确定((l1/r1)+(l2/r2))/(2×(l3/r3))这一比值与|(电力输出接口温度/环境温度)第一时刻-(电力输出接口温度/环境温度)第二时刻|这一差值之间的比值d是否高于第一阈值且小于第二阈值，其中“||”表示绝对值运算；
第二恒温单元设置子单元，用于当差值d高于第一阈值且小于第二阈值时，保持第一恒温单元的恒温温度t1并设置第二恒温单元的工作模式为制热工作模式，其中当|d|>1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝t1/|d|而当|d|<1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝t1×|d|；当差值d大于第二阈值时，则改变第一恒温单元的工作模式为制冷工作模式且恒温温度为t1；当|d|>1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝环境温度/|d|而当|d|<1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝环境温度×|d|。
进一步地，对各电池单体的温度的检测通过桥式平衡法与运放电路，采用外置温度传感器实现对温度的采集。
进一步地，对电池的电力输出接口的温度的检测是通过铂电阻温度传感器实现的。
进一步地，通过高精度电流积分方式计算各电池单体的充、放电电流。
进一步地，所述第一时刻是当电力输出接口温度达到温度值t1的时刻且在该时刻无人机仍处于飞行状态。
本发明的有益效果是：
(1)本发明避免采用现有技术的基于收发信号直接对接的方式，而是基于图像进行对接位置分析，提高了一对一及一对多对接时无人机确定其自身飞行路线和调节飞行参数的智能性和准确度，避免了现有技术中仅通过红外线方式对接造成无法一对多的对接准确度问题，也避免了单纯采用红外线或超声波进行对接时造成无法准确进行合理飞行路径规划的问题。
(2)采用声波与红外波相结合的方式确定对接位置，相比现有技术在一对多的对接场景中极大地提高了对接位置的确定精度和对接顺序的合理性。
(3)采用对多个电池单体监控的方式能够提高电池表面温度的检测精度、准确度和灵敏度，从而尽可能减小发热延迟效应对电池工作环境温度调节带来的不准确及延后性影响；
(4)本发明不但基于现有技术提高了对于一般电池工作状态的检测精度和准确度及灵敏度，而且在考虑恒温调节启动条件时还考虑了无人机的飞行动力方面的因素以及无人机自身电气参数，极大地提高了单纯检测电池(哪怕是电池的多个单体)温度时发热具有延迟效应造成无法对电池过热或过冷产生预判，从而极大地延长了电池的使用寿命，保护了电池的性能；
(5)通过大量试验和参数选取，申请人发现了如上技术方案中提及的比例和差值之间对于保护电池在无人机飞行过程中如何对于因自身飞行加速、减速、调整姿态、通讯以及外界环境等诸多影响电池发热量变化的主要因素做出尽可能早的响应的规律，并总结了如上判断和计算方式，经试验，在digixtend系列无人机测试的结果看，能够确保其在海拔500-2000米的范围内保证电池温度始终处于25°左右；
(6)本发明创造性地将现有恒温技术加以改进，形成三重依次嵌套在电池外围的恒温单元，其中第一和第三恒温单元制冷或制热工作模式相反，且中间的恒温单元能够改变其自身的恒温温度，从而极大地提高了电池适应于不同环境和场景的扩展性：当第一或第三恒温单元自身无法对外部环境温度隔离(即，使电池温度与电池所处的无人机内部的其他空间的温度隔离)时能够主动将第二恒温单元改变恒温特性，作为过渡层主动地帮助第一恒温单元或第三恒温单元在温度方面完成对电池所处环境的可靠隔离，相比现有技术而言具有独创性。
附图说明
图1示出了根据本发明的对接平台的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明的优选实施例，本发明提供了一种声源与红外混合无人机超高精度对接平台，用于一对多地进行对接，包括声波收发单元、飞行控制单元，其特征在于，还包括：
红外图像采集处理单元，用于基于红外图像采集方式采集无人机周围的待对接无人机的图像信息；以及
电池温度控制单元，用于根据飞行控制单元的工作状态控制对接过程中电池的温度。
优选地，所述红外图像采集处理单元包括：
红外摄像单元，用于拍摄红外图像；
云台单元，用于固定及调整红外摄像单元的拍摄方向；
图像处理单元，用于对红外摄像单元拍摄到的红外图像进行处理；
所述声波为超声波，且所述对接平台还包括路径规划单元，用于基于红外图像采集处理单元的处理结果进行一对多或多地多的对接路径规划，并将规划发送至所述飞行控制单元；其中，所述图像处理单元基于超声波接收单元接收到的信息对红外图像进行位置配准，且所述飞行控制单元基于位置配准结果调整飞行方向和速度。
优选地，所述红外摄像单元采用激光红外摄像机。
