Ứng dụng sạc pin không dây cho các UAV nhỏ

Đề xuất này rất phù hợp với yêu cầu công tác nhưng có khó khăn, pin của các UAV nhỏ (chỉ bay khoảng 30 phút) là một trở ngại lớn đối với việc bay liên tục.

Để giải quyết vấn đề này, PGS Gino Lim, TS R. Larry và TS Gerlene (Gerri) R. Snider Endowed Chairman of Industrial Engineering, đề xuất trang bị cho UAV hệ thống sạc pin kết hợp tĩnh và động bằng công nghệ không dây, tích hợp trên đường dây tải điện (E-line) có sẵn dọc hàng rào biên giới. 

Trong báo cáo khoa học, đăng trên tạp chí Máy tính & Kỹ thuật Công nghiệp, nhóm nghiên cứu giải thích, tuần tra biên giới thông minh, sử dụng UAV kích thước nhỏ hỗ trợ rất lớn trong tuần tra các khu vực khó thể tiếp cận, giảm thời gian phản ứng của vụ việc và tăng cường an toàn cho các nhân viên tuần tra trong các khu vực nguy hiểm. Để tăng cường an ninh biên giới và giảm nhu cầu tuần tra nhân sự, có thể sử dụng UAV tích hợp E-lines giám sát biên giới liên tục ngày đêm.

Hệ thống E-line sạc pin cho UAV trong quá trình giám sát, cho phép bay liên tục và liền mạch dọc theo biên giới, loại bỏ nhu cầu bay về các trạm sạc pin. Giám sát liên tục gửi thông tin trực tiếp về các vị trí khác nhau trên tuyến biên giới đến các trung tâm kiểm soát, tăng cường an ninh biên giới và giảm sự cần thiết các hệ thống trang thiết bị do con người vận hành.

Sơ đồ hệ thống sạc pin cố định và động cho UAV tuần tra biên giới.

Công trình nghiên cứu để giải quyết vấn đề này bao gồm pin hiệu suất cao, hệ thống hoán đổi pin tự động, Hệ thống sạc không dây cố định (SWCS), sạc khi đang bay (chế độ di chuột ), Hệ thống sạc không dây động (DWCS). SWCS là một hệ thống dạng hộp đứng yên, sạc pin cho máy bay không người lái thông qua truyền điện không dây (WPT) khi UAV hạ cánh trên bề mặt và DWCS là một hệ thống tương tự như đường dây điện cho xe điện mặt đất, pin UAV được sạc khi bay (động) qua hệ thống WPT. Kết hợp cả hai phương pháp sạc này cho phép loại trừ sự cố sạc không ổn định và rút ngắn thời gian sạc cố định.

Nghiên cứu này cũng xây dựng một mô hình tối ưu hóa, xác định số lượng UAV tối ưu, độ dài tối ưu của E-line và vị trí tối ưu của các bộ phát xung wifi hệ thống E-line, cần thiết cho giám sát biên giới.

Nhóm cũng đã mô phỏng một đoạn đường biên giới Mỹ-Mexico kéo dài 22,8 dặm, nằm giữa hai cửa khẩu biên giới trong vùng trách nhiệm của Hạt Cochise ở Arizona.