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作品名称：太阳能无线充电无人机智能起降平台
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：太阳能小分队
参赛学生：张凯卢玉龙孙绪昊
指导老师：孔凡霞

详细说明

一、研究目的

本项目旨在设计研发一种适用于多旋翼无人机的集无线充电与收纳维护于一体的多功能无人机智能起降平台，可作为无人农场及其他适用环境下的配套设施。该平台包括太阳能充放电装置，快速无线充电装置，无人机精准起飞和降落辅助装置，远程控制装置，收纳装置。此平台通过精准起飞和降落辅助装置实现无人机的精准起飞和降落；通过太阳能电池板产生清洁电能；通过快速无线充电装置为无人机进行智能安全快速的充电；通过远程控制装置实现对无人机工作状态进行监控和控制及工作任务下达和数据采集；通过收纳装置收纳工作结束后的无人机，收纳装置集防雨，防风，防雷，遮阳，防盗的功能于一体，在恶劣环境下可充分保护无人机。本项目具有智能、可靠、环保、经济等特点，实现了多旋翼无人机借助太阳能进行自主充电，不需要外部供电，且可以做到全程智能化、无人化，提高了无人机工作效率和减少人力消耗，还可以在无人机闲置时轻松收纳无人机，在无人农场设施建设具有广阔的应用价值。
二、研究背景

1. 国内外均有无人机起降平台的相关研究成果，其中包括全地形无人机起降平台，线路巡检无人机野外起降平台，多旋翼无人机自主起降方法等，近年来随着无人机被大量应用在各行各业中，各种功能不同的无人机起降平台层出不穷。但应用在无人农场中的少之又少。

2. 国内无人农场配套设备种类少，涉及面窄，可选择性不高，开发前景较好，应用前景广泛

3. 国内外现有多种无人机起降辅助系统，但都需要较为复杂的结构来实现，大多数需要机身挂载外设进行辅助，急需一款以主动控制形式控制无人机起降的辅助系统。在不给无人机增加外设的情况下自主操控无人机起飞降落，提高了平台的适用性，减少了无人机非必要载重，为其他工作设备提供空间和间接提高了无人机承载能力和续航能力。

4. 基于太阳能电供的无人机起降平台国内外有相关研究成果，但是只支持其自身系统供电需求，无法为无人机进行自动充电等其他功能，功能局限。基于无线充电的无人机起降平台国内外有相关研究成果，但其依靠交流电源供电，在无人农场及野外作业时比较局限，且充电功率不高，无人机降落不准确，充电效率低，充电不智能都有很大的改进空间。
三、创新点

1. 基于太阳能，多旋翼无人机的自主起降及其智能无线充电平台，与传统充电设备相比具有安全环保、成本低、维护方便的优势。使用太阳能供电，属于清洁能源，减少能源浪费，不需要人为送电。

2. 基于视觉识别的起飞降落辅助系统，可将UWB定位技术和蓝牙5.1的定向技术（AOA, AOD）结合使用达到厘米级精准定位，无人机发全程智能控制，自主调整航线，极大程度减小降落偏差，与传统GPS定位相比具有精度高，定位准的明显优势，可有效避免应定位不准而造成无人机损坏，影响正常农业生产。

3. 此平台可随太阳方位自动改变太阳能电池板方向（类似向日葵），便于最大程度接收转化太阳能。相较于固定式太阳能板，效率更高。

4. 平台可自主收纳储藏已降落的无人机，在大风，暴雨，雷电等恶劣天气下可有效保护无人机安全，大大减小人工投入。

5. 平台内部设有多个相互交叉层叠的无线充电线圈，利用用电磁感应为无人机进行安全快速的无线充电，该方法相较于传统单线圈无线充电，充电容错率高，可实现更高功率充电，充电安全迅速，方便无人机快速启动工作。

6. 可采用5G网络技术进行低延时智能远程控制、数据传递、任务下发、航线规划等，相较于传统网络，5G网络具有延迟低，速度快等特点，更方便工作对无人机的实时监测与控制。