优选地，所述电池控制单元用于无人机的大功率锂电池的恒温控制，所述锂电池包括多个电池单体，所述无人机包括第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元，所述第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元均能够用于制热工作模式或制冷工作模式且从内向外依次设置于电池外部，该电池控制单元包括：
电池单体检测单元，用于检测电池单体的温度信息和电气参数信息；
无人机电气检测单元，用于检测无人机电气参数信息；
无人机飞行状态监测单元，用于监测无人机飞行状态参数信息；
电池温度控制单元，用于根据电池单体的温度信息和电气参数信息、无人机电气参数信息和无人机飞行状态参数信息确定第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元的工作模式，其中第一恒温单元与第三恒温单元的工作模式相反。
优选地，所述电池单体检测单元包括：
电池单体电流检测子单元，用于检测各电池单体的充电电流和放电电流；
电池单体电压检测子单元，用于检测各电池单体的充电电压和放电电压；
电池单体温度检测子单元，用于检测各电池单体表面温度；
接口温度检测子单元，用于检测电池的电力输出接口温度。
优选地，所述无人机电气检测单元包括：
功率确定子单元，用于检测输入到无人机发动机的输入电压和输入电流；
转数检测子单元，用于检测无人机发动机的转数。
优选地，所述无人机飞行状态监测单元包括：
gps子单元，用于获取飞行高度数据和获取飞行速度数据；
无人机环境温度子检测单元，用于检测无人机所处环境的环境温度
优选地，所述电池温度控制单元包括：
运动状态检测子单元，用于根据飞行高度数据和飞行速度数据，确定无人机是否在运动，以及如果在运动是否处于飞行状态；
第一测试子单元，用于当处于飞行状态时，若第一恒温单元工作于制热工作模式且恒温温度被设置于t1，则在第一时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率p输入1并据此确定输入功率p输入1与此时刻发动机转数的比值l1；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值e1以及此时刻环境温度与该均方值的比值r1；在第二时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率p输入2并据此确定输入功率p输入2与此时刻发动机转数的比值l2；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值e2以及此时刻环境温度与该均方值的比值r2，所述第二时刻是在第一时刻之后，当飞行高度数据和飞行速度数据的变化率分别超过预设第一变化率后的某一时刻且在第二时刻无人机仍处于飞行状态；
第二测试子单元，用于当飞行高度数据和飞行速度数据的变化率分别超过预设大于第一变化率的第二变化率后的第三时刻且在该第三时刻无人机仍处于飞行状态时，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率p输入3并据此确定输入功率p输入3与此时刻发动机转数的比值l3；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值e3以及此时刻环境温度与该均方值的比值r3；
差值确定子单元，用于确定第二恒温单元在第一时刻、第二时刻和第三时刻的温度；确定((l1/r1)+(l2/r2))/(2×(l3/r3))这一比值与|(电力输出接口温度/环境温度)第一时刻-(电力输出接口温度/环境温度)第二时刻|这一差值之间的比值d是否高于第一阈值且小于第二阈值，其中“||”表示绝对值运算；
第二恒温单元设置子单元，用于当差值d高于第一阈值且小于第二阈值时，保持第一恒温单元的恒温温度t1并设置第二恒温单元的工作模式为制热工作模式，其中当|d|>1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝t1/|d|而当|d|<1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝t1×|d|；当差值d大于第二阈值时，则改变第一恒温单元的工作模式为制冷工作模式且恒温温度为t1；当|d|>1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝环境温度/|d|而当|d|<1时设置第二恒温单元的恒温温度t2＝环境温度×|d|。
优选地，对各电池单体的温度的检测通过桥式平衡法与运放电路，采用外置温度传感器实现对温度的采集。
优选地，对电池的电力输出接口的温度的检测是通过铂电阻温度传感器实现的。
优选地，通过高精度电流积分方式计算各电池单体的充、放电电流。
优选地，所述第一时刻是当电力输出接口温度达到温度值t1的时刻且在该时刻无人机仍处于飞行状态。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。