CN106411387A - 一种灾害应急通信方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灾害应急通信方法及其系统。其中，所述方法包括如下步骤：在飞艇上设置微波通信设备；定位灾害发生的地点及确定波及范围；依据所述灾害发生地点及波及范围信息，确定飞艇设置位置；将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置，作为微波通信站。通过使用飞艇作为运载及浮空工具，携带相关的通信设备形成一个空中的移动通信站点，能够迅速的为灾害地点建立无线通信网络。

Description

一种灾害应急通信方法及其系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种灾害应急通信方法及其系统。

背景技术

当前自然灾害等灾难性事件发生后，由于灾害地点的地表、建筑均会受到严重破坏，导致光纤、微波通信中继站等通信设备受到极大的损坏，使得受灾地区的通信网络处于中断状态。而及时的建立起通信网络对于救灾抢险等具有重大的意义。

在现有的灾害现场应急通信网络建立中，通常采用移动式通信设备车辆来建立临时的通信网络。上述使用移动式车辆的方式容易受到地形结构的限制，覆盖范围有限，并且由于车辆机动性能的限制，无法实现全方位的覆盖。

另外，还有结合低轨道或者中高轨道卫星进行通信的方式。虽然这种通信方式覆盖范围广，不受地形限制。但是由于结合使用了卫星，通信成本较高，而且用户终端需要特别配备，无法大规模的推广使用。而且数据链路较窄，数据传输延时较长，无法充分的满足灾区的通信要求。

因此，现有技术还有待发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种灾害应急通信方法及其系统，旨在解决现有技术中灾害应急通信方法无法良好的满足灾区通信要求的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种灾害应急通信方法，其中，包括如下步骤：在飞艇上设置微波通信设备；定位灾害发生的地点及确定波及范围；依据所述灾害发生地点及波及范围信息，确定飞艇设置位置；将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置，作为微波通信站。

所述的灾害应急通信方法，其中，通过化学电源或者太阳能电源的方式为所述飞艇的微波通信设备供电。

所述的灾害应急通信方法，其中，所述“将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置”的步骤具体包括：在所述飞艇中设置卫星定位装置；通过卫星定位系统确定所述飞艇位置；依据所述飞艇位置信息，将所述飞艇移动到所述飞艇设置位置。

所述的灾害应急通信方法，其中，所述飞艇的移动通过内部设置的位置控制系统自主控制以及通过地面控制站遥控控制。

所述的灾害应急通信方法，其中，所述卫星定位系统具体包括北斗卫星定位系统以及GPS卫星定位系统。

所述的灾害应急通信方法，其中，所述微波通信设备还设置一备用中继链路；所述备用中继链路的微波通信方式为卫星通信。

一种灾害应急通信系统，包括若干用户终端、地面通信系统，其中，所述系统还包括搭载有微波通信设备、运行于平流层，作为微波通信站的飞艇。

所述的灾害应急通信系统，其中，所述飞艇上设置有为飞艇机载设备供电的化学能电池及太阳能电池。

所述的灾害应急通信系统，其中，所述系统还包括用于定位飞艇位置的卫星定位系统以及控制飞艇移动的控制系统；所述控制系统包括遥控控制飞艇位置的地面控制站以及设置在飞艇内部，自主控制飞艇位置的位置控制系统。

所述的灾害应急通信方法，其中，所述系统还包括一备用中继链路，所述备用中继链路的微波通信方式为卫星通信。

有益效果：本发明提供的一种灾害应急通信方法及其系统，通过使用飞艇作为运载及浮空工具，携带相关的通信设备形成一个空中的移动通信站点，能够迅速的为灾害地点建立无线通信网络。由于飞艇处于较为稳定的平流层，能够方便的移动而不受到灾区地面环境的限制，而且高空中能够实现对地面全方位的通信网络覆盖。另外，上述采用飞艇的方式较直接使用卫星通信成本能够大幅降低，同时可以实现较短的延时以及充足的数据传输量，良好的满足了灾害发生的应急通信需求。

附图说明

图1为本发明具体实施例的灾害应急通信系统的示意图。

图2为本发明具体实施例的灾害应急通信方法的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种灾害应急通信方法及其系统。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为实现本发明所述灾害应急通信方法的系统。

