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2024-05-06 20:20·西北工业大学
萤火虫尾部的点点闪光
是他们加密沟通的方式
它们通过独特的发光模式和频率
传达辨别同类、警戒危险、指引方向
等信号
如果无人机也能仿照萤火虫
采用光信号传输信息
将会为无人机通信加上“双保险”
近日
西工大光电与智能研究院以此为启发
研究突破了
无人机集群通信的全新途径
使无人机集群突破更多严苛条件限制
顺利完成工作任务
中国电信人工智能研究院TeleChat生成的萤火虫场景
近日，西北工业大学光电与智能研究院联合中国电信人工智能研究院（TeleAI）在仿“萤火虫”通信无人机方面的研究取得进展：李学龙教授团队通过模仿萤火虫的交流方式，利用光通信和智能信息处理等技术，实现了电磁干扰下无人机间的信息传递。
近年来，无人机集群在飞行表演、快递物流、精准农业、城市交通等领域均得到广泛应用，通过感知交互、信息传递和协同工作，无人机集群能够“通力合作”，达到“1+1>2”的工作效果。
要想实现高效协同工作，集群中的无人机需要密切地“沟通交流”，然而目前无人机集群主要依靠无线电通信，电磁特征明显，容易被外界识别，也易受电磁环境影响。那么无人机集群如何应对“釜底抽薪，断链击源”的电磁干扰呢？
李学龙研究团队以萤火虫通过闪光传递信息的方式为灵感，研究提出仿“萤火虫”通信无人机，为无人机集群发展提供了创新解决思路：通过无人机上的照明设备发出光信号，并在另一架无人机利用光电传感器捕获光信号、进行智能分析，实现像萤火虫闪烁交流一样的短距离信息传递，完成无人机间基于光链路的协同飞行。
由于光信号的传输不受电磁环境的影响，不会产生互调和互扰，抗干扰能力强。此外，其发射功率较低，也几乎不产生热量，适合承载于能量受限的小型无人机。
仿“萤火虫”通信无人机信息交互过程
此外，研究团队经过大量研究论证过程，为仿“萤火虫”通信无人机“装备”了多项先进智能算法及技术，充分确保了无人机集群的智能化和稳定性。
——无人机搭载团队自研的快速动态目标智能追踪算法，通过捷联无人机云台相机和通信发射光源，使发射光源能够精准捕获待通信目标，并紧随目标转动。相机所向，光束跟随。
——为了克服环境光照对光通信链路性能的影响，研究团队采用了紫外/可见双通道LED光源，并提出了一种高冗余纠错编码技术，使通信光源更容易与环境光源区分，提升了无人机间信息传递的可靠性。
——无人机飞行过程中位置灵活多变，因而光线传递的角度也在不断发生变化，这很有可能影响光信号通信的质量。为解决此问题，研究团队提出了多角度波束发散的链路性能增强技术，显著降低了链路中断的机率，提升无人机间信息传递的稳定性。
仿萤火虫通信无人机外场试验
仿“萤火虫”通信无人机是在无人机集群普遍采用无线电进行通信交流背景下的一种全新尝试和发展。未来，团队将继续在仿“萤火虫”通信无人机通信距离、速率、稳定性和环境适应性等方面深入研究，并在以“低空经济”为代表的临地安防场景中开展广泛应用，为加快形成新质生产力贡献西工大力量。
拓展阅读：
李学龙, 临地安防（Vicinagearth security）, 中国计算机学会通讯, 18(11), 44-52, 2022.
全文下载：
https://dl.ccf.org.cn/article/articleDetail.html?type=xhtx_thesis&_ack=1&id=6219452051015680
出品丨党委宣传部
来源丨光电与智能研究院
文案 编辑｜黄举 潘子祺 许静
图片 视频 | 黄举
责编｜付怡
审核｜马西平
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