技术领域
[0001] 本
发明属于自动充电技术领域，尤其涉及一种全自动巡视清扫机器人自动充电系统。
背景技术
[0002] 随着
人工智能技术的发展，机器人的应用范围已由传统的机械、
电子、石油、
汽车、电
力等行业，拓展至海洋勘察、航天航空、医疗卫生、体育娱乐、餐饮服务等领域。随着自动化的发展和多年的研究，国内已经有许多公司推出了可靠的自动巡视清扫机器人，并在多个变电站的现场投入使用。变电站现场的清扫全自动巡视清扫机器人自动对变电站内环境进行巡视，更根据设定进行自动清扫。变电站是24小时无间断的工作场所，需要机器人的连续性、高强度的工作，所以对机器人的充电系统要求较高。现有的机器人充电系统需要到达单一
指定的充电
位置和充电底座进行充电，限制了机器人的充电空间，且充电时间较长，导致了工作效率的下降。
[0004] (1)现有的机器人充电系统需要到达单一指定的充电位置和充电底座进行充电，限制了机器人的充电空间，且充电时间较长，导致了工作效率的下降。
[0005] (2)存在均衡
电流、串接电抗器产生额外的
电压损失，电压
水平和供
电能力不稳定。
[0006] (3)无线通信容易受干扰而产生安全问题，传输速率低下。
[0007] (4)目前市场上常用的铅酸
电池组有一些固有缺点，寿命短、安全性能难以达到要求、放电特性差。
[0008] 现有远程终端共享数据效果差。
发明内容
[0009] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种全自动巡视清扫机器人自动充电系统。
[0010] 本发明是这样实现的，
[0011] 一种全自动巡视清扫机器人自动充电系统，所述全自动巡视清扫机器人自动充电系统包括：
[0012] 供电模
块，用于提供机器人所需要的电能，采用双边供电技术；调节均衡电流、串接电抗器产生的额外电压损失；
[0013] 与供电模块无线连接，用于无线接收、发射
信号的
无线通信模块；
[0014] 与无线通信模块连接，用于储存外界充电模块的供电的电池模块；
[0015] 与电池模块相连接，用于稳定电压的稳压模块、用于识别充电位置的位置识别模块；
[0016] 与电池模块相连接，用于远程操作的远程终端；远程终端集成的共享模块进行远程数据共享控制，
[0018] 根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；
[0019] 基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0020] 向全自动巡视清扫机器人发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述全自动巡视清扫机器人根据所述地址信息获得所述流媒体数据；
[0021] 基于所述流媒体服务，当接收到所述全自动巡视清扫机器人的确认信息后，向所述全自动巡视清扫机器人输出所述流媒体数据；
[0022] 根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：
[0023] 若从所述分享请求中获取到所述第一电子设备上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；
[0024] 若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
[0025] 在向所述全自动巡视清扫机器人输出所述流媒体数据之前，进一步包括：
[0026] 向所述全自动巡视清扫机器人发送控制信息，所述控制信息用于使所述全自动巡视清扫机器人根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；
[0027] 当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
[0028] 将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
[0029] 获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0030] 当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，其特征在于，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
[0031] 将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
