[0005] 本发明提供基于无人机和电力线路的电动汽车充电系统，其利用无人机从电力线路获取电能并将所述电能输送至电动汽车，以满足电动汽车的电能补充需求，同时，无人机的这种获取电能的方式也减少了无人机的负载，使得无人机能为更远范围内的电动汽车进行电能补充，提高了电动汽车的应用范围，进一步实现了节能减排。
[0006] 本发明基于以下方案来实现。
[0007] 基于无人机和电力线路的电动汽车充电系统，包括电力线路、电动汽车、无人机和经由通信网络与所述电动汽车、无人机相连的后台控制中心，
[0008] 所述电力线路上装设有电力线路取电装置，所述电力线路取电装置包括取电模块、电源转换模块和电能发送模块，所述电能发送模块用于在所述无人机悬停状态下与所述电力线路取电装置接触时向所述无人机输送电能；
[0009] 所述无人机包括：第二控制装置，用于控制无人机起飞、行进、降落和悬停；第二储能装置，用于储存获取的电能；能量输送系统，用于所述无人机从所述电力线路取电装置获取电能和/或所述无人机向所述电动汽车输送电能；第二通信装置，用于与所述电动汽车、后台控制中心进行通信连接；
[0010] 所述电动汽车包括：电能检测装置，用于检测所述电动汽车的电能；充电平台，用于所述无人机停靠并给所述电动汽车输送电能；第一储能装置，用于储存电能；第一通信装置，用于与所述电动汽车、后台控制中心进行通信连接；和第一控制装置，所述第一控制装置与所述电能检测装置、充电平台、第一储能装置和第一通信装置相连；
[0011] 所述后台控制中心用于接收、处理所述电动汽车的充电请求并向所述无人机发送充电指令。
[0012] 本发明利用无人机对电动汽车进行电能补充，满足电动汽车的用电需求，所述无人机利用互感取能的原理，从道路上方的电力线路取电装置获取电能并进行储存，然后将储存的电能输送给所述电动汽车。这样的设置避免无人机从服务站或其他地方携带供电电源来为所述电动汽车供电，减少了无人机的负载，使得所述无人机能为更远范围内的电动汽车提供电能补充，满足了更大范围内电动汽车的用电需求；同时，所述无人机能随时随地利用电力线路取电装置获取电能，极大提高了所述无人机的续航距离，所述无人机在行进过程中，只要装设由电力线路取电装置的地方都可以进行无人机的电能补充；另外，所述电动汽车在供电不足时能及时获得电能补充，保证了电动汽车的用电需求。
[0013] 优选地，所述无人机还设有定位跟踪装置，用于对电动汽车进行定位和跟踪。所述定位跟踪装置保证所述无人机能准确定位到所述电动汽车的位置，及时、快速抵达目的地，减少因定位不准确造成的无人机飞行时间消耗，降低所述电动汽车从发送充电请求到充电过程结束所耗费的时间，提高系统处理效率。
[0014] 进一步地，所述定位跟踪装置包括摄像头和视频图像处理单元。所述摄像头获取视频图像，所述视频图像处理单元对图像进行预处理，通过图像滤波技术提高图像质量，然后对运动的目标电动汽车进行检测分类提取，最后对提取的目标电动汽车进行定位跟踪。
[0015] 进一步地，可利用光流法、帧差法、背景差法等进行运动的目标电动汽车的检测，利用形状特征法或运动特征法进行目标电动汽车特征的提取和分类，可通过基于区域的方法、基于特征的方法、基于变形模板的方法或基于模型的方法来实现视频图像的跟踪。具体地，可采用基于区域的跟踪算法进行目标电动汽车的跟踪，即将当前帧检测到的目标电动汽车与前一帧中的目标电动汽车进行匹配，从而达到连续跟踪的目的。
[0016] 优选地，所述无人机还设有距离探测器，用于探测所述无人机与所述电动汽车车顶充电平台之间的距离。
[0017] 进一步地，所述距离探测器为雷达探测器。雷达发出无线电波或者光波，然后接受回波信号，因为电磁波和光波的速度已知，都是光速c，所以，可以根据发射与收到回波的时间来算出目标电动汽车的距离与速度。所述无人机根据目标电动汽车的距离与速度调整自身的飞行速度和工作模式，以降落在所述电动汽车上。
[0018] 优选地，所述电动汽车还包括车顶固定装置，用于将无人进固定在所述电动汽车充电平台上。
[0019] 优选地，所述第一储能装置、第二储能装置为充电电池。
[0020] 进一步地，所述无人机从电力线路取电装置获取电能并将所述电能储存在所述第二储能装置内，所述第二储能装置内设有电能储存告警感应器，当所述感应器感应到储存的电能达到所述第二储能装置的储存容积上限告警范围时，发出告警信息，所述第二控制装置控制所述无人机停止取电；当所述感应器感应到储存的电能达到所述第二储能装置的储存容积下限告警范围时，发出告警信息，所述第二控制装置控制所述无人机停止对外供电，并通过所述第二通信装置向所述后台控制中心发送电能不足指令，所述后台控制中心向所述无人机发送电能补充指令，所述第二控制装置控制无人机起飞、行进并悬停于电力线路取电装置上，以从所述电力线路取电装置获取电能。
