I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   17 ,   No .   2 Feb r u ar y   20 20 ,   p p .   7 6 7 ~ 7 7 3   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 7 .i 2 . p p 7 6 7 - 7 7 3          767       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : / / ijee cs.ia esco r e. co m     I m p ro v e m e nt  i energy  conv ersio n f o r un m a nn ed a eria l vehicle  cha rg ing  pad       M .   R. AL - O ba idi 1 ,   M .   A.   M u s t a f a 2 W. Z . W.   H a s s a n 3 ,   N.   Azis 4 , A .   H .   Sa bry 5   M o hd   Z a i na l A bid i n Ab - K a dir 6   1 , 2, 3, 4 De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   P u tra  M a la y sia ,   M a la y sia   3, 4 In stit u te o f   A d v a n c e d   T e c h n o l o g y   (I T M A ),   Un iv e rsiti   P u tra  M a lay sia   (UP M ),   M a lay si a   5, 6 In stit u te o f   P o w e En g in e e rin g   (IP E),   Un iv e rsiti   T e n a g a   N a sio n a l   (UN IT EN) ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   26 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   J u n   27 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J u l   1 1 ,   2 0 1 9       A n   e ff icie n c h a r g in g   sta ti o n   is  a   n e c e ss it y   f o Un m a n n e d   A e ri a V e h icle   (UA V s y ste m s.  Ho w e v e r,   if   th a im p le m e n tatio n   a d d m o re   c o m p lex it y   a n d   o n b o a rd   w e ig h t,   th e n   t h a e x e rc ise   b e c o m e a   b u rd e n   ra th e t h a n   a   b e n e f it   sin c e   U A V ' e n g in e e rs  a i m   to   im p ro v e   e ff icie n c y   b y   r e d u c in g   th e   e n e rg y   c o n su m e d   b y   th e   so f t wa re   a n d   h a rd w a re   o f   th e   c o m p lete   a e ro n a u ti c a s y st e m .   T h is  a rti c le   re c o m m e n d a   f u ll y   a u to m a ti c   c o n tac c h a r g in g   s tatio n   f o UA V s,  w h ich   c a n   c h a rg e   U A V s a n d   t h u s res o lv e   f li g h e n d u ra n c e   re strictio n s   o f   th e   U A V .   T h e   g ro u n d   sta ti o n   c o n sists   o f   sq u a re   c o p p e p late th a a re   p o siti v e ly   a n d   n e g a ti v e l y   p o lariz e d   su c c e ss i v e l y   in   a   c h e s sb o a rd   w it h   p a rti c u lar  siz e to   g u a ra n tee   e lec tri c   c o n tac a th e   lan d i n g .   T h e   d e sig n   m e th o d o lo g y   u se d   w it h   th e   lo a d i n g   sta ti o n   tak e in to   a c c o u n t h e   d if fe re n c e s   in   UA V   o rien tati o n   o n c e   th e   p latf o rm   h a lan d e d .   In   a d d it i o n ,   th is  i n n o v a ti o n   u se in d e p e n d e n c h a rg in g   a f ter   to u c h d o w n .   T h u s,  t h is  tec h n o l o g y   re la x e s   c o m m o n   f li g h ti m e a n d   h e lp   to   e n h a n c e   g e n e ra m issio n   ti m e s.  T h is  p a p e p re se n ts  a   u n iq u e   c h a rg in g   p latf o rm   in   a   c h e ss b o a rd   c o n f ig u ra ti o n ,   w h ich   is  d e v ise d   a a n   in terc o n n e c ti n g   in terf a c e   to   f a c il it a te  th e   c h a r g in g   p ro c e ss   a n d   o v e rc o m e   in a c c u ra c ies   w it h   th e   lan d in g .   T h e   so lu ti o n   d e v ise d   in   th is  re se a rc h   re q u ires   f e w   c o m p o n e n ts  a n d   p re se n ts  tw o   p o w e so u r c e   o p ti o n s   (so lar  &   m a in p o w e r).   A d d it io n a ll y ,   th is  w o rk   p re s e n ts,   t o   t h e   b e st  o f   o u r   k n o w led g e ,   a   u n iq u e ly   in n o v a ti v e   re c h a r g in g   lan d in g   p latf o rm ,   w h ich   in c id e n tally   re q u ires   n o   a d d it i o n a so f twa re   o c h a n g e to   th e   U A V ’s  o n b o a rd   s o f twa re   se tt in g s.   K ey w o r d s :   C h ar g in g   p lat f o r m     C h ar g in g   s y s te m s     E lectr ical  f u n d a m en ta ls   La n d in g     UAV   Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   W an   Z u h W a n   Hasa n   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g ,   Un i v er s it y   P u tr Ma la y s ia,   Selan g o r ,   Ser d an g ,   4 3 4 0 0 ,   Ma la y s ia   E m ail:  w a n z u h a @ u p m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     L i g h t w ei g h t   elec tr ic  Ver tical  T ak e - Of f   a n d   L a n d i n g   ( VT OL )   U n m a n n ed   A er ial  Ve h icle s   ( U A Vs )   ar b ec o m i n g   i n cr ea s i n g l y   p o p u lar .   