所述系统包括若干处于灾害波及范围内的用户终端100、处于灾害波及范围外，的地面通信系统200以及搭载有微波通信设备的飞艇300。其中，所述飞艇300可以依据实际需求设置若干艘并稳定的位于某一地点中。

所述飞艇上包括动力系统、控制系统、机载微波通信设备以及为上述机载设备供电的化学能电池及太阳能电池。所述化学能电池具体可以采用任何合适的化学电池，例如锂离子电池。太阳能板能够利用太阳能为化学电池充电，实现良好的资源利用。

所述动力系统可以采用现有常用的推进系统，例如螺旋桨等等。所述控制系统具体为具有一定运算能力，可接收外界数据并进行预设程序运算的中央智能系统。所述控制系统依据获取的外界数据并经过计算后控制动力系统的运作来实现对飞艇的运行控制。

在一较佳具体实施例中，所述系统还包括定位飞艇位置的卫星定位系统400。在所述飞艇上设置对应的位置传感器以实现飞艇位置的获取。另外，所述系统还可以包括一备用中继链路，所述备用中继链路的微波通信方式为卫星通信。当然，所述飞艇上还可以依据实际需要，增添或者减省一些功能模块。

如图2所示，为本发明具体实施例的一种灾害应急通信方法。其中，所述方法包括如下步骤：

S1、在飞艇上设置微波通信设备。飞艇具体为一种轻于空气，具有动力及控制系统的航空器，具有滞空时间长，飞行成本低等诸多优势。所述飞艇具体可以使用硬式飞艇或者软式飞艇。一般的，为实现较高的安全性，使用氦气作为飞艇的充气气体。在本发明的一具体实施例中，通过化学电源或者太阳能电源的方式为所述飞艇的微波通信设备供电。采用电力作为飞艇机载设备的能量源，具有良好的节能及环保效果，实现资源再生。

考虑到飞艇的承载能力以及成本，可以由飞艇携带微波通信设备，并经由处于灾害波及区域外的地面微波中继站对通信微波进行接力式传输(即采用微波中继的方式)。采用上述微波中继的方式，即具备了微波通信传输容量大、传输质量高、传输距离远，无需固体物质传输的优点又有效的简化了飞艇需要携带的通信设备(为实现上述功能，通常只需携带微波天线、发射机以及接受机即可)。

S2、定位灾害发生的地点及确定波及范围。所述灾害可以包括地震、山洪、暴雨等自然灾害以及化学污染、化工爆炸等人为灾害。通过卫星、实地抢险等多种途径获得不同的信息并综合获得最终的灾害事件的影响范围，具体需要实现建立上述应急通信网络的波及范围。

S3、依据所述灾害发生地点及波及范围信息，确定飞艇设置位置。例如，在灾害发生地点的波及范围较小时，可以设置一个飞艇位置在灾害发生地点处即可。

应当说明的是，所述飞艇位置也可以包括一个或者多个(即相应的部署若干飞艇)，例如，确定需要的目标应急通信网络后，可以依据实际需要的数据链路数量以及通信网络强度、传输量等等设置合适数量的飞艇及飞艇的设置位置。

S4、将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置，作为微波通信站。平流层是大气层中不发生对流运动的一层。其能见度较好、飞艇在其中受力稳定，非常适合飞艇保持长期的浮空从而建立稳定的应急通行网络。所述投放方式具体可以采用任何合适的投放方式，例如，可以令飞艇直接从地面起飞，到达平流层高度后依靠自身动力系统移动至对应的飞艇设置位置，形成应急通信网络。或者，将飞艇存放于固定翼飞机中，固定翼飞机在临近飞艇设置位置后释放飞艇，再由飞艇依靠自主动力系统精确的移动到飞艇设置位置来建立应急通信网络。

具体的，“将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置”的步骤具体包括：首先在所述飞艇中设置卫星定位装置。然后，通过卫星定位系统确定所述飞艇位置。最后依据所述飞艇位置信息，将所述飞艇移动到所述飞艇设置位置。所述卫星定位系统可以采用现有合适的定位系统，例如北斗卫星定位系统以及GPS卫星定位系统。

