无人机激光跟踪与无线供能系统

李志鹏，张燕革，艾 勇，冯晓芸

(武汉大学 电子信息学院，武汉 430072)

引 言

无人机(unmanned aerial vehicles，UAV)是一种由内嵌程序智能控制或无线电设备远程遥控，以执行军事作战任务或者相关民用任务的非载人飞行器。目前用于航拍的无人机日益增多，不仅越来越多的企业开始进军无人机市场，而且军用无人侦察机也在战场上发挥着越来越重要的作用，未来无人机领域的高速发展已成定局。然而无人机面对同一个挑战，那就是工作时间短、续航能力差。为了延长无人机的续航时间，空中加油、采用新型燃料电池以及使用太阳能供电等多种方案被提出。本文中提出一种新型的激光无线供能技术。其一，与空中加油相比，激光供能不仅适用于大型无人机，也适用于小型无人机，而前者则只对大型无人机有较好的实用性并且在战场容易使目标暴露；其二，与采用新型燃料电池相比，激光供能可以持续进行，且激光具有很高的功率密度，在光电池面积足够的情况下，可以同时供给无人机工作用电以及对内置蓄电池的充电，而新型燃料电池的能量密度则不能无限提高；其三，太阳能确实是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，然而其受天气影响严重，而且功率密度较低，供给无人机使用时必须采用很大面积的太阳能电池板，而小型无人机是难以负载如此大面积、高质量的电池板的。相较而言，激光传能受天气因素影响较小，尽管大气对激光有一定的削弱作用，但其仍能够保留足够的能量供无人机运作，同时激光具有极高的能量密度，选用合适的光伏电池，将有可能实现对强激光进行小面积接收，更加适合于小型无人机的携带使用[1-3]。……