T h ese  ae r ial  v eh icles   h av n ea r l y   li m i tles s   p o ten ti al  b ec au s o f   t h eir   co m p ac s ize,   w h ich   m a k es  t h e m   a f f o r d ab le  in   co s t,  r e m o te  an d   s af s o lu tio n   [ 1 ] A   VT OL   U A V s   ar id ea l   f o r   v ar io u s   ap p licatio n s   i n cl u d in g   s u r v eilla n ce ,   m o n ito r in g ,   an d   co u r ier in g   [ 2] .   UA V s   c an   b lo ad ed   w it h   v ar y i n g   a m o u n ts ;   t y p ical  p a y l o ad s   in cl u d h i g h - r e s o lu tio n   c a m er as,  li k i n f r ar ed   ca m er as,   an d   o th er   s en s o r s .   No tab le  ap p licatio n s   f o r   th ese   UA V s   i n clu d m ed ical  e m er g en c y   s ce n ar io s   s i n ce   t h U AV  ca n   b eq u ip p ed   w it h   u n iq u e l ec tr o n ic  id e n ti f i er   ap p ar atu s   an d   p r o v id an   i m ag e   o f   t h t y p o f   m ed ical   s i tu atio n   [ 3 ] .   A p p lied   in   f o r est  f ir s ce n ar io s ,   a   U AV  ca n   b eq u ip p ed   w ith   f ir m o n ito r i n g   an d   f ir s u p p r ess i o n   eq u ip m en t   [4 ,   5] w h ic h   ca n   aid   in   th e   ef f o r ts   t o   d etec ea r ly   f ir es  a n d   h elp   w it h   t h p la n   to   s u p p r ess   o f   f o r est  f ir es  a cr itica l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  17 ,   No .   2 Feb r u ar y   20 20  :   7 6 7   -   7 7 3   768   p o in ts   to   m i n i m ize   th e   d estru c tio n ,   ca u s ed   b y   t h r ap i d   co n v ec tio n   p r o p ag atio n   an d   lo n g   c o m b u s t io n   c y cle   o f   th f ir e.     UAV ' s   o f   r o to r   t y p lifts  w i th   h i g h - s p ee d   p r o p eller s   p o w er e d   b y   b r u s h less   h i g h - p o w er   D C   en g i n es.   T h h ar d w ar o f   t h M u lti - C o p ter   C o n tr o S y s te m   u s u al l y   c o n s is ts   o f   ce n tr al  p r o ce s s i n g   u n it  a n d   s e n s o r s   to   s tab ilize  t h U A a ttit u d s u ch   as   g y r o s co p es  a n d   ac ce l er o m eter s   An d   t h o s cir c u it s   co n s u m a   ce r tain   a m o u n o f   p o w er .   Ho w e v er ,   r o to r   en g i n es  r ep r esen t   th e   m o s co n s id er ab le  en er g y   d r ain   b ec au s m u lti - r o to r   UAVs  m u s p r o d u ce   a   lif ti n g   f o r ce   to   co n tin u o u s l y   m o v a g ain s g r av i t y .   T h is   co n tin u o u s   f li g h d r ain s   o f   t h e   p o w er   li m it s   o f   t h U A m u lt i - r o to r   o p er atio n   [6 7] .   L ith i u m - io n   ce ll s   o r   b atter ies  ar o f ten   o n - b o ar d   p o w er   s o u r ce s ,   b u t h e s h i g h - p o wer   lith i u m   b atter ie s   ar co m m er ciall y   af f o r d ab le  to   allo w   f li g h ti m o f   ap p r o x im a tel y   2 0 4 0   m i n u te s .   [ 8 9] .   I is   th er ef o r o b v io u s   t h at  m u lti - co p ter   is   r eq u ir ed   in s tan t l y   a f ter   lan d in g   to   e x ten d   t h f li g h t 's   ti m o f   o p er atio n   T h is   ch ar g in g   p r o ce d u r tr ad itio n all y   n ee d s   d ir ec h u m an   in ter v e n tio n   an d   ca u s e s   d ela y   b ef o r t h v e h icle  ca n   b eg in   ch ar g i n g .   T o   d ea w ith   th is   d ela y ,   an   au to m atic   ch ar g p r o ce s s   is   r eq u ir ed   af t er   th m u lti - co p ter   lan d i n g   o n   c h ar g in g   s tatio n .   th e   s o l u tio n   n ee d s   to   s tar t   q u ick   c h ar g i n g   w it h o u t   h u m a n   i n ter f er e n ce ,   I n   o r d er   to   o p t i m all y   d ec r ea s t h ch ar g ti m Ot h er   tech n iq u es   ar f r eq u en tl y   u s ed   to   ex te n d   th f l ig h t ti m [ 1 0 ]   an d   to   o f f er   ex p an d ed   task s     a)   T o   s u p p l y   th U A w it h   h i g h er   ca p ac it y   b atter y ,   b u t h i s   ce r tain l y   i n cr ea s es  w ei g h an d   th u s   r ed u ce s   p ay lo ad ,   o r   w h ich   w i ll r ed u ce   th f lig h t ti m o f   t h U A [ 1 1 ] .   b)   T o   b u ild   d o ck in g   tec h n iq u t o   ex ch an g b atter ies a u to m a ti ca ll y   w h en   la n d in g   c)   [ 1 2 13] .   T h is   s o lu tio n   d ec r ea s es  U A lan d i n g   ti m b u n ee d s   ex tr co m p lica te d   m ec h a n ical  co m p o n e n t s   th a t in cr ea s co s t s   an d   r en d er   th s o l u tio n   i m p r ac tical  [ 1 4 ]   d)   T o   tr an s m it  t h p o w er   to   th UAV  w ir eless l y ,   d u r in g   f lig h t   m is s io n   [ 1 5 ] .   On o f   th s u g g ested   s o lu tio n s   u s e s   laser   b ea m   w it h   h i g h   e n er g y .   