導(dǎo)語(yǔ)：無(wú)人機(jī)智能組網(wǎng)的應(yīng)急通信技術(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要:在成立國(guó)家應(yīng)急管理部后，國(guó)家越來(lái)越重視災(zāi)害事故后應(yīng)急通信保障能力。為了使災(zāi)后地面通信設(shè)備被損害，從而無(wú)法對(duì)正常通信進(jìn)行保證的問(wèn)題得到解決，根據(jù)無(wú)人機(jī)機(jī)載基站快速創(chuàng)建天地一體化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急通信方案也備受重視。以此，本文就將5G技術(shù)作為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)智能組網(wǎng)的應(yīng)急通信方案。

關(guān)鍵詞:無(wú)人機(jī)；5G網(wǎng)絡(luò)；智能組網(wǎng)；應(yīng)急通信技術(shù)

1應(yīng)急通信系統(tǒng)的架構(gòu)

1.1總體結(jié)構(gòu)。圖1為高空平臺(tái)應(yīng)急通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括非系留式和系留式。非系留式應(yīng)急通信系統(tǒng)主要包括機(jī)載基站、高空平臺(tái)、核心網(wǎng)、大王宏站和回傳終端等。在高空平臺(tái)中創(chuàng)建回傳終端和機(jī)載基站，通過(guò)機(jī)載基站廣覆蓋應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，回傳終端能夠使用戶(hù)數(shù)據(jù)和信息及時(shí)在大網(wǎng)宏站回傳。核心網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)會(huì)話(huà)管理、接入管理與用戶(hù)數(shù)據(jù)管理和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，整體應(yīng)急通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虨椋河脩?hù)終端和機(jī)載基站相互連接，機(jī)載基站處理數(shù)據(jù)后回傳終端使處理之后數(shù)據(jù)在核心網(wǎng)、宏站中傳輸，最后通過(guò)核心網(wǎng)網(wǎng)元在互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)。系留式應(yīng)急通信系統(tǒng)利用專(zhuān)用電纜和電源實(shí)現(xiàn)不間斷的數(shù)據(jù)傳輸和供電，基于一定荷載連續(xù)懸停在空中，遠(yuǎn)距離長(zhǎng)時(shí)間的通信覆蓋。系留式應(yīng)急通信主要優(yōu)勢(shì)就是方便操作、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、體積小等，使目前應(yīng)急通信不同場(chǎng)景的需求得到滿(mǎn)足。1.2高空平臺(tái)?；诟呖掌脚_(tái)應(yīng)急通信系統(tǒng)對(duì)于空中平臺(tái)特性要求比較高，比如長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航、運(yùn)輸便捷、快速靈活部署、滯空穩(wěn)定、載荷大等。目前無(wú)人機(jī)、氦氣球、熱氣球等被廣泛應(yīng)用到高空平臺(tái)中，系留式熱氣球的成本比較高是，升到1000m高空的時(shí)候覆蓋范圍為50km。但是熱氣球體積比較大，充放氣時(shí)間比較長(zhǎng)無(wú)法及時(shí)升高空，滯留時(shí)間比較短，對(duì)于氣候條件具有較高的要求。氦氣艇的滯空時(shí)間比較長(zhǎng)，但是體積比較大，成本高。無(wú)人機(jī)主要包括專(zhuān)業(yè)級(jí)和民用級(jí)兩種類(lèi)型，其中民用無(wú)人機(jī)的載荷與體積比較小，并且飛行時(shí)間比較短，所以無(wú)法在應(yīng)急保障系統(tǒng)高空平臺(tái)中使用。專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)包括固定翼和旋翼兩種類(lèi)型，固定翼無(wú)人機(jī)的尺寸比較大，起降具有場(chǎng)地限制，操控比較復(fù)雜。旋翼無(wú)人機(jī)的體積比較小，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。并且專(zhuān)用電纜與電源能夠?yàn)樾頍o(wú)人機(jī)提供不間斷供電，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷懸停，使地形對(duì)于天線(xiàn)覆蓋影響得到解決。旋翼無(wú)人機(jī)具有攜帶方便、成本低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到應(yīng)急通信領(lǐng)域。1.3機(jī)載基站系統(tǒng)。機(jī)載基站系統(tǒng)主要包括光電復(fù)合纜、基站天線(xiàn)、輕量化基站等。輕量化基站一般使用超短波通信基站或者4G一體化通信基站，使用4G一體化站的時(shí)候，基站包括電源模塊、射頻拉遠(yuǎn)單元、基帶控制單元，使用輕量化設(shè)計(jì)，在應(yīng)急通信現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)無(wú)人機(jī)升高后懸停，構(gòu)成基于基站的大覆蓋范圍4G無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)。光電復(fù)合纜使地面應(yīng)急通信車(chē)電能到高空平臺(tái)機(jī)載基站系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，以此實(shí)現(xiàn)空地?cái)?shù)據(jù)雙向光纖傳輸，光電復(fù)合纜基于應(yīng)急通信車(chē)控制能夠釋放和收起?；咎炀€(xiàn)一般使用定向天線(xiàn)或者全向天線(xiàn)將接收與發(fā)射能力提供給基站，天線(xiàn)水平角度一般為360°，天線(xiàn)增益一般為7dBi-15dBi之間，垂直角度在15°-20°之間。

