用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机及飞行控制方法
专利汇可以提供用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机及飞行控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于巡检通信基站的旋翼式无人 直升机 ，该无人直升机的无人机飞行 控制器 分别电性连接航拍摄像设备、无线 信号 接收与发送器、甲醇 水 重制氢及发电模组、输送 泵 、电 力 控制器、储能 蓄 电池 、直升机 马 达、主 传动系统 、副传动系统；航拍摄像设备用于对通信基站进行巡检，以获取通信基站的实时图像数据，同时将该实时图像数据通过无线信号接收与发送器发送至地面控制站；甲醇水重整制氢及发电模组整合有 重整器 与 燃料 电池 ， 燃料电池 发出的电为直升机马达/储能 蓄电池 /无人机飞行控制器供电。本发明 能量 利用率及转换率高、重量较轻、航程远、续航时间长、运行成本低、 机体 本身运行不污染环境。，下面是用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机及飞行控制方法专利的具体信息内容。
1.用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：包括无人机飞行控制器、航拍摄像设备、无线信号接收与发送器、甲醇水重制氢及发电模组、空气输送道、甲醇水储存容器、输送泵、电力控制器、储能蓄电池、直升机马达、主传动系统、螺旋桨、副传动系统、尾桨，其中：
所述无人机飞行控制器分别电性连接航拍摄像设备、无线信号接收与发送器、甲醇水重制氢及发电模组、输送泵、电力控制器、储能蓄电池、直升机马达、主传动系统、副传动系统；所述航拍摄像设备用于对通信基站进行巡检，以获取通信基站的实时图像数据，同时将该实时图像数据通过无线信号接收与发送器发送至地面控制站；
所述甲醇水重整制氢及发电模组整合有重整器与燃料电池，所述重整器内设有重整室及氢气纯化装置，重整室内的温度为300-570℃温度，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应制得含氢气体，重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近，从氢气纯化装置的产气端得到氢气，供应给燃料电池；所述燃料电池用于氢气与空气中的氧气发生电化学反应产生电能；
所述空气输送道用于输入外界空气，输入的外界空气经燃料电池排出，在燃料电池中，空气为燃料电池提供电化学反应所需要的氧气，并为燃料电池散热降温；
所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢及发电模组的重整器；
所述电力控制器用于将燃料电池输出的电能转换为直升机马达/储能蓄电池/无人机飞行控制器所需求的适当电压、电流的交流电/直流电；所述储能蓄电池用于无人直升机启动时供电，并在直升机马达即时功率迅速增大时，为直升机马达供电；
所述直升机马达通过主传动系统驱动螺旋桨旋转，通过副传动系统驱动尾桨旋转。
2.根据权利要求1所述的用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：所述甲醇水重整制氢及发电模组至少设置有两组，所述输送泵至少设置有两个，且甲醇水重整制氢及发电模组与输送泵的数量相匹配。
3.根据权利要求1所述的用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：所述输送泵与甲醇水重整制氢及发电模组的重整器之间设有换热器，低温的甲醇和水原料在换热器中，与重整器输出的高温氢气进行换热，甲醇和水温度升高、汽化，高温氢气温度降低，输向甲醇水重整制氢及发电模组的燃料电池。
4.根据权利要求1所述的用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：所述重整器设有电加热器，该电加热器由燃料电池供电，该电加热器为重整室提供300-570℃温度。
5.根据权利要求1所述的用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：所述储能蓄电池包括具有若干单体电池的电池组、电池组信息采集模块、均衡控制模块、电池组保护模块；所述电池组信息采集模块的输入端与电池组中的各单体电池电性连接，所述电池组信息采集模块的输出端与所述无人机飞行控制器电性连接；所述无人机飞行控制器还电性连接均衡控制模块、电池组保护模块，所述均衡控制模块、电池组保护模块还分别与所述电池组中的各单体电池电性连接；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以锂电池组内的单体电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
6.根据权利要求1所述的用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：该旋翼式无人直升机还包括全球定位模块、航向传感模块、高度传感模块、空速传感模块、飞行姿态传感模块；所述无人机飞行控制器分别电性连接全球定位模块、航向传感模块、高度传感模块、空速传感模块、飞行姿态传感模块。