T h is   tech n iq u is   p o s s i b le  b u ex p en s i v to   u s b ec au s p o w er f u laser   e m i s s io n   s tatio n s   ar n e ce s s ar y   [ 1 6 ]   b u p o s es  a   s er io u s   h ea lt h   d an g er   t h at  co u ld   h ar m   to   h u m an   e y es  [ 1 7 ] ,   an d   h az ar d   b r ea ch   o f   th L a s er   Saf et y   I n itiat iv o f   th e   Fed er al  Av iatio n   A d m i n is tr atio n   ( FAA )   [ 1 8 ]   e)   An o th er   p lau s ib le  m et h o d   is   to   elec tr o m a g n et icall y   tr a n s m it  p o w er   f r o m   g r o u n d   b ase  to   th UA V   w h ile  i n   f li g h [ 1 9 ] ,   Fo r   UA ap p s ,   th e s s y s te m s   m a y   b o m n id ir ec tio n al  an d   ap p ea lin g .   Ho w e v er ,   it  is   s u s ce p tib le  to   en v ir o n m e n tal  m iti g atio n   an d   en er g y   e f f icie n c y   p r o b lem s   [ 2 0 ]   f)   An o th er   m eth o d   o f   w ir eles s   p o w er   tr an s m i s s io n   u s e s   W ir eless   P o w er   T r an s f er   ( W PT )   tech n o lo g y .   W P T   is   p o p u lar   tech n iq u e m p l o y ed   i n   m a n y   lo w   p o w er   c h ar g i n g   ap p licatio n s   f o r   s m a r tp h o n es  an d   elec tr o n ic  d ev ices a n d   w o r k s   a t a   s h o r t - r a n g o n   c h an g i n g   s tatio n   to   ch ar g b y   in d u ctio n   [ 2 1 ] .   T h ap p lica tio n   o f   W PT   tech n o lo g y   m u s co n s id er   th ae r o d y n a m ic  co n s id er atio n s   o f   t h o n b o ar d   ch ar g i n g   s y s te m   an d   av o id   i n cr ea s i n g   t h o v er all  w ei g h o f   th air cr af t.  A l s o ,   th W PT   m o d u le  m u s n o t   in d u ce   i n ter f er en ce   w it h   o th er   elec tr o n ic  s y s te m s   o f   th e   U AV.   Fin a ll y ,   th W P T   tech n o lo g y   m u s g u ar a n tee   ef f icien p o w er   tr an s f er   ev en   w it h   h i g h   co il  m is a lig n m e n to ler an ce ,   w h ic h   ac co u n t s   f o r   th in ac cu r ac ies   o f   lan d in g   [ 2 2 23 ] .   A   s tu d y   W PT   tech n o lo g y   p r esen ted   in   [ 2 4 ]   d ef in es  s y s te m   co m p r i s in g   o f   t w o   cir cu lar   p lan ar   s p ir al  co il s ,   t h m ai n   d is ad v an ta g es   o f   t h at  co n f i g u r atio n   is   t h s ig n i f ica n in cr e ase  i n   w ei g h a n d   p h y s ical  d i m en s io n s   o f   t h c o m p o n en t s   u s ed .   T h at  s y s te m   r ed u ce d   th p a y lo ad   ca p ac ity   o f   t h d r o n a n d   lar g co m p o n e n t s   co m p r o m i s ed   th ae r o d y n a m ic  s tab ilit y   o f   th e   U A V.   T h m ax i m u m   W P T   ch ar g in g   ef f icien c y   i s   d is c u s s ed   i n   an o t h er   ar ticle  [ 2 5 ] ,   th at  ar ticle  r ep o r ted   an   ef f icie n c y   o f   6 3 . 4 %,  w h ich   v ar ied   w it h   ti m e.   Ho w e v er ,   an o th er   ar ticle   [ 2 6 ]   r ep o r ted   ex p er im e n ts   b etter   p er f o r m a n ce   w it h   W P T   s y s te m   ac h ie v i n g   7 5 % c h ar g in g   e f f ic ien c y .     Ma s s ac h u s etts   i n s tit u te   of   tec h n o lo g y   r e s ea r ch er s   [ 1 6 ]   an d   E T Z u r ich   h a v d e v e lo p ed   an   in d ep en d en t   co n tact   r ec h ar g e   s tatio n   f o r   U A V s .   T h is   c h a r g s o l u t io n   i n v o l v es   co n tact   w it h   m ec h a n ica l   elec tr o d es  an d   t h U A m u s lan d   o n   an   ac c u r ate  m an n er   o n   t h c h ar g in g   s tatio n ,   w h ic h   u lti m atel y   in cr ea s e s   th co n tr o co m p le x it y   a n d   th er ef o r af f ec ts   t h co s t s   o f   t h en tire   s y s te m   [ 2 7 ] .   T h s y s t e m   u tili ze s   Vico n   C a m er a   S y s te m   w h ic h   p r o v id es  p r ec is U AV  a n d   g r o u n d   s tatio n   p o s itio n   i n f o r m atio n ,   H o w e v er ,   w s h o u ld   r ec o g n iz t h at   th e   Vico n   C a m er S y s te m   ca n n o b u s ed   o u ts id a n d   t h at,   i n s tead ,   GP s e n s o r s   s h o u ld   b u s ed   d esp ite  in h er e n p o s iti o n   m is ta k e s   [ 2 8 ] .   T h ese   b asic   GP S   s en s o r   m i s ta k e [ 2 9 ]   ca u s p r o b lem s   w it h   p latf o r m   d o ck i n g   a n d   th er e f o r in cr ea s th p r o b ab ilit y   o f   t h f ail u r r ec h ar g i n g .   A   co n tr ac t - b ased   s o lu tio n   allo w s   h i g h   p o w er   tr a n s f er   ef f icie n c y ,   b u o n m aj o r   d r aw b ac k   o f   co n tact - b ased   ch ar g i n g   is   th r eq u ir em en to   p r ec is el y   la n d   o n   t h e   ch ar g i n g   s ta tio n   a n d   t h m e ch an ica s y s te m   in   o r d er   to   m a k co n tact  w it h   th elec tr o d es  to   en ab le  co n d u c tio n ,   w h ich   ev e n t u all y   i n cr ea s es  t h co n tr o a n d   co m p le x it y   a n d   co s [ 3 0 3 1 ] .   