编队无人机对目标无人机进行围捕是多无人机战场作战中重要且典型的任务之一，本文将无线紫外光通信技术与围捕算法结合，提出了一种紫外光通信协作编队无人机联盟围捕算法。该算法借助无线紫外光辅助无人机编队机间数据保密传输和非直视通信，将联盟生成算法与区域最小化策略进行融合，采用动态规划法对最优联盟结构进行求解，使用区域最小化策略对目标无人机实施空中围捕，完成在复杂场景中无人机编队高效围捕多目标任务。对区域最小化策略和本文提出的紫外光协作编队无人机联盟围捕算法进行了仿真对比，实验结果表明：所提出的紫外光协作编队无人机联盟围捕算法在无人机编队围捕多目标过程中平均降低了12.73%的能耗，算法迭代次数平均降低了27.49%，验证了该算法能耗少、围捕效率高的性能。

无线紫外光在大气中进行非直视散射通信时，大气微粒的散射和吸收作用以及低空大气湍流的变化会对紫外光通信（UVC）性能产生强烈的影响。建立了低空大气湍流无线紫外光非直视（NLOS）单次散射通信链路模型，通过计算机仿真分析了收发端范围、折射率结构参数、指向角等不同因素下NLOS散射通信的光强分布特性、信噪比、信号衰减等系统通信性能，以及高度变化对白天和夜间UVC的影响。仿真结果表明：不同高度湍流变化下昼夜间无线UVC性能存在一定差距，水平通信、垂直通信和斜程通信时：在夜间的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级，信号能量平均衰减为原来的1/2.09、1/2.16、1/2.03；在白天的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级，信号能量平均衰减为原来的1/2.07、1/2.15、1/1.96。夜间通信受湍流的影响更大，白天的通信性能比夜间好，湍流对垂直通信的影响较大。

针对复杂战场环境下无人机（UAV）执行渗透侦察任务时对通信网络的隐秘性需求，考虑节点携带能源有限且在数据传输时能量消耗的不均衡问题，提出了一种基于紫外光通信的UAV编队分簇优化算法。首先，在建立机间无线紫外光通信链路模型和能量消耗模型的基础上，结合最优刚性图的优势，对低功耗自适应分层型协议（LEACH）算法的簇首选举和簇间通信过程进行改进。然后，引入节点剩余能量和链路可靠性的权值函数选举簇首，簇首间通过生成最优刚性图进行拓扑优化。仿真结果表明，该算法在提高簇间连通性的同时延缓了网络出现节点死亡的现象，相比LEACH算法，网络第一次出现死亡节点和出现一半死亡节点的时间分别延长了25.2%和21.4%，且兼顾了网络的连通性和能耗均衡性。

AlGaN基深紫外LED由于具有高调制带宽和小芯片尺寸, 在紫外光通信领域受到越来越多的关注。本研究通过改变生长AlGaN量子垒层的Al源流量, 生长了三种具有不同量子垒高度的深紫外LED, 研究了量子垒高度对深紫外LED光电特性和调制特性的影响。研究发现, 随着量子垒高度的增加, 深紫外LED的光功率出现先增加后减小的趋势, 量子垒中Al组分为55%的深紫外LED的光功率相比50%和60%的深紫外LED提升了近一倍。载流子寿命则出现先减小后增大的趋势, 且发光峰峰值波长逐渐蓝移。APSYS模拟表明, 随着量子垒高度增加, 量子垒对载流子的束缚能力增强, 电子空穴波函数空间重叠增加, 载流子浓度和辐射复合速率增加; 但进一步增加量子垒高度又会由于电子泄露, 空穴浓度降低, 从而辐射复合速率降低。量子垒中Al组分为55%的深紫外LED的-3 dB带宽达到94.4 MHz, 高于量子垒Al组分为50%和60%的深紫外LED。

针对强电磁干扰下无人机蜂群的任务协同要求，为了尽可能延长无人机编队在空中的作业时间，提高任务完成效率，结合紫外光散射通信特点，提出了一种无线紫外光协作无人机蜂群能效优化路由算法。该算法通过引入距离项和能量项，对非均匀分簇算法的候选簇首选举的阈值门限进行了改进，并在簇间通信过程中，簇首节点可以选择最佳的数据传输路由将信息转发至长机。仿真结果表明，与现有算法LEACH和EEUC相比，改进算法下网络的能量效率分别提高了21.02%和3.92%，无人机网络的生存期分别延长了23.5%和5.6%，有效均衡了无人机蜂群网络节点的能量消耗并延长了生存期。

针对无人机编队在空中集结与组网的初期，需要进行快速邻居发现。根据紫外光近直视通信特点设计球形紫外LED通信节点模型，按照经纬线划分的方式改变每条纬线上经线的个数合理分布LED。针对邻居发现过程中存在的信道冲突和邻居发现效率问题，设计一种包含随机概率的握手交互信息帧，引入随机概率减少信道冲突的产生，提出了一种令牌衍生随机避让邻居发现算法，通过令牌的动态衍生与融合实现编队内令牌节点时钟同步，减少信道冲突的同时提高邻居发现效率。仿真实验表明，该球形紫外LED通信节点模型在合理的节点分布下，可以很好地完成三维空间的全覆盖；该邻居发现算法对比传统单令牌算法在邻居发现效率上显著提高，对比多令牌随机退避算法更好地减少了信道冲突，节省了能量的消耗，很好地平衡了信道冲突和邻居发现效率。

为了提高近地层紫外通信系统性能, 研究具有轻量化、低成本、集成化以及高可靠度的收/发一体光学系统技术是关键问题之一。从设计近地层紫外通信收/发一体光学系统的角度出发, 首先简要介绍近地层紫外通信系统组成及工作原理, 然后着重分析论述近地层紫外通信收/发一体光学系统结构、材料以及装调技术, 最后在概述紫外通信光学系统国内外研究情况的基础上对近地层紫外通信收/发一体光学系统技术发展趋势进行了展望, 对近地层紫外通信收/发一体光学系统进一步研究具有一定的理论指导作用和意义。