CN110995818A - 一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法 - Google Patents

一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110995818A
CN110995818A CN201911186967.2A CN201911186967A CN110995818A CN 110995818 A CN110995818 A CN 110995818A CN 201911186967 A CN201911186967 A CN 201911186967A CN 110995818 A CN110995818 A CN 110995818A
Authority
CN
China
Prior art keywords
information
lora
module
layer
battlefield
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911186967.2A
Other languages
English (en)
Inventor
史蓓蕾
张秀山
崔良中
潘巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Naval University of Engineering PLA
Original Assignee
Naval University of Engineering PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naval University of Engineering PLA filed Critical Naval University of Engineering PLA
Priority to CN201911186967.2A priority Critical patent/CN110995818A/zh
Publication of CN110995818A publication Critical patent/CN110995818A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法，包括用于采集战场信息感知层，用于采集战场信息和人员身体指标信息；网络层，用于完成感知层和物联网支撑层之间的数据传输；物联网支撑层，用于提供战场数据分析与处理以及终端设备管理服务；应用层，用于实时监控战场情况和态势以便及时进行预警，以及下发任务，实时显示士兵的各项信息；感知层双向连接网络层，网络层双向连接物联网支撑层，物联网支撑层双向连接应用层。该系统能实时监测士兵的个人身体指标数据以及环境参数；通过LoRa模块和LoRa网关进行自动组网，能实时地将战场态势和信息呈现给后台指挥中心。使用LoRa模块完成系统间大大降低了在户外作战时的功耗，能满足长时间作战通信需求。

Description

一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法
技术领域
本发明涉及一种单兵信息通信系统及方法，具体是一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法，属于信息通讯技术领域。
背景技术
20世纪90年代以来，随着科学技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用，先进的武器装备在军队建设和军事斗争中的作用愈发重要。尤其是当今战场上的单兵作战信息系统。它所起到的作用非常重要。具体来说，在未来的信息战中，战场上的每名战士不再是“纯粹”的士兵。除了轻武器外，它们还配备了数字通信设备，个人战场信息处理设备和由全球定位系统组成的信息系统。前线的传感器，情报侦察和太空卫星将不断向指挥机构的计算机系统中心传输各种信息，然后将其处理到前线战场上的每个士兵身上。指挥中心发布的这些情报信息和命令可以实时出现在个人携带的嵌入式信息系统的显示屏上，以便了解敌人和己方人员的位置和态势，以及集结和运动等情况。每个战斗部队或单兵可以立即应对敌人与己方部队之间发生的各种情况，并根据指挥官的意图行事，使作战过程几乎与决策同步，战争的可控性过程得到显著改善。
目前，士兵在作战途中携带装备获取战场信息资源的途径较少。因此，不能有效地提高士兵的战斗力和战场生存能力。现有的信息处理系统负责各种信息的采集、处理和通信联络，包括头盔显示器、步话机和天线等。这套系统的重要性在于，一方面加强了各级指挥员同单兵间的联系，使指挥员可以随时了解战况，及时做出作战部署，决策更加有的放矢，必要时作战命令可第一时间下达至每一个单兵，有利于贯彻指挥部的作战意图。另一个方面，单兵的战场信息获取能力大大加强，单兵之间亦可保持联系和呼应，有利于机动灵活地协同执行作战任务。
