原標(biāo)題：“燈光秀”中展絕技
螢火蟲尾部的點(diǎn)點(diǎn)閃光，是它們交流溝通的方式，不同頻率的熒光可以幫助螢火蟲向同伴傳遞識(shí)別、預(yù)警和指引方向等信號(hào)。
近日，模仿螢火蟲利用發(fā)光傳遞信息，西北工業(yè)大學(xué)李學(xué)龍科研團(tuán)隊(duì)利用光通信和智能信息處理等技術(shù)，解決了無人機(jī)易受電磁干擾的難題，使無人機(jī)群突破更多嚴(yán)苛條件限制，實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同工作。
捕捉光的密碼
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，通過感知交互和信息傳遞，無人機(jī)集群能夠通力合作，高效協(xié)同。
目前，人們多使用無線電通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的控制，但這種利用無線電磁波在空間傳輸信息的通信方式，容易受到電磁干擾的影響。西北工業(yè)大學(xué)光電和智能研究院首席科學(xué)家李學(xué)龍表示：“仿螢火蟲通信無人機(jī)的創(chuàng)新突破，關(guān)鍵在于應(yīng)用光通信技術(shù)使無人機(jī)群開展通信聯(lián)絡(luò)，從而避免了電磁干擾。”
5月初，記者在實(shí)驗(yàn)室看到，仿螢火蟲通信無人機(jī)的四條“腿”上搭載著LED發(fā)光源，看似平穩(wěn)的光芒實(shí)際正在高頻“閃爍”。“另一架無人機(jī)上的光電傳感器捕獲到光信號(hào)后，對(duì)其開展智能分析，就可以實(shí)現(xiàn)像螢火蟲發(fā)光交流一樣的短距離信息傳遞，從而完成無人機(jī)間基于光鏈路的協(xié)同飛行。”西北工業(yè)大學(xué)光電和智能研究院副教授黃舉解釋說。
據(jù)了解，仿螢火蟲通信無人機(jī)已開展了多次實(shí)驗(yàn)飛行，充分驗(yàn)證了其體積小、重量輕、低功耗、抗電磁干擾能力強(qiáng)、照明兼具通信等優(yōu)點(diǎn)，此項(xiàng)技術(shù)適合承載于各種能量形式、不同類型的無人機(jī)。
“裝備”智能技術(shù)
依托學(xué)科優(yōu)勢(shì)，李學(xué)龍科研團(tuán)隊(duì)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)，確保無人機(jī)集群的智能化和穩(wěn)定性。
記者在實(shí)驗(yàn)室觀察到，伴隨位置變化，一臺(tái)無人機(jī)上搭載的耀眼光源正跟隨另一臺(tái)無人機(jī)上的光電傳感器變換發(fā)射位置。“我們研發(fā)了快速動(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，能夠使發(fā)射光源精準(zhǔn)捕獲待通信目標(biāo)，并緊隨目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)。”黃舉說。
為克服環(huán)境光照對(duì)光通信鏈路性能的影響，李學(xué)龍科研團(tuán)隊(duì)還采用了紫外/可見雙通道LED光源，并開發(fā)出一種高冗余糾錯(cuò)編碼技術(shù)，來區(qū)分通信光源和環(huán)境光源，大大提升了無人機(jī)間信息傳遞的可靠性。
無人機(jī)在飛行過程中位置靈活多變，光線發(fā)射的角度也在不斷變化，這很有可能影響光信號(hào)的通信質(zhì)量。為此，李學(xué)龍科研團(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幾率，提升了無人機(jī)間信息傳遞的穩(wěn)定性。
李學(xué)龍表示，科研團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)在仿螢火蟲通信無人機(jī)的飛行高度、氣候環(huán)境、距離、速率和穩(wěn)定性等方面進(jìn)行深入研究，以期未來在以“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。