在本次案例中，我們將利用無人機（UAV）組件進行仿真，分析以下4中情況下對無人機信道的影響：

1.無人機（UAV）的理想傳輸通道

2.無人機（UAV）光束漂移和抖動

3.無人機（UAV）在FSO中的湍流影響

4.無人機（UAV）中多模光傳輸

1.無人機（UAV）的理想傳輸通道

本示例中，無人機懸停在距地面500m高度，此為接收機高度；發(fā)射機為固定基站，架設高度距地面50m。收發(fā)兩端的視距傳輸距離為6km。

系統(tǒng)布局如圖1所示。

圖1.無人機（UAV）的理想傳輸通道項目布局

需要說明的是，示意圖并非按比例繪制，該配置對應無人機信道的默認參數(shù)設置。

仿真完成后，觀察輸出光束可知：發(fā)射端光束腰斑 50 mm，接收端光束腰斑變?yōu)?7mm，圖2為經(jīng)過UAV信道后的空間輸出模式。

圖2.理想傳輸條件下UAV信道空間輸出模式

查看UAV組件的二維繪圖，可清晰看到光束沿傳輸距離的演變過程 —— 從 50 mm擴展至 77 mm，這是自由空間光通信中高斯光束腰斑的典型展寬現(xiàn)象，如圖3所示。

圖3.光束沿傳輸距離的演變

同時可查看接收機孔徑與接收光斑尺寸，如圖4。外圈為接收機孔徑，內(nèi)圈為接收光斑尺寸，可見光束完全被接收機孔徑包裹。

圖4.接收機孔徑與接收光斑尺寸

2.無人機（UAV）光束漂移和抖動

下面分析接收機端無人機機械振動的影響。

開啟光束抖動與光束漂移功能，運行仿真后，可觀察到光束的變化，如圖5所示。圖6為考慮光束漂移和抖動后接收機孔徑與接收光斑尺寸。

圖5.考慮光束漂移和抖動UAV信道空間輸出模式 

圖6.考慮光束漂移和抖動后接收機孔徑與接收光斑尺寸

3.無人機（UAV）在FSO中的湍流影響

接下來，我們將重點分析湍流區(qū)域相位對傳輸?shù)挠绊憽Ｈ鐖D7所示，我們要仿真大氣空間湍流在4 km至 4.5 km這段路徑上的作用效果。

圖7.考慮大氣湍流的無人機（UAV）信道項目布局

運行仿真后，可以看到光束經(jīng)過大氣湍流后出現(xiàn)明顯的畸變，如圖8。

圖8.考慮大氣湍流UAV信道空間輸出模式

計算中若要疊加所有效應，可像之前一樣開啟全鏈路光束漂移與抖動。UAV組件二維視圖中顯示的接收機孔徑與接收光斑，僅為粗略估算的光束中心位置，這個圓形標記不能完全反映畸變空間模式的真實湍流狀態(tài)，只是近似表示接收機孔徑與接收光斑的相對位置。

圖9.考慮大氣湍流接收機孔徑與接收光斑

4.無人機（UAV）中多模光傳輸

接下來，我們把光源換成拉蓋爾橫向模式發(fā)生器，為每個偏振態(tài)生成2 個模式，總計4 個模式，項目布局如圖10。

圖10.無人機（UAV）中多模光傳輸項目布局

UAV組件提供兩種傳輸模式：Independent和Combined，Independent為獨立傳輸模式，Combined為相干傳輸模式。圖11為各模式獨立傳輸，互不影響，X 偏振下可分別查看 0 階與 1 階模式；圖12為所有輸入模式在傳輸起點相干疊加后整體傳輸。

a）X偏振下0階模式

b）X偏振下1階模式

圖11 Independent模式下X 偏振的不同模式

圖12.Combined模式下所有輸入模式相干疊加

我們同樣可以考慮光束漂移和抖動以及空間湍流，UAV傳輸模式選擇Combined，圖13為不同偏振態(tài)下的空間輸出模式，圖14為接收機孔徑與接收光斑。

a）X偏振下空間輸出模式

b）Y偏振下空間輸出模式

圖13 考慮光束漂移、抖動和大氣湍流下的多模光傳輸輸出模式

圖14.考慮光束漂移、抖動和大氣湍流下的多模光傳輸接收機孔徑與接收光斑