目前，仅仅依靠现有的单兵信息系统所具备的通信手段只能进行主动呼叫，而且功耗较大，难以满足长时间作战通信需求。同时设备体积较大，不利于战士进行一系列战术动作，影响战士的敏捷性。同时无法实时地、形象地将战场态势和信息呈现给战场指挥中心，从而可能进一步影响战场形势。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于LoRa的单兵信息系统及方法，通过感知层的多个传感器模块和控制芯片模块能实时监测士兵的个人身体指标数据以及战场环境参数；再通过LoRa模块和LoRa网关进行自动组网，能实时地、形象地将战场态势和信息呈现给后台指挥中心，从而为后台指挥中心提供决策依据。此外，使用LoRa模块完成系统间通信大大降低了在户外作战时的功耗，能满足长时间作战通信需求。
针对现有技术存在的问题，一方面，本发明提供一种基于LoRa的单兵信息系统，包括：
感知层，用于采集战场信息和人员身体指标信息；
网络层，用于完成感知层和物联网支撑层之间的数据传输；
物联网支撑层，用于提供战场数据分析与处理以及终端设备管理服务；
和应用层，用于实时监控战场情况和态势以便及时进行预警，以及下发任务，实时显示士兵的各项信息；对于出现异常情况的士兵可进行报警，同时接收情报处理中心下发的各项任务和伤员信息；
所述感知层双向连接所述网络层，所述网络层双向连接所述物联网支撑层，所述物联网支撑层双向连接所述应用层。
进一步地，所述感知层包括多个传感器模块、LoRa模块、北斗定位模块、继电器、控制开关、控制芯片模块和电源模块；所述传感器模块、LoRa模块、北斗定位模块、继电器、控制开关和电源模块分别电性连接所述控制芯片模块；
所述网络层包括基站服务器和多个LoRa网关，所述基站服务器无线连接所述LoRa网关；所述LoRa网关双向连接所述LoRa模块；
所述应用层包括指挥中心系统和官兵便携显示系统。
进一步地，所述传感器模块为温度传感器、湿度传感器、心率传感器和毒气传感器。
进一步地，所述指挥中心系统包括：
士兵信息管理模块，用于记录个人基本信息和健康信息；
设备管理模块，用于管理士兵佩戴的监控设备和显示设备；
人员实时监控模块，用于获取人员信息，并在地图上显示其实时位置；
战场态势分析模块，用于回传与共享战场的态势信息；
报警模块，用于对士兵受伤或者战场出现毒气进行报警；同时上报该信息到服务器；
任务下发模块，用于下发作战任务，并提出救援方案；
以及历史查询模块，用于查询所有救助过的伤员信息和及绑定的设备信息。
进一步地，所述官兵便携显示系统包括智能显示终端和APP模块。
进一步地，所述智能显示终端为平板电脑或手机。
另一方面，本发明还提供了一种基于LoRa的单兵信息通信方法，所述方法包括：
S1：通过感知层采集人员信息和战场信息；
S2：然后通过网络层把所述人员信息和战场信息发送到物联网支撑层；
S3：所述物联网支撑层把所述人员信息和战场信息经过处理后反馈到应用层；
S4：所述应用层根据物联网支撑层反馈的信息进行查询和展示。
进一步地，包括：在步骤S1中，通过温度传感器采集温度数据、湿度传感器采集湿度数据、心率传感器采集心率数据、有害气体传感器采集有害气体数据，以及通过北斗定位模块采集人员地理位置信息，然后将上述数据发送至控制芯片模块进行处理，最后将处理后的数据通过LoRa模块发送到所述网络层；
在步骤S2中，通过LoRa网关接收所述LoRa模块发送的数据；然后将所述数据发送到基站服务器；
在步骤S3中，物联网支撑层通过统一终端接入接口接收基站服务器发送的人员信息和战场信息；物联网支撑层把所述人员信息和战场信息经过处理后反馈到应用层。
进一步地，在步骤S4之后，还包括：通过指挥中心系统下发数据信息至所述物联网支撑层；所述物联网支撑层接收所述数据信息并进一下分析处理，然后将处理后的信息发送至官兵便携显示系统。
进一步地，所述LoRa模块通过轮询机制连接所述LoRa网关。
本发明的有益效果是：通过感知层的多个传感器模块和控制芯片模块能实时监测士兵的个人身体指标数据以及环境参数；再通过LoRa模块和LoRa网关进行自动组网，能实时地、形象地将战场态势和信息呈现给后台指挥中心，从而为后台指挥中心提供决策依据。此外，使用LoRa模块完成系统间通信大大降低了在户外作战时的功耗，能满足长时间作战通信需求；具有良好的实用价值和社会价值。
附图说明
图1是本发明结构框图；
图2是本发明硬件结构设计示意图；
图3是本发明LoRa模块实物图；
图4是本发明LoRa模块接口定义图；
图5是本发明LoRa模块模块程序设置图；
图6是本发明士兵终端设备图；
图7是本发明指挥中心系统软件设计图；
图8是本发明官兵便携显示系统显示终端综合信息显示界面图；
图9是本发明官兵便携显示系统APP模块报警定位界面图；
图10是本发明官兵便携显示系统短信报警图；
