多旋翼无人机无线充电技术研究进展与发展趋势 .pdfVIP

多旋翼无人机无线充电技术研究进展与

发展趋势

摘要：无线充电技术是通过电磁波、磁场、电场或声波等形式将电能无线传

输到被充电设备的一种技术。其基本原理是将发射端产生的电磁场或磁场感应到

接收端上，从而使得接收端上的电子得到激发，进而完成电能转移的过程。多旋

翼无人机在现代军事、民用、商业等领域中得到了广泛的应用，但是其航时受限

于电池容量和充电时间。因此，研究多旋翼无人机的无线充电技术是解决其航时

问题的重要途径。本文首先介绍了多旋翼无人机的发展和现状，然后综述了无线

充电技术的基本原理和分类，接着阐述了多旋翼无人机的无线充电技术的研究进

展，包括无线能量传输技术、无线光电转换技术和电磁辐射技术等。最后，本文

总结了多旋翼无人机无线充电技术的发展趋势，并提出了未来研究的方向和重点。

关键词：多旋翼无人机；无线充电；能量传输；光电转换；电磁辐射

引言：多旋翼无人机（Multi-rotorUAV）是一种能够在空中自主飞行的无

人机，由多个旋翼组成，通过改变旋翼的转速和方向来实现姿态控制和飞行控制。

多旋翼无人机具有灵活性高、操控简单、适应性强等优点。然而，多旋翼无人机

的航时受限于电池容量和充电时间，这限制了其在实际应用中的使用。为了解决

这个问题，研究无线充电技术成为了一个热门的话题。无线充电技术可以将能量

通过无线信号传输到多旋翼无人机中，从而实现对其进行充电。因此，研究多旋

翼无人机的无线充电技术对其实现长时间飞行具有重要意义。

一、多旋翼无人机无线充电技术的研究进展

1.无线能量传输技术

无线能量传输技术是利用电磁波或磁场将电能无线传输到多旋翼无人机上的

一种技术。其优点在于可以实现远距离充电，但需要保证传输效率和传输距离的

平衡。

（1）电磁感应充电技术

电磁感应充电技术是将发射端产生的电磁波通过感应耦合的方式传输到接收

端上，从而实现对多旋翼无人机进行充电的技术。这种技术的传输效率较低，但

不需要接触式充电，对多旋翼无人机的电池也没有特殊要求。然而，电磁感应充

电技术需要保证传输距离不超过几个米，否则传输效率会非常低。

（2）磁共振充电技术

磁共振充电技术是利用谐振电路的原理，将发射端产生的高频电磁波传输到

接收端上，并通过共振现象来实现能量转移的技术。这种技术的传输效率相对较

高，可以实现几十米的传输距离。然而，磁共振充电技术需要控制传输频率和功

率等参数，对多旋翼无人机的电池也有一定的要求，同时传输过程中还需要避免

对周围环境产生干扰。

（3）电容耦合充电技术

电容耦合充电技术是利用电场感应作用原理，将发射端产生的电场感应到接

收端上，并通过电容耦合的方式将电能传输到接收端上的技术。这种技术传输效

率高，但需要保证发射端和接收端之间的电容耦合足够大，且距离较近。此外，

电容耦合充电技术还需要考虑安全性问题，避免对人体产生辐射影响。

2.无线光电转换技术

无线光电转换技术是将光能无线传输到多旋翼无人机上，通过光电转换实现

充电的一种技术。其优点在于传输效率高，传输距离也可以较远，但需要保证光

源的稳定性和光照强度。

（1）太阳能光电转换技术

太阳能光电转换技术是利用太阳能光能将其转换成电能的技术。多旋翼无人

机在飞行过程中可以利用太阳能充电，从而延长其飞行时间。但需要注意的是，

太阳能光电转换技术受到天气、地形等因素的影响，充电效果会有所波动。

（2）激光光电转换技术

激光光电转换技术是利用激光光能将其转换成电能的技术。激光光源具有较

强的穿透性和定向性，可以实现比较远距离的传输。但是，激光光源需要保证光

束的稳定性和光照强度，同时需要避免对周围环境和人体产生危害。

3.电磁辐射技术

电磁辐射技术是利用发射端产生的电磁波将其传输到接收端上，从而实现对

多旋翼无人机进行充电的技术。其优点在于传输距离可以较远，传输效率也相对

较高，但需要注意对周围环境和人体的辐射影响。

（1）微波充电技术

微波充电技术是利用微波辐射将电能无线传输到多旋翼无人机上的一种技术。

其传输效率高，传输距离也可以较远，但需要注意对周围环境和人体的辐射影响。

（2）毫米波充电技术

毫米波充电技术是利用毫米波辐射将电能无线传输到多旋翼无人机上的一种

技术。毫米波充电技术的传输效率高，传输距离也可以较远，但需要注意毫米波

的穿透性较差，传输过程中