[0032] 将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0033] 获取所述任一数据文件当前处理的位置信息和参数信息，并将该位置信息和参数信息添加到所述流媒体文件中，使所述全自动巡视清扫机器人根据该位置信息和参数信息续播所述视频文件；
[0034] 获得分享请求包括：
[0035] 如果检测到用户执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；
[0036] 所述当接收到所述全自动巡视清扫机器人的确认信息后，还进一步包括：终止所述任一数据文件的处理流程；
[0037] 获得所述分享请求之后，进一步包括：
[0038] 将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。
[0039] 进一步，所述供电模块包括
太阳能蓄电系统和
电网供电系统；所述太阳能蓄电系统由
太阳能电池组件、充放电
控制器和铅酸
蓄电池组成；充放电控制器用于对蓄电池进行过充/放电保护和
温度补偿。
[0040] 进一步，所述无线通信模块包括无线充电接收部分和无线充电发射部分；所述无线充电发射
电路通过线圈间
电磁感应向接收电路；所述无线充电接收部分包括电压输出部分和充电检测部分。
[0041] 进一步，所述供电模块进一步集成有模糊自适应PID调整子模块，用于对充电系统进行PID控制；具体有：建立系统的动态模型，采用电容和
电阻的
串联；依据系统动态模型得到电压环和电流环的传递函数；
[0042] 充电系统采用电流环和电压环两个闭环控制，并且都采用模糊自适应PID控制；电流环和电压环分别用于恒流充电控制和恒压充电控制；
[0043] 所述供电模块还集成有
单片机，依据供电模块连接的采集系统得到的电池端电压、充电电流、电池温度参数确定电池所处的充电阶段，确定启动电压调节器或电流调节器进行控制。
[0044] 进一步，所述位置识别模块包括
图像识别器，用于：
[0045] 尺度空间极值检测；
[0046] 利用关键点领域
像素的梯度分布特征为每个关键点指定方向参数，使得算子具有旋转不变性质、
[0047] 生成SIFT
特征向量，把坐标轴旋转到特征点方向，使旋转不变性，对每个关键点使用4*4共
种子点描述，对于一个关键点产生多个数据，形成维的SIFT特征向量，即特征描述符；
[0048] 特征点匹配，在找出图像的特征点后，寻找图像间特征点的对应关系，通常采用最近领方法，查找每一个特征点在另一
相图的最近领域。
[0049] 进一步，
[0050] 所述电池模块包括与电池输入端相连的输入滤波单元，与输入滤波单元输出端相连的PFC单元，与PCF单元输出端相连的电压变换单元；与电压变换单元输出端相连的输出单元；
[0051] 所述输出单元与EMI滤波单元、直流变换单元、
开关转换单元依次连接，并连接到稳流电池输出单元，开关转换单元的输出端连接驱动
开关电源单元，驱动开关电源单元的输出分别连接独立循环控制单元、模拟光
电隔离单元、稳流控制单元、
脉宽调制光调节单元，模拟光电隔离单元的输出端通过独立循环控制单元连接开关转换单元，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元连接到稳流电池输出单元；
[0052] 电池模块还包括温度检测单元和伏安特性检测单元；所述温度检测单元包括设置在电池的
散热片上的温度检测装置，该温度检测装置将检测的温度数据反馈给远程终端；所述伏安特性检测单元将检测到电池的伏安特性数据反馈给远程终端。
[0053] 进一步，远程终端集成有控制器，控制器用于：
[0054] 设定一欠电压临界值；
[0055] 根据欠电压临界值判断一最大可处理负载量；
[0056] 根据汇集平台电源管理技术将多个第一工作任务结合为一第一连续工作任务；
[0057] 判断第一连续工作任务的一负载量是否大于最大可处理负载量；
[0058] 当第一连续工作任务的负载量大于最大可处理负载量时，将第一连续工作任务中之一超载部分的第一工作任务移出第一连续工作任务；
[0059] 当接收到第一连续工作任务时，将控制器由一休眠模式切换至一操作模式，以及处理第一连续工作任务；以及当第一连续工作任务处理完成后，将控制器设为休眠模式；
[0060] 控制器的操作
频率在一般操作下具有一正常操作频率：
[0061] 根据第一连续工作任务的负载量以及欠电压临界值决定一第一操作频率；
[0062] 以及当控制器切换至操作模式时，将控制器的操作频率由正常操作频率提升至第一操作频率，并通过第一操作频率处理第一连续工作任务；
[0063] 其中第一操作频率的工作频率高于正常操作频率的工作频率；