Fu r th er m o r e,   ac cu r ate  UA la n d in g   is   o f te n   ch alle n g i n g   ev e n   w i th   a   s o p h is ticated   tar g eti n g   s y s te m ,   as   t h at  s y s te m   m u s t   atte m p to   ac c u r atel y   co m p e n s a te  f o r   t h w ea th er   co n d itio n s   e x p er ien ce d   in   o u t d o o r   en v ir o n m e n ts [ 2 7 29] .   T h is   p ap er   o f f er s   an   alter n ati v s o lu tio n   f o r   an   au to m atic  co n tact  d r o n ch ar g in g   s tatio n   u s i n g   a n   in n o v ati v e   o n b o ar d   ch ar g es  cir cu it.  T h is   s y s te m   e n h a n ce s   th a u to n o m y   o f   U A Vs  b y   av o id i n g   h u m a n   in ter v e n tio n   to   ch ar g w h e n   l an d in g .   T h ch ar g in g   p r o ce s s   o cc u r s   w h e n   th Q u ad co p ter   a ir   v eh icle  is   la n d ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I mp r o ve men t in   en erg c o n ve r s io n   fo r   u n ma n n ed   a eria l v e h icle  ch a r g in g   p a d   ( M.  R . A L - Ob a id i )   769   o n   th e   g r o u n d   p lat f o r m   a n d   t h co n tact  ter m i n als  th at   alr ea d y   i n s tal led   o n   ea c h   s k id   o f   t h e   U A ar to u c h ed   th g r o u n d   p latf o r m ,   w h ic h   is   co m p r is ed   o f   s q u ar s h ap es  co p p er   p lates  w ith   s p ec if ic  d i m en s io n s   an d   alter n ati v el y   p o lar ized   T h d r o n d o esn h a v to   u n p lu g   f r o m   t h lan d i n g   p ad   an d   ca n   r ap id l y   tak o f f   u n h i n d er ed .   T h d r o n ca n   lan d   in   an y   d ir ec tio n   w it h   it s   s k id s   i n   to u c h   w ith   t h p lat f o r m .   C h ar g i n g   b eg i n s   au to m at icall y   w it h o u h u m a n   i n ter f er e n ce .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     T h is   w o r k   o f f er s   s o lu tio n   to   UAV ' s   r ec h ar g s y s te m   u n ce r t ain t y   t h r o u g h   d ir ec in ter ac tio n   w ith   t h e   g r o u n d   ch ar g p lat f o r m   co n f i g u r ed   a s   c h e s s b o ar d   w ith   s u cc ess iv e   co p p er   p latf o r m   w it h   p o s iti v a n d   n eg at iv p o lar itie s .   T h p latf o r m   ca n   b p o w er ed   b y   t w o   e n er g y   s o u r ce s :   in d o o r s   b y   D C   a d ap ter s   o r   o u td o o r s   b y   s o lar   p an el.   T h p r i m ar y   p ar ts   o f   th e   s y s te m   ar s h o w n   in   Fi g u r 1 .           Fig u r 1 .   Ma in   s y s te m   co m p o n en t s       2 . 1 .       P a d Ar ea   Ca lcula t io n   A   r ep ea tab ilit y   test   o f   t h U AV  lan d in g   h as b ee n   ca r r ied   o u t in   t h co u r s o f   2 0   atte m p ts   t o   s p ec if y   t h e   r eg io n   o f   th ch ar g i n g   p ad .   th lan d in g   lo ca tio n   is   m ar k ed   a f ter   ea ch   f li g h to   tr ac k   th U A co v er a g r eg io n   ea ch   ti m u n d er   th s a m f lig h cir cu m s tan ce s .   T h ai m   o f   t h is   e x p er i m e n is   to   as s ess   t h e   p ea k   lan d in g   er r o r   o f   t h XY   to   ca lc u late  t h s iz o f   t h r ec h ar g i n g   p ad   at  t h e   g r o u n d   s tat io n .   T h f i n d in g s   o f   t h ese  e f f o r ts   ar illu s tr ated   in   Fi g u r 2 .           Fig u r 2 .   C h ar g in g   p ad   ar ea   c alcu latio n   p r o ce s s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  17 ,   No .   2 Feb r u ar y   20 20  :   7 6 7   -   7 7 3   770   2 . 2 .       On - B o a rd  Circ uit  Dia g ra m     A   f o u r   co n tac p in s   ar co n n ec ted   to   th p o lar it y   m o d u lat o r   cir cu it,  o n f o r   ea ch   le g   o f   th d r o n e.     Six   d io d r ec ti f ier s   ar e m p lo y ed ,   all  p o s iti v co n n ec ted   at  o n ter m i n al  a n d   s a m f o r   t h e   n e g ati v e,   w h ile  t h e   o th er   t w o   i n p u t   ter m in al s   ar lin k ed   w it h   t h f o u r   d r o n p in s   an d   h a v al p r o b ab ilit y   o f   p o lar it y   ad j u s t m e n t.   T h t w o   o u tp u ter m i n als   a r co n n e cted   to   t h m ai n   t er m in a ls   o f   th e   o n b o ar d   b atter y   o f   t h d r o n e.     T h co n f ig u r atio n   d ia g r a m   o f   th p r o p o s ed   s y s te m   is   s h o w n   in   Fi g u r 3 .   