CN109245818A - 预警指挥直升机通信平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预警指挥直升机通信平台系统，包括：直升机，其上设有卫星通信设备、跨网络通信设备、视距通信装备；设置于指挥中心的卫星通信中心站，分别与指挥中心和通信卫星进行通信，用于实现指挥中心和通信卫星之间的通信信号传输；地面通信设备，与所述视距通信装备进行通信，用于实现地面与直升机之间的通信；所述卫星通信设备与通信卫星进行通信，用于实现直升机和通信卫星之间的通信信号传输；所述跨网络通信设备分别与所述卫星通信设备、视距通信装备进行通信，用于将卫星通信设备发来的信号转换成视距通信装备所能识别的接收信号发送给视距通信装备，并将视距通信装备发来的信号发送给卫星通信设备。

Description

预警指挥直升机通信平台系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种预警指挥直升机通信平台系统。

背景技术

现在的预警指挥系统依赖于完善的通信网络，因此在网络建设完善的地区可以良好的运行。然而，在广大的地区还有通信网络不发达的情况，尤其是山区、林区等野外区域，由于人烟稀少，建设通信网络成本过高。尤其是在山区，由于山的遮挡，使得无线信号难以覆盖到山区内部的大部分地区。而在这些缺乏通信网络支持的地区进行应急救援、预警、火灾扑灭等任务时往往因为缺少能够快速实施的实时通信手段而使救援、预警、火灾扑灭等无法快速及时的实施，导致损失扩大的情况。

发明内容

本发明提供一种预警指挥直升机通信平台系统，用于解决以上问题，本发明提供的一种预警指挥直升机通信平台系统，包括：

直升机，其上设有卫星通信设备、跨网络通信设备、视距通信装备；

设置于指挥中心的卫星通信中心站，分别与指挥中心和通信卫星进行通信，用于实现指挥中心和通信卫星之间的通信信号传输；

地面通信设备，与所述视距通信装备进行通信，用于实现地面与直升机之间的通信；

所述卫星通信设备与通信卫星进行通信，用于实现直升机和通信卫星之间的通信信号传输；

所述跨网络通信设备分别与所述卫星通信设备、视距通信装备进行通信，用于将卫星通信设备发来的信号转换成视距通信装备所能识别的接收信号发送给视距通信装备，并将视距通信装备发来的信号转换成卫星通信设备所能识别的接收信号发送给卫星通信设备。

优选地，

所述直升机，其上还设有无线自组网微波通信终端，与其他直升机上设置的无线自组网微波通信终端进行通信，实现直升机之间的通信网络；

所述无线自组网微波通信终端还与所在直升机的跨网络通信设备进行通信，用于所述直升机之间的通信网络与地面通信设备之间的通信，以及，用于所述直升机之间的通信网络与通信卫星之间的通信。

优选地，

所述地面通信设备，还包括设有无线自组网微波通信终端，与其他的无线自组网微波通信终端进行通信，实现地面人员之间的通信网络；并实现所述地面人员之间的通信网络与直升机上的视距通信装备之间的通信。

优选地，

所述直升机，其上还设有光学吊舱，所述光学吊舱与跨网络通信设备通信，用于将光学吊舱采集的数据通过跨网络通信设备发送至地面通信设备，或，通过卫星通信设备和通信卫星发送至指挥中心；当直升机上设有无线自组网微波通信终端，直升机之间形成通信网络时，所述光学吊舱采集的数据还通过直升机之间的通信网络发送至其他直升机。

优选地，

所述直升机，其上还设有强声广播，所述强声广播与跨网络通信设备通信，用于获取由卫星通信设备接收到的由指挥中心通过通信卫星发送来的播放数据，并根据所述播放数据进行播放。

优选地，

所述地面通信设备，包括电台、手持电台、对讲机、手机中的一种或多种；

用于接收地面人员的视频数据和语音数据，并将所述视频数据和语音数据发送至视距通信装备。

本发明一种预警指挥直升机通信平台系统可以达到如下有益效果：

本发明通过直升机对卫星通信进行中继，再在此的基础上通过跨网络通信设备对信号进行转换并通过视距通信装备与地面人员的地面通信设备进行通信，从而搭建出从指挥中心到通信卫星再地面人员之间的通信网络，同时，由于直升机的灵活性和悬停能力，可以方便的在需要搭建网络的地方，快速的搭建出通信网络，尤其是在山区，可以方便的避开山对信号的遮挡的问题，从而解决了因为缺少能够快速实施的实时通信手段而使救援、预警、火灾扑灭等无法快速及时的实施，导致损失扩大的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所指出的内容来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中预警指挥直升机通信平台系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种预警指挥直升机通信平台系统，如图1所示，包括：

