一种无人机群陆空与空空通信系统及通信方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机群陆空与空空通信系统及通信方法，包括：僚机、随从机、地面基站，僚机与随从机之间形成空空通信链路，僚机与地面基站之间，形成陆空通信链路；空空通信链路采用紫外LED散射光通信；陆空通信链路采用紫外激光通信；在陆空通信链路中，地面基站与僚机结合陆空通信链路的闭环通信实现跟瞄功能。本发明专利技术可以建立稳定的陆空与空空通信链路，实现基站与僚机之间建立具有反馈机制的通信链路，而不会被非意向通信对象窃听，且空空通信链路采用紫外LED散射光通信，陆空通信链路及空空通信链路均使用紫外光进行链路通信，利用紫外光优良的保密性能，增强了无人机群陆空与空空通信系统保密性。空与空空通信系统保密性。空与空空通信系统保密性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机群陆空与空空通信系统及通信方法


[0001]本专利技术涉及无人机群紫外光通信领域，尤其是涉及一种无人机群陆空与空空通信系统及通信方法。

技术介绍

[0002]近些年来，紫外光通信因其独特的优势引起了越来越多的关注，紫外光通信是利用大气日盲区的紫外波段进行散射光通信，具备保密性好、背景噪声低、可以越过障碍物进行非视距通信、通信装置功耗较低、通信装置架设简便等优势。另一方面，传统的无线电通信的短板越来越明显，具体有：容易被窃听、频谱资源稀缺、易受障碍物的影响、通信装置功耗较大、通信装置架设困难等。
[0003]无人机群灵活性强、机动性强、便于组网通信，因此在军用、公用和民用等多个领域均有着广泛的应用。目前无人机群之间相互通信时仍采用传统无线电的方式，会导致原本稀缺的无线电频谱资源的进一步的拥挤，而且无线电通信信号容易被窃听，因此将紫外通信应用到无人机群上，可以有效避免上述问题。同时，借助无人机的机动性，可以将紫外组网通信的优势较好地发挥。在户外环境恶劣地区、需要高保密性通信等应用场景下，应用传统通信方式较为困难，无人机群紫外通信是较为理想的通信方式。
[0004]无人机群紫外通信具有非视距、保密性强、灵活性强、机动性强、便于组网通信等优势，因此在军用、公用和民用等多个领域均有着广阔的应用前景。僚机即领队机与地面基站之间的通信链路称为陆空通信链路，目前已有的无人机群紫外通信链路中，陆空通信链路有两种，一种是采用无线电等传统通信，这会导致陆空通信链路面临被窃听的风险；另一种是使用紫外LED进行通信，由于紫外LED的有效通信距离有限，使得这种通信模式不适用于远距离的陆空链路信息传输。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决无人机群陆空与空空通信容易被窃听的问题，提供一种无人机群陆空与空空通信系统及通信方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种无人机群陆空与空空通信系统，包括：僚机、随从机、地面基站，所述僚机与随从机之间形成空空通信链路，所述僚机与地面基站之间，形成陆空通信链路；所述空空通信链路采用紫外LED散射光通信；所述陆空通信链路采用紫外激光通信；
[0009]在所述陆空通信链路中，所述地面基站与僚机结合陆空通信链路的闭环通信实现跟瞄功能。
[0010]在一些实施例中，所述僚机上载有僚机紫外通信接收器、僚机紫外LED通信发射器、僚机紫外激光通信发射器；所述随从机上载有随从机紫外LED通信发射器、随从机紫外
通信接收器；所述地面基站包括基站紫外通信接收器、基站紫外激光通信发射器。
[0011]在一些实施例中，所述跟瞄功能的对准条件为保持收发端在彼此的视场角内。
[0012]在一些实施例中，所述基站紫外激光通信发射器包括激光三轴转台、紫外激光器，所述跟瞄功能的实现包括以下步骤：
[0013]S1、僚机通过僚机紫外激光通信发射器向地面基站报告自己的实时位置；
[0014]S2、地面基站通过控制激光三轴转台使紫外激光器在僚机所报告位置
±5°
的范围内进行扫描，同时通过紫外激光器发射包含地面基站位置的信息；
[0015]S3、如果僚机紫外通信接收器接收到了地面基站的信息，则通过僚机紫外激光通信发射器向地面基站发射成功接收的反馈信息，直至成功建立稳定的陆空通信链路。
[0016]在一些实施例中，所述僚机紫外激光通信发射器及基站紫外激光通信发射器的视场角为0
‑
10
°
。
[0017]在一些实施例中，对于两个及两个以上的僚机紫外通信接收器、随从机紫外通信接收器或基站紫外通信接收器同时接受信号的情况，所述僚机紫外通信接收器、随从机紫外通信接收器或基站紫外通信接收器采用以下信号组合方法之一接收信号：最大比值合并、等增益合并、选择式合并。
