激光补给无人机跟踪方法研究

激光供能无人机能实现能量实时补给,提升无人机续航时间。无人机一般情况下,飞行距离地面固定补给站较远,激光光斑增大到完全覆盖无人机机身,导致无线能量传输距离过远,以及如何实施激光跟踪瞄准。针对上述问题,本文提出了一种新的跟踪瞄准方法,根据安装在光伏电池板上光敏传感器的输出电压的对比来对无人机进行最优追踪。经计算得出东西向的偏移量为2.310 mm,与实际偏移量2 mm近似,误差0.31 mm。     

无人机激光无线能量传输APT系统跟踪设计

无人机激光无线能量传输捕获、瞄准、跟踪(APT)系统是系统接收端获得稳定能源的保障。为了解决能量传输过程中充电链路高效可靠的问题, 结合无人机激光能量传输系统特点及实际需求, 在设计中建立自适应感兴趣区域, 提高图像处理速度, 降低噪声, 准确提取目标坐标; 综合考虑多重误差后通过Kalman预测算法实现稳定跟踪, 并根据系统特点提出了系统功率传输效率的计算方案。结果表明, 当无人机飞行速率在18km/h内, 该APT系统能够在300m~500m距离准确跟踪无人机, 跟踪精度在320μrad内。该方案能够保证激光能量传输过程的跟踪精度与可靠性。     

无人机激光跟踪与无线供能系统

为了解决无人机工作时间短、续航能力差的问题,采用激光无线供能的方式给无人机进行续航,提出并设计了一套基于跟踪、捕获、瞄准的激光无线能量供给系统,并进行了理论分析,同时在外场200m范围内进行了无人机激光无线供能实验。结果表明,该系统整体光电转换效率约为12%,跟踪精度优于500μrad。该研究为激光跟踪与无线供能技术用于小型航天飞行器提供了参考。     

激光无线能量传输效率的实验研究

为了提高激光无线能量传输系统的转换效率,基于单结GaAs光电池的工作原理,用调节照射光电池的激光参量的方法,从理论上对激光无线能量传输系统的有关部分进行了优化设计,并通过实验研究了激光波长、激光强度等因素对光电池能量转换效率的影响。结果表明,单结GaAs光电池对单色激光的光电转换效率远高于传统的单晶硅电池,最高转化效率可达61.2%。该结果对于激光无线能量传输技术的应用具有一定参考价值。     

无人机激光充电跟踪瞄准精度分析

无人机激光充电相比于太阳光充电,能够提高充电能量功率及改善持续充电性能。自动跟踪瞄准精度是无人机激光充电的关键指标。结合激光充电系统的工作原理及组成部件,分析了无人机激光充电跟踪瞄准精度。通过建立无人机激光充电跟踪瞄准模型,分析了对跟踪瞄准精度产生影响的各项误差因素,以及各单项误差变化分别对方位角和天顶角瞄准综合误差的影响。在此基础上进行合理的误差分配,通过误差综合计算得出激光充电跟踪瞄准的方位角和天顶角综合误差。通过对系统瞄准精度的分析,为后续标定提供了理论参考依据。     

运动目标激光跟踪瞄准中的闭环研究

在利用激光实现对运动目标的跟踪瞄准过程中,必然会受到目标运动特性的限制以及各种大气条件(湍流、热晕等因素)的影响,导致激光能量损耗、光束漂移、激光波前发生畸变等,使得激光能量不能会聚于目标上,而是发散为一片,无法起到打击军事目标或有效跟踪锁定的作用.要解决这些问题,使激光能量可以有效地集中于运动目标上而不脱靶,就首先要在运动目标与激光发射(接受)系统之间建立闭环联系.本文利用非线性光学相位共轭技术,补偿大气给激光波前带来的畸变,对运动目标进行跟踪瞄准,在激光系统与目标之间建立起闭环联系.在原理上,以静止目标闭环理论为基础,充分考虑到了信标光和大气效应对跟瞄的影响,建立了运动目标的闭环模型,并计算了对远距离(1 km)目标进行跟踪时共轭系统的增益.在实验上,利用受激布里渊散射相位共轭技术,在室内18 m远处模拟了对运动目标进行跟踪瞄准的原理性实验,用CCD相机记录了信号光斑与共轭跟瞄光斑,分析了这些光斑的光场分布.实验结果表明共轭跟瞄光的能量能较好地集中于很小的区域内,而不象信号光那样发散为一片,从而证明了本文所用方法对运动目标进行跟踪瞄准的有效性.(PB3)     

高效率激光无线能量传输系统闭环控制研究

为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究,基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型,实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制,并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性,提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法.结果表明,...     

