[发明专利]基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法

权利要求书

1.基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立球型MIMO结构模型；

步骤2：预测无人机编队中目标无人机的三维空间坐标信息并计算当前无人机球坐标信息；

步骤3：坐标信息与MIMO结构的紫外LED节点球坐标点信息进行匹配，根据就近原则匹配出与MIMO模型最为接近的紫外LED；

步骤4以步骤3所述的LED为中心点，分别从上下左右四个方位寻找邻接LED，组成一个椭圆形包围圈作为LED发送序列；

步骤5：根据两节点的相对距离，调整紫外光发射功率为能够覆盖自身能够通信邻居节点的最小功率；

步骤6：发送序列以编号从小到大的排列顺序依次向目标无人机节点发送光束信息进行链路通信，进行持续跟踪和保持。

2.如权利要求1所述的基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，其特征在于，所述步骤1中的球型MIMO结构模型具体为：在一个球形结构的基础模型上将其表面按照经纬线划分方式，在其经纬线交点处安装紫外光发射装置，顶部安装紫外光全向接收机；其中，紫外光发射装置采用紫外LED小灯，每个LED都有自身的编号和编码信息且能够独立控制发送信息，其编码由经向编码和纬向编码组成，通过其编码信息即能够得出其LED发射光束三维空间指向，接收信息所用的全向接收机为光电倍增管。

3.如权利要求2所述的基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，其特征在于，其中步骤1中求解紫外LED球坐标信息为：

式中，θ表示球心O与任一LED收发节点连线与正z-轴之间的夹角，即天顶角；j表示当前纬线编号，M表示纬线总个数，β表示球心O与任一LED收发节点连线在xy-平面上的投影与水平线正x-轴之间的夹角，k表示当前纬线上经线的编号。

4.如权利要求1所述的基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，其特征在于，所述步骤2所示的目标无人机相对于己方的球坐标计算方式为：

式中，(x,y,z)表示目标无人机的三维坐标信息，θ₁表示MIMO模型球心O与目标无人机节点连线与正z-轴之间的夹角，β₁表示MIMO模型球心O与目标无人机节点连线在xy-平面上的投影与水平线正x-轴之间的夹角，r是两节点之间的直线距离。

5.如权利要求1所述的基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，其特征在于，所述中步骤5中无线紫外光在无人机间通信时为近直视通信方式，近直视通信是指通信时紫外光束可以避开传输过程中的阻碍物到达接收端的一种通信方式，其在接收端部分仍能够看作是一种非直视通信，其接收端接收光功率表达式如下：

其中，P_t是发送功率，A_r是接收孔径面积，K_s是散射系数，P_s是散射角θ_s的相函数，r是通信距离，K_e＝K_a+K_s是大气信道衰减系数，K_a是吸收系数；

其中，路径损耗与紫外通信过程中的传输衰减有关，在紫外光非直视通信下路径损耗表示为：

但其实，在实际近距离通信时(r1km)，一般采用路径损耗的简化公式：

L＝ξr^α (5)

式中，ξ是路径损耗因子，α是路径损耗指数，这两个的值都由收发端的角度参数决定。