Беспроводная передача энергии в дальней зоне на основе лазера для подзарядки БПЛА: архитектура и экспериментальная валидация системы наведения, обнаружения и управления

Быстрое расширение применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в логистике, наблюдении и обороне подчёркивает необходимость масштабируемых и надёжных решений для доставки энергии. Традиционные подходы к зарядке ограничивают продолжительность и масштабируемость эксплуатации, требуя частого возвращения аппаратов на базу. В статье представлена лазерная система беспроводной передачи энергии, предназначенная для обеспечения безопасной, бесконтактной и эффективной передачи энергии с земли на борт. Основная инновация работы заключается в интеграции сквозной архитектуры, объединяющей мощный оптический источник, иерархическую систему наведения луча с этапами грубого и точного управления, а также приёмное устройство, состоящее из модулей обнаружения и преобразования энергии, установленных на борту БПЛА. Дополнительный вклад заключается в применении гибридной стратегии управления, при которой опорное положение, полученное с использованием позиционирования в реальном времени с кинематической коррекцией (RTK), обеспечивает грубый захват луча, тогда как оптическая обратная связь со стороны приёмника позволяет выполнять точные коррекции выравнивания. Для валидации основных функций системы в характерных условиях эксплуатации проведена серия экспериментов. Распространение луча, точность наведения и быстродействие системы управления исследованы в ходе лабораторных и натурных испытаний, включая измерения светового пятна на больших расстояниях и проверку наведения в замкнутом контуре. Результаты демонстрируют техническую осуществимость лазерной беспроводной передачи энергии для применения на БПЛА и обеспечивают экспериментально обоснованную основу для разработки продолжительных воздушных операций в гражданских и оборонных сценариях.