[发明专利]无人机编队中无线紫外光预警广播防碰撞方法

说明书

本发明公开了无人机编队中无线紫外光预警广播防碰撞方法，半球形LEDs阵列顶端安装一个全向光接收机，表面包括M个纬线和N个经线，在每个经纬线相交处安装紫外LED，每个LED根据所在经纬线的位置进行编号。M和N的值根据光束的发散半角和覆盖面积等需求来确定。采用M＝5、N＝8、发散半角＝6°，在这6°的发散角内，集中了95％以上的能量，可以保证能量的集中传输，快速建立无人机间紫外光通信链路，利用无线紫外光LED收发装置为无人机编队间提供实时飞行信息以及障碍物运动信息，实时进行机间信息交互，保证了无人机编队间对障碍物轨迹预测的实时更新。

技术领域

本发明涉及属于无人机编队与防碰撞技术领域，具体为无线紫外光通信下的障碍物轨迹预测及无人机编队预广播防碰撞方法。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机凭借其体积小、机动灵活等特点，逐渐在工业和民用领域发展壮大。工业无人机主要用于灾情监测、航拍测控、电力巡检等方面，民用无人机主要用于日常娱乐和航拍工作。但由于无人机应用领域的逐渐扩大，飞行环境也日益复杂，如何确保无人机的飞行安全，是否能够顺利完成工作任务，同时避免机间或者与障碍物发生碰撞，成为了无人机领域的研究热点。

自主避障能力的优劣关系到无人机飞行安全能否得到保障，因此，准确进行障碍物的轨迹预测并进行机间预警是必要的一环。根据不同相遇类型合理地进行避障是实现无人机自主避障的难点，无人机如果不能及时进行避障便会导致无人机受到碰撞而毁坏，极端情况下也可能对行人身财产安全造成不良的影响，因此无人机避障方面的研究具有很重要的现实意义。

需要结合无线紫外光通信的优点，对现有的防碰撞方法进行研究，使得无人机在进行障碍物轨迹预测的同时能够提前对障碍物信息进行预广播，设计出符合在无线紫外光通信下的无人机编队预广播防碰撞方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了无人机编队中无线紫外光预警广播防碰撞方法，快速建立无人机间紫外光通信链路，无人机根据对障碍物位置信息的预测协调编队成员进行下一步行为决策；其次再利用紫外光通信作为传输媒介，对编队内各成员信息及障碍物下一步预测轨迹信息进行实时交互，从而完成对障碍物信息的预广播，从而提前决策航向和速度预防碰撞的发生。

(二)技术方案

2.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：无人机编队中无线紫外光预警广播防碰撞方法，包括如下步骤：

步骤1：快速建立无人机间紫外光通信链路；

步骤1.1：在每个无人机上搭载半球型的紫外LEDs阵列均具有唯一节点ID号；每个节点生成请求信息帧，依次按纬向和经向扫描式发送M个、N个包含该纬向编码、经向编码的请求信息帧，直到收到回应该节点的应答信息帧；

步骤1.2：其他无人机通过全向接收机接收请求信息帧，接收到请求信息帧的节点将来自同一节点发出的接收信号最强的经向、纬向编码组成一组方向坐标，表明请求信息帧由发送节点的此方向处LED发送；接收节点发送回应请求信息帧的应答信息帧，发送方式与步骤1中的方式完全相同，直到接收到确认信息帧停止发送；

步骤1.3：当步骤1.1的发送节点接收到步骤1.2中接收节点发送的应答信息帧后，确认发送节点相对于接收节点的方向坐标，此时发送节点已单向发现接收节点；发送节点需生成确认信息帧并直接通过步骤1.2中接收节点的方向坐标发送确认信息帧，无需扫描；

步骤1.4：步骤1.2中的接收节点接收到确认信息帧后，获得接收节点相对于接收节点的方向坐标，此时双方已互相发现，成功建立起无人机之间的通信链路；

步骤2：动态障碍物轨迹预测；