原標題：“燈光秀”中展絕技

螢火蟲尾部的點點閃光，是它們交流溝通的方式，不同頻率的熒光可以幫助螢火蟲向同伴傳遞識別、預警和指引方向等信號。

近日，模仿螢火蟲利用發(fā)光傳遞信息，西北工業(yè)大學李學龍科研團隊利用光通信和智能信息處理等技術，解決了無人機易受電磁干擾的難題，使無人機群突破更多嚴苛條件限制，實現(xiàn)高效協(xié)同工作。

捕捉光的密碼

近年來，無人機集群在飛行表演、快遞物流、精準農業(yè)、城市交通等領域均得到廣泛應用，通過感知交互和信息傳遞，無人機集群能夠通力合作，高效協(xié)同。

目前，人們多使用無線電通信技術實現(xiàn)對無人機的控制，但這種利用無線電磁波在空間傳輸信息的通信方式，容易受到電磁干擾的影響。西北工業(yè)大學光電和智能研究院首席科學家李學龍表示：“仿螢火蟲通信無人機的創(chuàng)新突破，關鍵在于應用光通信技術使無人機群開展通信聯(lián)絡，從而避免了電磁干擾。”

5月初，記者在實驗室看到，仿螢火蟲通信無人機的四條“腿”上搭載著LED發(fā)光源，看似平穩(wěn)的光芒實際正在高頻“閃爍”。“另一架無人機上的光電傳感器捕獲到光信號后，對其開展智能分析，就可以實現(xiàn)像螢火蟲發(fā)光交流一樣的短距離信息傳遞，從而完成無人機間基于光鏈路的協(xié)同飛行。”西北工業(yè)大學光電和智能研究院副教授黃舉解釋說。

據(jù)了解，仿螢火蟲通信無人機已開展了多次實驗飛行，充分驗證了其體積小、重量輕、低功耗、抗電磁干擾能力強、照明兼具通信等優(yōu)點，此項技術適合承載于各種能量形式、不同類型的無人機。

“裝備”智能技術

依托學科優(yōu)勢，李學龍科研團隊還為仿螢火蟲通信無人機“裝備”了多項先進智能算法及技術，確保無人機集群的智能化和穩(wěn)定性。

記者在實驗室觀察到，伴隨位置變化，一臺無人機上搭載的耀眼光源正跟隨另一臺無人機上的光電傳感器變換發(fā)射位置。“我們研發(fā)了快速動態(tài)目標智能追蹤算法，通過捷聯(lián)無人機云臺相機和通信發(fā)射光源，能夠使發(fā)射光源精準捕獲待通信目標，并緊隨目標轉動。”黃舉說。

為克服環(huán)境光照對光通信鏈路性能的影響，李學龍科研團隊還采用了紫外/可見雙通道LED光源，并開發(fā)出一種高冗余糾錯編碼技術，來區(qū)分通信光源和環(huán)境光源，大大提升了無人機間信息傳遞的可靠性。

無人機在飛行過程中位置靈活多變，光線發(fā)射的角度也在不斷變化，這很有可能影響光信號的通信質量。為此，李學龍科研團隊提出了多角度波束發(fā)散的鏈路性能增強技術，顯著降低了鏈路中斷的幾率，提升了無人機間信息傳遞的穩(wěn)定性。

李學龍表示，科研團隊將繼續(xù)在仿螢火蟲通信無人機的飛行高度、氣候環(huán)境、距離、速率和穩(wěn)定性等方面進行深入研究，以期未來在以“低空經(jīng)濟”為代表的臨地安防場景中開展廣泛應用。