直升机，其上设有卫星通信设备、跨网络通信设备、视距通信装备；作为一个优选方案，所述直升机上还设有光学吊舱，所述光学吊舱与跨网络通信设备通信，用于将光学吊舱采集的数据通过跨网络通信设备、卫星通信设备和通信卫星发送至指挥中心；

设置于指挥中心的卫星通信中心站，分别与指挥中心和通信卫星进行通信，用于实现指挥中心和通信卫星之间的通信信号传输；

地面通信设备，与所述视距通信装备进行通信，用于实现地面与直升机之间的通信；

所述卫星通信设备与通信卫星进行通信，用于实现直升机和通信卫星之间的通信信号传输；

所述跨网络通信设备分别与所述卫星通信设备、视距通信装备进行通信，用于将卫星通信设备发来的信号转换成视距通信装备所能识别的接收信号发送给视距通信装备，并将视距通信装备发来的信号转换成卫星通信设备所能识别的接收信号发送给卫星通信设备。

本发明通过直升机对卫星通信进行中继，再在此的基础上通过跨网络通信设备对信号进行转换并通过视距通信装备与地面人员的地面通信设备进行通信，从而搭建出从指挥中心到通信卫星再地面人员之间的通信网络，同时，由于直升机的灵活性和悬停能力，可以方便的在需要搭建网络的地方，快速的搭建出通信网络，尤其是在山区，可以方便的避开山对信号的遮挡的问题，从而解决了因为缺少能够快速实施的实时通信手段而使救援、预警、火灾扑灭等无法快速及时的实施，导致损失扩大的问题。本发明通过对先进通信技术和视频采集技术的有效集成，实现了直升机与指挥中心、直升机与地面前线指挥所以及各作业单元(抢险救援队员)之间的双向视频和语音的实时沟通。为各类应急救援、抢险救灾以及大型公众活动，提供了一个现代化的空、地协同预警指挥平台。

当需要在较大范围构建通信网络，或者是多山地形时，需要多个直升机来扩大通信网络的覆盖范围，或用来在多个山谷上方悬停以避免山峰对信号的遮挡，为了实现这一目的，需要多个可以进行直升机之间通信的设备，在本发明的一个实施例中，

所述直升机，其上还设有无线自组网微波通信终端，与其他直升机上设置的无线自组网微波通信终端进行通信，实现直升机之间的通信网络；

所述无线自组网微波通信终端还与所在直升机的跨网络通信设备进行通信，用于所述直升机之间的通信网络与地面通信设备之间的通信，以及，用于所述直升机之间的通信网络与通信卫星之间的通信。

通常为了节约成本，仅在一个指挥用的直升机上搭载卫星通信设备，其他直升机通过直升机之间的通信网络与指挥用的直升机进行通信，利用指挥用的直升机上搭载的卫星通信设备与通信卫星进行数据传输。

由于需要指挥的地面人员可能较多且集中进行同一任务，为了能够利用这一特点降低成本，在本发明的一个实施例中，

所述地面通信设备，还包括设有无线自组网微波通信终端，与其他的无线自组网微波通信终端进行通信，实现地面人员之间的通信网络；并实现所述地面人员之间的通信网络与直升机上的视距通信装备之间的通信。多个地面人员通过无线自组网微波通信终端进行地面人员之间的协调通信，且能仅通过一个地面通信设备即可与直升机进行通信，并通过直升机和卫星与指挥中心进行通信。

为了能够获取较大的视野以方便指挥中心进行统一指挥，在本发明的一个实施例中，

所述直升机，其上还设有光学吊舱，所述光学吊舱与跨网络通信设备通信，用于将光学吊舱采集的数据通过跨网络通信设备发送至地面通信设备，或，通过卫星通信设备和通信卫星发送至指挥中心；当直升机上设有无线自组网微波通信终端，直升机之间形成通信网络时，所述光学吊舱采集的数据还通过直升机之间的通信网络发送至其他直升机。

本发明的实施例，利用直升机较高的优势，可以获取更大范围的图像数据，而利用多个直升机所拍摄的图像数据可以满足大规模的指挥对数据的要求。

由于指挥地面人员撤离等操作所面对的人员可能是缺少装备的游客等普通人员，为了能指挥这些缺少通信装备的人员进行撤离操作等，在本发明的一个实施例中，

所述直升机，其上还设有强声广播，所述强声广播与跨网络通信设备通信，用于获取由卫星通信设备接收到的由指挥中心通过通信卫星发送来的播放数据，并根据所述播放数据进行播放。

通过强声广播，可以对一定范围内的人员进行广播，方便对没有通信设备的人的预警指挥等。

为了能更好的兼容现有的设备，充分利用跨网络通信设备的能力，降低通信的成本，在本发明的一个实施例中，

所述地面通信设备，包括电台、手持电台、对讲机、手机中的一种或多种；

用于接收地面人员的视频数据和语音数据，并将所述视频数据和语音数据发送至视距通信装备。这些数据通过跨网络通信设备的跨网通信能力，能够同时与指挥中心进行通信，从而可以更充分的利用现有的设备，降低整个系统的成本。