基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法研究

无线能量传输(WPT)和移动边缘计算(MEC)可以为无线设备提供能量供应和任务计算,有效提高设备的能量效率。该文提出一种基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法,在所提方法中,通过联合优化能量收集(EH)时间、用户发射功率和卸载决策,最小化系统总能耗。利用块坐标下降法(BCD),将优化问题分解为两个子问题,通过交替优化来获得最优能量收集时间、用户发射功率和卸载决策。仿真结果表明,该文提出的系统能耗优化方法优于其他基准方案,并且系统所需能量可以显著减少。     

激光无线能量传输技术的发展

无线能量传输技术包括微波无线能量传输与激光无线能量传输(LWPT)两种技术途径。介绍了LWPT技术的基本概念,综述了LWPT技术的国内外发展历史和现状,分析了LWPT技术的主要研究内容,预测了LWPT技术的发展方向和可能的应用。对比国内外情况可知,国内LWPT研究还处于理论和应用初期,需要更多地投入推动其发展进步。     

磁耦合谐振无线携能通信系统建模与分析

摆脱有形介质的束缚,让信息与能量传输能够更加灵活方便一直是用户对于设备的潜在需求。文中基于磁耦合谐振方式提出一种无线能量与信息同步传输并形成信息回路反馈的方式,通过建立实验装置模型,验证系统方案的可行性,并对系统能量传输效率部分建立等效模型分析,通过仿真给出传输效率与距离的关系曲线,并通过对比仿真数据与实验数据,验证了等效模型分析的正确性。     

无线功率传输的便携性设备应用

为了使无线功率传输在给多个设备充电时不再需要电源线和庞大的充电设备,例如实验移动设备(如移动手机)放在无线传输设备附近能够实现充电,可以通过改变手机等设备的位置,角度,离发射设备的距离等实现无线充电.为了这解决了长期以来的兼容性难题,拟用电容性电能传输(CPT),应用AD-DC,DC-AC转换技术实现对移动设备的充电.通过改进设计,无论是整流桥还是偏置网络,我们均是通过采用开关电源来提高效率.这种解决方案比常规体系结构更适合集成电路(IC)实现.实验应用表明,该系统能提高无线功率传输效率90％.     

激光输能光电转换增效方法研究现状

光电转换效率是激光输能技术的重要指标,如何提高光电转换效率是目前激光输能技术研究的重点。在光电转换基本原理的基础上,分析了光电转换效率的影响因素,介绍了光电转换增效方法,以期为解决光电转换效率较低问题及推进激光输能技术实用化提供参考。     

基于电磁耦合的无线能量传输技术应用及展望

电磁耦合能量传输作为一种摆脱传统导线连接的能量传递方式,具有灵活、便捷、安全系数高等优点。在工农业生产和生活的各个领域都具用巨大的应用价值和潜力。针对电磁耦合能量传输技术优点和应用潜力,了解电磁耦合的能量传输技术研究现状,推进该技术的进一步走向实践和应用显得尤为重要。通过分析最新文献和研究成果,归纳总结出研究现状和发展趋势;研究结果表明:电磁耦合的能量传输技术的研究重点主要是如何提高传输功率、传输效率及传输距离等;该研究工作能够为电磁耦合的无线能量传输技术研究提供支撑。     

Opportunistic secure transmission scheme for simultaneous wireless information and power transfer

Aiming at the different requirements of energy transmission and information transmission in simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT),an opportunistic transmission scheme was proposed for enhancing physical layer security.Firstly,a SWIPT network with multi-cells was considered where multi-users,multi-eavesdroppers and the users were assumed to adopt time-switching based receivers and employ non-linear conversion model to harvest energy.The transmitter could dynamically switch between information transmission and power transfer according to the channel state,breaking the traditional fixed slot allocation scheme of energy transmission and information transmission.On this basis,the performances of energy transmission and information transmission were analyzed comprehensively,including the stability and efficiency of energy transmission,and the reliability and security of information transmission in the scenario of independent eavesdropping and joint eavesdropping.Next,a switching threshold optimization model was given to maximize its secrecy throughput under the constraint of the energy transmission,the reliability and secrecy performance requirements of information transmission.Finally,simulation results verify the validity of the proposed scheme.     

基于ERPT无线供电系统的设计

为了解决电能传输中由摩擦与传输介质老化产生的电能传输风险等问题,提出了基于电磁谐振型电能够传输技术（ERPT）的无线供电系统设计,主要通过调节发射场电磁频率使之与接收场固有频率一致,进而引起电磁共振产生强电磁耦合实现电能的无线高效传输。通过分析线圈谐振频率、互感系数、线圈内阻等参数之间的关系得到ERPT的理论效率值,并通过实际例子验证了理论值的正确性。     

温湿度实时采集与无线传输系统的研究

设计了一套远程温湿度实时监控系统。该系统包括温湿度检测与显示模块,无线发射模块以及无线接收和处理模块。对搭建后的系统测试结果表明：系统使用灵活、成本低廉,能够同时实现多点温湿度的测量与传输。该系统可方便地嵌入到无线监测系统中。     

基于簇结构超宽带无线传感器网络的传输功率优化选择算法

在簇结构超宽带无线传感器网络中,为了在可接受的实现成本范围内解决节能与功率控制问题,提出了一种传输功率优化选择算法,同时满足了预设的数据传输速度和最大限度的节能要求.然后详细地分析了该算法实现的可行性、复杂度和实现成本.仿真结果表明,本算法得出的最优传输功率大大小于传感器节点可获取的最大功率,并可以根据网络背景噪声和最大传输速度的变化而动态调整;该算法可以较为显著地延长传感器节点寿命;另外,仿真结果还表明本算法的实现成本是合理的且可接受的.