多旋翼無人機無線充電技術研究進展與發展趨勢

武 帥 蔡春偉 陳 軼 柴文萍 楊世彥

多旋翼無人機無線充電技術研究進展與發展趨勢

武 帥1,2蔡春偉1陳 軼3柴文萍1楊世彥2

（1. 哈爾濱工業大學（威海）新能源學院 威海 264209 2. 哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院 哈爾濱 150001 3. 中國人民解放軍92578部隊 北京 100161）

多旋翼無人機在多領域的應用，使得無人機無線充電技術備受關注。該文對多旋翼無人機無線充電技術進行了綜述。首先，總結了無人機無線充電技術的三種不同結構和原理；然后，重點對磁場耦合式和電場耦合式無人機無線充電技術近期研究成果和相關的熱點問題進行了闡述，主要分為耦合機構和錯位應對方案研究；最后，對多旋翼無人機無線充電技術的發展趨勢進行了展望，論述了亟待解決的關鍵技術。

多旋翼無人機 無線充電 耦合機構 錯位

0 引言

近年來，無人機（Unmanned Aerial Vehicles, UAV）在民用和軍事領域都扮演了重要角色。根據機體結構，無人機可以分為固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機三種，如圖1所示[1]。其中，多旋翼無人機具有速度可控、垂直起降、精準懸停等優勢，已在農林植保、運輸配送、偵查監視等領域發揮了重要作用。盡管隨著多旋翼無人機性能的不斷提升，在多領域都展現出廣闊的應用前景，但其續航及電能補給問題一直未得到有效改善。在動力電池能量密度無法取得突破性研究進展的前提下，多旋翼無人機系統通常只能續航20～40min。有限的續航時間造成多旋翼無人機僅能執行短距離和小范圍作業任務，嚴重限制了多旋翼無人機的應用。此外，伴隨著無人機巡檢和作業向著無人值守化方向發展，這對無人機自主電能補給技術提出了新的要求。

圖1 無人機結構分類

目前，解決無人機續航問題的傳統方案主要有以下三種：第一種是在無人機上搭載太陽電池實現能量自持，如國內的“彩虹”太陽能無人機[2]，如圖2a所示，機翼上的太陽電池在巡航時收集并儲存電能，但該方案僅適用于具有超大機翼的固定翼無人機。第二種方案是利用基站的機械手為無人機更換滿電電池[3]，具有操作效率高的優勢，但需要改造無人機，還需要精密的機械與控制裝置。第三種方案是采用接觸式自主充電平臺，如圖2b所示[4]。無人機上布置了裸露的金屬電極，同時充電平臺也由裸露的金屬電極組成。無人機降落至充電平臺時，發射端和接收端的裸露電極直接接觸，組成導電回路。該方案具有效率高、成本低的優勢，然而裸露電極存在磨損老化、野外環境應用時易短路和斷路的問題。因此，還亟須一種安全、可靠、自動化程度高的新型無人機電能自主補給方案。

圖2 太陽能無人機和接觸式無人機充電平臺

無線充電技術具有安全、靈活等優勢，在粉塵、水下等惡劣工況以及無人值守的場合具有獨特的優勢[5-7]。無線充電技術應用在無人機領域（后文中所涉及無人機均特指多旋翼無人機），能夠有效提升無人機作業范圍，并且滿足無人機無人值守化的任務需求，因此無人機無線充電技術具有廣闊的應用前景。然而，無人機的特殊結構，使得耦合器設計更加困難；無人機搭載能力極為受限；無人機抗電磁干擾能力弱，而且無人機無線充電系統的機載側有盡可能不使用鐵氧體、鋁板材料的要求，需要無線充電系統具有好的漏磁自約束能力，這些需求極大地增加了無人機無線充電技術的實現難度。

無人機無線充電技術作為實現智能無人化系統最后一步的關鍵助力，獲得了國內外團隊的深入研究，已取得一系列成果。本文對當前無人機無線充電技術方面所取得的主要研究成果進行了綜述，歸納和總結了當前各種技術方案的優缺點和適用范圍，討論了有待深入解決的問題以及應用發展趨勢。

1 無人機無線充電技術及原理

根據所采用物理原理的不同，無人機無線充電系統主要分為磁場耦合式、電場耦合式和電磁輻射式。本部分將圍繞這三種無線充電的技術及原理、系統構成進行闡述，并分析其優缺點。

