直升机降落引导中无线紫外光通信性能分析
发布时间：2020-02-04 19:51
【摘要】：针对无线紫外光通信特点及直升机降落过程中的信道特征,设计无线紫外光通信方法,利用LED阵列结构,实现对直升机的降落区域引导及空地紫外光通信。基于紫外光在真实空间的传输特点,从路径损耗、信噪比等方面探索无线紫外光通信在不同收发仰角条件下的性能差异。使用日盲紫外光LED光源及光电倍增管作为收发器件,对提出方法进行实验验证,获得不同收发仰角条件下紫外光传输的路径损耗及信噪比。直视通信性能最佳,收发仰角在30°以内的通信性能更适用于实际情况,收发仰角大于30°时通信性能快速下降。
【图文】：
为普朗克常数，B为信道带宽，L为路径损耗。3直升机定位引导方法为了帮助飞行员寻找降落点，引导直升机抵达降落点上空，将紫外光LED组成阵列，，在半球型结构上将若干LED按一定规则排布。每层每列均单独编号，每层为纬线，每列为经线，每条经线与其基准线存在已知的固定夹角αn，每条纬线与其基准线有夹角βn，n=0，1，2，3，…，如图3与图4所示。位于纬线和经线交点的每一个LED均有一个独立的ID，此ID的前一位代表其经线号，后一位代表其纬线号，每颗LED被点亮时，该LED即通过一定的编码方式发送包含有自身ID的信息。图3LED阵列经线方向示意图Fig．3LEDarrayinlongitudinaldirection图4LED阵列纬线方向示意图Fig．4LEDarrayinlatitudinaldirection当直升机上的接收端接收到LED发送的紫外光信号时，即可获得该LED编号，即得到两个角度αn与βn。收发端距离r在以发射端为原点的直角坐标系xoy平面内的投影为r'=rsinβn，直升机在x轴的投影为x=rsinβnsinαn，在y轴的投影为y=rsinβncosαn，在z轴的投影为z=rcosβn，得到直升机的坐标(x，y，z)，如图5与图6所示。因此，直升机相对于降落点的坐标(x，y，z)为x=rsinβsinαy=rsinβcosαz=rcos{β，(8)此时的问题转变为如何通过接收到的信号获得发射端与接收端的距离r。考虑直升机降落应用场景特点的同时也考虑先将问题简化处理。在0～50m距离内，将LED阵列结构的发射端与直升机携带接收端的通信方式规定为LOS通信，而且实际中LOS通信的信号强度大于NLOS通信，因此在直升机助降应用中首先考060602-3
了帮助飞行员寻找降落点，引导直升机抵达降落点上空，将紫外光LED组成阵列，在半球型结构上将若干LED按一定规则排布。每层每列均单独编号，每层为纬线，每列为经线，每条经线与其基准线存在已知的固定夹角αn，每条纬线与其基准线有夹角βn，n=0，1，2，3，…，如图3与图4所示。位于纬线和经线交点的每一个LED均有一个独立的ID，此ID的前一位代表其经线号，后一位代表其纬线号，每颗LED被点亮时，该LED即通过一定的编码方式发送包含有自身ID的信息。图3LED阵列经线方向示意图Fig．3LEDarrayinlongitudinaldirection图4LED阵列纬线方向示意图Fig．4LEDarrayinlatitudinaldirection当直升机上的接收端接收到LED发送的紫外光信号时，即可获得该LED编号，即得到两个角度αn与βn。收发端距离r在以发射端为原点的直角坐标系xoy平面内的投影为r'=rsinβn，直升机在x轴的投影为x=rsinβnsinαn，在y轴的投影为y=rsinβncosαn，在z轴的投影为z=rcosβn，得到直升机的坐标(x，y，z)，如图5与图6所示。因此，直升机相对于降落点的坐标(x，y，z)为x=rsinβsinαy=rsinβcosαz=rcos{β，(8)此时的问题转变为如何通过接收到的信号获得发射端与接收端的距离r。考虑直升机降落应用场景特点的同时也考虑先将问题简化处理。在0～50m距离内，将LED阵列结构的发射端与直升机携带接收端的通信方式规定为LOS通信，而且实际中LOS通信的信号强度大于NLOS通信，因此在直升机助降应用中首先考060602-3