Fig u r 3   s h o w s   th d io d e   b r id g e   s et u p ,   T h co n f i g u r atio n   d esi g n   o f   th is   co m p o n e n o p er ates  to   s u p p l y   s in g le   p o lar it y   c h ar g in g   s i g n a to   t h d r o n e   b atter y   r eg ar d les s   o f   t h d r o n e   an g le  o f   la n d in g ,     th n u m b er   o f   co n tact  p in s   t h at  s h o u ld   b attac h ed   to   g r o u n d   to   ac h ie v t h ch ar g in g   p r o ce s s   is   r estricte d   b et w ee n   ( 2 - 4 ) ,   Ho w e v er ,   if   e ac h   p in   h as  p o s iti v o r   n eg ativ p o lar it y .   T h v o lta g at   th d r o n b atter y   ter m i n als  w a s   ad ap ted   to   r ate  eq u al  to   its   co m p lete  c h a r g v o lta g co n s id er in g   t h d r o p   v o ltag o f   t h e   f o r w ar d   d io d es.  Fig u r 4   s h o w s   t h ex p er i m en tal  co n f ig u r atio n   o f   th p r o p o s ed   f r am e w o r k .   T h is   s y s te m   s etu p   is   d esi g n ed   to   o v er co m e   m is ali g n m en cir c u m s ta n ce s   d u to   lan d in g   d ef ec t.  Dr o n lan d in g   ac cu r ac y   i s   d if f ic u lt   to   ac h ie v b ec au s o f   th v ar iab ilit y   o f   th e n v ir o n m e n a n d   th f li g h co m p en s atio n   r eq u ir ed   d ep en d s   u p o n   th e   ac cu r ac y   o f   th e   lan d i n g   as s is ta n ce   s y s te m .   T h o n - b o ar d   elec tr o n ic  s ett in g s   ar o p ti m ized   to   d ec r ea s th e   co m p o n e n weig h t,  w h ic h   r ed u ce s   co m p le x it y   a n d   co s t s .   I n   o r d er   to   d ec r ea s t h w ei g h o f   th U A V,   b atter y   c h ar g i n g   is   r eg u la ted   at  th g r o u n d   s tat io n .           Fig u r 3 .   A   co n f i g u r atio n   d iag r a m   o f   th p r o p o s ed   s y s te m .       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     Du to   t h lan d i n g   to ler an ce ,   t h is   s et u p   av o id s   an y   m i s alig n m en cir cu m s tan ce s .   T h is   asp ec is   cr itical   in   o u td o o r   d r o n ap p s   as  lan d in g   ac c u r ac y   i s   d if f ic u lt  to   a cc o m p li s h   o w in g   to   v ar iab ilit y   in   e n v ir o n m e n tal   cir cu m s ta n ce s   an d   i n tr i n s ic  i n ac cu r ac ie s   o f   lan d i n g   s u p p o r s y s te m s .   T h elec tr o n ic  cir cu its   o n   b o ar d   ar e   o p tim ized   to   d ec r ea s w ei g h t,  cir cu it  co m p lex it y ,   a n d   co s t.  T h b atter y   ch ar g r eg u latio n   is   ca r r ied   o u o n   th e   s id o f   th e   s u p p l y   ( g r o u n d   s ta tio n )   to   d ec r ea s e   p a y lo ad   an d   s ize  o f   t h o n b o ar d   eq u ip m e n t.   T h p r o b ab ilit ies   o f   th n u m b er   o f   lan d i n g s   ( P c)   ca n   b d is p lay ed      4 !   2 4 .   W h er th d is co n n ec tio n   p in   o cc u r r en ce s   ar ex clu s i v e,   th at  r ep r esen t th la n d in g   o n   t h ch e s s - p ad   w it h   le s s   t h an   4   co n tact s .       3 . 1 .       Cha r g ing   Ana ly s is     T h ch ar g c u r r en a n d   th v o ltag d u r i n g   th c h ar g in g   p r o ce s s   is   s h o w n   i n   F ig u r 5   a n d .   Fig u r 6   r es p ec tiv el y .   A   f u l ch ar g i n g   l ast  ap p r o x i m atel y   1 8 0   m i n .   n atu r all y ,   th c u r r en d u r in g   c h ar g in g   p er f o r m a n ce   o f   th p o w er   s u p p l y   s tar ts   f o r   d r o p   w it h   ti m as  an   in d icati o n   o f   th s u cc e s s f u ch ar g in g   p r o ce s s .   T o   s u p p l y   r eg u lated   1 2 . 5 o u tp u t   th e   in p u v o lt ag e   is   s et   to   1 3 . 7 5   t h is   b alan ce s   t h f u ll  c h a r g v o lta g o f   t h e   o n b o ar d   b atter y ,   Ho w e v er ,   th e   b atter y   v o ltag s h o w s   r is in g   d u r in g   ti m a s   a n   i n d icatio n   o f   s u cc e s s f u s to r ag e   o f   p o w er .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I mp r o ve men t in   en erg c o n ve r s io n   fo r   u n ma n n ed   a eria l v e h icle  ch a r g in g   p a d   ( M.  R . A L - Ob a id i )   771       Fig u r 5 .   C h ar g in g   cu r r e n t v er s u s   ti m e       Fig u r 6 .   On b o ar d   b atter y   v o lt ag d u r in g   t h ch ar g i n g   p r o ce s s       3 . 2 .       Cha r g ing   Resul t s   B a s ed  o n P o w er   Su pp ly   T o   v er if y   c h ar g i n g   r eliab ilit y   an d   p er f o r m a n ce ,   w h av in v esti g ated   t w o   t y p es  o f   e n er g y   p r o v id er s .   First,  w e   h a v co n n ec ted   t h c h ar g i n g ,   p latf o r m   w i th   a   D C   p o w er   s u p p l y   to   an i m ate   t h s tan d ar d   co m m er cia l   p o w er   s u p p l y .   Seco n d ,   w h a v co n n ec ted   th c h ar g i n g   p la tf o r m   to   th s o lar   p an el  w it h   d i m en s io n s   o f   1   m 2   an d   m ax i m u m   p o w er   o f   P   1 0 0   W .   