[0064] 当第一连续工作任务处理完成并且控制器进入休眠模式后，根据汇集平台电源管理技术将多个第二工作任务以及超载部分的第一工作任务结合为一第二连续工作任务；
[0065] 当接收到第二连续工作任务时，将控制器由休眠模式切换至操作模式；
[0066] 将控制器的操作频率由正常操作频率提升至一第二操作频率，通过第二操作频率处理第二连续工作任务；以及当第二连续工作任务处理完成后，将控制器设为休眠模式；
[0067] 其中第一操作频率的工作频率高于正常操作频率的工作频率；
[0068] 控制器使用第一操作频率将第一连续工作任务处理完成的时间点与开始接收到第二连续工作任务的时间点之间具有一第一间隔时间，而使用正常频率将第一连续工作任务处理完成与接收到第二连续工作任务之间具有一第二间隔时间，其中第一间隔时间小于第二间隔时间。
[0069] 本发明的另一目的在于提供一种实现所述全自动巡视清扫机器人自动充电系统运行原理的
计算机程序。
[0070] 本发明的另一目的在于提供一种实现所述全自动巡视清扫机器人自动充电系统运行原理的信息
数据处理终端。
[0071] 本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述全自动巡视清扫机器人自动充电系统运行原理。
[0072] 本发明的优点及积极效果为：
[0073] 本发明采用模糊自适应PID
算法进行快速充电，具有
稳定性能好、动态响应时间短、充电速度快、效率高等优点，缩短了充电时间；采用太阳能蓄电系统和电网供电系统两种供电方式，可在光照条件下将光能存储在电池模块中，再由电池模块给机器人供电；采用无线通信模块将供电模块和电池模块相连接，非
接触式充电摆脱以往电线的束缚进而解决电子产品充电
接口不兼容的问题；本发明具有充电速度快的优点，不受充电位置的限制，能够适应机器人不同的充电方式，实用性较强。
[0074] 本发明远程终端集成的共享模块进行远程数据共享控制，
[0075] 获得分享请求；
[0076] 根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；
[0077] 基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0078] 向全自动巡视清扫机器人发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述全自动巡视清扫机器人根据所述地址信息获得所述流媒体数据；
[0079] 基于所述流媒体服务，当接收到所述全自动巡视清扫机器人的确认信息后，向所述全自动巡视清扫机器人输出所述流媒体数据；
[0080] 本发明远程终端还提供一种远程控制方式，上述的控制实现了自动充电的智能化需求。
附图说明
[0081] 图1是本发明
实施例提供的全自动巡视清扫机器人自动充电系统的结构图；
[0082] 图2是本发明实施例提供的全自动巡视清扫机器人自动充电系统的光伏蓄电电路图；
[0083] 图3是本发明实施例提供的全自动巡视清扫机器人自动充电系统的无线充电发射电路图；
[0084] 图4是本发明实施例提供的全自动巡视清扫机器人自动充电系统的无线充电接收电路图。
具体实施方式
[0085] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0086] 本发明实施例提供的全自动巡视清扫机器人自动充电系统，远程终端集成的共享模块进行远程数据共享控制，
[0087] 获得分享请求；
[0088] 根据所述分享请求，调用一流媒体服务，并确定一用于分享的第一数据；
[0089] 基于所述流媒体服务，将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0090] 向全自动巡视清扫机器人发送所述地址信息；其中，所述地址信息用于使所述全自动巡视清扫机器人根据所述地址信息获得所述流媒体数据；
[0091] 基于所述流媒体服务，当接收到所述全自动巡视清扫机器人的确认信息后，向所述全自动巡视清扫机器人输出所述流媒体数据；
[0092] 根据所述分享请求确定用于分享的第一数据包括：
[0093] 若从所述分享请求中获取到所述第一电子设备上存储的任一数据文件的文件信息，则确定所述任一数据文件为用于分享的第一数据；
[0094] 若任一数据文件处理过程中，接收到分享请求，则将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
[0095] 在向所述全自动巡视清扫机器人输出所述流媒体数据之前，进一步包括：
