【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机，具体涉及一种基于广域匀化激光的无人机组网装置及方法。
技术介绍
1、无人机编队组网是指多架无人机通过通信网络技术相互连接，协同完成特定任务的一种技术，具有广泛的应用：可用于完成灾害救援、农业植保、物流运输等工作。这种技术需要无人机集群根据任务需求和环境变化动态调整编队组网结构，对无人机之间通信的稳定性、时效性要求较高。
2、目前无人机编队组网主要依赖无线电信道，但这种无线电通信方式不仅存在频谱资源限制，还极易被侦测、干扰，导致无人机间通信不稳定甚至中断，严重影响编队组网。为此，人们尝试发展抗干扰、大带宽、不易被侦测、无频谱限制的机间激光通信技术来进行无人机编队组网。但传统的“点对点”机间激光通信系统对跟瞄精度要求高，不仅系统复杂、体积大、质量重，还容易受载机平台机动、震动、颠簸等因素影响，出现建链困难、链路丢失等问题，难以在无人机通信组网中实际应用。因此，如何实现高效、稳定通信成为机间激光通信领域亟需解决的关键问题。
技术实现思路
1、为了解决传统“点对点”机间激光通信技术在实际应用中存在的对跟瞄精度要求高，并且系统复杂、体积大、质量重等问题，本专利技术提供一种基于广域匀化激光的无人机组网装置及方法，不仅能有效降低机间激光通信对跟瞄精度的需求，还能大幅简化系统结构，减小系统体积、质量，可有效解决上述“点对点”机间激光通信技术面临的问题，使机间激光通信技术可实际应用于中小型无人机编队组网。
2、本专利技术采用的技术方案为：
3
4、一种基于广域匀化激光的无人机组网方法，包括以下步骤：步骤1：组网前准备；步骤2：长/子机获取相互位置；步骤3，长机制定组网策略；步骤4，建立无人机网络；步骤5，搜索网外通信目标，以便接收网外信息或并网；步骤6，动态调整网络拓扑。
5、本专利技术具有以下技术效果：
6、1.本专利技术采用广域匀化激光进行机间通信，同样具备传统“点对点”机间激光通信技术的抗干扰、大带宽、不易被侦测、无频谱限制等优点；
7、2.相较于激光信号出射张角和接收视场角均为角秒级的传统“点对点”机间激光通信技术，本专利技术分别采用度级张角的广域匀化激光和度级视场角的大视场光学系统进行激光信号发射和接收，显著降低了机间激光通信对目标跟瞄精度的要求，一方面可使机间激光通信具有更强的抗跟瞄误差能力，使其通信链路将更容易建立、更稳定维持，另一方面可显著降低机间激光通信组网系统的复杂度，使其体积和质量大幅减小，可以在经济、高效的中小型无人机上广泛部署应用；
8、3.本专利技术采用激光测距通信一体化技术，可在激光通信体制基础上兼顾测距、定位，获取组网无人机间的相对位置，因此可在无法获取导航信号的极端条件下进行无人机编队组网，相较其他依赖导航信息的无人机组网技术，具备更强的环境适应性和更丰富的应用场景；
9、4.本专利技术在无人机编队组网期间可通过动态调整网络拓扑的方式应对组网期间的长机/子机相对位置变化、组网无人机数量变化、长机/子机状态异常等情况，具备较强的灵活性、鲁棒性。
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1.一种基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：包括：系统控制模块（1）、升降式全向角反射器（2）和多个圆周排布的广域匀化激光定位通信单元（3）；所述升降式全向角反射器（2）安装于所述系统控制模块（1）的上表面，与所述系统控制模块（1）进行信息交互，内部具有可升降的全向角反射器；所述广域匀化激光定位通信单元（3）包括定位通信控制部分、通信目标捕获跟踪瞄准部分、激光信号调制发射部分、激光信号接收解调部分，以圆周排布方式与所述系统控制模块（1）的侧面连接，与所述系统控制模块（1）进行信息交互。
2.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述系统控制模块（1）为所述基于广域匀化激光的无人机组网装置的控制中枢，对外与无人机上其他系统设备通信，获取需向外发送的信息，传输从外部接收解码的信息；对内控制升降式全向角反射器（2）内部可升降的全向角反射器的升降，还控制圆周排布的各个广域匀化激光定位通信单元（3）独立、并行地工作，实现360°全方位覆盖的定位通信：通过广域匀化激光定位通信单元（3）的定位通信控制部分分别控制广域匀化激光定位通信单元（3）的