A s   s h o w n   i n   Fi g u r 7 an d   Fig u r 8 ,   r esp ec tiv el y .             Fig u r 7 .   T h test   to   en s u r t h r eliab ilit y   o f   t h d ir ec t c o n ta cts  m et h o d           Fig u r 8 .   ch ar g i n g   p r o ce s s   p o w er ed   b y   s o lar   P m o d u le       T h test   to   en s u r th r eliab ili t y   o f   t h d ir ec co n tacts  m et h o d   f o r   ch ar g in g   t h o n b o ar d   d r o n b atter y .   T h o u tco m o f   th at te m p t s   p o s itiv el y   co n tr ib u ted   w it h   th p r esen ted   m et h o d ,   w h er cu r r en f lo w   f r o m   t h e   p o w er   s u p p l y   to   th b atter y   t h r o u g h   t h c h ess b o ar d   an d   t h o n b o ar d   co n tacts  o n ce   t h e   d r o n to u ch es  th e   ch ar g i n g   p latf o r m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  17 ,   No .   2 Feb r u ar y   20 20  :   7 6 7   -   7 7 3   772   4.   CO NCLU SI O N     T h is   s t u d y   p r o v id es  a n   o p ti m u m   co n tact  tile  co n f i g u r ati o n   f o r   U AV  g r o u n d   c h ar g in g   p latf o r m .     A ll   t h U A V   o n - b o ar d   co m p o n en t s   d esi g n   to   h av m i n i m u m   e f f ec t   o n   f li g h ae r o d y n a m ics   an d   t h c ir cu it   d esig n   is   v er y   co m p ac i n   o r d er   to   r e d u ce   th air cr af t ' s   weig h t.  T h is   r esear ch   in n o v a tes   s i x   s er ie s   o f   d io d b r id g es  lin k ed   to   th d r o n s k id s   a n d   f o u r   s p r in g   co n tac p in s .   T h ese  s p r in g   co n tac ts   in ter f ac w i th   th e   p latf o r m   la y o u to   s tar b atte r y   r ec h ar g i n g   ef f ec ti v el y   a n d   au to n o m o u s l y   u p o n   la n d i n g   T h is   d esi g n   o f   th e   lan d in g   p ad ,   h o w e v er ,   h as  co n s tr ai n ts   a n d   is   s u s ce p tib le  to   is s u es  ca u s ed   b y   p r ec ip itatio n .   Fu tu r w o r k   co u ld   b ca r r ied   o u to   s o lv th es p r o b lem s .   T h la y o u o f   t h lan d i n g   p ad   co u ld   co m p en s ate  f o r   m o is tu r e   p r o b lem s   to   r esi s t t h lo ad   m o d if icatio n s   b et w ee n   n ei g h b o r in g   p ad s .   I n   tu r n ,   p r esen f lo w   in   t h g r o u n d - b ased   p latf o r m   ca n   b li m i ted   an d   p r o tecte d   ag ain s s h o r cir cu its .   A ls o ,   A   h ea ti n g   co m p o n en co u ld   also   b ad d ed   to   ev ap o r ate  h u m id it y   f o llo w i n g   th r ed u ctio n   o f   p r ec ip itati o n .   A d d itio n al  i m p r o v e m en t s   ar f ea s ib le  f o r   th e   au t o n o m o u s   o u td o o r   an d   in d o o r   en er g y   s o u r ce s   f o r   t h g r o u n d   s tat io n s .   T h d ev elo p m en o f   t h i s   p latf o r m   o f f er s   a n   ef f ec ti v a n d   s ca lab l UA c h ar g i n g   s c h e m e .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h au th o r s   ac k n o w led g u n i v er s it y   P u tr Ma la y s ia  ( UP M )   f o r   s u p p o r tin g   t h i s   r esear ch   w o r k   u n d er   s u p er v i s io n   a n d   f u n d   b y   FR G Gr an ( 5 5 4 0 0 7 6 )   an d   Kem e n ter ian   P elaj ar an   Ma la y s ia  ( K P M)   an d   I n s tit u te  o f   A d v an ce d   T ec h n o lo g y   ( I T MA )   in   w h ic h   t h is   w o r k   w a s   p o s s i b le.       RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   Ha ss a n a li a n   a n d   A .   A b d e lk e f i ,   Clas sif ic a ti o n s,  a p p li c a ti o n s ,   a n d   d e sig n   c h a ll e n g e o f   d ro n e s: A   re v ie w ,   Pro g .   Aer o sp .   S c i. ,   v o l .   9 1 ,   p p .   9 9 - 1 3 1 ,   A p ril ,   2 0 1 7 .   [2 ]   H.  Kim ,   L .   M o k d a d ,   a n d   J.   Be n - Oth m a n ,   De sig n in g   U A V   S u rv e i ll a n c e   F ra m e w o rk f o S m a rt  Cit y   a n d   Ex ten siv e   Oc e a n   w it h   Diffe re n ti a P e rsp e c ti v e s,”  IEE Co mm u n .   M a g . ,   v o l.   5 6 ,   n o .   4 ,   p p .   9 8 - 1 0 4 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   M .   S u p p o rt   a n d   I .   By ,   1 2   U n it e d   S tate P a ten (   4 5   Da te o f   P a t e n t : ,   v o l.   1 ,   n o .   1 2 ,   2 0 1 6 .   [4 ]   C.   Yu a n ,   Y.   Zh a n g ,   a n d   Z.   L iu ,   A   su rv e y   o n   tec h n o lo g ies   f o a u to m a ti c   f o re st  f ire  m o n it o rin g ,   d e tec t io n ,   a n d   f ig h ti n g   u sin g   u n m a n n e d   a e rial   v e h icle s   a n d   re m o te  se n sin g   t e c h n iq u e s,”  Ca n .   