为了在容易影响卫星通信的环境下保证卫星通信的质量，避免对多个通信对象的多种信息同时传输造成的信息干扰，同时提高卫星通信的稳定性，实现可靠双向宽带卫星通信的要求，在本发明的一个实施例中，所述卫星通信设备包括天馈子系统、微波收发子系统、卫星跟踪子系统、综合控制子系统、信号处理子系统；所述微波收发子系统包括：与每个直升机通信对象相对应设置的干扰消除模块和译码模块，以及一个干扰重构模块；

上述各个译码模块同时估计得到时刻t时每个直升机通信对象的发送比特的对数似然比，并将其余直升机通信对象在发送端发送信号输入所述干扰重构模块；

上述干扰重构模块根据上述输入信息对每个直升机通信对象重构其余直升机通信对象在时刻t对该直升机通信对象造成的多址干扰的均值和方差；

上述干扰消除模块根据干扰重构模块得到的每个直升机通信对象的多址干扰的均值和方差以及接收机接收到的每个直升机的信号，进而计算得到干扰消除后的每个直升机通信对象的信号以及等效噪声功率；

上述译码模块将上述干扰消除模块消除干扰后的接收信号和等效噪声功率进行解调解交织后进行译码，进而估计出每个直升机通信对象在时刻t的发送比特对数似然比；

其中，上述译码模块还将译码后输出的发送比特对数似然比重新输入上述干扰重构模块，再次进行干扰重构，并依次执行上述各个模块的操作，直至满足迭代次数要求并最终输出估计的每个直升机通信对象发送的信息；

所述接收机还包含：同步及信道估计模块；

上述同步及信道估计模块，用于利用每个直升机通信对象的导频进行滑动相关操作，再根据滑动相关操作获得的相关峰的峰值确定接收的每个直升机通信对象的所有信息段以及到达时间，并根据发送端发送的导频和接收机接收的导频得到每一个信息段内符号的随机相位θm(t)和幅度信息Am(t)，并采用函数δm(t)表征任一时刻t是否有通信对象m的信息到达；

上述函数δm(t)的值根据接收信号中通信对象m的每一分段的前导频和后导频的相关峰确定，具体原则为：若时刻t处于每一分段的前后相关峰之间，则时刻t有通信对象m的信号存在，即δm(t)＝1；否则，时刻t没有通信对象m的信号存在，即δm(t)＝0；

其中，上述随机相位和幅度信息以及δm(t)还作为干扰重构模块的输入信息用于干扰重构操作；所述的信息段为发送端参考预测的下一个缝隙长度向接收端发送的信息；

所述干扰重构模块进一步包含：

第一处理子模块，用于设定每个直升机通信对象的发送符号的分布概率符合高斯分布，对每个直升机通信对象的译码模块输入的每个发送符号xi(t)的均值E(xi(t))和方差Var(xi(t))进行计算，i表示第i个直升机通信对象，其中，在首次计算时，初始化均值E(xi(t))＝0，方差Var(xi(t))＝1；

第二处理子模块，用于根据δi(t)函数的结果判断时刻t直升机通信对象i的符号是否存在，进而得出t时刻各个通信对象之间信息相互干扰的关系，计算得到多址干扰的均值和方差；

其中，第二处理子模块分别采用如下公式计算通信对象m在t时刻受到的多址干扰的均值Em(t)和方差Varm(t)：

其中，i为任意一个直升机通信对象但不包含通信对象m；

将第二处理子模块得到的均值和方差同时送入对应通信对象m的干扰消除模块；

所述天馈子系统与所述微波收发子系统连接，所述天馈子系统将来自所述微波收发子系统的信号进行辐射，并接收空间卫星回波信号将其送到所述微波收发子系统；

所述微波收发子系统将发射和接收信号分别变频、放大发送到所述天馈子系统的发射天线和所述信号处理子系统；

所述卫星跟踪子系统，主要由姿态测量分子系统和伺服控制分子系统两部分组成，所述姿态测量分子系统测定由于载机运动引起的天线转台的姿态角以及位置的变化，由所述伺服控制分子系统控制所述天馈子系统的天线伺服子系统转动，天线波束扫描调整波束指向，确保天线准确对准卫星；

所述综合控制子系统用于控制子系统中各个设备的工作，并将相应设备的工作状态显示出来；

所述信号处理子系统，对卫星前向信号中携带的信息进行解调及基带处理，并送入所述综合控制子系统的综合控制计算机，对直升机需要传送的视频数据进行处理产生数字基带信号，经D/A变换和正交调制形成中频信号，通过铰链送往上变频和功放模块，然后通过发射天线传输到卫星；