[0096] 向所述全自动巡视清扫机器人发送控制信息，所述控制信息用于使所述全自动巡视清扫机器人根据所述控制信息确定执行该流媒体数据应用程序；
[0097] 当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
[0098] 将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
[0099] 获取所述任一数据文件当前处理的位置信息，并将所述任一数据文件中未处理的部分转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0100] 当任一数据文件处理过程中，接收到所述分享请求，其特征在于，根据所述分享请求确定用于分享的第一数据，并将所述第一数据转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息包括：
[0101] 将当前处理的任一数据文件确定为用于分享的第一数据；
[0102] 将所述任一数据文件转换为流媒体数据以及生成一通过流媒体协议能够获得所述流媒体数据的地址信息；
[0103] 获取所述任一数据文件当前处理的位置信息和参数信息，并将该位置信息和参数信息添加到所述流媒体文件中，使所述全自动巡视清扫机器人根据该位置信息和参数信息续播所述视频文件；
[0104] 获得分享请求包括：
[0105] 如果检测到用户执行设定操作的操作信息，则根据所述操作信息生成分享请求；
[0106] 所述当接收到所述全自动巡视清扫机器人的确认信息后，还进一步包括：终止所述任一数据文件的处理流程；
[0107] 获得所述分享请求之后，进一步包括：
[0108] 将实时输入的数据作为第一数据，基于所述调用流媒体服务将实时输入的第一数据转化为流媒体数据。
[0109] 所述电池模块包括与电池输入端相连的输入滤波单元，与输入滤波单元输出端相连的PFC单元，与PCF单元输出端相连的电压变换单元；与电压变换单元输出端相连的输出单元；
[0110] 所述输出单元与EMI滤波单元、直流变换单元、开关转换单元依次连接，并连接到稳流电池输出单元，开关转换单元的输出端连接驱动开关电源单元，驱动开关电源单元的输出分别连接独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元，模拟光电隔离单元的输出端通过独立循环控制单元连接开关转换单元，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元连接到稳流电池输出单元；
[0111] 电池模块还包括温度检测单元和伏安特性检测单元；所述温度检测单元包括设置在电池的
散热片上的温度检测装置，该温度检测装置将检测的温度数据反馈给远程终端；所述伏安特性检测单元将检测到电池的伏安特性数据反馈给远程终端。
[0112] 远程终端集成有控制器，控制器用于：
[0113] 设定一欠电压临界值；
[0114] 根据欠电压临界值判断一最大可处理负载量；
[0115] 根据汇集平台电源管理技术将多个第一工作任务结合为一第一连续工作任务；
[0116] 判断第一连续工作任务的一负载量是否大于最大可处理负载量；
[0117] 当第一连续工作任务的负载量大于最大可处理负载量时，将第一连续工作任务中之一超载部分的第一工作任务移出第一连续工作任务；
[0118] 当接收到第一连续工作任务时，将控制器由一休眠模式切换至一操作模式，以及处理第一连续工作任务；以及当第一连续工作任务处理完成后，将控制器设为休眠模式；
[0119] 控制器的操作频率在一般操作下具有一正常操作频率：
[0120] 根据第一连续工作任务的负载量以及欠电压临界值决定一第一操作频率；
[0121] 以及当控制器切换至操作模式时，将控制器的操作频率由正常操作频率提升至第一操作频率，并通过第一操作频率处理第一连续工作任务；
[0122] 其中第一操作频率的工作频率高于正常操作频率的工作频率；
[0123] 当第一连续工作任务处理完成并且控制器进入休眠模式后，根据汇集平台电源管理技术将多个第二工作任务以及超载部分的第一工作任务结合为一第二连续工作任务；
[0124] 当接收到第二连续工作任务时，将控制器由休眠模式切换至操作模式；
[0125] 将控制器的操作频率由正常操作频率提升至一第二操作频率，通过第二操作频率处理第二连续工作任务；以及当第二连续工作任务处理完成后，将控制器设为休眠模式；
[0126] 其中第一操作频率的工作频率高于正常操作频率的工作频率；
[0127] 控制器使用第一操作频率将第一连续工作任务处理完成的时间点与开始接收到第二连续工作任务的时间点之间具有一第一间隔时间，而使用正常频率将第一连续工作任务处理完成与接收到第二连续工作任务之间具有一第二间隔时间，其中第一间隔时间小于第二间隔时间。