1.1 磁場耦合式無人機無線充電技術

磁場耦合無線充電系統基于近場的磁場耦合原理，典型系統構成如圖3所示，主要包含高頻逆變、補償、耦合機構、整流及功率調節等部分[8]。由于近場耦合的傳輸距離較近（cm級），該技術方案適用于無人機定點降落后的充電；而小的磁場作用范圍也確保了耦合線圈之間更容易建立強耦合關系，易于實現高功率密度設計。

圖3 磁場耦合式無人機無線充電系統原理圖

1.2 電場耦合式無人機無線充電技術

電場耦合式無人機無線充電技術基于近場電場耦合，其原理圖如圖4所示[9]。耦合機構由四塊薄金屬板/箔構成，具有成本低、質量輕等優勢。由于電場耦合式無人機無線充電系統同樣基于近場耦合原理，因此也更適用于無人機定點降落后短距離充電的場合。

圖4 電場耦合式無人機無線充電系統原理圖

1.3 電磁輻射式無人機無線充電技術

電磁輻射無線充電技術是一種遠場輻射電磁波的電能傳輸方式，主要包含激光式和微波式。激光無線充電系統如圖5a所示[10-11]，發射器向外發出激光束，在瞄準控制器的控制下激光束跟隨無人機；搭載激光接收系統的無人機實現對遠距離傳輸的激光束能量接收。盡管該方案無需無人機起降操作也可滿足大功率充電需求，但是高成本和高危險性令其無法在城市環境中使用。

圖5 激光與微波式無人機無線充電原理圖

微波式無人機無線充電如圖5b所示。微波無線充電同樣是實現遠距離供電的重要手段[12]。早在1969年美國雷神公司就開發出供無人機使用的微波式無線電能傳輸系統[13]，基站利用聚焦天線向特定空域發射微波束，無人機在距離基站15 m處利用陣列接收天線拾取270 W電能，效率約5.4%。然而，微波式無線充電是一種輻射傳能方案，傳輸效率低，目前還無法依靠該技術作為無人機電能補給的常用手段。

圖6總結了無人機無線充電技術方案：電磁輻射式無線充電技術可實現對飛行中的無人機動態充電，但功率等級、效率、安全性、成本等問題目前無法妥善兼顧；磁場耦合式和電場耦合式無線充電技術具有傳輸功率大、傳輸效率高、安全性好等明顯優勢，是當前無人機無線充電技術研究的熱點。下文將圍繞磁場耦合式和電場耦合式無人機無線充電技術，對相關的研究成果和熱點問題詳細論述。

圖6 無人機無線充電技術分類與特點

2 磁場耦合和電場耦合無人機無線充電研究成果與熱點問題

2.1 國內外近期研究成果

國外開展磁場耦合和電場耦合無人機無線充電技術研究的科研機構主要有英國帝國理工學院、意大利拉奎拉大學、韓國KAIST、美國WiBotic公司和日本九州大學等。國內進行無人機無線充電技術研究的機構主要有華南理工大學、武漢大學、哈爾濱工業大學等。相關研究主要集中在耦合機構、電磁泄漏與屏蔽和抗偏移等方面。

英國帝國理工學院[8,14]和意大利拉奎拉大學[15]研究團隊在磁場耦合機構和抗偏移方面開展了大量研究工作，基于大對小線圈結構有效提升了抗偏移性能；韓國KAIST團隊[9,16]針對磁場耦合機構、電場耦合機構及電磁泄露方面開展了深入研究，提出系列新穎的線圈和極板結構；美國WiBotic公司[17]在輕量化的磁耦合機構方面開展了研究工作，提出一種輕量化線圈結構；日本九州大學研究團隊[18]在電場耦合機構方面開展了深入研究。

華南理工大學張波教授團隊[19]在磁耦合機構設計、系統建模與控制方面開展了系統的研究，實現耦合系數動態變化下的穩定功率傳輸；武漢大學的王軍華教授團隊[20-21]在磁耦合機構和抗偏移方面開展了深入研究，提出一種多線圈發射平臺；哈爾濱工業大學朱春波教授團隊[22-23]基于圓盤對圓盤的磁耦合機構設計了500 W無人機無線充電系統，并深入研究了耦合機構的磁場分布及碳纖維機身對充電系統的影響；哈爾濱工業大學蔡春偉教授團隊[24-27]提出應用于無人機的交叉型磁耦合機構，基于發射側功率控制和位置輔助矯正裝置設計了100～600W多功率等級的無人機無線充電系統。