图11是本发明LoRa模块和网格点对点测试串口数据图；
图12是本发明通讯距离在500米范围内丢包测试结果示意图；
图13是本发明系统组网测试串口数据示意图；
图14是本发明测试地点示意图。
图中：10-感知层；20-网络层；30-物联网支撑层；40-应用层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
结合图1和图2可知，该基于LoRa的单兵信息系统，包括：感知层10，用于采集战场信息和人员身体指标信息；网络层20，用于完成感知层10和物联网支撑层30之间的数据传输；物联网支撑层30，用于提供战场数据分析与处理以及终端设备管理服务；以及应用层40，用于实时监控战场情况和态势以便及时进行预警，以及下发任务，实时显示士兵的各项信息；对于出现异常情况的士兵可进行报警，同时接收情报处理中心下发的各项任务和伤员信息。
感知层10双向连接所述网络层20，所述网络层20双向连接所述物联网支撑层30，所述物联网支撑层30双向连接所述应用层40。
感知层10包括多个传感器模块、LoRa模块、北斗定位模块、继电器、控制开关、控制芯片模块和电源模块；传感器模块、LoRa模块、北斗定位模块、继电器、控制开关和电源模块分别电性连接控制芯片模块。电源模块为感知层提供电源，电源模块可采用锂电池或干电池；控制开关和继电器相连，通过控制开关来控制继电器进而来控制感知层的工作状态。
网络层20包括基站服务器和多个LoRa网关，基站服务器无线连接LoRa网关；LoRa网关双向连接LoRa模块；进一步地，传感器模块为温度传感器、湿度传感器、心率传感器和毒气传感器。
控制芯片模块采用STM32F103RBT6，LoRa模块采用SX1278型号，无线串口模块LC1278A负责发送信号；
毒气传感器型号为MQ7，采集数据流程通过GPIO；温度传感器型号为DHT11，用于监测体温情况，采集数据流程为通过单总线采集；心率传感器型号为 PULSESENSOR，用于监测士兵心跳脉搏。
在覆盖范围上，由于LoRa支持扩频技术，不同的扩频因子可以实现不同的灵敏度要求。当发射功率达到23dBm时，LoRa支持大约160dB的MCL(最大耦合损耗)，几乎达到NB-IoT等全新空口设计的窄带物联网技术的MCL要求，可以实现深度室内覆盖目标。LoRa系统所处频段的干扰情况将直接影响其覆盖性能。
在通信容量上，目前LoRa系统主要使用ClassA模式，是上行触发下行数据发送，不能进行资源调度，主要依靠在不同的信道上跳频以避免干扰，因此随机信道选择和碰撞规避的机制都对系统容量有影响。按业务模型为50B/2h进行上报，估算每小时成功发送的报告数，每个LoRa网关支持约5万条上报消息，超出了目前业界对LPWA技术的容量要求。对间距为1km的4个网关和4000个用户的场景进行仿真，用户每半小时上报一次120B的数据包。
在功耗上，LoRa的接收状态电流为12mA，当发射功率在14dBm时，电流大约为32mA；而当进入Sleep状态时，电流消耗小于1μA。而速率自适应ADR机制可以在无线条件允许时使用更高的速率进行发送，从而使得Tx状态持续时间减少以降低总的电池功耗。
使用LoRa模块和LoRa网关，多个可以自行组网，通过基站服务器获取设置在区域内设置的一个或多个LoRa网关接收的数据，多个LoRa采集模块可以通过轮询机制连接LoRa网关；设置轮询机制的目的是为了防止多个设备(多个节点)同时连接并对基站服务器以及LoRa网关造成过大的负担。
轮询机制是CPU决定怎样提供外围设备服务的一种方式。轮询方法的概念是CPU发送定期查询，询问每个外围设备是否需要按顺序提供服务，在服务结束后询问下一个外围设备，然后继续进行。轮询策略在理论研究领域受到广泛关注。CooperRB已经为轮询服务提出了一个系统模型。在此基础上，Hashida 对基本的轮询系统进行了更加精准的分析。此外，还有一种基于令牌方法的令牌环协议wtpp，使轮询系统无线网络技术得到广泛应用。基于轮询策略的网络由一个中心控制器和多个站点组成。中央控制器负责现场的查询工作。两个站点之间的查询时间称为走步时间。被探询的地点可以访问该信道。
物联网支撑层30可采用机智云或阿里云等云平台来进行存储和处理数据。温度传感器、湿度传感器、心率传感器和毒气传感器、北斗定位模块采集到的各种数据信息通过串口传输给控制芯片模块，控制芯片模块通过云串口通讯协议完成通讯协议的解析与封包、传感器数据与通信数据的转换逻辑，最后通过 LoRa通讯模组将数据发送到机智云云端。
应用层40包括指挥中心系统和官兵便携显示系统。指挥中心系统包括：士兵信息管理模块，用于记录个人基本信息和健康信息；包括除基本个人信息以外，还应包括电子病历，如血型，过敏史，曾患疾病，静止时候心率和剧烈运动时候心率等，这些数据将成为报警阈值制定依据。
设备管理模块，用于管理士兵佩戴的监控设备和显示设备；
人员实时监控模块，用于获取人员信息，并在地图上显示其实时位置；
