【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機技術，尤其涉及智能充電柜的無人機電池安裝和管理方法及系統。
技術介紹
1、傳統的電池更換過程通常需要人工操作，不僅效率低下，還容易因人為失誤造成安全隱患。缺乏智能化的電池更換系統，無法實現快速、準確、安全的電池更換操作，影響了無人機的連續作業能力。
2、現有的電池充電管理方法往往采用固定的充電策略，無法根據電池的實時狀態進行動態調整。這種簡單的充電方式不僅無法充分發揮電池性能，還可能導致電池過充或欠充，縮短電池壽命，甚至引發安全事故。
3、當前的電池健康管理系統普遍缺乏深度學習算法支持，無法對電池性能進行準確評估和預測。這導致難以及時發現潛在的電池故障，也無法為電池維護和更換決策提供可靠依據。同時，缺乏云端數據分析和模型優化機制，使得電池管理系統難以持續提升其性能和準確性。
技術實現思路
1、本專利技術實施例提供智能充電柜的無人機電池安裝和管理方法及系統，能夠解決現有技術中的問題。
2、本專利技術實施例的第一方面，提供智能充電柜的無人機電池安裝和管理方法，包括：智能充電柜包括電池存儲區和電池更換區，所述電池更換區設置有機械臂和視覺定位系統；智能充電柜根據無人機電池更換請求中的電池規格信息從電池存儲區中選擇匹配的備用電池，電池更換區的視覺定位系統采集無人機電池倉的三維位置信息，基于所述三維位置信息控制機械臂完成待更換電池取出和備用電池安裝；智能充電柜采集電池存儲區中的備用電池的性能參數，所述性能參數包括溫度信息、電量信息、循環次
3、在一種可選的實施方式中，智能充電柜根據無人機電池更換請求中的電池規格信息從電池存儲區中選擇匹配的備用電池，電池更換區的視覺定位系統采集無人機電池倉的三維位置信息，基于所述三維位置信息控制機械臂完成待更換電池取出和備用電池安裝的步驟包括：智能充電柜接收無人機發送的電池更換請求報文，所述電池更換請求報文包含電池型號和容量的規格信息；根據所述規格信息查詢電池存儲區數據庫獲取目標備用電池的存儲位置坐標，基于所述存儲位置坐標生成機械臂的取料路徑規劃方案，機械臂根據所述取料路徑規劃方案將目標備用電池從電池存儲區轉移至電池更換區的等待位置；采用雙目視覺系統采集無人機電池倉圖像，通過surf特征提取算法識別無人機電池倉特征點，利用立體匹配算法計算所述無人機電池倉特征點的視差信息，基于所述視差信息和相機標定參數通過三角測量計算無人機電池倉的空間位置坐標和姿態角度；根據空間位置坐標和姿態角度規劃機械臂的運動軌跡，控制所述機械臂移動至無人機電池倉的位置；機械臂的末端安裝有力觸覺傳感器，采用螺旋搜索方式接近無人機電池倉，控制機械臂的夾持力度拆卸待更換電池，并將放置在等待位置的備用電池安裝至無人機電池倉。
4、在一種可選的實施方式中，智能充電柜采集電池存儲區中的備用電池的性能參數，所述性能參數包括溫度信息、電量信息、循環次數信息和內阻信息；將所述性能參數輸入預設的電池狀態評估模型生成充電策略，所述充電策略包括充電電流曲線、充電時長和溫度控制曲線的步驟包括：所述溫度信息通過鉑電阻傳感器采集，所述電量信息通過庫侖計數法采集，所述循環次數信息通過檢測充電截止電壓和放電截止電壓的轉換次數采集，所述內阻信息通過交流阻抗法采集；對所述性能參數進行數據預處理，包括對所述溫度信息進行移動平均濾波去除突變點，對所述電量信息采用卡爾曼濾波算法修正累積誤差，對所述內阻信息通過小波變換消除高頻噪聲，得到預處理后的性能參數；將預處理后的性能參數輸入預設的電池狀態評估模型，所述電池狀態評估模型使用支持向量回歸模型，采用徑向基核函數建立非線性映射關系，并根據不同性能參數對電池壽命預測的貢獻度設置自適應權重系數，輸出電池健康狀態指數、剩余循環壽命預測值和容量衰減趨勢；基于電池健康狀態指數、剩余循環壽命預測值和容量衰減趨勢，采用粒子群優化算法生成充電策略，所述充電策略包括分段恒流-恒壓充電電流曲線、充電時長和溫度控制曲線。
5、在一種可選的實施方式中，所述電池狀態評估模型使用支持向量回歸模型，采用徑向基核函數建立非線性映射關系，并根據不同性能參數對電池壽命預測的貢獻度設置自適應權重系數，輸出電池健康狀態指數、剩余循環壽命預測值和容量衰減趨勢的步驟包括：對電池的性能參數進行標準化處理，將所述性能參數轉換為標準化特征向量；構建支持向量回歸模型，將所述標準化特征向量映射為輸出值，映射過程包含待優化的權重向量；構建支持向量回歸模型的損失函數，所述支持向量回歸模型的損失函數包含待優化的權重向量的二范數項和自適應調節項；通過指數函數將支持向量回歸模型的損失函數對待優化的權重向量的梯度值轉換為自適應權重系數，所述自適應權重系數用于表征不同性能參數對電池壽命預測的貢獻度，所述自適應調節項由自適應權重系數與待優化的權重向量的二范數乘積構成；將所述標準化特征向量通過徑向基核函數映射到高維特征空間，建立標準化特征向量之間的非線性關系，通過交叉驗證確定支持向量回歸模型的懲罰因子、正則化系數、學習率和核函數參數；基于標準化特征向量訓練支持向量回歸模型得到最優的權重向量，根據經徑向基核函數映射后的標準化特征向量與所述最優的權重向量的加權組合生成電池健康狀態指數；根據所述電池健康狀態指數計算剩余循環壽命預測值，所述剩余循環壽命預測值由電池健康狀態指數的數值及其變化率確定；基于所述剩余循環壽命預測值生成容量衰減趨勢，所述容量衰減趨勢采用指數函數描述電池容量隨剩余循環壽命的變化規律。
