激光供能无人机集群充电策略研究

发布时间：2024-03-31 13:20

　　在复杂的环境中,单个无人机(UAV)执行任务的效率比较低,因此UAV越来越趋向于集群化、协作化。对于激光供能UAV集群来说,高效的充电调度对提高UAV集群的生存能力至关重要。本文提出了一种基于实时能量检测的在线充电策略(REDOCS)。根据UAV各个时刻的剩余能量计算出UAV的实时能量消耗率,然后计算每个UAV的剩余飞行时间以此来选择需要充电的UAV。相较于离线充电策略,REDOCS可以在提高整个网络的运行效率的同时降低UAV集群迫降率。最后通过算例验证,证明了REDOCS在UAV集群充电调度上表现更优。

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1UAV集群激光充电示意图

UAV激光无线供能系统主要由地面激光能量发射机和激光能量接收机组成[10]。如图1所示,主要包括:电源、激光器、跟瞄系统、光电转换系统、充电电池等。激光器将激光发射出去照射到激光接收端,由光电转换系统将激光能转换为电能为电池充电[11]。3无人机集群激光充电网络模型

图2充电调度算法流程图

基于上述改进的蚂蚁算法和信息素更新策略,我们在基于实时检测UAV动态能耗的UAV群激光充电策略中在考虑UAV群的迫降率与UAV与LC的距离及UAV的剩余能量的基础上选着下一UAV进行充电,充电调度算法流程图如图2所示。5算例验证

图3不同激光功率密度下GaAs光伏电池的输出功率

本节用同波长(808nm)不同功率的激光对GaAs光伏电池进行充电,分析其性能,其性能如图3所示。从图3可以看出当激光功率密度为7W/cm2时,GaAs电池的输出功率达到176W,但光电转换率为25%,严重浪费了资源。当激光功率密度为1W/cm2,光电转换率达到了46.....

图4不同充电功率下的策略性能

本节在4.1节的基础上分析激光功率对充电策略性能的影响,并进一步验证4.1节所选激光功率密度的合理性。其他参数为上述默认值,激光功率密度从3W/cm2到7W/cm2依次变化。三种充电策略的性能变化如图4所示。从图4(a)可以看出,随着充电效率的逐步提高,UAV集群的迫降率同步....

本文编号：3943990