[发明专利]一种基于摄像头辅助的无人机可见光通信装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于摄像头辅助的无人机可见光通信装置和方法，用以实现在无人机高速移动时，射频通信被干扰的情况下，能够通过可见光通信。该方法中，发送端通过多机位对接收无人机定位，向接收端位置发射可调节的可见光柱；接收端通过多个接受单元和主控单元配合实现三状态接受信号，实现单向可将光通信。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体一种基于摄像头辅助的无人机可见光通信装置和方法。

背景技术

现代作战条件下，无人机已经是局部战争中主要使用的军事器械。目前无人机使用射频通信作为传统战场通信，因此无人机系统需要不断提升抗电磁干扰能力以适应复杂的战场电磁环境要求。不论雷电和电子噪音干扰等自然磁场干扰的影响，在战场上，针对射频通信的干扰技术也在不断发展，出现的辐射干扰和传导干扰技术能够使通信传输出现误差，短期内影响系统工作甚至烧毁半导体元件和电路，导致无人机射频通信的难度不断增加。

基于以上讨论，考虑可见光通信(VLC)作为基于射频通信方案的替换。VLC是利用半导体发出的高速明暗闪烁信号来传输信息的新型高速数据传输技术，具有可见光频谱资源丰富，通信速率高，无电磁干扰以及高度保密性的特点。VLC可以弥补在电磁受限环境或对电磁信号敏感的条件下，作为无人机系统的重要通信补充的接入手段。

然而，可见光通信也有其局限性和适用场景。VLC高度的保密性带来的另外一面就是，万一光被遮挡了，通信也就失效了。这一遮挡效应在无人机战场上会体现为光无法穿透无人机机身的问题。除此之外，现有的VLC系统的发射装置往往是静态的或信源呈某一固定角度发射信息，无法保证在行进中的发射设备能够灵活地向3D空间内选定的一个或多个接收设备发送信息，应用在无人机系统中需要考虑无人机的定位问题。

发明内容

针对上述不足，本发明实施例提供一种基于摄像头辅助的无人机可见光通信装置和方法，用以在战场上无人机高速移动时，射频通信被干扰的情况下，实现单向可见光通信。

本发明提供了一种基于摄像头辅助的无人机可见光通信方法，一个通信时常内的步骤包括：

步骤1：出发前，无人机群对于自己方无人机的形状，性能参数有存储；

步骤2：无人机具有多机位，能够实现实时360全景摄像，用于对于无人机进行定位；

步骤3：在摄像头发现了自己方的无人机的情况下，无人机装配有一个可见光发射装置，根据定位，调整发射光柱直径和角度，进行信息发送；

步骤4：接收机机身上每个接收单元判断当时是否在接收信号，接收信号是连续的还是断续的，接受单元一共有三种工作状态：无信号、断续信号、连续信号，上报接收机主控单元；

步骤5：接收机主控单元判断有多少接收单元有信号，对于成功接收的信号，使用通信多天先理论进行信号合并MRC技术后进行处理，得到解调结果。

可选地，所述通信时常通常是以数十毫秒为一个时间单元，可以设置为10ms,也就是5G标准的帧的长度。

可选地，所述步骤2及之后步骤需要循环进行，这之间的通信间隔可以是不限于10ms的设定时长,也可以通过摄像头捕获接收无人机的移动速度和姿态来调整间隔，如发现接收无人机处于悬停状态，则将通信间隔延长至几十至几百毫秒；如无人机处于高速运动状态，则将间隔设置在100ms以下。

可选地，所述步骤2中被检测物品无人机已知且独特，识别率很高，定位可以用计算机视觉技术中的目标检测技术，也可以使用视频跟踪等技术；

可选地，可在接收端涂上反光涂料，在步骤2阶段，在能见度较低条件下，由可见光发射装置旋转发射可见光中波长较长的光，增强接收无人机与环境的区分度，提升定位精度。

可选地，所述步骤5中接收机主控单元调度接收单元在工作或是空闲状态，对于在断续接收的接收单元，调度其断续工作，达到节能的目的。