一种基于无人机的激光通信编队方法及系统技术方案

本发明专利技术属于一种激光通信编队方法及系统，为解决目前无人机编队系统中，机群间通信主要采用微波手段，无法满足无人机群大容量的快速握手交互需求，以及容易被侦查到的技术问题，提供一种基于无人机的激光通信编队方法及系统，每个无人机搭载一套激光通信编队系统，无人机接收并解析无人机平台管控指令，产生激光，采集无人机的位置数据，并发送至无人机平台，使两个链路中的无人机相互瞄准，使两个链路中的无人机，均在瞄准角度量内进行扫描，同时，对对方进行分区信标探测，两个链路中的无人机分别向对方发射信号光，接收并检测对方发出的信号光，调整自身信号发射方向，两个链路中的无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信。中的无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信。中的无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的激光通信编队方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种激光通信编队方法及系统，具体涉及一种基于无人机的激光通信编队方法及系统。

技术介绍

[0002]无人机编队飞行是各国军队和科研工作者长期追求的技术，其主要包括队形设计、动态调整、航迹规划、信息互换等策略，其中，信息互换是通过数据传输以及相应的控制算法来实现机群间的握手交互，是无人机编队飞行中的核心内容。无人机群越多，信息传输量越大，对握手交互的速率要求越高。
[0003]在无人机编队系统中，机群间通信主要采用微波手段，但微波器件自身带宽受限，功耗大，延迟长，无法满足无人机群大容量的快速握手交互需求。此外，微波信号抗干扰能力差，隐蔽性弱，较容易被侦查到。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是解决目前无人机编队系统中，机群间通信主要采用微波手段，无法满足无人机群大容量的快速握手交互需求，以及容易被侦查到的技术问题，提供一种基于无人机的激光通信编队方法及系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于无人机的激光通信编队方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0007]S1，分别对两个链路中的无人机进行遥测遥控
[0008]S1.1，无人机接收并解析无人机平台管控指令，产生激光；
[0009]S1.2，采集无人机的位置数据，并发送至无人机平台；
[0010]S2，使两个链路中的无人机相互瞄准
[0011]S2.1，使两个链路中的无人机分别对对方进行扫描，根据双方位置信息和自身姿态信息，获得在自身坐标系中，相对对方的瞄准角度量；
[0012]S2.2，使两个链路中的无人机分别根据所述瞄准角度量，调整激光角度，另激光对准对方无人机；
[0013]S3，两个链路中的无人机分别进行捕获
[0014]使两个链路中的无人机，均在瞄准角度量内进行扫描，同时，对对方进行分区信标探测；
[0015]S4，两个链路中的无人机相互跟踪
[0016]两个链路中的无人机分别向对方发射信号光，接收并检测对方发出的信号光，调整自身信号光发射方向，使两个链路中的无人机相互跟踪；
[0017]S5，两个链路中的无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信。
[0018]进一步地，步骤S1.1中，所述产生激光具体为产生1550nm激光。
[0019]本专利技术还提供了一种基于无人机的激光通信编队系统，能够实现上述基于无人机
的激光通信编队方法，其特殊之处在于，包括搭载在无人机上的收发光路、处理电路和转台；所述收发光路安装在转台上；
[0020]所述处理电路分别连接转台和收发光路，用于接收并解析无人机平台管控指令，发出激光，并采集无人机的位置数据；，根据无人机的位置数据，在双方无人机相互瞄准时，根据双方位置信息和自身姿态信息，获得在本体坐标系中的瞄准角度量，并控制转台运动，在双方无人机相互跟踪时，检测对方发出的信号光，并控制转台运动，使无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信；
[0021]所述收发光路，用于在双方无人机相互跟踪时在处理电路控制下发射信号光，并接收对方的信号光传输至处理电路；
[0022]所述转台，用于根据处理电路的控制，带动收发光路运动。
[0023]进一步地，所述处理电路包括主控与通信单元、光纤发射单元和光纤接收单元；
[0024]所述主控与通信单元分别连接转台和收发光路，光纤发射单元和光纤接收单元分别连接主控与通信单元，光纤接收单元与收发光路相连；
[0025]所述主控与通信单元，用于接收并解析无人机平台管控指令，控制光纤发射单元发出激光，并采集无人机的位置数据，在双方无人机相互瞄准时，根据双方位置信息和自身姿态信息，获得在本体坐标系中的瞄准角度量，在双方无人机相互跟踪时，控制收发光路发射信号光，接收光纤接收单元发送的对方的光信号，并控制转台运动，使无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信；
[0026]所述光纤发射单元，用于产生激光；
[0027]所述光纤接收单元，用于采集无人机的精细位置信息，发送至主控与通信单元，在双方无人机相互跟踪时，接收己方收发光路发出的信号光，发送至主控与通信单元。