战场态势分析模块，用于回传与共享战场的态势信息；通过信息回传与共享可以使本文方官兵们更快更好的知晓战场的态势，利于指挥官更好的做出决策以及战士更快的进行反应，从而形成作战优势。
报警模块，用于对士兵受伤或者战场出现毒气进行报警；当士兵受伤或者战场出现毒气或者突发情况时，可进行报警，在地图上变红进行闪烁，同时能向官兵便携显示终端发出报警信息，通过点击报警列表可以查看伤员详情，并判断是否有救援必要。另外，如果毒气检测传感器检测到战士所处环境有毒气，士兵终端设备会有警示灯亮，与此同时上报给指挥中心，可以给指挥中心进行预警，表明该位置附近有毒气。士兵携带的软件模块中也会有毒气浓度超标报警。
同时上报该信息到服务器；任务下发模块，用于下发作战任务，并提出救援方案；如果士兵受伤，指挥中心可以通过全局位置监控找到能最快救援的医疗兵，提出救援方案，然后下发给最近的医疗兵。同时根据上面战场态势分析功能，若指挥中心根据战场态势的变化做出了新的决策，则可将新的作战任务下发给士兵。
历史查询模块，用于查询所有救助过的伤员信息和及绑定的设备信息。对于显示死亡的士兵，可以通过该信息去核查。
官兵便携显示系统包括智能显示终端和APP模块。智能显示终端可采用平板电脑或手机来运行和显示APP软件模块。APP模块负责完成心率、温度、毒气、位置信息的采集与显示和异常情况的报警以及士兵个人信息的储存。
图3是LoRa模块UART实物图；图4是LoRa模块UART接口定义图；图5是LoRa模块程序设置图；结合图3-5可知，数据发送时序：要发送数据首先需要将芯片设置为待机模式，并将待发送数据写入LoRa模块SX1278的数据FIFO中 (只有在待机模式下才能进行数据写入)。然后设置SX1278芯片为发送模式，数据开始发送。数据发送完成后，芯片会发出TX_DONE中断并回到待机模式，可以继续向数据FIFO中写入数据并进行下一次发送，也可以将SX1278芯片设置为新的操作模式以完成新的任务。
数据接收时序：SX1278芯片分为单次接收和连续接收序列。选择单次接收模式时，由寄存器RegSymbTimeout设置(取值范围4-1023)，4是搜索前导码所需的最短时间)接收时间窗口，接收端在时间窗口内搜索前导码，如果没接收到前导码则产生RX_TIMEOUT中断，进入待机模式；如果接收到前导码，接收通路增益马上锁定，在接收ValidHeader中断表示的有效显性报头后开始进行数据接收并进行CRC校验，校验失败会产生CRC_ERR中断，校验成功则获取数据并产生RX_DONE中断，然后芯片进入待机模式。选择连续接收模式时，接收端会一直扫描信道来搜索前导码。该模式中，检测到前导码后会对前导码进行检测，如果长度不在寄存器RegPreambleMsb和RegPreambleLsb设置的范围内，就会丢弃前导码，继续搜索前导码。接收到的数据按照顺写被写入数据缓存中，此时接收地址的指针是不会被重置的，需要MCU对地址指针进行处理，避免数据溢出。和单次接收模式一样，如果接收到前导码，接收通路增益马上锁定，在接收ValidHeader中断表示的有效显性报头后开始进行数据接收并进行CRC 校验，如果校验通过则可以读取FIFO数据。需要注意的是，在连续接收模式下，只能查看最后接收的一个数据包的状态信息。
图6为士兵终端设备图，结合图6可知，士兵终端设备包括感知层和智能显示终端和APP模块，该设备小巧轻便，方便携带。
图7为指挥中心系统软件设计图，采用VisualStudio2015开发C#窗体应用程序。
图8是官兵便携显示系统显示终端综合信息显示界面图；图9是官兵便携显示系统APP模块报警定位界面图；图10是是官兵便携显示系统短信报警图；结合图8-9可知，官兵便携显示系统包括智能显示终端和APP模块。智能显示终端可采用平板电脑或手机来运行和显示APP软件模块；APP软件模块是基于机智云开发的，机智云现提供三种APP(集成SDK、使用app开源框架、使用app 自动生成)的开发方式，机智云的设备接入SDK(以下简称SDK)封装了手机(包括PAD等设备)与机智云智能硬件的通信过程，以及通信终端与云端的通信过程。这些过程包括配置入网、发现、连接、控制、心跳、状态上报、报警通知等。
图11是LoRa模块和网格点对点测试串口数据图；结合图11可知，为了验证LoRa网关和LoRa是否成功驱动并工作，采用点对点通信测试，将LoRa网关和LoRa终端分别设置为接收和发送状态，终端循环发送数据“TX_RX_TEST”， LoRa网关一直处于单次接收模式，若在此过程中接收到数据则通过串口进行显示。最终测试结果如图11所示，可以看到数据被正确接收，说明LoRa网关和 LoRa模块成功驱动并工作。
图12是本发明通讯距离在500米范围内丢包测试结果示意图；500米测试结果如图12所示，可以看到数据包被正确接收并通过串口打印，没有出现丢包。其他距离的测试类似。
