西工大實現電磁干擾下無人機間通信

仿螢火蟲以光信號傳輸信息 結合智能信息技術開闢新途徑

香港文匯報訊（記者 李陽波 西安報道）螢火蟲尾部的點點閃光，不僅浪漫美麗，更是它們加密溝通的方式。通過獨特的發光模式和頻率，螢火蟲能夠傳達辨別同類、警戒危險、指引方向等信號。如果無人機也能仿照螢火蟲，採用光信號傳輸信息，將會為無人機通信加上「雙保險」。受此啟發，近日，西北工業大學光電與智能研究院聯合中國電信人工智能研究院（TeleAI）在仿「螢火蟲」通信無人機方面研究取得進展。該校研究團隊通過模仿螢火蟲交流方式，利用光通信和智能信息處理等技術，研究突破了無人機集群通信的全新途徑，實現了電磁干擾下無人機間的信息傳遞，使得無人機集群突破更多嚴苛條件限制，從而順利完成工作任務。

近年來，無人機集群在飛行表演、快遞物流、精準農業、城市交通等領域均得到廣泛應用，通過感知交互、信息傳遞和協同工作，無人機集群能夠「通力合作」，達到「1+1>2」的工作效果。然而要想實現更高效的協同工作，集群中的無人機就需要密切地「溝通交流」，但是目前常見的無人機集群主要依靠無線電通信，電磁特徵明顯，容易被外界識別，也易受電磁環境影響。

發射功率較低 幾乎不產生熱量

為了提高無人機集群有效應對「釜底抽薪，斷鏈擊源」電磁干擾的能力，西北工業大學李學龍教授研究團隊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，為無人機集群發展提供了創新解決思路。據悉，該解決思路通過無人機上的照明設備發出光信號，並在另一架無人機利用光電傳感器捕獲光信號、進行智能分析，從而實現像螢火蟲閃爍交流一樣的短距離信息傳遞，完成無人機間基於光鏈路的協同飛行。

降鏈路中斷幾率 信息傳遞更穩定

據團隊介紹，由於光信號的傳輸不受電磁環境的影響，不會產生互調和互擾，抗干擾能力強。此外，其發射功率較低，也幾乎不產生熱量，因而該研究成果適合承載於能量受限的小型無人機。

在研究提出仿「螢火蟲」通信無人機的基礎上，經過大量研究論證過程，西北工業大學研究團隊研究還為仿「螢火蟲」通信無人機「裝備」了多項先進智能算法及技術。其中不僅搭載了團隊自研的快速動態目標智能追蹤算法，採用了紫外/可見雙通道LED光源。同時為了解決由於無人機飛行過程中位置靈活多變和光線傳遞角度不斷變化，而可能影響光信號通信質量的問題，研究團隊提出了多角度波束發散的鏈路性能增強技術，顯著降低了鏈路中斷的幾率，提升無人機間信息傳遞的穩定性，也充分確保了無人機集群的智能化和穩定性。

未來將在「低空經濟」廣泛應用

位於陝西西安的西北工業大學，是一所以發展航空、航天、航海等領域人才培養和科學研究為特色的國家重點「一流大學」。多年來，該校先後參與了大飛機、載人航天與探月、神舟系列飛船等科研攻關和研製，中國一半以上的航空工業重大型號總師、副總師，一大批航天總師、副總師都出自該校，西北工業大學也被譽為「總師搖籃」。

仿「螢火蟲」通信無人機是在無人機集群普遍採用無線電進行通信交流背景下的一種全新嘗試和發展。未來，西北工業大學團隊將繼續在仿「螢火蟲」通信無人機通信距離、速率、穩定性和環境適應性等方面深入研究，並在以「低空經濟」為代表的臨地安防場景中開展廣泛應用，為加快形成新質生產力貢獻力量。