表1從傳輸功率、效率、耦合器結構、偏移容忍度等方面總結了近年來國內外關于磁場耦合式和電場耦合式無人機無線充電技術研究成果。從表1可知，國內外關于無人機無線充電已取得較大進展，傳輸功率在8～600 W之間，基本能實現大于90%的傳輸效率。此外，國內和國外對于磁場耦合式無人機無線充電技術方面差距較小，但國內在電場耦合式無人機無線充電技術方面尚無標志性研究成果。

表1 國內外主要科研機構關于磁場耦合式和電場耦合式無人機無線充電研究成果

Tab.1 The research progress of magnetic field coupling and electric field coupling wireless charging for unmanned aerial vehicle of the major research institutions and enterprises

注：上標“①”表示耦合器效率；上標“②”表示DC-DC效率；上標“③”表示DC-電池效率；上標“④”表示發射線圈尺寸；上標“⑤”表示接收線圈尺寸；上標“⑥”表示允許無人機落點偏移充電平臺中心的距離；上標“⑦”表示允許的無人機降落方向偏差。

2.2 研究熱點問題

無人機結構異型、搭載能力受限，設計對無人機結構適應性強、體積小、質量輕、耦合能力強的高性能耦合機構，成為無人機無線充電面臨的一個關鍵問題；無人機降落后可能出現的偏移距離遠大于機身尺寸，大范圍錯位下的可靠充電成為無人機無線充電亟待解決的另一個關鍵問題。針對以上兩個問題，國內外學者開展了大量針對性研究，但尚未有對這兩方面研究成果的系統性總結。為此，本文將對無人機無線充電磁耦合機構和錯位應對方案成果進行系統的分析與綜述，以期為無人機無線充電技術的研究和應用提供參考。

2.2.1 無人機無線充電的耦合機構研究

耦合機構是無線充電系統中能量耦合的核心部件，決定了系統的磁/電場分布、耦合效果及傳輸性能，其設計嚴格受限于應用對象和應用環境。其中，磁場耦合機構由線圈、磁性材料和屏蔽材料構成，而電場耦合機構由金屬極板和外部絕緣材料構成。由于無人機的結構特殊，而且對接收裝置的體積、質量和安裝位置有嚴格的限制，這使得耦合機構設計成為無人機無線充電技術研究的難點。

1）磁場耦合機構

磁場耦合機構設計需要重點考慮線圈結構和裝配位置兩方面。無人機主要包含機身、起落架和外圍機載設備三部分，根據接收線圈的裝配位置，磁場耦合機構可分為裝在無人機機身、無人機機身腹部以及起落架上三類，具體分析如下。

考慮到盡可能不增加無人機負重且不改變無人機外形，英國帝國理工學院學者提出用空心接收線圈替代無人機防撞架，如圖7所示[8, 28]。發射端采用圓盤形發射線圈，接收線圈采用類圓盤形的接收線圈。此結構是一種軸對稱結構，接收端相對軸心旋轉時輸出效果一致。然而，由于接收線圈處于和無人機機身相同的高度，大量磁通會穿過機身，對無人機形成強電磁干擾。

圖7 裝在無人機機身四周的圓盤式磁場耦合機構

華南理工大學[19]、武漢大學[20]、清華大學[29]、青島理工大學[30]、哈爾濱工業大學[22-23]、馬來西亞國民大學[31]等團隊采用將平行式圓形接收線圈放置于無人機機身腹部的方案，如圖8所示。通過縮短接收線圈與發射平面之間的氣隙有效提升耦合效果，該方案對于各種外形的無人機都具有好的適用性。然而，文獻[32]對該類型機構的磁場研究中發現，無人機機身同樣會遭受強漏磁干擾。文獻[22] 通過在接收線圈上方安裝鋁屏蔽環，有效遏制了漏磁干擾。然而，無人機腹部通常會搭載云臺等外圍設備，該類型機構會阻礙這些外圍設備的安裝。

圖8 裝在無人機機身腹部的圓形磁場耦合機構

文獻[33-34]提出一種將平行矩形盤式接收線圈放置于起落架底端的方案。大矩形接收線圈如圖9a所示，發射端和接收端之間的距離被進一步壓縮，然而起落架底端的接收平面勢必會增加風阻。

