[发明专利]基于实时能耗检测的无人机激光供能集群充电调度方法

说明书

基于实时能耗检测的无人机激光供能集群充电调度方法，激光充电器LC根据每个时刻各个无人机发送来的能量信息，计算每个无人机的实时能量消耗率，然后根据无人机的实时能量消耗率，计算选择此无人机作为下一充电无人机时，整个无人机集群的迫降率，选择迫降率最小的无人机为下一充电无人机。若有多个无人机在选择作为下一充电无人机时有相同的迫降率或迫降率都为零，则选择充电时间最短的无人机作为下一充电无人机。在此充电方法下，激光充电器LC始终选择使整个无人机集群迫降率最小或充电时间最短的无人机作为下一充电无人机。使用此充电调度方法可以极大的提高无人机集群的生存率与执行任务的效率。

技术领域

本发明涉及无人机激光供能技术领域，具体是一种基于实时能耗检测的无人机激光供能集群充电调度方法。

背景技术

无人机(简称UAV)在军事与民用中已扮演了一个十分重要的角色，具有机体重量轻、体积小、灵活性高、载荷比高、隐蔽性好和成本低等特点。从无人机的发展现状与应用需求来看，无人机未来主要向高生存率、成本低、回收率高、更加小型化、长航时与多用途发展这就决定电动力无人机依旧是重要发展方向，但也对无人机的能源供给提出了更高的要求。

目前无人机激光供能充电技术的研究中，大多都是针对单个无人机激光无线供能需求进行研究，但是对于多个无人机或者集群规模化的无人机的无线激光充电研究相对较少。无人机通常是以编队的形式外出进行任务，因此，考虑集群化的激光无线充电是十分有必要的，在一个无人机集群中，地面激光充电站何时对哪一架无人机进行激光无线供电，如何去调度充电站对无人机进行充电这是一个必须面对的问题。

发明内容

本发明提出一种基于实时能耗检测的无人机激光供能集群充电调度方法，在此充电方法下，激光充电器始终选择使整个无人机集群迫降率最小或充电时间最短的无人机，作为下一充电无人机。使用此充电调度方法可以极大的提高无人机集群的生存率与执行任务的效率。

本发明采取的技术方案为：

基于实时能耗检测的无人机激光供能集群充电调度方法，包括以下步骤：

步骤1、建立无人机动态能量消耗模型：

设对无人机进行充电前的时间为零，从当前开始无人机以时间间隔Δt，定期记录自己的当前剩余能量和当前时间值，并把这两个值以消息的形式发送给激光充电器LC，例如无人机i以(ID_i，RE_in，t_in，urg＝0)，n≥0的形式将自己的信息发送给激光充电器LC，RE_in表示无人机i的当前剩余能量，t_in表示当前时间，urg＝0表示这是一个普通的消息。无人机i的实时能量消耗率r_in为：

其中，r_in为接收到第n+1条能量信息通告后的能量消耗率的当前值，RE_in表示无人机i的当前剩余能量，RE_i(n-1)表示无人机i上一时刻剩余能量、t_n表示无人机i记录第n+1条剩余能量的时间。

激光充电器LC在接收到n+1条无人机i的能量信息后，计算得到无人机i的能量消耗率R_i,n，利用加权平均法算得：

式中，t₁、t₂、...t_n表示无人机i记录剩余能量的时间，r_in为接收到第n+1条能量信息通告后的能量消耗率。

整理公式(1)和公式(2)得到：

式中，t₀表示初始时间值、△t表示时间间隔、n表示当前第n次记录能量通告。