图13是本发明系统组网测试串口数据示意图；在数据能够正确收发的基础上，还需要对系统的组网功能和数据上下行进行测试。组网测试的目的是验证自组网策略的正确性，确保能够实现自组网。本文选择了一个LoRa网关和三个 LoRa终端来进行测试，其中LoRa终端通过串口与电脑连接。首先打开LoRa网关，待其完成上电初始化后终端1上电，5秒后终端2上电，5秒后终端3上电。电脑串口调试助手接收到的数据如图13所示。NET_IN_REV表示收到入网申请，ADDR是分配给终端的地址，TIME_SLOT为时间槽长度，TIME_SYNC用于终端的时间同步， TIME_SLEEP为系统休眠时间。这说明LoRa网关已经成功接收到了来自LoRa终端的入网申请，也将分配的地址、时间槽和时间同步数据进行的了发送并接收到了来自终端的ACK信号，说明组网成功。
图14是本发明测试地点示意图。LoRa扩频的优势在于远距离通信，为了测试通信距离和丢包率，本文选取了武汉市光谷区域来进行测试，测试地点如图 14所示。在不同的距离下，从机始终处于接收状态，并将接收到的数据通过串口发回到PC，主机连续发送1000个数据包，根据从机返回的数据可以很方便的计算数据丢包率。测试参数：扩频带宽选择250kHz，编码率选择4/5，扩频因子选择11，此时的通信速率为1174.22bps。射频部分外围电路的电容电阻值选择，可以通过优化调试来继续提高通信距离和稳定性。
另一方面，本发明实施例还提供了一种基于LoRa的单兵信息通信方法，包括但不限于以下步骤：
步骤S1，通过感知层10采集人员信息和战场信息；
步骤S2，然后通过网络层20把人员信息和战场信息发送到物联网支撑层 30；
步骤S3，物联网支撑层30把所述人员信息和战场信息经过处理后反馈到应用层40；
步骤S4，应用层40根据物联网支撑层30反馈的信息进行查询和展示。
在步骤S1中，通过温度传感器采集温度数据、湿度传感器采集湿度数据、心率传感器采集心率数据、有害气体传感器采集有害气体数据，以及通过北斗定位模块采集人员地理位置信息，然后将上述数据发送至控制芯片模块进行处理，最后将处理后的数据通过LoRa模块发送到所述网络层；
在步骤S2中，通过LoRa网关接收所述LoRa模块发送的数据；然后将所述数据发送到基站服务器；
在步骤S3中，物联网支撑层通过统一终端接入接口接收基站服务器发送的人员信息和战场信息；物联网支撑层把所述人员信息和战场信息经过处理后反馈到应用层。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在步骤S4之后，还包括但不限于以下步骤：通过指挥中心系统下发数据信息至所述物联网支撑层30；所述物联网支撑层30接收所述数据信息并进一下分析处理，然后将处理后的信息发送至官兵便携显示系统。优选的，在上述两种实施例中：所述LoRa模块通过轮询机制连接所述LoRa网关。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明原理和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于LoRa的单兵信息通信系统，其特征在于，包括：
感知层，用于采集战场信息和人员身体指标信息；
网络层，用于完成感知层和物联网支撑层之间的数据传输；
物联网支撑层，用于提供战场数据分析与处理以及终端设备管理服务；
和应用层，用于实时监控战场情况和态势以便及时进行预警，以及下发任务，实时显示士兵的各项信息；对于出现异常情况的士兵可进行报警，同时接收情报处理中心下发的各项任务和伤员信息；
所述感知层双向连接所述网络层，所述网络层双向连接所述物联网支撑层，所述物联网支撑层双向连接所述应用层。
2.如权利要求1所述的一种基于LoRa的单兵信息通信系统，其特征在于，所述感知层包括多个传感器模块、LoRa模块、北斗定位模块、继电器、控制开关、控制芯片模块和电源模块；所述传感器模块、LoRa模块、北斗定位模块、继电器、控制开关和电源模块分别电性连接所述控制芯片模块；
所述网络层包括基站服务器和多个LoRa网关，所述基站服务器无线连接所述LoRa网关；所述LoRa网关双向连接所述LoRa模块；
所述应用层包括指挥中心系统和官兵便携显示系统。
3.如权利要求2所述的一种基于LoRa的单兵信息通信系统，其特征在于，所述传感器模块为温度传感器、湿度传感器、心率传感器和毒气传感器。
4.如权利要求3所述的一种基于LoRa的单兵信息通信系统，其特征在于，所述指挥中心系统包括：
士兵信息管理模块，用于记录个人基本信息和健康信息；
设备管理模块，用于管理士兵佩戴的监控设备和显示设备；
人员实时监控模块，用于获取人员信息，并在地图上显示其实时位置；
战场态势分析模块，用于回传与共享战场的态势信息；
报警模块，用于对士兵受伤或者战场出现毒气进行报警；同时上报该信息到服务器；
任务下发模块，用于下发作战任务，并提出救援方案；