[0128] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0129] 如图1所示，全自动巡视清扫机器人自动充电系统包括：
[0130] 供电模块1，用于提供机器人所需要的电能；
[0131] 功率因数为 的负荷I通过阻抗Z＝R+jX产生的电压损失ΔU，为阻抗Z首端电压与末端电压的模值算术差，其表达式为
[0132]
[0133] 式中:U1为牵引
母线电压，取27.5kV；R为牵引
变压器的电阻；X＝XT+XL＝(1+k)XT，XT为牵引变压器漏抗，XL为串接电抗器电抗。设计目标Ⅰ以清扫机器人功率因数(滞后)额定工况的牵引
变电所电压损失ΔU0＝730V作为允许值。设计目标Ⅱ借鉴普速
铁路功率因数 (滞后)额定工况牵引变电所电压损失ΔU0＝2
012V作为清扫机器人允许值。即
[0134]
[0135] 在220kV电力系统输电线采用二分裂
导线且牵引供电系统采用直供27.5kV双边供电时，串接电抗器的电抗值取3.92倍牵引变压器漏抗即可使均衡电流≤1％；同时，改变负荷功率因数0.993(滞后)为0.973(超前)，则额定负荷下牵引变电所就不会产生高于原功率因数0.993(滞后)对应的电压损失730V，此时，改变后负荷中的容性
无功功率占23.0％，这是极其严苛的。同时，改变负荷功率因数0.993(滞后)为0.989(超前)，则额定负荷下牵引变电所就不会产生高于普速铁路交直负荷功率因数0.8(滞后)额定工况下对应的电压损失2012V，此时，改变后负荷中的容性无功功率大大减小，只占14.8％，更容易实现。进一步地，为了减少占地，可将牵引变压器与串接电抗器合并制造成结构更为紧凑的高漏抗变压器。
高漏抗变压器的漏抗值(Xk)＝原牵引变压器的漏抗值(XTk)+电抗器的电抗值(XLk)，如在上面的设计中，高漏抗变压器的
短路阻抗为51.66％。与单边供电相比，双边供电电压水平高，供电能力大，功率损失小，但缺点是存在均衡电流(穿越功率)。双边供电取消分区所的分相、减小均衡电流。分析表明，在牵引
馈线串接电抗器并通过改变负荷功率因数，可以有效地抑制均衡电流、减少或消除串接电抗器产生的额外电压损失，确保电压水平和供电能力。在牵引变电所馈线串接电抗器，还可使牵引网的牵引负荷按新的阻抗比例在各个牵引变电所中分配，并可根据电力系统容量分布更好地布置沿线牵引变电所的容量，提高牵引变压器负荷率，同时可以降低牵引网短路电流，减轻短路电流对牵引变压器、
断路器等元件的冲击，有利于断路器的选型和切断故障，提高工作可靠性。
[0136] 与供电模块1无线连接，用于无线接收、发射信号的无线通信模块2；
[0137] 60GHz频率属于毫米波范畴,其传输特性与低频信号的传输具有明显的区别,使得60GHz无线通信具有抗干扰性、高安全性、高传输速率等特点。传输路径的自由空间损耗在
60GHz附近频率时约为15dB/km,并且,
墙壁等障碍物对毫米波的衰减很大,这使得60GHz无线通信在短距离通信的安全性能和抗干扰性能上存在得天独厚的优势,有利于近距离小范围组网。
[0138]
氧气对60GHz无线信号的吸收作用,使得相邻空间多组60GHz无线网络之间不会相互干扰,同时相邻空间的60GHz无线网络的安全性能也得到提高。
[0139] 60GHz无线信号的
能量具有高度的方向性，99.9％的波束集中在4.7度范围内,此无线频率适合点对点的无线通信对高方向性天线的要求。在此频段上固定天线尺寸,天线
辐射能量集中于很窄的波束宽度内,因此不同的60GHz无线信号之间的干扰很弱。与60GHz相比而言，2.4GHz无线通信更近似于全方向通信系统。60GHz无线通信网络具有带宽大、允许的最大发射功率高等固有特性,可以满足高速无线数据通信(>1Gbps)的需求。60GHz频段丰富的
频谱资源使得数Gigabit数据传输无线连接成为可能。相比而言,802.11n所有可用信道的总带宽约为660MHz,UWB的有效带宽为1.5GHz。并且,60GHz无线通信的信道带宽为2500MHz，而UWB为520MHz，802.11n仅为40MHz。
[0140] 由于60GHz波段附近为氧气吸收峰值,传输路径自由空间损耗高，因此，欧、美、日规定60GHz波段无线通信在此波段上等效全向辐射功率(EIRP)为10W～100W。
[0141] 由香农定律:信道容量极限＝信道带宽×log(功率/噪声)，容易得出，信道容量极限随着信道带宽和有效传输功率的增加而增加。由表2可以看出，60GHz波段无线通信的极限数据传输率约为802.11n的80倍，UWB的20倍。其中Pr、Pt分别为接收功率和发射功率，Gr，Gt分别为接收机和发射机的天线增益，λ为
