CN109495159A - 一种基于卫星通信的应急通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于卫星通信的应急通信系统，涉及应急通信技术领域，包括用户端、接收端、地面中继站以及通信卫星，地面中继站包括发送地面站以及接收地面站，发送地面站的数量至少为两个，且用户端与至少两个发送地面站通信连接；用户端中配置有通信链路选择模块以及用于检测至少两个发送地面站与通信卫星之间通信质量的检测模块；检测模块经至少两个发送地面站、通信卫星分别发送代表各条通信链路的特定数据信号至目标接收地面站，接收目标接收地面站的反馈信号，根据反馈信号判定各条通信链路的通信质量；链路选择模块与检测模块数据连接，根据各个通信链路的通信质量，选通其中一条通信链路进行通信，保证通信的正常进行与通信质量。

Description

一种基于卫星通信的应急通信系统及方法

技术领域

本发明涉及应急通信技术领域，更具体地说，它涉及一种基于卫星通信的应急通信系统及方法。

背景技术

应急通信系统，顾名思义即是在正常的通信线路失效或通信不畅时，紧急搭建或启用的辅助性通信链路装置，其通过采用不同的传输路径，将现场的信号转接后输出至目标端口。

卫星通信系统主要包括地面站以及卫星中继站，信号由地面站发送至卫星，经卫星中转放大后再发送至目标地面站，由此完成信号的传输。在实践中，如科考人员进入到森林或草原腹地、或是在灾害环境下由于其它原因导致正常地面通信系统故障，这时就需要用到卫星通信系统。当前作为应急通信使用的卫星通信方式，多是点对点的数据传输方式，例如，地面站A想要将数据信号传输至地面站D，其正常路径在于用户端的数据信号由地面站A传输至地面站B，再经地面站C传输至地面站D，而当地面站C与地面站D之间的地面通信网络中断后，采用卫星通信的应急方式，其数据信号的传输路径通常就变成地面站A将用户端数据信号传输至通信卫星，再经通信卫星直接传输至地面站D，最终传输至接收端，完成数据通信。在实践中，为了方便使用，通常已经将用户端与地面站整合到一起，便于用户携带。

上述过程中，显然还存在一些不足之处，例如，上述应急通信系统，必须要保证地面站与通信卫星之间链接的畅通，但事实上由于野外高山峡谷的阻隔以及通信卫星与地球表面所呈角度的问题，上述链接常常变得不稳定，对于接收上述数据信号的地面站亦是如此。

发明内容

针对实际运用中利用卫星通信方式作为应急通信系统的备用链路，由于通信链路单一且固定，在传输过程中可能会由于地理阻隔而出现信号中断的问题，本发明目的一在于提出一种基于卫星通信的应急通信系统，用户端与至少一个地面站之间建立连接，信号经用户端发出后并非经由一个固定的地面站与通信卫星进行通信，而是首先经过地面数据信号的传输，最终择一选择其中与卫星通信质量最佳的一个地面站与卫星进行数据通信，由此可以有效提升卫星通信作为应急通信方式的可靠性。本发明目的二基于上述应急通信系统，提出了一种基于卫星通信的应急通信方法，具体方案如下：

一种基于卫星通信的应急通信系统，包括用户端、接收端、地面中继站以及通信卫星，地面中继站包括发送地面站以及接收地面站；

所述发送地面站的数量至少为两个，且用户端与至少两个发送地面站通信连接；

所述用户端中配置有通信链路选择模块以及用于检测上述至少两个发送地面站与通信卫星之间通信质量的检测模块；

所述检测模块经上述至少两个发送地面站、通信卫星分别发送代表各条通信链路的特定数据信号至目标接收地面站，接收目标接收地面站的反馈信号，根据上述反馈信号判定各条通信链路的通信质量；

所述链路选择模块与所述检测模块数据连接，根据各个通信链路的通信质量，选通其中一条通信链路进行通信。

通过上述技术方案，当正常的地面通信链路被阻断后，利用用户端设备经发送地面站及通信卫星与接收端建立通信连接，在通信链路的搭建过程中，对各条通信链路的信号质量加以比较，最终获取最佳的通信链路，保证通信质量。经过上述操作，也可以对各条潜在的通信链路加以校验，当其中一路通信链路被阻断后后期可以迅速地做出切换以及调整，保证通信的整体顺畅。