以及历史查询模块，用于查询所有救助过的伤员信息和及绑定的设备信息。
5.如权利要求1或2所述的一种基于LoRa的单兵信息通信系统，其特征在于，所述官兵便携显示系统包括智能显示终端和APP模块。
6.如权利要求5所述的一种基于LoRa的单兵信息通信系统，其特征在于，所述智能显示终端为平板电脑或手机。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的基于LoRa的单兵信息通信系统的单兵信息通信方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：通过感知层采集人员信息和战场信息；
S2：然后通过网络层把所述人员信息和战场信息发送到物联网支撑层；
S3：所述物联网支撑层把所述人员信息和战场信息经过处理后反馈到应用层；
S4：所述应用层根据物联网支撑层反馈的信息进行查询和展示。
8.如权利要求7所述的一种基于LoRa的单兵信息通信方法，其特征在于，包括：
在步骤S1中，通过温度传感器采集温度数据、湿度传感器采集湿度数据、心率传感器采集心率数据、有害气体传感器采集有害气体数据，以及通过北斗定位模块采集人员地理位置信息，然后将上述数据发送至控制芯片模块进行处理，最后将处理后的数据通过LoRa模块发送到所述网络层；
在步骤S2中，通过LoRa网关接收所述LoRa模块发送的数据；然后将所述数据发送到基站服务器；
在步骤S3中，物联网支撑层通过统一终端接入接口接收基站服务器发送的人员信息和战场信息；物联网支撑层把所述人员信息和战场信息经过处理后反馈到应用层。
9.如权利要求7所述的一种基于LoRa的单兵信息通信方法，其特征在于，在步骤S4之后，还包括：通过指挥中心系统下发数据信息至所述物联网支撑层；所述物联网支撑层接收所述数据信息并进一下分析处理，然后将处理后的信息发送至官兵便携显示系统。
10.如权利要求8所述的一种基于LoRa的单兵信息通信方法，其特征在于，所述LoRa模块通过轮询机制连接所述LoRa网关。
CN201911186967.2A 2019-11-28 2019-11-28 一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法 Pending CN110995818A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911186967.2A CN110995818A (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911186967.2A CN110995818A (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110995818A true CN110995818A (zh) 2020-04-10

Family

ID=70087588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911186967.2A Pending CN110995818A (zh) 2019-11-28 2019-11-28 一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110995818A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111556455A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 中军航科(北京)科技有限公司 一种基于边缘计算的超窄带物联网系统
CN111613110A (zh) * 2020-05-23 2020-09-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 通信训练的控制设备、辅助系统和战术情况图案显示方法
CN112674731A (zh) * 2021-01-18 2021-04-20 中国人民解放军海军航空大学航空基础学院 单兵生命体征实时监测系统
CN112989392A (zh) * 2021-04-19 2021-06-18 河北科技大学 战场态势感知方法、系统和终端设备
CN113110192A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 江苏中信博新能源科技股份有限公司 一种光伏电站跟踪控制系统及方法
CN114301957A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 湖南智领通信科技有限公司 一种基于无线宽带多跳自组网的勤务态势管控系统
CN114615463A (zh) * 2022-02-15 2022-06-10 中国人民解放军东部战区总医院 战场医疗信息传输系统和传输方法
