The invention discloses an ultraviolet optical communication method for UAV based on LDPC coding, and proposes to use wireless ultraviolet communication to replace the original radio communication. Because of the advantages of ultraviolet communication, it can also realize non-direct-looking communication without acquisition, alignment and tracking, wide field of view reception and low power consumption. In addition, LDPC channel coding is added to improve the reliability of communication. Firstly, the wireless ultraviolet communication network link between UAVs is established. Ultraviolet communication can be used between UAVs and ground command stations. LDPC coding is carried out before message transmission. The method adopts the algebraic construction method of structured construction to generate the check matrix, and then transforms it into approximate lower triangular matrix through RU transformation, so that the coding complexity is reduced to linear correlation. Finally, BP decoding algorithm is used to decode, so as to reduce the bit error rate.
【技术实现步骤摘要】
一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法
本专利技术属于光电信息通信方法
,具体涉及一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法。
技术介绍
无人机行业发展迅速,在多个领域都发挥了重要作用,军事上可用于边境巡逻、昼夜空中侦查、目标定位、战场监视、军事打击等;民用领域可用于摄影航拍、地球物理勘探、农业植保、作为应急通信中的空中基站等,无人机正朝着标准化、多样化、系列化发展,其应用和发展前景非常好。通信系统是无人机至关重要的一部分,维系着无人机与地面、海上控制站以及编队组网无人机间信息的交互,提供有效、可靠的通信为无人机成功执行任务增加了保障。无人机的坠毁事件中,最主要原因是与地面链路的通信中断,其次是电磁波对链路的干扰严重导致无人机无法接收正确的指令而坠毁。同时严重威胁无人机应用的因素是频谱和带宽资源稀缺,如果从获得更多频谱资源角度出发是非常困难的,因为全球频谱分配由世界无线电通信会议管理,遵循多项条例和国际协议,很难申请到;如果从商用角度购买或租赁不仅价格昂贵且存在安全隐患,因此需要一种抗电磁干扰强、频谱资源丰富且通信稳定、中断率低的技术来解决这些问题。针对无人机通信链路不稳定、中断率和误码率高等问题,本专利技术提出在消息传递之前进行信道编码。在消息传送的过程中即使有误码产生,也能根据码元之间的相关性译出正确消息,减少误码率,提高无人机通信的可靠性。本专利技术采用的是复杂性低、结构简单、逼近香农极限的LDPC码。针对频谱资源受限问题,本专利技术采用无线紫外光通信方式实现信息的传递,该通信方式无需申请频谱、不受电磁波干扰且具有低功耗、信息容量大、环境适 ...
【技术保护点】
1.一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法,其特征在于,在无人机上挂载紫外光通信收发装置,并实现与地面控制系统实现信息交互,信号在紫外光通信收发装置的发射端经过LDPC编码后利用BPSK副载波调制方式调制,在接收端经过BPSK副载波调制解调和LDPC译码,恢复原始消息,实现通信,具体操作步骤如下:步骤1:建立无人机间的无线紫外光通信链路;步骤2:信号在紫外光通信收发装置的发射端经过LDPC编码后进行信息发送;步骤3:对步骤2经过LDPC编码发送后的信号在紫外光通信收发装置的接收端进行接收及LDPC解码,即实现了无人机紫外光通信。
【技术特征摘要】
1.一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法,其特征在于,在无人机上挂载紫外光通信收发装置,并实现与地面控制系统实现信息交互,信号在紫外光通信收发装置的发射端经过LDPC编码后利用BPSK副载波调制方式调制,在接收端经过BPSK副载波调制解调和LDPC译码,恢复原始消息,实现通信,具体操作步骤如下:步骤1:建立无人机间的无线紫外光通信链路;步骤2:信号在紫外光通信收发装置的发射端经过LDPC编码后进行信息发送;步骤3:对步骤2经过LDPC编码发送后的信号在紫外光通信收发装置的接收端进行接收及LDPC解码,即实现了无人机紫外光通信。2.根据权利要求1所述的一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法,其特征在于,所述步骤1具体如下:在无人机上挂载紫外光通信收发装置,并实现与地面控制系统实现信息交互,利用单次散射近似法和长椭球坐标系对紫外光链路进行分析,得到紫外光信道t时刻的脉冲响应为:式中,m是常数,取值为1;βT为发射仰角、βR为接收仰角;θT为发散角半角、θR为视场角半角;ks和ke分别为大气散射系数和大气消光系数;c为光速、r为收发机之间的距离、t表示当前时刻。3.根据权利要求2所述的一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法,其特征在于,所述步骤2具体如下:利用结构化构造的代数法构造行重和列重固定的去四环规则校验矩阵,首先产生m行n列的零矩阵,然后基于数论中的完全剩余系计算矩阵中1的位置,替换零矩阵中相应位置的元素,从而生成Hm×n矩阵,LDPC编码的具体步骤为:步骤2.1:对Hm×n矩阵进行预处理,将所述Hm×n矩阵变换成近似下三角矩阵,即:其中,T为对角线上全为1的下三角矩阵,除D外,其余都为稀疏矩阵,g为近似下三角矩阵与下三角矩阵的差距,并且为使编码有效、g应尽量小;步骤2.2:计算校验信息,信号源s经过LDPC编码成x(n)=[sp1p2],p1是长为g的校验信息、p2是长为m-g的校验信息式中,I为单位矩阵,左乘矩阵是为了判断-ET-1B+D是否可逆,若不可逆则重新生成Hm×n矩阵,若可逆令-ET-1B+D=φ,根据H·x(n)T=0T有:解出p1T=-φ-1(-ET-1A+C)sT,p2T=-T-1(AST+Bp1T)转置合并后得到编码后码字x(n),并将码字x(n)信息由发射端发送,经由紫外光信道传输。4.根据权利要求3所述的一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法,其特征在于,所述步骤3具体如下:编码后码字x(n)经过紫外光信道是一个与单位脉冲响应卷积的过程,...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵太飞,屈瑶,许杉,刘萍,姚红艳,
申请(专利权)人:西安理工大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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