J .   Fo r.  Res . ,   v o l.   4 5 ,   n o .   7 ,     p p .   7 8 3 - 7 9 2 ,   2 0 1 5 .   [5 ]   K.  P .   V a lav a n is  a n d   G .   J.  V a c h ts e v a n o s,  Ha n d b o o k   o f   u n m a n n e d   a e rial  v e h icle s,”  Ha n d b .   Un ma n n e d   Aer .   Veh . p p .   1 - 3 0 2 2 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   C.   H.  Ch o i,   H.  J.  Ja n g ,   S .   G .   L i m ,   H.  C.   L i m ,   S .   H.  Ch o ,   a n d   I.   G a p o n o v ,   A u to m a ti c   w irele ss   d ro n e   c h a rg in g   sta ti o n   c re a ti n g   e ss e n ti a e n v ir o n m e n f o c o n ti n u o u d ro n e   o p e ra ti o n ,   2 0 1 6   I n t.   C o n f .   Co n tro l.   A u to m.   In f .   S c i .   ICCAIS   2 0 1 6 ,   p p .   1 3 2 - 1 3 6 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   T .   Die tri c h ,   S .   Kru g ,   a n d   A .   Z imm e r m a n n ,   A n   e m p iri c a l   stu d y   o n   g e n e ric  m u lt ico p ter  e n e rg y   c o n su m p ti o n   p ro f il e s,”  1 1 t h   A n n u .   IE EE   In t.   S y st.  Co n f.   S y sCo n   2 0 1 7   -   Pro c . ,   2 0 1 7 .   [8 ]   P .   S a ru n ic  a n d   R.   Ev a n s,  Hie ra rc h ica m o d e p re d ictiv e   c o n tr o l   o f   UA V p e rf o r m in g   m u lt it a rg e t - m u lt ise n so r   trac k in g ,   IEE T ra n s.   Aer o sp .   E lec tro n .   S y st. ,   v o l.   5 0 ,   n o .   3 ,   p p .   2 2 5 3 - 2 2 6 8 ,   2 0 1 4 .   [9 ]   B.   L e e ,   S .   K w o n ,   P .   P a rk ,   a n d   K.  Kim ,   A c ti v e   p o w e r   m a n a g e m e n s y ste m   f o a n   u n m a n n e d   a e rial  v e h icle   p o w e re d   b y   so lar ce ll s,  a   f u e c e ll ,   a n d   b a tt e ries ,   IEE T ra n s.  Aer o sp .   El e c t ro n .   S y st. ,   v o l .   5 0 ,   n o .   4 ,   p p .   3 1 6 7 - 3 1 7 7 ,   2 0 1 4 .   [1 0 ]   D.  R.   Da le,  A u to m a ted   G ro u n d   M a in te n a n c e   a n d   He a lt h   M a n a g e m e n f o A u to n o m o u Un m a n n e d   A e rial  V e h icle s,”  S . B.   P h y s. ,   n o .   2 0 0 6 ,   2 0 0 6 .   [1 1 ]   K.  Ne it z k e ,   Ro tar y   W in g   M icro   A ir  V e h icle   En d u ra n c e .   [1 2 ]   D.  L e e ,   J.  Zh o u ,   a n d   W .   T .   L in ,   A u to n o m o u s b a tt e ry   s wa p p in g   s y ste m   f o q u a d c o p t e r,   2 0 1 5   In t .   Co n f.   U n ma n n e d   Ai rc r.  S y st.  ICUAS   2 0 1 5 ,   p p .   1 1 8 - 1 2 4 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   K.  A .   O.  S u z u k i,   P .   Ke m p e F il h o ,   a n d   J.  R .   M o rr iso n ,   A u to m a ti c   b a tt e r y   re p lac e m e n s y ste m   f o UA V s:  A n a l y sis   a n d   d e sig n ,   J .   In tell.   Ro b o t.   S y st.   T h e o ry   A p p l . ,   v o l.   6 5 ,   n o .   1 - 4 ,   p p .   5 6 3 - 5 8 6 ,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   S .   Ju n g ,   T .   L e e ,   T .   M in a ,   a n d   K.  B.   A ri y u r,   In d u c ti v e   o M a g n e ti c   Re c h a rg in g   f o S m a ll   U A V s,”  n o .   A p ril   2 0 1 6 ,   2 0 1 2 .   [1 5 ]   T .   Nu g e n a n d   J.  Ka re ,   L a se p o w e f o U A V s,”  L a se r M o ti v .   W h i te P a p . ,   p p .   1 9 ,   2 0 1 0 .   [1 6 ]   N.  K.  Ure ,   G .   C h o w d h a ry ,   T .   T o k so z ,   J.  P .   Ho w ,   M .   A .   V a v rin a ,   a n d   J.  Via n ,   A n   a u to m a ted   b a tt e ry   m a n a g e m e n s y ste m   to   e n a b le  p e rsiste n m is sio n w it h   m u lt ip le  a e rial  v e h icle s,   IEE E/ AS M T ra n s.  M e c h a tro n i c s ,   v o l.   2 0 ,   n o .   1 ,   p p .   2 7 5 - 2 8 6 ,   2 0 1 5 .   [1 7 ]   T .   J.  Nu g e n t,   Jr.  a n d   J .   T .   Ka re ,   L a s e p o w e b e a m in g   f o d e f e n se   a n d   se c u rit y   a p p li c a ti o n s,” p .   8 0 4 5 1 4 ,   2 0 1 1 .   [1 8 ]   O m a I.   Da ll a B a sh i,   W .   Z.   W a n   Ha sa n ,   N.  Az is,   S .   S h a f ie  a n d   Hiro a k W a g a tsu m a ,   A u to n o m o u Qu a d c o p ter  A lt it u d e   f o M e a su rin g   Risk y   Ga se in   H a z a rd   A re a ”  J o u rn a o f   T e lec o mm u n ica ti o n ,   El e c tro n ic  a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g ,   p p .   31 - 3 4 ,   2 0 1 8     [1 9 ]   T .   Ca m p i,   S .   Cru c ian i ,   a n d   M .   F e li z ian i,   W irele ss   P o w e T ra n s f e r   T e c h n o lo g y   A p p li e d   to   a n   A u to n o m o u El e c tri c   UA V   w it h   a   S m a ll   S e c o n d a ry   Co il ,   En e rg ies ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 ,   p p .   