[0028]进一步地，所述光纤发射单元包括激光器、恒流驱动电路、TEC控温电路、温度采集电路和数字处理电路；
[0029]所述数字处理电路分别连接恒流驱动电路、TEC控温电路和温度采集电路，用于实现数字控制；
[0030]所述恒流驱动电路通过数字处理电路和主控与通信单元相连，用于在主控与通信单元控制下，驱动激光器以恒流方式产生激光；
[0031]所述温度采集电路分别通过数字处理电路连接激光器和主控与通信单元，用于采集激光器的工作温度，并发送至主控与通信单元；
[0032]所述TEC控温电路分别通过数字处理电路连接激光器和主控与通信单元，用于主控与通信单元接收激光器的工作温度后，根据激光器当前工作温度，控制激光器的工作温度变化。
[0033]进一步地，所述光纤接收单元包括依次相连的光电探测器、微弱信号处理电路和模数转换电路；
[0034]所述光电探测器，用于采集无人机的精细位置信息，发送至主控与通信单元；在无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信时，接收己方收发光路发出的信号光，光电转换为电信号后发送至微弱信号处理电路；
[0035]所述微弱信号处理电路，用于接收光电探测器发送的电信号，进行微弱信号处理后，发送至模数转换电路；
[0036]所述模数转换电路，用于对微弱信号处理后的信号进行模数转换，发送至主控与通信单元。
[0037]进一步地，所述光电探测器为四象限探测器、CMOS感光元件或CCD感光元件。
[0038]进一步地，所述激光器为分布反馈式激光器、光纤布拉格光栅式激光器或法布里
‑
珀罗激光器。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]1、本专利技术将激光通信模块搭载于无人机上，利用空间激光通信手段实现无人机间数据传输和组网，具有信号隐蔽的特点，非常适合于存在强电磁干扰的军事作战环境下应用。
[0041]2、本专利技术系统通过空间激光通信的方式实现数据的传输，同时具有功耗低、体积小、重量小、数据速率大等优点。
[0042]3、本专利技术系统可以在融合导航和无线电信令辅助下，获得高通量数据交互能力，同时具有不受微波频率资源限制、抗电磁干扰优点。
[0043]4、本专利技术系统采用一款光电探测器即可同时实现对转台的跟踪、捕获、瞄准功能以及通信数传，同时采用无信标光的方式实现了跟瞄通信一体化的功能。
[0044]5、本专利技术具有高集成度、强兼容性、多接口、高利用率的激光通信系统，对于新一代无人机编队信息交互手段具有重大研究意义和实用价值。
附图说明
[0045]图1为本专利技术基于无人机的激光通信编队系统的示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的激光通信编队方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，分别对两个链路中的无人机进行遥测遥控S1.1，无人机接收并解析无人机平台管控指令，产生激光；S1.2，采集无人机的位置数据，并发送至无人机平台；S2，使两个链路中的无人机相互瞄准S2.1，使两个链路中的无人机分别对对方进行扫描，根据双方位置信息和自身姿态信息，获得在自身坐标系中，相对对方的瞄准角度量；S2.2，使两个链路中的无人机分别根据所述瞄准角度量，调整激光角度，另激光对准对方无人机；S3，两个链路中的无人机分别进行捕获使两个链路中的无人机，均在瞄准角度量内进行扫描，同时，对对方进行分区信标探测；S4，两个链路中的无人机相互跟踪两个链路中的无人机分别向对方发射信号光，接收并检测对方发出的信号光，调整自身信号光发射方向，使两个链路中的无人机相互跟踪；S5，两个链路中的无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信。2.根据权利要求1所述一种基于无人机的激光通信编队方法，其特征在于：步骤S1.1中，所述产生激光具体为产生1550nm激光。3.一种基于无人机的激光通信编队系统，能够实现权利要求1或2所述基于无人机的激光通信编队方法，其特征在于：包括搭载在无人机上的收发光路、处理电路和转台；所述收发光路安装在转台上；所述处理电路分别连接转台和收发光路，用于接收并解析无人机平台管控指令，发出激光，并采集无人机的位置数据；根据无人机的位置数据，在双方无人机相互瞄准时，根据双方位置信息和自身姿态信息，获得在本体坐标系中的瞄准角度量，并控制转台运动，在双方无人机相互跟踪时，检测对方发出的信号光，并控制转台运动，使无人机通过单跳模式或多跳模式进行通信；所述收发光路，用于在双方无人机相互跟踪时在处理电路控制下发射信号光，并接收对方的信号光传输至处理电路；所述转台，用于根据处理电路的控制，带动收发光路运动。4.根据权利要求3所述一种基于无人机的激光通信编队系统，其特征在于：所述处理电路包括主控与通信单元、光纤发射单元和光纤接收单元；所述主控与通信单元分别连接转台和收发光路，光纤发射单元和光纤接收单元分别连接主控与通信单元，光纤接收单元与收发光路相连；所述主控与通信单元，用于接收并解...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟佳成，谢小平，贺元晨，武军霞，王宇飞，高铎瑞，白兆峰，李鹏，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：