在復(fù)雜的環(huán)境中,單個無人機(UAV)執(zhí)行任務(wù)的效率比較低,因此UAV越來越趨向于集群化、協(xié)作化。對于激光供能UAV集群來說,高效的充電調(diào)度對提高UAV集群的生存能力至關(guān)重要。本文提出了一種基于實時能量檢測的在線充電策略(REDOCS)。根據(jù)UAV各個時刻的剩余能量計算出UAV的實時能量消耗率,然后計算每個UAV的剩余飛行時間以此來選擇需要充電的UAV。相較于離線充電策略,REDOCS可以在提高整個網(wǎng)絡(luò)的運行效率的同時降低UAV集群迫降率。最后通過算例驗證,證明了REDOCS在UAV集群充電調(diào)度上表現(xiàn)更優(yōu)。

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【部分圖文】：

圖1UAV集群激光充電示意圖

UAV激光無線供能系統(tǒng)主要由地面激光能量發(fā)射機和激光能量接收機組成[10]。如圖1所示,主要包括:電源、激光器、跟瞄系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電電池等。激光器將激光發(fā)射出去照射到激光接收端,由光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將激光能轉(zhuǎn)換為電能為電池充電[11]。3無人機集群激光充電網(wǎng)絡(luò)模型

圖2充電調(diào)度算法流程圖

基于上述改進的螞蟻算法和信息素更新策略,我們在基于實時檢測UAV動態(tài)能耗的UAV群激光充電策略中在考慮UAV群的迫降率與UAV與LC的距離及UAV的剩余能量的基礎(chǔ)上選著下一UAV進行充電,充電調(diào)度算法流程圖如圖2所示。5算例驗證

圖3不同激光功率密度下GaAs光伏電池的輸出功率

本節(jié)用同波長(808nm)不同功率的激光對GaAs光伏電池進行充電,分析其性能,其性能如圖3所示。從圖3可以看出當(dāng)激光功率密度為7W/cm2時,GaAs電池的輸出功率達到176W,但光電轉(zhuǎn)換率為25%,嚴(yán)重浪費了資源。當(dāng)激光功率密度為1W/cm2,光電轉(zhuǎn)換率達到了46.....

圖4不同充電功率下的策略性能

本節(jié)在4.1節(jié)的基礎(chǔ)上分析激光功率對充電策略性能的影響,并進一步驗證4.1節(jié)所選激光功率密度的合理性。其他參數(shù)為上述默認(rèn)值,激光功率密度從3W/cm2到7W/cm2依次變化。三種充電策略的性能變化如圖4所示。從圖4(a)可以看出,隨著充電效率的逐步提高,UAV集群的迫降率同步....

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