电磁波波长，R为接收机和发射机之间的距离。
[0142] 天线增益公式为: 其中A为天线面积。
[0143] 由以上公式可知，对于相同的天线面积，接收功率随着频率的升高而增加。例如，假设60GHz系统使用包含16根天线的天线阵列，总的天线面积为相相应的5GHz全方向系统的10％，可以得出其接收功率高于5GHz系统3dB。
[0144] 与无线通信模块2连接，用于储存外界充电模块的供电的电池模块3；
[0145] 根据电池模型的电路方程和SOC的定义，可以得出电池模型的离散空间
状态方程和输出方程:
[0146]
[0147] 式中wk表示过程噪声，vk表示系统噪声，其协方差分别是：
[0148] 和
[0149] 定义：
[0150]
[0151] 初始化：
[0152]
[0153] 卡尔曼滤波循环递推计算：
[0154] 时间更新：
[0155] x(k|k-1)＝Ax(k-1|k-1)+Bik-1
[0156] Px(k|k-1)＝APx(k-1|k-1)AT+Qk-1
[0157] 观测更新：
[0158]
[0159] x(k|k)＝x(k|k-1)+kg(k)·(y(k)-h(x(k|k-1),uk))
[0160] Px(k|k)＝(I-kg(k)Ck)Px(k|k-1)
[0161] 引入双卡尔曼滤波算法，同时在线估计电池状态和参数，使电池模型能较好的描述电池的动态特性，具有了较好的适应性，使SOC的估算
精度得以提高。DEKF总体思想是交替使用模型来估计系统状态和使用系统状态来重新估计模型参数。利用两个独立的卡尔曼
滤波器，分别估计系统状态和参数。将电池欧姆内阻R0作为参数向量，并认为它是缓慢变化的，可以得到如下的离散
状态空间系统方程和输出观测方程:
[0162]
[0163] 式中rk和nk表示误差，其协方差分别为： 和
[0164] 据卡尔曼滤波算法，令：
[0165]
[0166] 式中： 添加初始项
[0167]
[0168] 与电池模块3相连接，用于稳定电压的稳压模块4、用于识别充电位置的位置识别模块5和可远程操作的远程终端6。
[0169] 作为本发明的优选实施例，所述供电模块1包括太阳能蓄电系统和电网供电系统。
[0170] 作为本发明的优选实施例，所述无线通信模块2包括无线充电接收部分和无线充电发射部分；所述无线充电发射电路通过线圈间电磁感应向接收电路，电路图如3所示，NE555D芯片产生168KHz的脉冲信号经功率放大使发射线圈产生
磁场，接
收线圈靠近发射线圈时会产生感应电流，电能即从发射端向接收端传输；所述无线充电接收部分包括电压输出部分和充电检测部分，电路图如图4所示，感应线圈在靠近发射线圈时会产生感应电流，后经全波整流和稳压将电能存储在电池模块中，LED1发亮；当电池模块充满时，LED2发亮。
[0171] 作为本发明的优选实施例，所述供电模块1采用模糊自适应PID算法，过程如下：
[0172] 对充电系统进行PID控制，首先需建立系统模型；通过试验和计算，系统的动态模型采用电容和电阻的串联；依据系统动态模型得到电压环和电流环的传递函数分别为[0173]
[0174]
[0175] 充电系统采用电流环和电压环2个闭环控制，并且都采用模糊自适应PID控制；电流环和电压环分别用于恒流充电控制和恒压充电控制。
[0176] 单片机依据采集系统得到的电池端电压、充电电流、电池温度等参数确定电池所处的充电阶段，从而确定启动电压调节器或电流调节器进行控制。并以电压或电流的误差e及误差的变化率ec作为模糊控制器的输入，采集系统不断检测e和ec，根据模糊推理对Kp,KI,KS3个参数进行在线整定，以满足不同工况下对参数的要求，从而保证系统具有稳定、快速的控制性能。
[0177] 作为本发明的优选实施例，所述位置识别模块5采用基于SIFT算法的图像识别，包括以下步骤：
[0178] (1)尺度空间极值检测
[0179] 对于二维图像I(x,y)在不同尺度下的尺度空间下表示L(x,y,δ)可有图像I(x,y)与高斯核G(x,y,δ)的卷积得到。建立图像的DOG金字塔，在DOG尺度空间中的26个领域中检测极值，G(x,y,δ)是两个相邻
尺度图像之差，即：
[0180] D(x,y,δ)＝(G(x,y,lδ))-G(x,y,δ)*I(x,y)＝L(x,y,lδ)-L(x,y,δ)[0181] 式中 为二维高斯函数，其中x,y表示电的坐标，δ代表高斯正态分布的方差；L(x,y,δ)＝G(x,y,δ)*I(x,y))为尺度空间的定义。
[0182] 一个点如果与周围八个点以及上下层的十八个领域点共26个领域中是最大值与最小值，就确定该点是图像在该尺度下的一个特征点；
