“邊飛邊充電” 無人機咋實現（嘮“科”）

無人機“邊飛邊充電”原理示意圖。 　　資料圖片

　　很多人都聽說過“空中加油”：飛機在空中補充燃料，邊飛邊加油，提高續航能力。現在，天空中有“續航焦慮”的還有無人機。近年來，無人機在高空拍攝、地貌測繪、農業植保、物流配送、應急救援等領域大顯身手。那麼，無人機能否實現“邊飛邊充電”呢？

　　傳統無線充電技術，主要依賴近距離、接觸式的電磁諧振感應，其充電效率和適用范圍，受到空間、距離、環境、設備等制約，無法實現任意的、遠距離供電。比如，日常生活中，大家給手機進行無線充電時，手機就不能隨意離開充電盤。

　　如今，遠程隔空充電，有望變為現實。我所在的西安電子科技大學電子工程學院科研團隊和東南大學崔鐵軍院士課題組一直在鑽研這個問題。近期，我們發現，通過研發一種自適應無線傳能技術，可以用類似WiFi的無線傳輸方式，將無線能量實時、高效地聚焦並傳輸到動態的終端設備上，實現無電池供電的感知、計算和通信，相關成果發表在《自然·通訊》。未來，包括無人機在內的智能設備有望擺脫傳統電池和有線充電設施，無人機“邊飛邊充電”將變為現實。

　　實現無人機“邊飛邊充電”，精准定位移動中的無人機，並能高效精准地傳遞能量是關鍵。簡單來說，基於電磁超表面的輻射式無線能量傳輸與接收技術宛如“智慧大腦”，能通過目標感知和環境交互，智能化調整電磁波傳輸參數，包括對電磁波不同幅度、相位、輻射方向的靈活控制，並根據周圍環境變化及設備實時需求，提高無線能量傳輸效率，精准且高效地為設備輸送能量，最終實現類似於雷達的波束掃描、跟蹤和探測效果。

　　與普通無線充電方式相比，自適應追蹤的無線能量傳輸技術有望支持無人機、智能機器人等終端設備，在移動過程中進行穩定、高效的非接觸式無線充電。除了對移動目標的精確定位、精准供能，我們還結合時空二維編碼以及人工智能算法，實現對目標設備的室內高精度定位。電磁超表面還能根據實時變化的環境和目標，讓能量聚焦更為靈活，進而實現跟蹤式隔空輸能。即便有障礙物遮擋，也可以實現“拐彎”“繞障”，順利完成能量傳輸。

　　理論上來說，目前的實驗裝置還可以拓展到對多個運動目標的自適應定位，以及對多個目標的高精度聚焦傳能，讓“邊飛邊充電”的對象從一擴展到多，通過擴展信息超表面的結構，增大它的功率，能對多個無人機同時供電。

　　無線充電技術的市場應用前景廣闊，隨著規模化生產和技術升級迭代，其應用成本也將逐步降低。經濟實惠的無線充電技術，可為大型智能倉儲、可植入醫療設備及低空經濟等領域提供更便捷的充電解決方案。讓我們一同期待無線充電技術在未來應用場景中大放光彩。

　　（作者為西安電子科技大學電子工程學院教授）

　　《 人民日報 》（ 2025年04月12日 06 版）