水下自主航行器(AUV)成为人类开发和利用海洋资源的有效工具,其主要能源来自于自身携带的蓄电池,随着人们对AUV工作时间及航程等需求的不断提升,能源供给成为制约AUV工作的关键。如果AUV在能源耗尽时,航行到海底基站利用无线电能传输技术进行充电,将大大增加其工作效率、安全性及隐蔽性。在充电过程中,电池等效阻抗不断变化及海流冲击造成的互感变化,严重影响无线电能传输系统的传输功率及效率。因此需要增加初、次级侧双向通讯功能,形成无线电能传输系统过程的闭环控制,保证充电过程平稳、高效。本文针对水下无线电能和数据混合传输技术进行深入研究,给出水下无线电能和数据混合传输系统设计方案,主要研究内容如下:(1)对初、次级侧线圈产生的电磁场进行矢量叠加,推导出水下无线电能传输系统电磁场解析达式。电磁场的分布与电流、频率、线圈半径、匝数等参数紧密相关,并利用仿真以及实验对电磁场解析式进行验证。(2)针对海水对无线电能传输系统的影响进行分析,由于海水具有导电性,在无线电能传输过程中存在涡流损耗,根据电场强度解析式推导出涡流损耗的解析式,通过引入涡损等效阻抗来表示涡流损耗的影响,建立海水中无线电能传输系统的修正互感模型。由于涡流损耗的存在,水下无线电能传输系统的能量分配发生变化,基于系统的能量模型,给出系统参数优化设计方案。(3)针对AUV抗高压、密封性要求高、尺寸小等特点,选用同通道频分复用传输方式进行水下无线电能和数据混合传输。结合水下无线电能传输系统参数设计和水下无线数据传输方案,给出水下无线电能和数据混合传输系统设计方案。基于以上研究内容,加工1套无线电能和数据混合传输系统样机,通过实验验证该系统在海水环境下可以正常工作,具有很好的应用前景。