2應(yīng)急通信組網(wǎng)規(guī)劃

全面考慮5G組網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)，對(duì)組網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行全面研究。在進(jìn)行規(guī)劃的過(guò)程中，要使網(wǎng)絡(luò)使用期望值得到提高，使用大數(shù)據(jù)具體分析和靜止細(xì)化的方式規(guī)劃設(shè)計(jì)。與場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)建設(shè)結(jié)合，使網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)劃精準(zhǔn)性得到提高，在傳統(tǒng)路測(cè)中尋找網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問(wèn)題，并且設(shè)置網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)期望功能，使組網(wǎng)初始規(guī)劃操作步驟得到完善。實(shí)現(xiàn)規(guī)劃定位分析，精準(zhǔn)掌握規(guī)劃方案的執(zhí)行進(jìn)度，利用數(shù)據(jù)分析對(duì)規(guī)劃預(yù)留信息進(jìn)行處理。使規(guī)劃操縱性能得到加強(qiáng)，提高規(guī)劃的執(zhí)行能力，降低研究空間內(nèi)外信號(hào)的接收差異。對(duì)操作精準(zhǔn)度進(jìn)行保證，針對(duì)操作層面用戶(hù)的需求創(chuàng)建區(qū)域信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并且對(duì)規(guī)劃信息精準(zhǔn)查找，得到最終定位信息。通過(guò)仿真精密系統(tǒng)拷貝數(shù)據(jù)，提供給無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋相應(yīng)的動(dòng)態(tài)測(cè)試，得到動(dòng)態(tài)結(jié)果，和具體網(wǎng)絡(luò)情況與業(yè)務(wù)需求對(duì)以下情況進(jìn)行考慮：其一，精準(zhǔn)部署低功率網(wǎng)絡(luò)基站，使無(wú)線(xiàn)延時(shí)傳感性能得到加強(qiáng)加強(qiáng)，要求和超高頻率信號(hào)譜與大規(guī)模天線(xiàn)結(jié)合；其二，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情境拓?fù)錁?gòu)造部署干擾區(qū)域，對(duì)干擾協(xié)同管理功能進(jìn)行協(xié)調(diào)，方便組網(wǎng)規(guī)劃。考慮部署計(jì)劃，提供給網(wǎng)絡(luò)良好多連接情況，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)最終規(guī)劃。將收集信息作為主要目標(biāo)，因?yàn)闉?zāi)區(qū)環(huán)境比較惡劣，缺乏穩(wěn)定電力供應(yīng)，智能手機(jī)網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間推移過(guò)程中具有多變、不穩(wěn)定、通信中斷與節(jié)點(diǎn)消失等問(wèn)題，為了對(duì)信息完整性進(jìn)行保證，本文提出兩種方案：其一，使用分布式存儲(chǔ)技術(shù)。使每個(gè)5G節(jié)點(diǎn)作為災(zāi)情存儲(chǔ)設(shè)備。在某節(jié)點(diǎn)被破壞的時(shí)候，并不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)信息總量造成影響，但是會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)壓力，如果存儲(chǔ)能力比較弱的時(shí)候無(wú)法將全部災(zāi)情信息都存儲(chǔ)；其二，災(zāi)情信息簡(jiǎn)化技術(shù)。使用原本應(yīng)急系統(tǒng)的基礎(chǔ)為有網(wǎng)絡(luò)，不管是文字或者圖片都能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控中心傳輸，在網(wǎng)絡(luò)異常的時(shí)候無(wú)法收發(fā)圖片和文字。