7.根据权利要求6所述的用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机，其特征在于：所述全球定位模块为GPS卫星定位模块或北斗卫星定位模块；所述空速传感模块为空速管；所述航向传感模块为三轴磁航向传感器；所述高度传感模块为半导体硅压阻式气压高度传感器；
所述飞行姿态传感模块包括检测无人直升机俯仰/倾侧姿态角的垂直陀螺仪和检测无人直升机俯仰/倾侧姿态角速率的角速率陀螺仪。
8.权利要求1～7中任意一项所述的旋翼式无人直升机的飞行控制方法，其特征在于，包括以下工作步骤：
a.启动旋翼式无人直升机，在启动过程中，由储能蓄电池为无人机飞行控制器、甲醇水重整制氢发电模组及输送泵供电；在甲醇水重整制氢发电模组启动之后，由甲醇水重整制氢发电模组为无人机飞行控制器、输送泵及直升机马达供电，并为储能蓄电池充电；
b.旋翼式无人直升机飞向目标空域，在飞行过程中，电力控制器将甲醇水重整制氢发电模组输出的电能转换为直升机马达/储能蓄电池/无人机飞行控制器所需求的适当电压、电流的交流电/直流电，当直升机马达即时功率迅速增大时，储能蓄电池与甲醇水重整制氢发电模组一起为直升机马达供电；
c.巡检通信基站，航拍摄像设备对通信基站进行巡检，获取通信基站的实时图像数据，同时将该实时图像数据通过无线信号接收与发送器发送至地面控制站，完成巡检作业。
9.根据权利要求8所述的旋翼式无人直升机的飞行控制方法，其特征在于：所述甲醇水重整制氢及发电模组至少设置有两组，直升机马达在工作过程中，将即时功率需求量反馈给无人机飞行控制器；无人机飞行控制器根据即时功率需求量信息控制适当数量的甲醇水重整制氢发电模组运转，并控制甲醇水储存输送装置向运转的甲醇水重整制氢发电模组输送甲醇水原料；当即时功率需求量较小时，控制较少的甲醇水重整制氢发电模组运转，当即时功率需求量较大时，控制较多的甲醇水重整制氢发电模组运转。
10.根据权利要求8所述的旋翼式无人直升机的飞行控制方法，其特征在于：
a.旋翼式无人直升机在飞行过程中，地面控制站通过无线信号接收与发射器向无人机飞行控制器发送控制指令；相应地，无人机飞行控制器通过无线信号接收与发射器向地面控制站发送通信基站图像数据信息；
b.旋翼式无人直升机在飞行过程中，无人机飞行控制器分别采集全球定位模块的经纬度信息、航向传感模块的航向信息、高度传感模块的无人机高度信息、空速传感模块的无人机飞行速度信息、飞行姿态传感模块的无人机飞行姿态信息；
c.无人机飞行控制器采集到经纬度信息、航向信息、无人机高度信息、无人机飞行速度信息、无人机飞行姿态信息之后，通过控制直升机马达、主传动系统及副传动系统来实现转弯、升降、悬停及航速的调整，并将即时控制信息反馈给地面控制站。
用于巡检通信基站的旋翼式无人直升机及飞行控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述甲醇水重整制氢及发电模组整合有重整器与燃料电池，所述重整器内设有重整室及氢气纯化装置，重整室内的温度为300-570℃温度，重整室内设有催化剂，甲醇和水在重整室内发生甲醇和水的重整制氢反应制得含氢气体，重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近，从氢气纯化装置的产气端得到氢气，供应给燃料电池；所述燃料电池用于氢气与空气中的氧气发生电化学反应产生电能；
所述空气输送道用于输入外界空气，输入的外界空气经燃料电池排出，在燃料电池中，空气为燃料电池提供电化学反应所需要的氧气，并为燃料电池散热降温；
所述甲醇水储存容器内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵用于将甲醇水储存容器中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢及发电模组的重整器；
所述电力控制器用于将燃料电池输出的电能转换为直升机马达/储能蓄电池/无人机飞行控制器所需求的适当电压、电流的交流电/直流电；所述储能蓄电池用于无人直升机启动时供电，并在直升机马达即时功率迅速增大时，为直升机马达供电；
所述直升机马达通过主传动系统驱动螺旋桨旋转，通过副传动系统驱动尾桨旋转。
b.旋翼式无人直升机飞向目标空域，在飞行过程中，电力控制器将甲醇水重整制氢发电模组输出的电能转换为直升机马达/储能蓄电池/无人机飞行控制器所需求的适当电压、电流的交流电/直流电，当直升机马达即时功率迅速增大时，储能蓄电池与甲醇水重整制氢发电模组一起为直升机马达供电；
c.巡检通信基站，航拍摄像设备对通信基站进行巡检，获取通信基站的实时图像数据，同时将该实时图像数据通过无线信号接收与发送器发送至地面控制站，完成巡检作业。
b.旋翼式无人直升机在飞行过程中，无人机飞行控制器分别采集全球定位模块的经纬度信息、航向传感模块的航向信息、高度传感模块的无人机高度信息、空速传感模块的无人机飞行速度信息、飞行姿态传感模块的无人机飞行姿态信息；
c.无人机飞行控制器采集到经纬度信息、航向信息、无人机高度信息、无人机飞行速度信息、无人机飞行姿态信息之后，通过控制直升机马达、主传动系统及副传动系统来实现转弯、升降、悬停及航速的调整，并将即时控制信息反馈给地面控制站。