进一步的，所述检测模块中配置有待检测链路规划模块，根据用户端距离各个发送地面站的距离或用户端与各个发送地面站之间的信号连接强度，依照设定算法规划出用户端发送特定数据信号至目标接收地面站的待检测链路。

通过上述技术方案，在对各条可能被选择的通信链路进行通信质量前，根据用户端与各个发送地面站之间的信号连接强度，选择性的进行排序，有助于后期通信链路的选择。

进一步的，所述待检测链路规划模块所规划的待检测链路中包含的发送地面站的数量不超过3个。

经过多个发送地面站进行信号传输后，再通过卫星传输数据，容易造成数据信息的丢失，时延增加，通过上述技术方案，能够确保信号传输的可靠与稳定。

进一步的，所述发送地面站包括至少一个移动式地面站，所述移动式地面站与所述用户端数据连接，且与通信卫星和/或至少一个发送地面站数据连接。

通过上述技术方案，当与用户端通信连接的发送地面站无法与通信卫星进行数据通信时，可以利用上述移动式地面站作为数据信号的中继站，实现通信链路的搭建，使得用户端所能进行通信的位置不受限制。

进一步的，所述移动式地面站包括汽车或无人飞行器及其搭载的通信设备。

一种基于卫星通信的应急通信方法，包括：

建立用户端与至少两个发送地面站之间、上述至少两个发送地面站与通信卫星之间、通信卫星与接收地面站之间、以及接收地面站与接收端的通信连接；

用户端通过不同的发送地面站经通信卫星发送特定数据信息至目标接收地面站，根据目标接收地面站反馈的数据信息判定各个通信链路的通信质量；

基于上述各个通信链路的通信质量判定结果，根据设定算法，选择其中一条通信链路作为数据信息传输链路。

通过上述技术方案，与传统的由用户端经固定发送地面站、通信卫星与接收端建立通信链路不同，利用多个发送地面站与用户端之间的连接建立多条备用的通信链路，并且从中选择最佳的通信链路，实现通信质量的保证。当后期再次出现通信链路中断时，能够快速地选择另一条通信链路加以替换，保证应急通信系统的正常工作。

进一步的，当用户端经上述至少两个发送地面站、通信卫星、接收地面站无法建立有效通信链路时，根据上述至少两个发送地面站与其它发送地面站之间的连接关系，将数据信号发送至与当前发送地面站相连接的其它发送地面站，后经其它发送地面站与通信卫星、接收地面站直至建立有效通信链路。

通过上述技术方案，充分利用多个地面发送站之间有效的通信连接，将数据信号经多个发送地面站发送至通信卫星，将通信卫星作为失效发送地面站的替代，保证通信的正常进行，由于地面通信的基站通常是呈拓扑结构设置，因此上述通信链路的选择将会多样化，避免通信链路中断。

进一步的，所述根据目标接收地面站反馈的数据信息判定各个通信链路的通信质量包括判定接收数据信号强度、接收数据信息时延信息。

进一步的，当用户端无法通过发送地面站与通信卫星建立数据连接时，利用用户端配置的移动式地面站作为中继站与用户端以及通信卫星数据连接，建立有效通信链路。

通过上述技术方案，当用户端处于卫星通信信号位置不佳的地区时，可以利用上述移动式地面站作为中继站进行数据的传输，保证通信的正常进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过建立用户端与多个发送地面站之间的数据连接，选择其中通信质量最佳的地发送地面站与用户端、通信卫星之间建立通信链路，保证通信的正常进行，当上述通信系统出故障时，由于存在多条备用的通信链路且各条通信链路的通信质量已经经过检测，由此可以迅速的找到备用的通信链路进行替换，保证应急通信系统的正常运行；

（2）通过设置移动式地面站，当用户端与通信卫星之间的通信终端后，可以利用上述移动式地面站建立起用户端与通信卫星之间的通信连接，保证通信的畅通，减小了系统对用户端所处位置的限制。

附图说明

图1为本发明的结构框架示意图(数据信号发送)；

图2为本发明的结构框架示意图(数据信号反馈)；

图3为本发明基于卫星通信的应急通信方法。

附图标记：1、用户端；2、接收端；3、地面中继站；4、通信卫星；5、发送地面站；6、接收地面站；7、检测模块；8、链路选择模块；9、移动式地面站。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1和图2所示，一种基于卫星通信的应急通信系统，包括用户端1、接收端2、地面中继站3以及通信卫星4。

