人民网西安5月7日电（记者李志强）萤火虫尾部的点点闪光，是它们加密沟通的方式，独特的发光模式和频率，使萤火虫可以传达辨别同类、警戒危险、指引方向等信号。通过模仿萤火虫的这种交流方式，西北工业大学李学龙教授团队利用光通信和智能信息处理等技术，实现了电磁干扰下无人机间的信息传递，使无人机集群突破更多严苛条件限制，可以顺利地完成工作任务。
近年来，无人机集群在飞行表演、快递物流、精准农业、城市交通等领域均得到广泛应用，通过感知交互、信息传递和协同工作，无人机集群能够“通力合作”，达到“1+1>2”的工作效果。
仿“萤火虫”通信无人机信息交互过程。西北工业大学供图
要想实现高效协同工作，集群中的无人机需要密切“沟通交流”，然而目前无人机集群主要依靠无线电通信，电磁特征明显，容易被外界识别，也易受电磁环境影响。为了破解电磁干扰难题，研究团队以萤火虫通过闪光传递信息的方式为灵感，提出仿“萤火虫”通信无人机方案，为无人机集群发展提供了创新解决思路：通过无人机上的照明设备发出光信号，并在另一架无人机利用光电传感器捕获光信号、进行智能分析，实现像萤火虫闪烁交流一样的短距离信息传递，完成无人机间基于光链路的协同飞行。
由于光信号的传输不受电磁环境的影响，不会产生互调和互扰，抗干扰能力强。此外，其发射功率较低，也几乎不产生热量，适合承载于能量受限的小型无人机。
仿“萤火虫”通信无人机外场试验。西北工业大学供图
同时，研究团队经过大量研究论证过程，还为仿“萤火虫”通信无人机“装备”了多项先进智能算法及技术，充分确保了无人机集群的智能化和稳定性。
——无人机搭载团队自研的快速动态目标智能追踪算法，通过捷联无人机云台相机和通信发射光源，使发射光源能够精准捕获待通信目标，并紧随目标转动。相机所向，光束跟随。
——为了克服环境光照对光通信链路性能的影响，研究团队采用了紫外/可见双通道LED光源，并提出了一种高冗余纠错编码技术，使通信光源更容易与环境光源区分，提升了无人机间信息传递的可靠性。
——无人机飞行过程中位置灵活多变，因而光线传递的角度也在不断发生变化，这很有可能影响光信号通信的质量。为解决此问题，研究团队提出了多角度波束发散的链路性能增强技术，显著降低了链路中断的机率，提升无人机间信息传递的稳定性。
据介绍，仿“萤火虫”通信无人机是在无人机集群普遍采用无线电进行通信交流背景下的一种全新尝试和发展。未来，研究团队将继续在仿“萤火虫”通信无人机通信距离、速率、稳定性和环境适应性等方面进行深入研究，并在以“低空经济”为代表的临地安防场景中开展广泛应用。
