[发明专利]一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法

说明书

本发明公开了一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法，提出了利用无线紫外光通信代替原有的无线电通信，由于紫外光通信的优势还能够实现无需捕获对准跟踪、宽视场接收、低功耗非直视通信，此外加入LDPC信道编码提高通信的可靠性。首先建立无人机间无线紫外光通信组网链路，无人机间以及与地面指挥站之间均可以采用紫外光通信方式。在消息传递之前进行LDPC编码，本发明采用的是结构化构造的代数法构造方法产生校验矩阵，再经过RU变换为近似下三角矩阵，使编码复杂度降低为线性相关，最后利用BP译码算法进行解码，以此来降低误码率。

技术领域

本发明属于光电信息通信方法技术领域，具体涉及一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法。

背景技术

无人机行业发展迅速，在多个领域都发挥了重要作用，军事上可用于边境巡逻、昼夜空中侦查、目标定位、战场监视、军事打击等；民用领域可用于摄影航拍、地球物理勘探、农业植保、作为应急通信中的空中基站等，无人机正朝着标准化、多样化、系列化发展，其应用和发展前景非常好。

通信系统是无人机至关重要的一部分，维系着无人机与地面、海上控制站以及编队组网无人机间信息的交互，提供有效、可靠的通信为无人机成功执行任务增加了保障。无人机的坠毁事件中，最主要原因是与地面链路的通信中断，其次是电磁波对链路的干扰严重导致无人机无法接收正确的指令而坠毁。同时严重威胁无人机应用的因素是频谱和带宽资源稀缺，如果从获得更多频谱资源角度出发是非常困难的，因为全球频谱分配由世界无线电通信会议管理，遵循多项条例和国际协议，很难申请到；如果从商用角度购买或租赁不仅价格昂贵且存在安全隐患，因此需要一种抗电磁干扰强、频谱资源丰富且通信稳定、中断率低的技术来解决这些问题。

针对无人机通信链路不稳定、中断率和误码率高等问题，本发明提出在消息传递之前进行信道编码。在消息传送的过程中即使有误码产生，也能根据码元之间的相关性译出正确消息，减少误码率，提高无人机通信的可靠性。本发明采用的是复杂性低、结构简单、逼近香农极限的LDPC码。针对频谱资源受限问题，本发明采用无线紫外光通信方式实现信息的传递，该通信方式无需申请频谱、不受电磁波干扰且具有低功耗、信息容量大、环境适应性强、机动灵活、可靠性高等优点，能满足无人机在民用和军事领域的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法，解决了无线紫外光通信技术中频谱资源受限、易受到电磁波干扰以及通信质量不佳的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于LDPC编码的无人机紫外光通信方法，在无人机上挂载紫外光通信收发装置，并实现与地面控制系统的信息交互，信号在紫外光通信收发装置的发射端经过LDPC编码后利用BPSK副载波调制方式调制，在接收端经过BPSK副载波调制解调和LDPC译码，恢复原始消息，实现通信，具体操作步骤如下：

步骤1：建立无人机间的无线紫外光通信链路；

步骤2：信号在紫外光通信收发装置的发射端经过LDPC编码后进行信息发送；

步骤3：对步骤2经过LDPC编码发送后的信号在紫外光通信收发装置的接收端进行接收及LDPC解码，即实现了无人机紫外光通信。

本发明的特点还在于，

步骤1具体如下：

在无人机上挂载紫外光通信收发装置，并实现与地面控制系统实现信息交互，利用单次散射近似法和长椭球坐标系对紫外光链路进行分析，得到紫外光信道t时刻的脉冲响应为：

式中，m是常数，取值为1；

β_T为发射仰角、β_R为接收仰角；

θ_T为发散角半角、θ_R为视场角半角；