可见光通信中无人机搜寻通信光源的优化方法

肖华; 王艳菊; 王湛朗; 郭闯; 姜淏予

doi:10.37188/CJL.20230223

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可见光通信中无人机搜寻通信光源的优化方法

更新时间：2023-10-30

- 可见光通信中无人机搜寻通信光源的优化方法
  增强出版
- Optimization Methods for UAVs to Search the Light Source in VLC
- 发光学报 2023年页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.广东海洋大学电子与信息工程学院，广东湛江　524088
  2.新加坡南洋理工大学电子与电气工程学院，新加坡　639798
  3.湘潭大学数学与计算科学学院， 411105
- 作者简介：
  
  [ "肖华（1989－），女，湖南邵阳人，博士，广东海洋大学讲师，硕士生导师，2020年于香港城市大学获得博士学位，主要从事半导体发光器件、可见光通信、纳米材料、光电器件失效分析等方面的研究。E-mail： oliviaxh@gdou.edu.cn" ]
  [ "姜淏予（1989－），男，湖北潜江人，博士、博士后，广东海洋大学副教授，硕士生导师，2017年于浙江大学获得博士学位，主要从事光电测量与自主无人系统的研究。E-mail：john_h_y_walter@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(62304054);广东省教育厅青年创新人才项目(2020KQCX026);广东省教育厅特色创新项目(2022KTSCX050);湛江市海洋青年人才创新项目(2022E05003)
- DOI：10.37188/CJL.20230223
  中图分类号：
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肖华,王艳菊,王湛朗等.可见光通信中无人机搜寻通信光源的优化方法[J].发光学报,

XIAO Hua,WANG Yan-Ju,WANG Zhan-Lang,et al.Optimization Methods for UAVs to Search the Light Source in VLC[J].Chinese Journal of Luminescence,
肖华,王艳菊,王湛朗等.可见光通信中无人机搜寻通信光源的优化方法[J].发光学报, DOI：10.37188/CJL.20230223

XIAO Hua,WANG Yan-Ju,WANG Zhan-Lang,et al.Optimization Methods for UAVs to Search the Light Source in VLC[J].Chinese Journal of Luminescence, DOI：10.37188/CJL.20230223

摘要

提出了一种解决无人机（Unmanned aerial vehicle， UAV）在可见光通信（Visible-light communication， VLC）中光源定位不准确的方法，该方法基于扩大以及规律缩小搜索路径的方法，最终找到光源以及最佳通信位置。为了提高本方法的搜索成功率（, $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229919&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229918&type=,1.86266661,2.87866688,），本文针对通信光源的光分布对, $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229919&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229918&type=,1.86266661,2.87866688,、搜索总路程的影响，以及光电探测器的探测位置、探测接收角对接收光功率、, $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229919&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229918&type=,1.86266661,2.87866688,的影响作出了分析。得到了在满足UAV探测功率阈值的条件下，光源提供的三维覆盖范围随光源朗伯系数的变化情况，可用于预估UAV在不同发光条件下的, $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229919&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229918&type=,1.86266661,2.87866688,。以等边六边形搜索路径为例，在理想朗伯体条件下，UAV在光源覆盖半径最大为0.78米时，, $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229919&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229918&type=,1.86266661,2.87866688,最高可高达0.74。本方法理论上解决了UAV定位不准确导致的无法实现可见光通信的问题，并提出通过优化搜索路径和光源的出光设计提高光源搜索成功率的方案，为UAV可见光通信的实现提出了解决方案。

Abstract

We proposed a method to solve the problem of inaccurate positioning for unmanned aerial vehicles （UAVs） in visible-light communication （VLC）. To sense the light source and find the optimum position for communication， the proposed method expands the search path first and then regularly narrows the search path regularly. In order to improve the success rate （, $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229815&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229814&type=,1.86266661,2.87866688,） of this method， we analyzed the influence of light distribution of the light source to , $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229815&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229814&type=,1.86266661,2.87866688, and the searching distance， and also studied the influence of the position and the receiving angle of the photodetector to the receiving power and , $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229815&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229814&type=,1.86266661,2.87866688,. Three-dimensional （3D） coverage range of the light source， which is determined by the Lambert coefficient and the threshold optical power that can be sensed by the photodetector， is obtained to estimate , $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229815&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229814&type=,1.86266661,2.87866688, the of UAV under different circumstances. Taking the searching path of the equilateral hexagonal for example， , $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229815&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229814&type=,1.86266661,2.87866688, can reaches up to 0.7 with the covering radius of the light source of 0.75 meters by using idea Lambert-distributed light source. The proposed method solves the problem of inaccurate positioning of UAV， which causes the problem for the UAV to find the communication position in VLC. We theoretically proposed a solution to improve , $η$ ,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229815&type=,https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=49229814&type=,1.86266661,2.87866688, by light-emission designing and path optimizing， providing the solution for UAVs to realize VLC.

关键词

可见光通信无人机光分布优化方法

Keywords

visible light communicationunmanned aerial vehicleslight distributionoptimization method

references

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