本文编号：2576407
【图文】：
为普朗克常数，B为信道带宽，L为路径损耗。3直升机定位引导方法为了帮助飞行员寻找降落点，引导直升机抵达降落点上空，将紫外光LED组成阵列，，在半球型结构上将若干LED按一定规则排布。每层每列均单独编号，每层为纬线，每列为经线，每条经线与其基准线存在已知的固定夹角αn，每条纬线与其基准线有夹角βn，n=0，1，2，3，…，如图3与图4所示。位于纬线和经线交点的每一个LED均有一个独立的ID，此ID的前一位代表其经线号，后一位代表其纬线号，每颗LED被点亮时，该LED即通过一定的编码方式发送包含有自身ID的信息。图3LED阵列经线方向示意图Fig．3LEDarrayinlongitudinaldirection图4LED阵列纬线方向示意图Fig．4LEDarrayinlatitudinaldirection当直升机上的接收端接收到LED发送的紫外光信号时，即可获得该LED编号，即得到两个角度αn与βn。收发端距离r在以发射端为原点的直角坐标系xoy平面内的投影为r'=rsinβn，直升机在x轴的投影为x=rsinβnsinαn，在y轴的投影为y=rsinβncosαn，在z轴的投影为z=rcosβn，得到直升机的坐标(x，y，z)，如图5与图6所示。因此，直升机相对于降落点的坐标(x，y，z)为x=rsinβsinαy=rsinβcosαz=rcos{β，(8)此时的问题转变为如何通过接收到的信号获得发射端与接收端的距离r。考虑直升机降落应用场景特点的同时也考虑先将问题简化处理。在0～50m距离内，将LED阵列结构的发射端与直升机携带接收端的通信方式规定为LOS通信，而且实际中LOS通信的信号强度大于NLOS通信，因此在直升机助降应用中首先考060602-3
了帮助飞行员寻找降落点，引导直升机抵达降落点上空，将紫外光LED组成阵列，在半球型结构上将若干LED按一定规则排布。每层每列均单独编号，每层为纬线，每列为经线，每条经线与其基准线存在已知的固定夹角αn，每条纬线与其基准线有夹角βn，n=0，1，2，3，…，如图3与图4所示。位于纬线和经线交点的每一个LED均有一个独立的ID，此ID的前一位代表其经线号，后一位代表其纬线号，每颗LED被点亮时，该LED即通过一定的编码方式发送包含有自身ID的信息。图3LED阵列经线方向示意图Fig．3LEDarrayinlongitudinaldirection图4LED阵列纬线方向示意图Fig．4LEDarrayinlatitudinaldirection当直升机上的接收端接收到LED发送的紫外光信号时，即可获得该LED编号，即得到两个角度αn与βn。收发端距离r在以发射端为原点的直角坐标系xoy平面内的投影为r'=rsinβn，直升机在x轴的投影为x=rsinβnsinαn，在y轴的投影为y=rsinβncosαn，在z轴的投影为z=rcosβn，得到直升机的坐标(x，y，z)，如图5与图6所示。因此，直升机相对于降落点的坐标(x，y，z)为x=rsinβsinαy=rsinβcosαz=rcos{β，(8)此时的问题转变为如何通过接收到的信号获得发射端与接收端的距离r。考虑直升机降落应用场景特点的同时也考虑先将问题简化处理。在0～50m距离内，将LED阵列结构的发射端与直升机携带接收端的通信方式规定为LOS通信，而且实际中LOS通信的信号强度大于NLOS通信，因此在直升机助降应用中首先考060602-3
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1 陈晗;;直升机集群紫外光通信系统[J];科学技术与工程;2007年22期
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