CN116208918A (zh) * 2023-02-16 2023-06-02 涂宇恒 一种野外作业信息终端及野外作业指挥系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103607467A (zh) * 2013-11-28 2014-02-26 东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心 空地一体化应急指挥平台
CN105897656A (zh) * 2014-12-04 2016-08-24 北京航天长峰科技工业集团有限公司 一种基于c4i的指挥控制系统
CN107479705A (zh) * 2017-08-14 2017-12-15 中国电子科技集团公司第二十八研究所 一种基于HoloLens的指挥所协同作业电子沙盘系统
CN107508912A (zh) * 2017-09-21 2017-12-22 青岛众恒信息科技股份有限公司 基于数据云平台的工业物联网系统及方法
CN109709589A (zh) * 2019-01-09 2019-05-03 深圳市芯鹏智能信息有限公司 一种海空区域立体感知防控系统
CN109745016A (zh) * 2019-01-31 2019-05-14 西安奇维科技有限公司 一种穿戴式ble mesh组网士兵态势感知的装置及方法
CN110290167A (zh) * 2019-05-07 2019-09-27 上海望海大数据信息有限公司 一种海陆一体化管控系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103607467A (zh) * 2013-11-28 2014-02-26 东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心 空地一体化应急指挥平台
CN105897656A (zh) * 2014-12-04 2016-08-24 北京航天长峰科技工业集团有限公司 一种基于c4i的指挥控制系统
CN107479705A (zh) * 2017-08-14 2017-12-15 中国电子科技集团公司第二十八研究所 一种基于HoloLens的指挥所协同作业电子沙盘系统
CN107508912A (zh) * 2017-09-21 2017-12-22 青岛众恒信息科技股份有限公司 基于数据云平台的工业物联网系统及方法
CN109709589A (zh) * 2019-01-09 2019-05-03 深圳市芯鹏智能信息有限公司 一种海空区域立体感知防控系统
CN109745016A (zh) * 2019-01-31 2019-05-14 西安奇维科技有限公司 一种穿戴式ble mesh组网士兵态势感知的装置及方法
CN110290167A (zh) * 2019-05-07 2019-09-27 上海望海大数据信息有限公司 一种海陆一体化管控系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任冬: ""连队实训中单兵生命体征实时监测系统的研究与应用"", 《CNKI博士学位论文全文库信息科技辑》 *
刘磊，孙超山，: ""低功耗远距离无线通信技术及其军事应用分析"", 《通信技术》 *
史蓓蕾; 张秀山; 陈修亮: ""物联网技术在实验室安全管理中的应用"", 《实验室研究与探索》 *
李嘉颖，胡娟，张博，桂振文: ""基于军民融合的物联网技术应用服务平台研究"", 《第六届中国指挥控制大会论文集（下册）》 *
米巧丽，徐廷学，刘勇 ，杨继坤: ""基于物联网的舰炮装备"云保障"模式"", 《科技导报》 *
谢宝元，张腾腾，谭海清: ""浅谈物联网在军事领域中的应用"", 《通信与信息技术》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111556455A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 中军航科(北京)科技有限公司 一种基于边缘计算的超窄带物联网系统
CN111556455B (zh) * 2020-04-24 2022-10-14 中军航科(北京)科技有限公司 一种基于边缘计算的超窄带物联网系统
CN111613110A (zh) * 2020-05-23 2020-09-01 中国人民解放军陆军装甲兵学院 通信训练的控制设备、辅助系统和战术情况图案显示方法
CN112674731A (zh) * 2021-01-18 2021-04-20 中国人民解放军海军航空大学航空基础学院 单兵生命体征实时监测系统
CN112989392A (zh) * 2021-04-19 2021-06-18 河北科技大学 战场态势感知方法、系统和终端设备