（2）本发明的甲醇水重整制氢及发电模组，在为直升机马达供电的同时，能直接为飞机控制系统各个模块供电，因而无需另外安装发电机，降低了直升机马达的负荷；
（3）本发明采用甲醇水原料进行重整制氢，并通过燃料电池发电，无污染气体产生，机体本身运行不污染环境；
（4）本发明的优选方式采用至少两组甲醇水重整制氢及发电模组，当即时功率需求量较小时，控制较少的甲醇水重整制氢发电模组运转，当即时功率需求量较大时，控制较多的甲醇水重整制氢发电模组运转，因此，能极大减少空载，其整体耗能较小，甲醇和水原料消耗较低、利用率高，稳定性可靠性好，智能化高；
（5）本发明的优选方式中，储能蓄电池的均衡控制模块能根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理，提高了锂电池组内单体电池的一致性、使用容量和使用寿命，并且提高了旋翼式无人直升机的飞行安全性。
附图说明
具体实施方式
所述无人机飞行控制器1分别电性连接航拍摄像设备2、无线信号接收与发送器3、甲醇水重制氢及发电模组4、输送泵5、电力控制器8、储能蓄电池9、直升机马达10、主传动系统
11、副传动系统13；所述航拍摄像设备2用于对通信基站进行巡检，以获取通信基站的实时图像数据，同时将该实时图像数据通过无线信号接收与发送器3发送至地面控制站；
所述甲醇水重整制氢及发电模组4整合有重整器41与燃料电池42，所述重整器41内设有重整室及氢气纯化装置，重整室内的温度为300-570℃温度，所述重整室内设有催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢气和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统，反应方程为：(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2 、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2，制得以二氧化碳和氢气为主的高温混合气体；重整室与氢气纯化装置通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室内，能通过重整室内的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路作为重整室与氢气纯化装置之间的缓冲，使得从重整室输出的气体的温度与氢气纯化装置的温度相同或接近，从氢气纯化装置的产气端得到氢气，供应给燃料电池42；所述燃料电池42用于氢气与空气中的氧气发生电化学反应产生电能；在燃料电池42的阳极：2H2→4H++4e-，H2分裂成两个质子和两个电子，质子穿过质子交换膜（PEM），电子通过阳极板，通过外部负载，并进入阴极双极板，在燃料电池
42的阴极：O2+4e-+4H+→2H2O，质子、电子和O2重新结合以形成H2O；
所述空气输送道5用于输入外界空气，输入的外界空气经燃料电池42排出，在燃料电池
42中，空气为燃料电池42提供电化学反应所需要的氧气，并为燃料电池42散热降温；
所述甲醇水储存容器6内储存有液态的甲醇和水原料，所述输送泵7用于将甲醇水储存容器6中的甲醇和水原料输送至甲醇水重整制氢及发电模组4的重整器41；
所述电力控制器8用于将燃料电池41输出的电能转换为直升机马达10/储能蓄电池9/无人机飞行控制器1所需求的适当电压、电流的交流电/直流电；所述储能蓄电池9用于无人直升机启动时供电，并在直升机马达10即时功率迅速增大时，为直升机马达10供电；
所述直升机马达10通过主传动系统11驱动螺旋桨12旋转，通过副传动系统13驱动尾桨
14旋转。
所述电池保护模块包括电池过充电电路、过放电电路、过流电路、短路电路及温度过高或者温度过低时对电池组进行保护的电路。
a.启动旋翼式无人直升机，在启动过程中，由储能蓄电池为无人机飞行控制器、甲醇水重整制氢发电模组及输送泵供电；在甲醇水重整制氢发电模组启动之后，由甲醇水重整制氢发电模组为无人机飞行控制器、输送泵及直升机马达供电，并为储能蓄电池充电；
b.旋翼式无人直升机飞向目标空域，在飞行过程中，电力控制器将甲醇水重整制氢发电模组输出的电能转换为直升机马达/储能蓄电池/无人机飞行控制器所需求的适当电压、电流的交流电/直流电，当直升机马达即时功率迅速增大时，储能蓄电池与甲醇水重整制氢发电模组一起为直升机马达供电；
c.巡检通信基站，航拍摄像设备对通信基站进行巡检，获取通信基站的实时图像数据，同时将该实时图像数据通过无线信号接收与发送器发送至地面控制站，完成巡检作业。
b.旋翼式无人直升机在飞行过程中，无人机飞行控制器分别采集全球定位模块的经纬度信息、航向传感模块的航向信息、高度传感模块的无人机高度信息、空速传感模块的无人机飞行速度信息、飞行姿态传感模块的无人机飞行姿态信息；
c.无人机飞行控制器采集到经纬度信息、航向信息、无人机高度信息、无人机飞行速度信息、无人机飞行姿态信息之后，通过控制直升机马达、主传动系统及副传动系统来实现转弯、升降、悬停及航速的调整，并将即时控制信息反馈给地面控制站。
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