上述用户端1与接收端2包括用于输出输入数据信号的收发装置，如麦克风、触摸屏等。地面中继站3按数据信号收发功能区分包括发送地面站5以及接收地面站6。具体而言，包括信道终端分系统、大功率发射分系统、高灵敏度接收分系统、天线馈电分系统、伺服跟踪分系统、电源分系统以及监控分系统等部分。

在本发明中，发送地面站5的数量至少为两个，且用户端1与至少两个发送地面站5通信连接。上述至少两个发送地面站5配置在一个地面中继站3或多个地面中继站3中，用户端1通过有线或无线网路与地面中继站3连接。

在本发明中，用户端1中配置有通信链路选择模块8以及用于检测上述至少两个发送地面站5与通信卫星4之间通信质量的检测模块7。检测模块7经上述至少两个发送地面站5、通信卫星4分别发送代表各条通信链路的特定数据信号至目标接收地面站6，接收目标接收地面站6或接收端2的反馈信号，根据上述反馈信号判定各条通信链路的通信质量。判定通信质量包括判定接收数据信号强度、接收数据信息时延信息，具体而言主要包括接收天线增益、接收系统噪声性能。

链路选择模块8与检测模块7数据连接，根据各个通信链路的通信质量，选通其中一条通信链路进行通信。

所述检测模块7中配置有待检测链路规划模块，根据用户端1距离各个发送地面站5的距离或用户端1与各个发送地面站5之间的信号连接强度，依照设定算法规划出用户端1发送特定数据信号至目标接收地面站6的待检测链路。在对各条可能被选择的通信链路进行通信质量前，根据用户端1与各个发送地面站5之间的信号连接强度，选择性的进行排序，有助于后期通信链路的选择。

由于经过多个发送地面站5进行信号传输后，再通过卫星传输数据，容易造成数据信息的丢失，时延增加，为了能够确保信号传输的可靠与稳定。待检测链路规划模块所规划的待检测链路中包含的发送地面站5的数量不超过3个。

优化的，所述发送地面站5包括至少一个移动式地面站9，移动式地面站9与用户端1数据连接，且与通信卫星4和/或至少一个发送地面站5数据连接。当与用户端1通信连接的发送地面站5无法与通信卫星4进行数据通信时，如用户端1所处的位置受到天然屏障（峡谷、洞穴等）的阻隔，可以利用上述移动式地面站9作为数据信号的中继站，实现通信链路的搭建，使得用户端1所能进行通信的位置不受限制。

具体的，移动式地面站9包括汽车或无人飞行器及其搭载的通信设备。上述无人飞行器包括但不限于固定翼无人机、四轴无人机或热气球。

基于上述技术方案，当正常的地面通信链路被阻断后，利用用户端1设备经发送地面站5及通信卫星4与接收端2建立通信连接，在通信链路的搭建过程中，对各条通信链路的信号质量加以比较，最终获取最佳的通信链路，保证通信质量。经过上述操作，也可以对各条潜在的通信链路加以校验，当其中一路通信链路被阻断后后期可以迅速地做出切换以及调整，保证通信的整体顺畅

基于上述系统，本发明还提出了一种基于卫星通信的应急通信方法，如图3所示，包括：

建立用户端1与至少两个发送地面站5之间、上述至少两个发送地面站5与通信卫星4之间、通信卫星4与接收地面站6之间、以及接收地面站6与接收端2的通信连接；

用户端1通过不同的发送地面站5经通信卫星4发送特定数据信息至目标接收地面站6，根据目标接收地面站6反馈的数据信息判定各个通信链路的通信质量；

基于上述各个通信链路的通信质量判定结果，根据设定算法，选择其中一条通信链路作为数据信息传输链路。

上述方法步骤中，当用户端1经上述至少两个发送地面站5、通信卫星4、接收地面站6无法建立有效通信链路时，根据上述至少两个发送地面站5与其它发送地面站5之间的连接关系，将数据信号发送至与当前发送地面站5相连接的其它发送地面站5，后经其它发送地面站5与通信卫星4、接收地面站6直至建立有效通信链路。上述技术方案充分利用多个地面发送站之间有效的通信连接，将数据信号经多个发送地面站5发送至通信卫星4，将通信卫星4作为失效发送地面站5的替代，保证通信的正常进行，由于地面通信的基站通常是呈拓扑结构设置，因此上述通信链路的选择将会多样化，避免通信链路中断。