CN113110192A (zh) * 2021-04-22 2021-07-13 江苏中信博新能源科技股份有限公司 一种光伏电站跟踪控制系统及方法
CN113110192B (zh) * 2021-04-22 2022-12-06 江苏中信博新能源科技股份有限公司 一种光伏电站跟踪控制系统及方法
CN114301957B (zh) * 2021-12-28 2024-02-13 湖南智领通信科技有限公司 一种基于无线宽带多跳自组网的勤务态势管控系统
CN114301957A (zh) * 2021-12-28 2022-04-08 湖南智领通信科技有限公司 一种基于无线宽带多跳自组网的勤务态势管控系统
CN114615463A (zh) * 2022-02-15 2022-06-10 中国人民解放军东部战区总医院 战场医疗信息传输系统和传输方法
CN114615463B (zh) * 2022-02-15 2024-02-23 中国人民解放军东部战区总医院 战场医疗信息传输系统和传输方法
CN116208918B (zh) * 2023-02-16 2023-12-26 涂宇恒 一种野外作业信息终端及野外作业指挥系统
CN116208918A (zh) * 2023-02-16 2023-06-02 涂宇恒 一种野外作业信息终端及野外作业指挥系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110995818A (zh) 一种基于LoRa的单兵信息通信系统及方法
Akyildiz et al. Wireless sensor networks
CN109361449B (zh) 一种作战智能感知系统的自适应组网方法
Akyildiz et al. Wireless sensor networks: a survey
Hayajneh et al. A survey of wireless technologies coexistence in WBAN: analysis and open research issues
US20180279100A1 (en) System including alternation of sensor connection and transmission mechanism for motion sensing garment
EP2809095A1 (en) Method, apparatus, and computer program product for wireless device discovery
Thorstensen et al. Electronic shepherd-a low-cost, low-bandwidth, wireless network system
US20140187143A1 (en) Wireless Sensor Network
CN110517450A (zh) 基于窄带物联网的可穿戴设备及跌倒检测方法
CN106817779A (zh) 户外无线救援手表自组网系统
CN202997615U (zh) 一种带无线监控功能的移动电源
CN105938189A (zh) 多人协作式楼层定位方法和系统
CN110505692A (zh) 一种多载波系统中的波束失败恢复方法及装置
CN111556455A (zh) 一种基于边缘计算的超窄带物联网系统
CN203057196U (zh) 一种室内环境监测节点和系统
CN111542025A (zh) 一种超窄带物联网系统
KR102470494B1 (ko) 건설현장용 사물인터넷(IoT) 관리 허브 장치
CN214029136U (zh) 一种远距离的无人化检测伤员的系统
CN212484572U (zh) 一种支持多通讯协议的智能环境监测报警装置
CN108877128A (zh) 一种基于无线电定位的森林防火报警系统
CN109603070B (zh) 一种消防物联标签及智慧消防系统
Magenes et al. Long-distance monitoring of physiological and environmental parameters for emergency operators
Saffari WideScatter: Toward wide area battery-free wireless sensor networks
CN212645532U (zh) 一种uwb地环靶防暴弹投掷训练报靶装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200410

RJ01 Rejection of invention patent application after publication