本文使用文字描述方式替代圖片手機(jī)災(zāi)情信息，通過(guò)簡(jiǎn)單文字描述對(duì)受災(zāi)嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷。通過(guò)以上兩種技術(shù)，各網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)就能夠?qū)θ繛?zāi)情信息進(jìn)行傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸完整性進(jìn)行保證。之后，使信息到外部應(yīng)急指揮中心傳輸，通過(guò)無(wú)人機(jī)方法收集地區(qū)信息，并且使收集的災(zāi)情信息到應(yīng)急響應(yīng)中心傳輸。為了能夠收集全部網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情信息，要求無(wú)人機(jī)進(jìn)行地毯式搜索，并且在搜索到信號(hào)的時(shí)候傳輸數(shù)據(jù)，完成傳輸之后繼續(xù)搜索，直到完成任務(wù)或者燃料即將耗盡。震后受災(zāi)群體利用手機(jī)wifi創(chuàng)建三個(gè)災(zāi)區(qū)內(nèi)部通信網(wǎng)，利用信息共享實(shí)現(xiàn)部分互救與自救行動(dòng)，但是還有部分被困人員需要外部專(zhuān)業(yè)救援人員救助。將已經(jīng)編輯過(guò)的生活必需品、失蹤與受傷的情況，在內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)共享，對(duì)災(zāi)區(qū)外部發(fā)送災(zāi)情信息。因?yàn)闉?zāi)區(qū)被毀壞，救援人員無(wú)法開(kāi)車(chē)到此地區(qū)，在道路損毀邊緣地帶利用無(wú)人機(jī)收集災(zāi)情信息，對(duì)災(zāi)區(qū)內(nèi)部創(chuàng)建無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)搜集，使此網(wǎng)絡(luò)中所存儲(chǔ)的災(zāi)情信息在應(yīng)急指揮中心傳輸進(jìn)行分析。無(wú)人機(jī)搜索范圍將無(wú)人機(jī)作為球心，半徑設(shè)置為70m的球形內(nèi)部。假如飛行高度垂直地面10m，此無(wú)人機(jī)映射地面搜索半徑為69.3m。在對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中，懸停在此處，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)共享災(zāi)情信息進(jìn)行搜索，使災(zāi)情信息在應(yīng)急指揮中心傳輸，搜索完成后根據(jù)原計(jì)劃路線(xiàn)進(jìn)行搜尋，直到搜索全部災(zāi)區(qū)。

3結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)通信系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中逐漸興起，使人們對(duì)應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害能力得到提高，降低災(zāi)害導(dǎo)致的損失。在自然災(zāi)害，比如泥石流、地震、洪水爆發(fā)、大風(fēng)沙、雪災(zāi)等，如果有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)受到破壞，通過(guò)無(wú)人機(jī)通信系統(tǒng)迅速創(chuàng)建全新通信系統(tǒng)，從而快速和災(zāi)區(qū)聯(lián)系，使救災(zāi)工作能夠順利的開(kāi)展。另外，基于5G的無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)不僅僅能夠應(yīng)用到應(yīng)急通信、搶險(xiǎn)救災(zāi)中，未來(lái)還能夠積極應(yīng)用到其他各領(lǐng)域中。

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作者:羅瑤 羅進(jìn) 單位:重慶信科設(shè)計(jì)有限公司