依据定位系统提供的飞艇位置信息，飞艇中内置的控制系统控制飞艇能够精确的移动到指定的飞艇放置位置中。较佳的是，所述控制系统采用反馈式控制机制，地面系统监控应急通信信号强度，并将其反馈到飞艇控制系统中。控制系统依据当前信号强度，控制飞艇的当前位置在固定的范围内移动。当然，所述飞艇的移动还可以由地面控制站进行遥控控制。两种不同的控制方式可以分别负责不同类型的移动。例如，可以使用遥控控制的方式控制飞艇大范围的移动，通过飞艇控制系统控制飞艇的反馈性位置调整移动。

在本发明的一较佳实施例中，所述微波通信设备还可以设置一备用中继链路；所述备用中继链路的微波通信方式为卫星通信。仅采用单一的微波中继方式可能由于地面系统微波接收方面的故障而导致整体应急通信系统的瘫痪。因此，为保证所述应急通信系统的稳定性，设置额外的卫星通信作为备用中继链路。当微波中继出现故障时，可以自动的切换到卫星通信模式以保证基本的通信需求，而当微波中继恢复时，则重新自动切换为微波中继。

实施例1

使用固定翼飞机投放飞艇时，对飞艇位置的调整方法：

设计算获得的，需要设置飞艇的位置为第一位置X，由经度X、维度Y及海拔高度Z三维坐标所定义。

固定翼飞机到达预定的平流层高度后，释放飞艇。

然后由地面系统遥控控制飞艇移动到以第一位置X为球心，半径r的球形区域内时，即认为达到预定位置，r＝1.5米。

切换为飞艇内部的控制系统进行位置反馈控制。

位置反馈控制模式如下：

A1、每隔1min刷新获取一次飞艇位置信息(即维度、经度、海拔信息)。

A2、若某一三维坐标超出预定位置(即上述球形区域)，则驱动动力系统使飞艇沿超出位置反向移动半径r的距离。

重复步骤A1及A2，使飞艇位置维持在所述球形区域内。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种灾害应急通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

在飞艇上设置微波通信设备；

定位灾害发生的地点及确定波及范围；

依据所述灾害发生地点及波及范围信息，确定飞艇设置位置；

将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置，作为微波通信站。

2.根据权利要求1所述的灾害应急通信方法，其特征在于，通过化学电源或者太阳能电源的方式为所述飞艇的微波通信设备供电。

3.根据权利要求1所述的灾害应急通信方法，其特征在于，所述“将所述飞艇投放于大气平流层中，移动到所述飞艇设置位置”的步骤具体包括：

在所述飞艇中设置卫星定位装置；

通过卫星定位系统确定所述飞艇位置；

依据所述飞艇位置信息，将所述飞艇移动到所述飞艇设置位置。

4.根据权利要求1所述的灾害应急通信方法，其特征在于，所述飞艇的移动通过内部设置的位置控制系统自主控制以及通过地面控制站遥控控制。

5.根据权利要求1所述的灾害应急通信方法，其特征在于，所述卫星定位系统具体包括北斗卫星定位系统以及GPS卫星定位系统。

6.根据权利要求1所述的灾害应急通信方法，其特征在于，所述微波通信设备还设置一备用中继链路；所述备用中继链路的微波通信方式为卫星通信。

7.一种灾害应急通信系统，包括若干用户终端、地面通信系统，其特征在于，所述系统还包括搭载有微波通信设备、运行于平流层，作为微波通信站的飞艇。

8.根据权利要求7所述的灾害应急通信系统，其特征在于，所述飞艇上设置有为飞艇机载设备供电的化学能电池及太阳能电池。

9.根据权利要求7所述的灾害应急通信系统，其特征在于，所述系统还包括用于定位飞艇位置的卫星定位系统以及控制飞艇移动的控制系统；

所述控制系统包括遥控控制飞艇位置的地面控制站以及设置在飞艇内部，自主控制飞艇位置的位置控制系统。

10.根据权利要求7所述的灾害应急通信方法，其特征在于，所述系统还包括一备用中继链路，所述备用中继链路的微波通信方式为卫星通信。