当用户端1无法通过发送地面站5与通信卫星4建立数据连接时，利用用户端1配置的移动式地面站9作为中继站与用户端1以及通信卫星4数据连接，建立有效通信链路。

与传统的由用户端1经固定发送地面站5、通信卫星4与接收端2建立通信链路不同，上述方案利用多个发送地面站5与用户端1之间的连接建立多条备用的通信链路，并且从中选择最佳的通信链路，实现通信质量的保证。当后期再次出现通信链路中断时，能够快速地选择另一条通信链路加以替换，保证应急通信系统的正常工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于卫星通信的应急通信系统，包括用户端(1)、接收端(2)、地面中继站(3)以及通信卫星(4)，地面中继站(3)包括发送地面站(5)以及接收地面站(6)，其特征在于，

所述发送地面站(5)的数量至少为两个，且用户端(1)与至少两个发送地面站(5)通信连接；

所述用户端(1)中配置有通信链路选择模块(8)以及用于检测上述至少两个发送地面站(5)与通信卫星(4)之间通信质量的检测模块(7)；

所述检测模块(7)经上述至少两个发送地面站(5)、通信卫星(4)分别发送代表各条通信链路的特定数据信号至目标接收地面站(6)，接收目标接收地面站(6)的反馈信号，根据上述反馈信号判定各条通信链路的通信质量；

所述链路选择模块(8)与所述检测模块(7)数据连接，根据各个通信链路的通信质量，选通其中一条通信链路进行通信。

2.根据权利要求1所述的基于卫星通信的应急通信系统，其特征在于，所述检测模块(7)中配置有待检测链路规划模块，根据用户端(1)距离各个发送地面站(5)的距离或用户端(1)与各个发送地面站(5)之间的信号连接强度，依照设定算法规划出用户端(1)发送特定数据信号至目标接收地面站(6)的待检测链路。

3.根据权利要求2所述的基于卫星通信的应急通信系统，其特征在于，所述待检测链路规划模块所规划的待检测链路中包含的发送地面站(5)的数量不超过3个。

4.根据权利要求1所述的基于卫星通信的应急通信系统，其特征在于，所述发送地面站(5)包括至少一个移动式地面站(9)，所述移动式地面站(9)与所述用户端(1)数据连接，且与通信卫星(4)和/或至少一个发送地面站(5)数据连接。

5.根据权利要求4所述的基于卫星通信的应急通信系统，其特征在于，所述移动式地面站(9)包括汽车或无人飞行器及其搭载的通信设备。

6.一种基于卫星通信的应急通信方法，其特征在于，包括：

建立用户端(1)与至少两个发送地面站(5)之间、上述至少两个发送地面站(5)与通信卫星(4)之间、通信卫星(4)与接收地面站(6)之间、以及接收地面站(6)与接收端(2)的通信连接；

用户端(1)通过不同的发送地面站(5)经通信卫星(4)发送特定数据信息至目标接收地面站(6)，根据目标接收地面站(6)反馈的数据信息判定各个通信链路的通信质量；

基于上述各个通信链路的通信质量判定结果，根据设定算法，选择其中一条通信链路作为数据信息传输链路。

7.根据权利要求6所述的基于卫星通信的应急通信方法，其特征在于，当用户端(1)经上述至少两个发送地面站(5)、通信卫星(4)、接收地面站(6)无法建立有效通信链路时，根据上述至少两个发送地面站(5)与其它发送地面站(5)之间的连接关系，将数据信号发送至与当前发送地面站(5)相连接的其它发送地面站(5)，后经其它发送地面站(5)与通信卫星(4)、接收地面站(6)直至建立有效通信链路。

8.根据权利要求1所述的基于卫星通信的应急通信方法，其特征在于，所述根据目标接收地面站(6)反馈的数据信息判定各个通信链路的通信质量包括判定接收数据信号强度、接收数据信息时延信息。

9.根据权利要求1所述的基于卫星通信的应急通信方法，其特征在于，当用户端(1)无法通过发送地面站(5)与通信卫星(4)建立数据连接时，利用用户端(1)配置的移动式地面站(9)作为中继站与用户端(1)以及通信卫星(4)数据连接，建立有效通信链路。