[发明专利]基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法

说明书

本发明公开一种基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，包括：步骤1：建立球型MIMO结构模型；步骤2：预测编队中无人机的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坐标点进行匹配，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的LED为中心点，分别寻找邻接LED，组成一个椭圆形包围圈作为LED发送序列；步骤5：调整紫外光发射功率为能够覆盖可通信邻居节点的最小功率；步骤6：发送序列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。本发明能够实现无人机编队间两两通信链路的保持，保证在执行任务过程中稳定通信，提高信息交互的稳定性。

技术领域

本发明属于无人机通信领域，具体涉及一种基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法。

背景技术

近年来，随着无人机技术日渐成熟，无人机广泛应用于军事领域，农业植保、电力巡检等领域。由于单个无人机计算、探测和作业能力有限，使用多无人机协作的形式能充分发挥集群无人机的优势，提高无人机执行任务的能力。集群无人机内邻居发现作为蜂群组网和通信的必要条件，近年来研究也日益深入。

但在复杂电磁环境中如何保证集群无人机稳定通信是一大难点，同时，是否可以保证无人机间信息交互的准确性与实时性更是集群无人机高效完成任务的前提。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，用以实现无人机编队间两两无人机的通信链路保持，保证无人机编队在空中执行任务过程中节点移动情况下的稳定通信，提高信息交互的稳定性。

本发明所采用的技术方案是：

基于MIMO结构的无线紫外光通信跟踪保持方法，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可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。

本发明的特点还在于：

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可独立控制发送信息，其编码由经向编码和纬向编码组成，通过其编码信息即可得出其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。

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。

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：