[0018]在一些实施例中，所述最大比值合并信号组合方法包括对僚机紫外通信接收器、随从机紫外通信接收器或基站紫外通信接收器的多个信道信号进行加权，该权值由各信道进行光电转换后的信号电流与噪声的比值决定；所述等增益合并信号组合方法包括求和基于相同权重的均质信号；所述选择式合并信号组合方法包括选择所有信道中信噪比最大的信号作为接收信号，即噪声方差最小的信号或根据实际应用场景设定想要选择的信号。
[0019]本专利技术还提供了一种无人机群陆空通信链路的通信方法，包括：
[0020]地面基站与僚机结合陆空通信链路的闭环通信进行跟瞄，所述跟瞄具体包括以下步骤：
[0021]S1、僚机通过僚机紫外激光通信发射器向地面基站报告自己的实时位置；
[0022]S2、地面基站通过控制基站紫外激光通信发射器中的激光三轴转台使基站紫外激光通信发射器中的紫外激光器在僚机所报告位置预设角度的范围内进行扫描，同时通过紫外激光器发射包含地面基站位置的信息；
[0023]S3、如果僚机紫外通信接收器接收到了地面基站的信息，则通过僚机紫外激光通信发射器向地面基站发射成功接收的反馈信息，直至成功建立稳定的陆空通信链路。
[0024]在一些实施例中，步骤S3包括以下步骤：
[0025]A1、如果僚机未接收到地面基站的信息，所述紫外激光器增加发射功率进行扫描；
[0026]A2、如果基站紫外通信接收器接收到所述成功接收的反馈信息，所述紫外激光器根据所述反馈信息自适应调节发射功率。
[0027]在一些实施例中，所述预设角度为
±5°
。
[0028]本专利技术具有如下有益效果：
[0029]本专利技术通过地面基站与僚机结合陆空通信链路的闭环通信实现跟瞄功能，可以建立稳定的空空通信链路，实现基站与僚机之间建立具有反馈机制的通信链路，而不会被非意向通信对象窃听，解决了现有的无人机群陆空通信中使用无线通信技术容易被窃听的问题，且空空通信链路采用紫外LED散射光通信，陆空通信链路及空空通信链路均使用紫外光
进行链路通信，利用紫外光优良的保密性能，增强了无人机群陆空与空空通信系统保密性。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例中无人机群紫外光陆空与空空通信系统通信场景示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例中无人机群紫外光陆空与空空通信系统结构组成示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例中用于无人机群紫外光陆空与空空通信系统的最小通信单元的结构组成图；
[0033]图4为本专利技术实施例中用于无人机群紫外光陆空与空空通信系统的非视距散射光通信信道模型示意图；
[0034]图5为本专利技术实施例中用于无人机群紫外光陆空与空空通信系统的多收发端非视距散射光通信信道模型示意图；
[0035]图6为本专利技术实施例中用于无人机群紫外光陆空与空空通信系统的紫外激光视距通信场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机群陆空与空空通信系统，其特征在于，包括：僚机、随从机、地面基站，所述僚机与随从机之间形成空空通信链路，所述僚机与地面基站之间，形成陆空通信链路；所述空空通信链路采用紫外LED散射光通信；所述陆空通信链路采用紫外激光通信；在所述陆空通信链路中，所述地面基站与僚机结合陆空通信链路的闭环通信实现跟瞄功能。2.根据权利要求1所述的无人机群陆空与空空通信系统，其特征在于，所述僚机上载有僚机紫外通信接收器、僚机紫外LED通信发射器、僚机紫外激光通信发射器；所述随从机上载有随从机紫外LED通信发射器、随从机紫外通信接收器；所述地面基站包括基站紫外通信接收器、基站紫外激光通信发射器。3.根据权利要求1所述的无人机群陆空与空空通信系统，其特征在于，所述跟瞄功能的对准条件为保持收发端在彼此的视场角内。4.根据权利要求2所述的一种无人机群陆空与空空通信系统，所述基站紫外激光通信发射器包括激光三轴转台、紫外激光器，其特征在于，所述跟瞄功能的实现包括以下步骤：S1、僚机通过僚机紫外激光通信发射器向地面基站报告自己的实时位置；S2、地面基站通过控制激光三轴转台使紫外激光器在僚机所报告位置
±5°
的范围内进行扫描，同时通过紫外激光器发射包含地面基站位置的信息；S3、如果僚机紫外通信接收器接收到了地面基站的信息，则通过僚机紫外激光通信发射器向地面基站发射成功接收的反馈信息，直至成功建立稳定的陆空通信链路。5.根据权利要求2所述的无人机群陆空与空空通信系统，其特征在于，所述僚机紫外激光通信发射器及基站紫外激光通信发射器的视场角为0
‑
10
°
。6.根据权利要求2所述的无人机群陆空与空空通信系统，其特征在于，对于两个及两个以上的僚机紫外通信接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏萍，薛兴乐，马建设，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：