[0183] (2)利用关键点领域像素的梯度分布特征为每个关键点指定方向参数，使得算子具有旋转不变性质。
[0184]
[0185]
[0186] 式中m(x,y)和θ(x,y)为(x,y)处梯度的模具和方向公式；式中L所用的尺度为每个关键点各自所在尺度；
[0187] (3)生成SIFT特征向量，把坐标轴旋转到特征点方向，保证旋转不变性，对每个关键点使用4*4共种子点来描述，这样对于一个关键点可以产生个数据，形成维的SIFT特征向量，即特征描述符；
[0188] (4)特征点匹配是指在找出图像的特征点后，寻找图像间特征点的对应关系，通常采用最近领方法，查找每一个特征点在另一相图的最近领，理想状态下两幅相图之间相图部分的特征点应该具有相图的特征描述向量，所以他们之间的距离应该最近。
[0189] 作为本发明的优选实施例，所述太阳能蓄电系统主要由太阳能电池组件、充放电控制器和
铅酸蓄电池组成，如图2所示；充放电控制器用于对蓄电池进行过充/放电保护和温度补偿。光照条件好时，光伏蓄电系统转化的电能部分供给负载，部分对蓄电池进行充电；光照条件差时，光伏板发电量少蓄电池进行放电，分担部分或全部负载。
[0190] 作为本发明的优选实施例，所述模糊自适应PID控制器的设定包括以下步骤：
[0191] (1)模糊化
[0192] 在充电过程中，e和ec的值均为正，所以选ZE,PS,PB,PL作为e和ec的语言变量，量化论域为{0，6}，输出量K”p,K”i,K”d均选NB,NS,ZE,PS,PB为语言变量，量化论域为{-4，+4}.[0193] (2)建立模糊控制规则
[0194] 模糊控制规则是将个人操作经验和积累的试验数据形成模糊条件语句集合，保证控制器输出能使系统输出相应的动静态特性达到最佳。模糊自适应PID控制器根据e和ec的不断变化，通过模糊推理对Kp,KI,KS进行在线调整，控制规则为
[0195] 1)比例环节主要实现对偏差信号的控制。Kp值越大偏差信号减小越快，但系统的超调量也会相应增大。为了保证系统具有良好的稳定性，在控制后期，Kp值应取小些；
[0196] 2)控制初期由于瞬间增大的信号偏差可能会使系统出现微分过饱和，所以Ki值应设置小些；控制后期，可适当增大Ki,系统能得到更好的稳定性；
[0197] 3)由于滞后组件的存在，Kd值过大容易引起系统出现振荡。因此，Kd值应在控制后期逐渐减小，以保证系统具有良好的稳定性。
[0198] 根据以上控制规则得到K”p,K”i,K”d3个参数的模糊控制规则表，如表1～表3所示。
[0199] 表1 K”p的模糊控制规则表
[0200]
[0201] 表2 K”i的模糊控制规则表
[0202]
[0203] 表3 K”d的模糊控制规则表
[0204]
[0205] 根据输入量的状态查模糊控制规则表，利用极大极小推理法计算即可得到模糊控制查询表，将查询表存储于单片机中，复杂的
模糊逻辑推理就转换成简单的查表，满足了快速性的要求。
[0206] (3)反模糊化
[0207] 在模糊控制器中，其输入量和输出量都是模糊量。而
控制信号需要的是精确值，就需对模糊控制器的输出量进行反模糊化；采用
重心法进行反模糊化，输出值即为PID参数的调整值K”p,K”i,K”d；
[0208] Kp＝K'p+K”p
[0209] Ki＝K'i+K”i
[0210] Kd＝K'd+K”d
[0211] 式中K'p,K'i,K'd为PID的整定参数。
[0212] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过
软件、
硬件、
固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、
计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个
网站站点、计算机、
服务器或
数据中心通过有线(例如同轴
电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、
微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是
磁性介质，(例如，
软盘、
硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者
半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
[0213] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