6、在一種可選的實施方式中，在執行充電策略過程中，基于實時采集的性能參數對充電電流曲線、充電時長和溫度控制曲線實時調節的步驟包括：基于電池健康狀態指數的數值建立充電電流曲線的調節機制，所述充電電流曲線的調節機制包括：將電池健康狀態指數的數值與額定最大充電電流相乘得到第一充電電流值，將所述第一充電電流值與溫度相關的電流限值進行比較，選擇第一充電電流值和電流限值中的較小值作為實時充電電流；基于剩余循環壽命預測值建立充電時長的調節機制，所述充電時長的調節機制通過指數函數將剩余循環壽命預測值轉換為充電時間增量，將所述充電時間增量與當前時刻相加得到充電終止時間；基于容量衰減趨勢建立溫度控制曲線的調節機制，所述溫度控制曲線的調節機制將基準溫度與容量衰減相關的溫度調節量相加得到目標溫度；將電池健康狀態指數的數值、剩余循環壽命預測值和容量衰減趨勢歸一化構建模糊集，基于模糊規則庫進行推理運算，采用重心法將本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.智能充電柜的無人機電池安裝和管理方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，智能充電柜根據無人機電池更換請求中的電池規格信息從電池存儲區中選擇匹配的備用電池，電池更換區的視覺定位系統采集無人機電池倉的三維位置信息，基于所述三維位置信息控制機械臂完成待更換電池取出和備用電池安裝的步驟包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，智能充電柜采集電池存儲區中的備用電池的性能參數，所述性能參數包括溫度信息、電量信息、循環次數信息和內阻信息；將所述性能參數輸入預設的電池狀態評估模型生成充電策略，所述充電策略包括充電電流曲線、充電時長和溫度控制曲線的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述電池狀態評估模型使用支持向量回歸模型，采用徑向基核函數建立非線性映射關系，并根據不同性能參數對電池壽命預測的貢獻度設置自適應權重系數，輸出電池健康狀態指數、剩余循環壽命預測值和容量衰減趨勢的步驟包括：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在執行充電策略過程中，基于實時采集的性能參數對充電電流曲線、充電時長
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，智能充電柜基于深度學習算法對電池存儲區的備用電池性能進行評估，生成包含剩余循環壽命預測、性能劣化程度和充放電效率的備用電池健康評估報告；當備用電池健康評估結果低于安全閾值時觸發電池回收處理，并將觸發回收處理的電池的歷史性能參數上傳至云端管理平臺，所述云端管理平臺通過分析所述歷史性能參數更新電池狀態評估模型的步驟包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，基于注意力機制構建多任務混合損失函數，所述多任務混合損失函數包含剩余循環壽命損失項、性能劣化程度損失項和充放電效率損失項，通過反向傳播自動調整各損失項的權重系數的步驟包括：
8.智能充電柜的無人機電池安裝和管理系統，用于實現前述權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序指令，其特征在于，所述計算機程序指令被處理器執行時實現權利要求1至7中任意一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.智能充電柜的無人機電池安裝和管理方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，智能充電柜根據無人機電池更換請求中的電池規格信息從電池存儲區中選擇匹配的備用電池，電池更換區的視覺定位系統采集無人機電池倉的三維位置信息，基于所述三維位置信息控制機械臂完成待更換電池取出和備用電池安裝的步驟包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，智能充電柜采集電池存儲區中的備用電池的性能參數，所述性能參數包括溫度信息、電量信息、循環次數信息和內阻信息；將所述性能參數輸入預設的電池狀態評估模型生成充電策略，所述充電策略包括充電電流曲線、充電時長和溫度控制曲線的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述電池狀態評估模型使用支持向量回歸模型，采用徑向基核函數建立非線性映射關系，并根據不同性能參數對電池壽命預測的貢獻度設置自適應權重系數，輸出電池健康狀態指數、剩余循環壽命預測值和容量衰減趨勢的步驟包括：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在執行充電策略過程中，基于實時采集的性能參數對充電電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔起源，馮春，馬瑞峰，孫羽，劉重陽，李帛洋，李智，
申請(專利權)人：中電國科技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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