人民網(wǎng)西安5月7日電（記者李志強(qiáng)）螢火蟲尾部的點(diǎn)點(diǎn)閃光，是它們加密溝通的方式，獨(dú)特的發(fā)光模式和頻率，使螢火蟲可以傳達(dá)辨別同類、警戒危險、指引方向等信號。通過模仿螢火蟲的這種交流方式，西北工業(yè)大學(xué)李學(xué)龍教授團(tuán)隊利用光通信和智能信息處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電磁干擾下無人機(jī)間的信息傳遞，使無人機(jī)集群突破更多嚴(yán)苛條件限制，可以順利地完成工作任務(wù)。

近年來，無人機(jī)集群在飛行表演、快遞物流、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、城市交通等領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用，通過感知交互、信息傳遞和協(xié)同工作，無人機(jī)集群能夠“通力合作”，達(dá)到“1+1>2”的工作效果。

仿“螢火蟲”通信無人機(jī)信息交互過程。西北工業(yè)大學(xué)供圖

要想實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同工作，集群中的無人機(jī)需要密切“溝通交流”，然而目前無人機(jī)集群主要依靠無線電通信，電磁特征明顯，容易被外界識別，也易受電磁環(huán)境影響。為了破解電磁干擾難題，研究團(tuán)隊以螢火蟲通過閃光傳遞信息的方式為靈感，提出仿“螢火蟲”通信無人機(jī)方案，為無人機(jī)集群發(fā)展提供了創(chuàng)新解決思路：通過無人機(jī)上的照明設(shè)備發(fā)出光信號，并在另一架無人機(jī)利用光電傳感器捕獲光信號、進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)像螢火蟲閃爍交流一樣的短距離信息傳遞，完成無人機(jī)間基于光鏈路的協(xié)同飛行。

由于光信號的傳輸不受電磁環(huán)境的影響，不會產(chǎn)生互調(diào)和互擾，抗干擾能力強(qiáng)。此外，其發(fā)射功率較低，也幾乎不產(chǎn)生熱量，適合承載于能量受限的小型無人機(jī)。

仿“螢火蟲”通信無人機(jī)外場試驗(yàn)。西北工業(yè)大學(xué)供圖

同時，研究團(tuán)隊經(jīng)過大量研究論證過程，還為仿“螢火蟲”通信無人機(jī)“裝備”了多項(xiàng)先進(jìn)智能算法及技術(shù)，充分確保了無人機(jī)集群的智能化和穩(wěn)定性。

——無人機(jī)搭載團(tuán)隊自研的快速動態(tài)目標(biāo)智能追蹤算法，通過捷聯(lián)無人機(jī)云臺相機(jī)和通信發(fā)射光源，使發(fā)射光源能夠精準(zhǔn)捕獲待通信目標(biāo)，并緊隨目標(biāo)轉(zhuǎn)動。相機(jī)所向，光束跟隨。

——為了克服環(huán)境光照對光通信鏈路性能的影響，研究團(tuán)隊采用了紫外/可見雙通道LED光源，并提出了一種高冗余糾錯編碼技術(shù)，使通信光源更容易與環(huán)境光源區(qū)分，提升了無人機(jī)間信息傳遞的可靠性。

——無人機(jī)飛行過程中位置靈活多變，因而光線傳遞的角度也在不斷發(fā)生變化，這很有可能影響光信號通信的質(zhì)量。為解決此問題，研究團(tuán)隊提出了多角度波束發(fā)散的鏈路性能增強(qiáng)技術(shù)，顯著降低了鏈路中斷的機(jī)率，提升無人機(jī)間信息傳遞的穩(wěn)定性。

據(jù)介紹，仿“螢火蟲”通信無人機(jī)是在無人機(jī)集群普遍采用無線電進(jìn)行通信交流背景下的一種全新嘗試和發(fā)展。未來，研究團(tuán)隊將繼續(xù)在仿“螢火蟲”通信無人機(jī)通信距離、速率、穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性等方面進(jìn)行深入研究，并在以“低空經(jīng)濟(jì)”為代表的臨地安防場景中開展廣泛應(yīng)用。

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