3 5 2 ,   2 0 1 8 .   [2 0 ]   C.   S o n g   e a l. ,   EM Re d u c ti o n   M e th o d in   W irele ss   P o w e T ra n sf e S y ste m   f o Dro n e   El e c tri c a Ch a rg e Us in g   T ig h tl y   Co u p led   T h re e - P h a se   Re so n a n M a g n e ti c   F ield ,   I E EE   T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l .   6 5 ,   n o .   9 ,     p p .   6 8 3 9 - 6 8 4 9 ,   2 0 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I mp r o ve men t in   en erg c o n ve r s io n   fo r   u n ma n n ed   a eria l v e h icle  ch a r g in g   p a d   ( M.  R . A L - Ob a id i )   773   [2 1 ]   A .   Ku rs,  A .   Ka ra li s,  R.   M o ff a tt ,   J.  D .   Jo a n n o p o u l o s,  P .   F ish e r,   a n d   M .   S o lj a c ic,  S u p p o rti n g  :  W irele ss   p o w e tran sf e v ia stro n g l y   c o u p led   m a g n e ti c   re so n a n c e s.,   S c ien c e ,   v o l.   3 1 7 ,   n o .   5 8 3 4 ,   p p .   8 3 - 8 6 ,   2 0 0 7 .   [2 2 ]   G .   a .   Co v ic an d   J.  T .   Bo y s,  In d u c ti v e   P o w e T ra n s f e r,   Pro c .   IEE E ,   v o l.   1 0 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 7 6 - 1 2 8 9 ,   2 0 1 3 .   [2 3 ]   N.  S h i n o h a ra ,   P o w e W it h o u W ires ,   IEE M icr o w.   M a g . ,   v o l .   1 2 ,   n o .   7 ,   p p .   S 6 4 - S 7 3 ,   2 0 1 1 .   [2 4 ]   T .   Ca m p i,   F .   Dio n isi,   S .   Cru c ian i,   V .   De   S a n ti s,  M .   F e li z ian i ,   a n d   F .   M a ra d e i,   M a g n e ti c   f i e ld   lev e ls  in   d ro n e e q u ip p e d   w it h   W i re les P o w e T r a n sf e t e c h n o lo g y ,   2 0 1 6   Asi a - P a c if ic  In t.   S y mp .   El e c tro ma g n .   C o mp a t .   AP EM C   2 0 1 6 ,   p p .   5 4 4 5 4 7 ,   2 0 1 6 .   [2 5 ] .   M u h a m m a d   Ra m e z ,   M o h d   Am r a ll a h   M o h d   M u sta f a ,   Wan   Zu h a   W a n   Ha sa n ,   S u h a id S h a f ie;  Ef fi c ien Ch a rg i n g   Pa d   f o Un ma n n e d   Aer ia Veh i c le  Ba se d   o n   Dire c Co n ta c t ,   IEE 5 t h   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   S ma r t   In stru me n ta ti o n ,   M e a su re me n a n d   Ap p li c a ti o n s ( ICS IM A),   2 0 1 8 .     [2 5 ]   A .   Bin   Ju n a id ,   Y.  L e e ,   a n d   Y.  Kim ,   De si g n   a n d   im p le m e n tatio n   o f   a u to n o m o u w irel e ss   c h a rg in g   sta ti o n   f o ro tary - w in g   U A V s,”  Aer o sp .   S c i.   T e c h n o l . ,   v o l .   5 4 ,   p p .   2 5 3 - 2 6 6 ,   2 0 1 6 .   [2 6 ]   A .   Bin   Ju n a id ,   A .   Ko n o ik o ,   Y.  Z w e iri ,   M .   N.  S a h in k a y a ,   a n d   L .   S e n e v iratn e ,   A u to n o m o u w irele s se l f - c h a rg in g   f o m u lt i - ro t o u n m a n n e d   a e rial  v e h icle s,”  En e rg ies ,   v o l.   1 0 ,   n o .   6 ,   p p .   1 - 1 4 ,   2 0 1 7 .   [2 7 ]   J.  L e o n a rd ,   A .   S a v v a ris,   a n d   A .   Tso u rd o s,  En e rg y   M a n a g e m e n in   S w a r m   o f   Un m a n n e d   Ae rial  V e h icle s,”  J .   In tell.   Ro b o t.   S y st. ,   v o l .   7 4 ,   n o .   1 - 2 ,   p p .   2 3 3 - 2 5 0 ,   2 0 1 4 .   [2 8 ]   R.   M .   F a h e e m ,   S .   Az iz,  A .   Kh a li d ,   a n d   M .   Ba sh ir,   UA V   Em e r g e n c y   L a n d in g   S it e   S e lec ti o n   S y ste m   u sin g   M a c h i n e   V isio n ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 - 2 0 ,   2 0 1 6 .   [2 9 ]   A .   H.  S a b r y ,   W .   Z.   W a n   Ha sa n ,   M .   Zai n a l,   M .   A m ra n ,   a n d   S .   B.   S h a f ie,  A lt e rn a ti v e   S o lar - Ba tt e r y   Ch a rg e   Co n tr o ll e t o   Im p ro v e   S y st e m   Eff icie n c y ,   Ap p l.   M e c h .   M a ter . ,   v o l .   7 8 5 ,   n o .   F e b r u a ry   2 0 1 6 ,   p p .   1 5 6 - 1 6 1 ,   2 0 1 5 .   [3 0 ]   A .   H.  S a b ry ,   W .   Z.   W .   Ha sa n ,   M .   Z.   A .   A b   Ka d ir,   M .   A .   M .   Ra d z i,   a n d   S .   S h a f ie,  DC - b a se d   sm a rt  P V - p o w e re d   h o m e   e n e rg y   m a n a g e m e n s y ste m   b a se d   o n   v o lt a g e   m a tch in g   a n d   R F   m o d u le,”  PL o S   O n e ,   v o l.   1 2 ,   n o .   9 ,   2 0 1 7 .   [3 1 ]   T .   S .   G u n a wa n ,   I.   R.   H.   Ya ld i,   M .   Ka rti w i,   H.  M a n so r,   " P e rf o rm a n c e   Ev a lu a ti o n   o f   S m a rt   Ho m e   S y ste m   u sin g   In tern e o f   T h in g s,"   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica l   a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g ,   v o l.   8 ,   p p .   4 0 0 - 4 1 1 ,   2 0 1 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.