所述天馈子系统的天线包括接收天线和发射天线，采用收发分开的方案，所述发射天线和所述接收天线分左右放置，所述发射天线实现右旋圆极化，所述接收天线实现左旋圆极化的工作方式，实现收发天线的隔离；

所述微波收发子系统包括接收微波链路和发射微波链路，所述接收微波链路将所述天馈子系统传递过来的信号进行放大下变频到中频给所述信号处理子系统，所述发射微波链路将所述信号处理子系统发射过来的中频信号进行激励放大上变频为发射信号后通过所述天馈子系统向空间辐射出去；

所述卫星跟踪子系统包括姿态测量分子系统和伺服控制分子系统，所述姿态测量分子系统包括GPS天线和惯导单元，所述GPS天线接收GPS卫星信号送入所述惯导单元，所述惯导单元计算所述GPS天线接收的GPS卫星信号，输出航姿信号和位置信息给所述伺服控制分子系统；伺服控制分子系统接收角度误差信息并结合载体和天线的姿态信息，控制天线对准卫星并实施跟踪和数据传输。

本发明通过直升机对卫星通信进行中继，再在此的基础上通过跨网络通信设备对信号进行转换并通过视距通信装备与地面人员的地面通信设备进行通信，从而搭建出从指挥中心到通信卫星再地面人员之间的通信网络，同时，由于直升机的灵活性和悬停能力，可以方便的在需要搭建网络的地方，快速的搭建出通信网络，尤其是在山区，可以方便的避开山对信号的遮挡的问题，从而解决了因为缺少能够快速实施的实时通信手段而使救援、预警、火灾扑灭等无法快速及时的实施，导致损失扩大的问题。本发明通过对先进通信技术和视频采集技术的有效集成，实现了直升机与指挥中心、直升机与地面前线指挥所以及各作业单元(抢险救援队员)之间的双向视频和语音的实时沟通。为各类应急救援、抢险救灾以及大型公众活动，提供了一个现代化的空、地协同预警指挥平台。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.预警指挥直升机通信平台系统，其特征在于，包括：

直升机，其上设有卫星通信设备、跨网络通信设备、视距通信装备；

设置于指挥中心的卫星通信中心站，分别与指挥中心和通信卫星进行通信，用于实现指挥中心和通信卫星之间的通信信号传输；

地面通信设备，与所述视距通信装备进行通信，用于实现地面与直升机之间的通信；

所述卫星通信设备与通信卫星进行通信，用于实现直升机和通信卫星之间的通信信号传输；

所述跨网络通信设备分别与所述卫星通信设备、视距通信装备进行通信，用于将卫星通信设备发来的信号转换成视距通信装备所能识别的接收信号发送给视距通信装备，并将视距通信装备发来的信号转换成卫星通信设备所能识别的接收信号发送给卫星通信设备。

2.根据权利要求1所述的预警指挥直升机通信平台系统，其特征在于，

所述直升机，其上还设有无线自组网微波通信终端，与其他直升机上设置的无线自组网微波通信终端进行通信，实现直升机之间的通信网络；

所述无线自组网微波通信终端还与所在直升机的跨网络通信设备进行通信，用于所述直升机之间的通信网络与地面通信设备之间的通信，以及，用于所述直升机之间的通信网络与通信卫星之间的通信。

3.根据权利要求1所述的预警指挥直升机通信平台系统，其特征在于，

所述地面通信设备，还包括设有无线自组网微波通信终端，与其他的无线自组网微波通信终端进行通信，实现地面人员之间的通信网络；并实现所述地面人员之间的通信网络与直升机上的视距通信装备之间的通信。

4.根据权利要求1或2所述的预警指挥直升机通信平台系统，其特征在于，

所述直升机，其上还设有光学吊舱，所述光学吊舱与跨网络通信设备通信，用于将光学吊舱采集的数据通过跨网络通信设备发送至地面通信设备，或，通过卫星通信设备和通信卫星发送至指挥中心；当直升机上设有无线自组网微波通信终端，直升机之间形成通信网络时，所述光学吊舱采集的数据还通过直升机之间的通信网络发送至其他直升机。

5.根据权利要求1所述的预警指挥直升机通信平台系统，其特征在于，

所述直升机，其上还设有强声广播，所述强声广播与跨网络通信设备通信，用于获取由卫星通信设备接收到的由指挥中心通过通信卫星发送来的播放数据，并根据所述播放数据进行播放。

6.根据权利要求1所述的预警指挥直升机通信平台系统，其特征在于，

所述地面通信设备，包括电台、手持电台、对讲机、手机中的一种或多种；

用于接收地面人员的视频数据和语音数据，并将所述视频数据和语音数据发送至视距通信装备。