安5月6日電 (記者 阿琳娜)螢火蟲尾部的點(diǎn)點(diǎn)閃光是它們加密溝通的方式。它們通過獨(dú)特的發(fā)光模式和頻率，傳達(dá)辨別同類、警戒危險(xiǎn)、指引方向等信號(hào)。如果無人機(jī)也能仿照螢火蟲，采用光信號(hào)傳輸信息，將會(huì)為無人機(jī)通信加上“雙保險(xiǎn)”。

西北工業(yè)大學(xué)6日透露，近日該校光電與智能研究院以此為啟發(fā)，研究突破了無人機(jī)集群通信的全新途徑，使無人機(jī)集群突破更多嚴(yán)苛條件限制，順利完成工作任務(wù)。

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

西北工業(yè)大學(xué)光電與智能研究院聯(lián)合中國(guó)電信人工智能研究院在仿“螢火蟲”通信無人機(jī)方面的研究取得進(jìn)展：李學(xué)龍教授團(tuán)隊(duì)通過模仿螢火蟲的交流方式，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。

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。

要想實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同工作，集群中的無人機(jī)需要密切地“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(shí)別，也易受電磁環(huán)境影響。那么無人機(jī)集群如何應(yīng)對(duì)“釜底抽薪，斷鏈擊源”的電磁干擾呢？

李學(xué)龍研究團(tuán)隊(duì)以螢火蟲通過閃光傳遞信息的方式為靈感，研究提出仿“螢火蟲”通信無人機(jī)，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(hào)，并在另一架無人機(jī)利用光電傳感器捕獲光信號(hào)、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(hào)的傳輸不受電磁環(huán)境的影響，不會(huì)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(chǎng)試驗(yàn)。西北工業(yè)大學(xué)供圖

此外，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量研究論證過程，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(duì)自研的快速動(dòng)態(tài)目標(biāo)智能追蹤算法，通過捷聯(lián)無人機(jī)云臺(tái)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(dòng)。相機(jī)所向，光束跟隨。

為了克服環(huán)境光照對(duì)光通信鏈路性能的影響，研究團(tuán)隊(duì)采用了紫外/可見雙通道LED光源，并提出了一種高冗余糾錯(cuò)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(hào)通信的質(zhì)量。為解決此問題，研究團(tuán)隊(duì)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，團(tuán)隊(duì)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)性等方面深入研究，并在以“低空經(jīng)濟(jì)”為代表的臨地安防場(chǎng)景中開展廣泛應(yīng)用。(完)