无人机降落中无线紫外光引导通信系统研究

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无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)具有方便携带、操纵简单、拓展性好等优点,目前在军事、商业、民用等各个领域的应用中发挥着重要作用。未来无人机将面向智能化、微型化、自主化等方向发展。无线紫外光通信技术能够在复杂大气条件、强电磁干扰、无线电静默等环境下实现通信,为无人机飞行过程中的通信提供保障。无线紫外光多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信技术提供多路并行的通信信道传输技术,提高了信息传输速率,为无人机在飞行过程中提供实时精准的数据信息。本文将无线紫外光通信技术应用于无人机飞行引导和通信过程中,提高了无人机在复杂环境中的通信稳定性和定位精度,降低了无人机降落过程中的出错概率,具有一定的研究意义。具体的研究内容如下:(1)研究了无线紫外光引导无人机飞行移动定位系统。针对无人机在空中的飞行定位问题,利用无线紫外光的特性建立测距模型,再通过MIMO通信方式实现两点之间多条通信链路的测距路径,降低了通信链路之间的误码率和测距误差,提高了测距精度。最后对无线紫外光MIMO通信链路中的误码率进行仿真分析。通过分析可得,采用天线阵列为4×4的MIMO通信系统相比于SISO通信系统,采用直视通信方式可以改善通信系统的误码性能19dB左右,而非直视通信方式可以改善误码性能30dB左右。结果表明,采用无线紫外光MIMO通信技术实现无人机飞行过程中的定位,能够大大降低误码率,提高测距精度。(2)研究了无人机定位中通信系统的信道容量,采用线性注水算法对无线紫外光MIMO通信信道进行功率分配。将通信系统的信道矩阵分解成为多个独立并行的通信信道,根据每个子信道的通信质量来分配不同的传输功率。在4×4的MIMO通信系统中,当通信距离为50m时,采用线性注水算法相较于等功率算法,其信道容量提高7.75bit/Hz左右。仿真结果表明,在发送功率一定的条件下,利用注水算法实现信道功率分配,对无线紫外光MIMO通信信道容量的提高相比于传统的等功率分配的算法而言效果更明显,提高了通信系统的稳定性。综上所述,本文主要研究了无人机降落过程中飞行定位算法,并针对无人机降落过程中的通信信道模型进行了研究,保证无人机在降落过程中能够实现精确,稳定的定位。
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