CN109687900A - 一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强方法及系统，包括应急通信指挥中心、地面基站、地面中继站、智能浮空平台组成，所述智能浮空平台由多个搭载中继通信单元的浮空单元构成，用作空中中继；应急通信指挥中心与地面基站、浮空平台通过无线通信连接；所述应急通信指挥中心获取并根据目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况、地形地貌和道路信息，部署多个地面中继和多个空中中继，完成目标区域的全面信号覆盖；可应用于山地特征的地面移动中继与浮空平台中继相结合的空间网络架构，以满足山地应急通信的需求。
Description
技术领域
本发明属于广播通信技术领域，尤其涉及一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强方法及系统。
背景技术
目前无线通信平台系统往往通过在地面建立固定塔台的方式来实现，这样的实现方式在需要大量不间断通信的地方是可行的，但是在偏远地区或复杂地形区域，山高路险，想要建立固定站，一方面建设周期较长，另一方面，由于信道条件复杂，难以保证全面的信号覆盖。特别是在一些应急通信场景下，车载移动中继也不易部署，且同样易受地形地貌的影响，而导致通信效果不佳。且地面移动中继具有成本低、速度快的优点；但是其覆盖范围小、需要较好的路况支持。浮空平台中继，覆盖面广，可以实现全天候、全天时的通信中继，但是中继成本高。
发明内容
为解决以上问题，本发明的目的在于提出一种针对山地特征的地面中继与空中继相结合的天空地一体化覆盖增强模式。基于该模式，构建针对山地特征的地面移动中继与浮空平台中继相结合的空间网络架构，以满足山地应急通信的需求。本发明的技术方案如下：
作为本发明的一方面，提供一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强方法，其特征在于：
获取目标区域三维地形地貌、道路信息；
获取目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况；
根据所述信号覆盖情况以及所述地形地貌和道路信息，部署多个地面中继；
组建智能浮空平台，所述智能浮空平台由多个浮空单元阵构成，所述浮空单元上搭载中继通信单元作为空中中继，部署到不易部署地面中继的空中；
建立基站、地面中继和浮空单元之间的通信连接；
根据山区地貌情况对应的经验信道模型，计算信号覆盖薄弱区域；
调整浮空单元的位置和/或功率，实现目标区域的信号覆盖。
进一步地，所述地面中继和搭载中继通信单元的浮空单元上还安装有GPS或北斗定位系统，能够用于获取其位置信息；浮空单元上还设置有气压传感器，用于根据气压条件计算得到浮空单元的飞行高度。
进一步地，还具有应急通信指挥中心，与空中中继之间建立通信连接，并能够接受应急指挥中心的指令，调整飞行高度、飞行方向、功率等。优选地，浮空单元之间还能能根据各自性能优势推选簇头节点与通信卫星链接，实现天空地一体化应急通信覆盖。
进一步的，由于信道条件的变化或部分中继节点被毁伤，所述浮空单元可根据与有通信关系的节点的通信和信号强度，自动感知通信覆盖需求，自适应调整系留高度及中继发射功率，确保最优中继效果；由于采用了无线智能气球单元，实现了空中的多点布阵，提高了抗毁伤能力，及时某个气球单元受损，不影响整个中继平台的整体性能。
作为本发明的另一方面，提供一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强系统，其特征在于：包括应急通信指挥中心、地面基站、地面中继站、智能浮空平台组成，所述智能浮空平台由多个搭载中继通信单元的浮空单元构成，用作空中中继；
应急通信指挥中心与地面基站、浮空平台通过无线通信连接；
所述应急通信指挥中心获取并根据目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况、地形地貌和道路信息，部署多个地面中继和多个空中中继，完成目标区域的全面信号覆盖。
优选地，所述浮空单元可以是智能系留气球、无人机、飞艇等具有飞行和浮空功能的单元。
技术效果
本发明的有点是，机动性强，架设时间短、覆盖范围广，特别适合在偏远和复杂地区以及突发时间导致无线通信中断的场合使用，有效弥补地面基站和卫星通信的不足；
2、智能浮空平台，由智能系留气球阵构成，能感知通信覆盖需求，自适应调整系留高度及中继发射功率，确保最优中继效果；
3、由于采用了无线智能气球单元，实现了空中的多点布阵，提高了抗毁伤能力，及时某个气球单元受损，不影响整个中继平台的整体性能；
4、各无线智能气球单元，可感知地面的应急通信车并实现“动动通”，提高应急通信效率；
5、若干无线智能气球单元，能根据各自性能优势推选簇头节点与通信卫星链接，实现天空地一体化应急通信覆盖。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1根据本发明的基于无线智能气球阵的应急指挥中心示意图
图2根据本发明的天空地一体化覆盖增强方法流程图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明做进一步地详细描述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