3.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述升降式全向角反射器（2）处于升起状态时，其内部的全向角反射器伸出到升降式全向角反射器（2）的外部，使来自各个方位的激光测距信号原路返回。
4.根据权利要求2所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述广域匀化激光定位通信单元（3）的通信目标捕获跟踪瞄准部分，在实现通信目标ATP、通信目标方位和俯仰信息获取、多个通信目标之间快速切换功能时，采用转台、振镜、快速反射镜或其他能实现上述功能的部件。
5.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述广域匀化激光定位通信单元（3）采用激光测距通信一体化技术，在激光通信体制基础上，兼顾激光测距。
6.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述广域匀化激光定位通信单元（3）的激光信号调制发射部分，采用微透镜阵列、衍射光学元件、液晶空间光调制器、双折射透镜组、非球面透镜组或其他能实现出射的激光光束张角达到度级以上，且光斑强度变为平顶分布的器件对出射激光进行匀化。
7.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述广域匀化激光定位通信单元（3）的激光信号接收解调部分，在定位通信控制部分的控制下采用大视场光学系统接收外界激光信号。
8.一种基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于：
11.根据权利要求10所述的基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于：
12.根据权利要求11所述的基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于：
13.根据权利要求12所述的基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于：
14.根据权利要求13所述的基于广域匀化激光的无人机组网方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：包括：系统控制模块（1）、升降式全向角反射器（2）和多个圆周排布的广域匀化激光定位通信单元（3）；所述升降式全向角反射器（2）安装于所述系统控制模块（1）的上表面，与所述系统控制模块（1）进行信息交互，内部具有可升降的全向角反射器；所述广域匀化激光定位通信单元（3）包括定位通信控制部分、通信目标捕获跟踪瞄准部分、激光信号调制发射部分、激光信号接收解调部分，以圆周排布方式与所述系统控制模块（1）的侧面连接，与所述系统控制模块（1）进行信息交互。
2.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述系统控制模块（1）为所述基于广域匀化激光的无人机组网装置的控制中枢，对外与无人机上其他系统设备通信，获取需向外发送的信息，传输从外部接收解码的信息；对内控制升降式全向角反射器（2）内部可升降的全向角反射器的升降，还控制圆周排布的各个广域匀化激光定位通信单元（3）独立、并行地工作，实现360°全方位覆盖的定位通信：通过广域匀化激光定位通信单元（3）的定位通信控制部分分别控制广域匀化激光定位通信单元（3）的通信目标捕获跟踪瞄准部分进行通信目标atp、通信目标方位和俯仰信息获取、多个通信目标之间快速切换，控制广域匀化激光定位通信单元（3）的激光信号调制发射部分进行广域匀化激光信号调制、发射，控制广域匀化激光定位通信单元（3）的激光信号接收解调部分进行外界激光信号接收解调、通信目标距离解算，并结合通信目标的方位和俯仰信息，实现通信目标定位；其中，所述atp为通信目标捕获跟踪瞄准。
3.根据权利要求1所述的基于广域匀化激光的无人机组网装置，其特征在于：所述升降式全向角反射器（2）处于升起状态时，其内部的全向角反射器伸出到升降式全向角反射器（2）的外部，使来自各个方位的激光测距信号原路...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗瑞耀，顾乃庭，黄林海，李杨，肖亚维，刘天岑，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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