圖9 裝在無人機起落架底端磁場耦合機構

美國WiBotic公司提出在起落架底端放置小型圓盤接收線圈的方案，小型圓盤接收線圈如圖9b所示[17]。該方案的體積小、質量輕，但耦合面小、線圈匝數少，僅適用于小功率場合。韓國KAIST提出一種垂直螺線管的接收裝置，如圖9c所示[16, 35]。該接收裝置安裝在無人機起落架底端，配合鐵氧體的使用，有效降低了系統漏磁。但是，含鐵氧體的接收裝置易在無人機降落過程中損壞，而且該結構還需要改造無人機起落架。

哈爾濱工業大學學者針對無人機特殊外形，提出交叉型磁場耦合機構線圈結構，如圖9d所示[25,36]。發射端采用雙極性線圈結構，接收線圈沿著起落架的框架繞制，具有質量輕、對無人機結構適應性強的優勢。文獻[25]的樣機系統成功對500 W無人機實施無線充電，整機效率90.8%。該團隊還通過添加柔性磁材料，進一步壓縮接收線圈的體積和質量[26]。盡管交叉型耦合機構在大、小功率場合都具有適用性，但對錯位的適應性較差。

表2從傳輸功率、抗偏移性、電磁安全等方面對比了典型無人機磁場耦合機構。大型平行盤式耦合機構具有易安裝、可傳輸功率大等優勢，但漏磁干擾強；小型平行盤式磁場耦合機構僅在小功率場合具有適用性；螺線管式磁結構需改造無人機結構；交叉型磁場耦合機構的耦合能力強、可傳輸功率大，但抗偏移能力弱。綜合上述分析，國內外研究團隊已針對無人機無線充電的磁場耦合機構設計開展了的大量研究工作，提出一系列有的放矢的技術方案，但發展尚不成熟，還需加強該方面的研究，進一步提升磁場耦合機構性能。

表2 典型無人機無線充電的磁場耦合機構對比

Tab.2 Comparison of typical magnetic coupler for UAV wireless charging

2）電場耦合機構

隨著電力電子器件高頻性能的不斷提升，有學者開始嘗試利用電場耦合原理開發無人機無線充電系統。耦合電容值是決定電場耦合無線充電系統功率和效率的重要參數，而極板耦合電容值為

式中，為極板間隙填充材料介電常數；為兩極板的相對面積；為板板間距。可以得到，增加耦合電容可以考慮增大有效耦合面積、縮短間距及增大介質介電常數三個方面[37]。基于此原理，衍生出兩種系統性能提升方案。第一種是縮短極板間距并且采用高介電常數的傳輸介質。日本九州大學學者[18, 38]利用覆蓋聚酯薄膜的鋁板作為發射極板，放置于起落架底端的四塊方形金屬片作為接收極板，研發了電場耦合無人機無線充電系統，如圖10所示。該方案可以將極板間距縮減到1mm以下，樣機系統傳輸功率為8W，傳輸效率77%。但接收極板裝配位置決定了接收極板面積較小，可傳輸功率有限。

第二種增大耦合電容的思路是擴大極板面積，韓國KAIST提出一種有效耦合面積較大的電場耦合機構，如圖10b所示[9]。一只盤形接收極板安裝在無人機腹部，另一只環形接收極板安裝在起落架中部。相應地，發射極板也由盤形和環形的極板構成。樣機系統可傳輸功率100 W，耦合效率89.4%。該方案對提升傳輸功率有積極的作用。但充電平臺需要一個高的凸起，這給平臺的制作帶來了困難，并且阻礙無人機腹部云臺等設備安裝。

圖10 應用于無人機無線充電的電場耦合機構

由于耦合極板具有結構簡單、體積小、質量輕和成本低等優勢，電場耦合式無線充電技術在無人機充電領域展現出廣闊的應用前景，但當前對無人機的電場耦合機構研究還較為薄弱。有必要對無人機無線充電的電場耦合機構的結構和極板絕緣材料等方面開展進一步的研究。

2.2.2 錯位應對方案

受充電平臺機動、無人機降落精度不足、環境干擾和降落后回彈等多方面因素影響，接收裝置與發射裝置相對錯位是無人機無線充電必然面對的問題[39]。當前無人機無線充電系統應對耦合線圈位置偏移方案主要有四種：增大發射線圈面積、采用陣列發射平臺、采用位移輔助對準機構以及采用輔助無人機精確降落平臺。

文獻[14-15]通過增大發射線圈面積，擴大了發射磁通的作用范圍，使得接收線圈在偏移時仍能處于發射線圈的磁場作用范圍，如圖11所示。該方案還支持多無人機同時充電。然而，該方案存在大量漏磁，導致效率低下。文獻[14]的樣機系統在錯位過程中的平均工作效率僅有60%。