如图1所示，其为本发明的基于无线智能气球阵的应急指挥中心示意图，其包括应急通信指挥中心、多个地面中继站1、多个智能系留气球2，应急通信指挥中心与地面中继站1、智能系留气球2之间通信连接，所述应急通信指挥中心可以采用多跳方式通信连接到所述地面中继站1、智能系留气球2。通过部署多个地面中继站1和多个智能系留气球2形成的智能浮空平台配合，实现空天地一体化的通信网络全覆盖智能应急方案。
由于在地形复杂、树木较多的场景下，地面中继站能够与空中中继站配合，能够形成更优的通信链路，实现通信网络的全覆盖。特别适用于偏远地区或复杂地形区域以及一些应急通信的场景。
实施例2
作为本发明的另一方面，提供一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强系统，其特征在于：包括应急通信指挥中心、地面基站、地面中继站、智能浮空平台组成，所述智能浮空平台由多个搭载中继通信单元的浮空单元构成，用作空中中继；
应急通信指挥中心与地面基站、浮空平台通过无线通信连接；
所述应急通信指挥中心获取并根据目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况、地形地貌和道路信息，部署多个地面中继和多个空中中继，完成目标区域的全面信号覆盖。
浮空单元至少包括浮空器控制单元、广播/卫星通信单元、中继转发单元，中继转发单元对覆盖区域内的无线通信终端发送的信号进行转发前传。广播/卫星通信单元用于与地面应急通信指挥中心建立连接。
优选地，所述浮空单元可以是智能系留气球、无人机、飞艇等具有飞行和浮空功能的单元。
实施例3
如图2所示，其为本发明的一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强方法，其特征在于：
获取目标区域三维地形地貌、道路信息；
获取目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况；
根据所述信号覆盖情况以及所述地形地貌和道路信息，部署多个地面中继；
组建智能浮空平台，所述智能浮空平台由多个浮空单元阵构成，所述浮空单元上搭载中继通信单元作为空中中继，部署到不易部署地面中继的空中；
建立基站、地面中继和空中中继之间的通信连接；
根据山区地貌情况对应的经验信道模型，计算信号覆盖薄弱区域；
调整浮空单元的位置和/或功率，实现目标区域的信号覆盖。
进一步地，所述地面中继和搭载中继通信单元的浮空单元上还安装有GPS或北斗定位系统，能够用于获取其位置信息；浮空单元上还设置有气压传感器，用于根据气压条件计算得到浮空单元的飞行高度。
进一步地，还具有应急通信指挥中心，与空中中继之间建立通信连接，并能够接受应急指挥中心的指令，调整飞行高度、飞行方向、功率等。优选地，空中中继之间还能能根据各自性能优势推选簇头节点与通信卫星链接，实现天空地一体化应急通信覆盖。
进一步的，由于信道条件的变化或部分中继节点被毁伤，所述浮空单元可根据与有通信关系的节点的通信和信号强度，自动感知通信覆盖需求，自适应调整系留高度及中继发射功率，确保最优中继效果；由于采用了无线智能气球单元，实现了空中的多点布阵，提高了抗毁伤能力，及时某个气球单元受损，不影响整个中继平台的整体性能。
以上，结合具体实施例对本发明进行了介绍，所介绍的实施例用于帮助理解本发明的思想。本发明的并不限于以上实施例中的具体细节，任何按照本发明的构思所做的简单变形均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强方法，其特征在于：
获取目标区域三维地形地貌、道路信息；
获取目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况；
根据所述信号覆盖情况以及所述地形地貌和道路信息，部署多个地面中继；
组建智能浮空平台，所述智能浮空平台由多个浮空单元阵构成，所述浮空单元上搭载中继通信单元作为空中中继，部署到不易部署地面中继的空中；
建立基站、地面中继和浮空单元之间的通信连接；
根据山区地貌情况对应的经验信道模型，计算信号覆盖薄弱区域；
调整浮空单元的位置和/或功率，实现目标区域的信号覆盖。
2.根据权利要求1所述的覆盖增强方法，其特征在于：还具有应急通信指挥中心，与空中中继之间建立通信连接，并能够接受应急指挥中心的指令，调整飞行高度、飞行方向、功率。
3.根据权利要求1所述的覆盖增强方法，其特征在于：所述浮空单元可根据与有通信关系的节点的通信和信号强度，自动感知通信覆盖需求，自适应调整系留高度及中继发射功率。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的覆盖增强方法，其特征在于：浮空单元之间还能能根据各自性能优势推选簇头节点与通信卫星链接，实现天空地一体化应急通信覆盖。
5.一种自适应调节的天空地一体化覆盖增强系统，其特征在于：包括应急通信指挥中心、地面基站、地面中继站、智能浮空平台组成，所述智能浮空平台由多个搭载中继通信单元的浮空单元构成，用作空中中继；
应急通信指挥中心与地面基站、浮空平台通过无线通信连接；
所述应急通信指挥中心获取并根据目标区域的现有通信基站位置及信号覆盖情况、地形地貌和道路信息，部署多个地面中继和多个空中中继，完成目标区域的全面信号覆盖。
6.根据权利要求5所述的覆盖增强系统，其特征在于：所述浮空单元可以是智能系留气球、无人机、飞艇及具有飞行和浮空功能的装置或机构。
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