夜幕低垂，無數勇敢追愛的螢火蟲以不同的節奏和頻率發出“閃光”，用一種只有它們之間才能理解的方式傳達著資訊。如果無人機叢集也以這種形式進行交流，會產生怎樣的效果？
圖1中國電信人工智慧研究院TeleChat生成的螢火蟲場景
近日，中國電信李學龍聯合西北工業大學光電與智慧研究院在仿“螢火蟲”通訊無人機方面的研究取得進展：透過模仿螢火蟲的交流方式，利用光通訊和智慧資訊處理等技術，實現了電磁干擾下的無人機間的資訊傳遞。
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無人機叢集已然成為科技領域最為前沿的話題，在科幻電影和實戰中屢屢出現。然而，無人機叢集有一個致命的弱點，其主要依靠無線電通訊，電磁特徵明顯，容易被外界識別，也易受電磁環境影響。有試驗表明大功率的電磁干擾壓制和導航誘騙對無人機叢集打擊效果明顯。無人機表演秀失控墜機事故乃至俄羅斯駐敘利亞部隊能多次挫敗敵方無人機叢集襲擊，原因也在於無人機通訊鏈路被干擾或斬斷。
那無人機叢集如何應對“釜底抽薪，斷鏈擊源”的電磁干擾呢？
李學龍研究團隊提出了一種創新性的解決思路：透過調製無人機上照明裝置，發出每秒百萬次明暗變化的光訊號，並在另一架無人機上利用光電感測器捕獲光訊號並智慧分析，實現像螢火蟲閃爍交流一樣的短距離資訊傳遞，完成無人機間基於光鏈路的協同飛行。由於光訊號的傳輸不受電磁環境的影響，不會產生互調和互擾，抗干擾能力強。此外，其發射功率較低，也幾乎不產生熱量，適合承載和能量受限的小型無人機。
圖2 仿螢火蟲通訊無人機資訊互動過程
仿“螢火蟲”通訊無人機主要具有三項技術特點：智慧化、可靠性和穩定性。
首先，為了建立和維持穩定的光通訊鏈路，研究團隊透過捷聯無人機雲臺相機和通訊發射光源，採用團隊自研的快速動態目標智慧追蹤演算法捕獲待通訊目標，發射光源跟隨相機轉動。相機所向，光束跟隨。
其次，為了克服環境光照對光通訊鏈路效能的影響，研究團隊採用了UV/VIS 雙通道光源，並提出了一種高冗餘糾錯編碼技術，來降低資訊傳輸的誤位元速率，提升無人機間資訊傳遞的可靠性。
最後，針對無人機飛行時通訊收發端相對位置變化對資訊傳遞質量的影響，研究團隊提出了多角度波束髮散的鏈路效能增強技術，降低了鏈路中斷的機率，提升無人機間資訊傳遞的穩定性。
圖3 仿螢火蟲通訊無人機外場試驗
仿“螢火蟲”通訊無人機是在普遍採用無線電進行通訊交流背景下的一種嘗試和發展。在未來，研究團隊將繼續在仿“螢火蟲”通訊無人機通訊距離、速率、穩定性和環境適應性等方面進行研究，並在以“低空經濟”為代表的臨地安防場景中開展應用。
團隊負責人介紹：
李學龍，中國電信技術長（CTO）、首席科學家，西北工業大學校學術委員會副主任。主要關注人工智慧、臨地安防、影像處理、成像。