圖11 大發射線圈對小接收線圈的錯位應對方案

為提升充電區域的同時限制磁場作用空間，有學者提出了陣列線圈結構[21, 40-41]。如圖12a所示，武漢大學學者提出一種由4個發射線圈對1個接收線圈的陣列耦合機構[21]。系統電路如圖12b所示，通過檢測接收線圈位置開啟相應的發射線圈。不僅提升了錯位適應性，還降低了實際工作中的磁場作用范圍。然而位置檢測需要添加復雜的硬件和軟件系統[41]，復雜性和成本較高，而且當前的位置檢測方案在野外環境中的可靠性仍有待提高。

圖12 基于陣列式發射平臺的無人機無線充電系統

無人機降落后，利用位移式輔助對準機構移動發射線圈至無人機處，或者移動無人機至預置的發射線圈位置也同樣是應對錯位的有效方案。韓國國立群山大學學者[42]提出一種基于發射線圈位移的輔助對準方案，如圖13a所示。發射線圈可以沿軸和軸方向移動實現對準，但需要預先檢測接收線圈的位置。哈爾濱工業大學學者[26]提出一種移動無人機至發射線圈的方案，如圖13b所示。該方案無需檢測無人機降落位置，具有簡單、可靠的優勢，但平臺上方的機械裝置使得平臺無法完全密封，不便于在潮濕、風沙較大等惡劣工況下使用。

圖13 基于位移式輔助對準機構的錯位應對方案

圖14 基于錐形凸起結構的無人機精確降落平臺

通過以上分析可發現：增大發射線圈面積、采用陣列式發射平臺、位移式輔助對準機構及輔助無人機精確降落平臺均是無人機無線充電領域有效的錯位應對方案，表3匯總了四種方案的部分優缺點，以供實際方案選擇。

表3 四種錯位應對方案優缺點分析

Tab.3 Analysis of advantages and disadvantages of four schemes for coping with the misalignment

3 無人機無線充電技術應用展望與待解決的關鍵問題

3.1 無人機無線充電技術應用展望

3.1.1 基于固定巡檢線路的無人機無線充電系統

固定巡檢線路的巡檢任務可以是電力線路巡檢、風電場巡檢等。受無人機續航能力有限、作業距離短等問題影響，當前無人機巡檢的使用頻率仍較低。由于多數遠距離巡檢任務都具有條件艱苦、單次巡檢工作量大、需周期性巡檢等特點，如果在固定巡檢路線布置中繼無人機無線充電基站，無人機在執行任務過程中自主降落至中繼充電站補充電能，可有效拓展無人機的巡檢范圍、提升無人機巡檢的工作效率和使用頻率，這對降低巡檢成本、提升巡檢質量具有重要意義。

圖15 用于固定巡檢線路的無人機無線充電系統

3.1.2 基于移動充電平臺的無人機無線充電系統

在無人車、海洋浮臺和無人船等智能無人機裝備上搭載無人機，可以利用無人機的特殊視角在緊急情況下快速升空調查取證，從而實現陸地-領空、海洋-領空之間的裝備聯合。基于移動充電平臺的無人機無線充電系統如圖16所示，在這種場合下，無人機大部分時間位于機載的移動式平臺上靜默等待，等待過程中可利用無線充電技術對無人機及時補充電能，確保無人機下次任務有序進行。

圖16 基于移動充電平臺的無人機無線充電系統

3.2 待解決的關鍵問題

盡管無人機無線充電技術在未來無人值守場景中具有廣闊的應用前景，但由于研究還不夠充分，目前仍存在一些關鍵問題尚待解決。

3.2.1 高性能耦合機構研究

無人機結構異型，負重能力極為受限，抗電磁干擾能力弱。無人機無線充電耦合機構需要具備對無人機結構適應性強、功率傳遞能力大、易安裝、體積小、質量輕、電磁干擾弱的特點。由于無人機無線充電面臨上述特殊性，目前已開發的耦合機構僅能滿足其中部分性能，還需要對適用于無人機特殊應用場合的高性能耦合機構加強研究。

3.2.2 隨機落點位置和隨機降落方向下可靠高效充電的錯位容忍能力提升

歌詞記憶不清，現從網上搜索；旋律印象深刻，久久揮之不去。過去，聽別人說深圳，繁華、創新、國際化，今天，大尋訪團隊來到深圳，每天緊張采訪，近距離感受別樣深圳的創業年代。