[0021] 进一步地，所述电动汽车从所述无人机接收电能并将电能储存在所述第一储能装置内，所述电动汽车的电能检测装置检测所述第一储能装置内的电能，当所述电能检测装置检测到储存的电能达到所述第一储能装置的储存容积上限告警范围时，发出告警信息，所述第一控制装置控制所述电动汽车关闭充电平台，所述电动汽车停止取电；当所述电能检测装置检测到储存的电能达到所述第一储能装置的储存容积下限告警范围时，发出告警信息，所述第一控制装置向所述后台控制中心发送充电请求。
[0022] 优选地，所述无人机进一步具有动力装置和起落装置，所述无人机的第二控制装置与所述动力装置和起落装置相连。所述无人机控制所述动力装置、起落装置的工作模式，使所述无人机能起飞、行进、降落和悬停。所述无人机的工作模式至少包括起飞、行进、降落和悬停，这些工作模式的运行规则由用户预置在所述无人机的控制装置内，所述无人机的控制装置根据这些规则生成的控制指令控制无人机的工作模式。
[0023] 优选地，所述第一通信装置、第二通信装置包括：GPRS通信装置、3G/4G/5G通信装置或无线WiFi通信装置。
[0024] 优选地，一种基于无人机和电力线路的电动汽车充电系统的电能补充方法，包括以下步骤：
[0025] 步骤1、电动汽车的电能检测装置在检测到自身电量不足时，通过第一通信装置向后台控制中心发送充电请求，所述后台控制中心接收、处理所述充电请求并向无人机发送充电指令，所述充电指令包括电动汽车的位置和速度信息；
[0026] 步骤2、所述无人机通过第二通信装置接收充电指令，由第二控制装置控制无人机的工作模式，使所述无人机行进至所述电动汽车附近装设有电力线路取电装置的电力线路上方；
[0027] 步骤3、所述无人机悬停状态下与所述电力线路取电装置接触，所述电力线路取电装置通过取电模块取电、通过电源转换模块进行电源转换且通过电能发送模块向所述无人机发送电能，所述无人机通过能量输送系统从所述电力线路取电装置接收电能，并将电能储存在第二储能装置内；
[0028] 步骤4、所述无人机与所述电动汽车通过所述第一通信装置、第二通信装置进行数据交互，实现身份匹配，匹配成功后，所述电动汽车打开充电平台，所述无人机第二控制装置控制无人机降落在所述电动汽车的充电平台上，通过所述能量输送系统向所述电动汽车输送电能，所述电动汽车通过所述充电平台接收电能，并将所述电能储存在第一储能装置内；
[0029] 步骤5、所述无人机结束电能输送后，所述电能检测装置检测所述第一储能装置内的电能，如果需要继续补充电能，则所述第一控制装置第二次发送充电请求，所述后台控制中心向所述无人机发送第二次充电指令，所述无人机第二次从所述电力线路取电装置获取电能，然后对所述电动汽车进行第二次电能输送。
[0030] 进一步地，所述无人机通过能量输送系统从电力线路获取电能的过程中保持悬停状态。所述无人机通过负反馈自动控制系统来保持悬停状态。所述负反馈自动控制系统由控制单元和动力装置构成，当所述无人机受到外界影响，高度有升高或者降低的趋势时，所述控制单元就调节所述动力装置的功率进行反方向运动补偿；如果所述无人机有被风横向吹离悬停位置的趋势，所述控制单元可以启动侧飞模式与之抵消。
[0031] 优选地，所述无人机从所述电力线路获取电能后为所述电动汽车输送电能的过程包括一次或多次。如果无人机一次携带的电量不足以满足所述电动汽车的电能需求，则需要所述无人机进行多次补充后对所述电动汽车进行多次电能输送，以满足所述电动汽车的电能需求。
[0032] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于，1)本发明利用无人机对电动汽车进行电能补充，满足电动汽车的充电需求，提高电动汽车的续航能力；2)所述无人机利用互感取能的原理，从道路上方的电力线路取电装置获取电能并将所述电能输送给所述电动汽车，这样的设置避免无人机从服务站或其他地方携带供电电源来为所述电动汽车供电，减少了无人机的负载，使得所述无人机能为更远范围内的电动汽车提供电能补充，满足了更大范围内电动汽车的用电需求；3)所述无人机能随时随地利用电力线路获取电能，极大提高了所述无人机的续航距离。