受降落精度、環境因素及降落回彈等多方面因素綜合影響，無人機的落點位置和方向呈現隨機性。如何確保無人機在隨機位置、隨機方向下可靠高效充電，是必須攻克的關鍵問題。當前擴大發射線圈直徑的方法存在效率低的問題，輔助對準存在無法對充電平臺密封封裝以及惡劣工況下的失效概率大的弊端。因此，如何結合實際應用特點，從耦合機構、諧振補償網絡和系統控制等方面入手，以優先提升無人機在隨機落點隨機方向下的高效充電能力，是無人機無線充電需要解決的一個重要技術問題。

3.2.3 可互操作性問題研究

受所采用的線圈結構、補償網絡、功率等級等因素影響，互操作性已成為無線充電領域產品實用化和規模化應用的關鍵環節。互操作性問題在無人機無線充電領域尤為重要，因為不同種類的無人機結構差異明顯、外形尺寸差異大、功率等級眾多，這對無人機無線充電系統的兼容性、互聯互通提出了較高的要求。

3.2.4 基于移動平臺的無人機無線充電技術研究

隨著無人機在軍事、海洋觀測等領域的應用，充電平臺動態移動已成為無人機無線充電必須面臨的重要問題。移動的充電平臺造成更大的相對錯位范圍，降落后的角度也不再能夠保證，而且充電過程中可能還面臨平臺振動引起的動態錯位和動態氣隙變化。這對系統的安全性、可靠性和傳能穩定性提出了新的要求，需要針對該應用特點有針對性的開展研究。

3.2.5 滿足多無人機同時充電的平臺技術研究

集群無人機具有聯合作戰、突防能力強等優勢，已成為無人機領域的一種重要的應用場景。集群無人機的充電系統具有充電目標數量眾多、多無人機同時并行充電的特點。對充電單元的成本約束、充電單元之間的相互干擾抑制，以及充電系統整體功率和效率提升提出更高的要求，但目前還缺乏相關方面的研究。

4 結論

無線充電技術是提升無人機在未來無人值守化場景應用的有力保障，該技術的研究對拓展無人機執行任務范圍、提升系統智能化水平具有重要的意義。本文綜述了當前無人機無線充電方面所取得的研究成果和發展概況；重點從磁場耦合式和電場耦合式兩種無人機無線充電技術出發，介紹了目前無人機無線充電中耦合機構和錯位應對措施兩個關鍵技術的研究現狀；并就無人機無線充電未來發展及有待研究的問題進行了討論。可以看到，無人機無線充電技術正在得到深入研究，而且可以預計該技術將會獲得更廣泛的研究、應用和發展。

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Research Progress and Development Trend of Multi-Rotor Unmanned Aerial Vehicles Wireless Charging Technology

Wu Shuai1,2Cai Chunwei1Chen Yi3Chai Wenping1Yang Shiyan2

（1. School of New Energy Harbin Institute of Technology-Weihai Weihai 264209 China 2. School of Electrical Engineering and Automation Harbin Institute of Technology Harbin 150001 China 3. 92578 Unit of the PLA Beijing 100161 China）

With the popularization of multi-rotor unmanned aerial vehicles (UAVs) in many fields, the research on the UAV wireless charging has attracted more and more attention. In this paper, the research and development status of the UAV wireless charging technology are reviewed. Firstly, the working principle and system structure of the UAV wireless charging system based on three different mechanisms are summarized. Secondly, two hot issues of near-field coupling UAV wireless charging, namely magnetic field coupling and electric field coupling, are classified and elaborated, which are mainly divided into coupler design and misalignment coping solution. Finally, the future prospect of the UAV wireless charging technology is presented, and the key problems to be solved are discussed.

Multi-rotor unmanned aerial vehicles (UAV), wireless charging, coupler, misalignment

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201529

TM724

國家自然科學基金（52177002）和山東省自然科學基金（ZR2019MEE052）資助項目。

2020-11-18

2021-08-11

武 帥 男，1995年生，博士生研究生，研究方向為智能無人裝備無線充電技術。E-mail：wushuai013@163.com

蔡春偉 男，1977年生，副教授，博士生導師，研究方向為無線電能傳輸技術和電力電子功率變換技術。E-mail：caichunwei@hit.edu.cn（通信作者）

（編輯 郭麗軍）