CN113938837B - 基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统和方法。所述系统由信号模拟和异构组网装置组成，无人机群中每个无人机可携带信号模拟和异构组网装置进行飞行搜救，每位救援人员携带异构组网装置进行地面搜救，通过信号模拟装置不断发射广播入网信号，被搜救者手机搜到广播入网信号后，会自动连接到该通信网络中，实现手机与无人机装置通信功能，手机可将GPS定位信息回传到无人机信号模拟装置中，信号模拟与异构组网装置可将接收到的GPS信号在异构网络中进行广播，从而全网广播定位功能。本发明构建了被搜救者与救援队伍之间的通信通道。
Description
技术领域
本申请涉及基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信技术领域，特别是涉及一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统和方法。
背景技术
目前国内外应急救援通信手段主要是基于卫星、专网通信和应急基站等通信手段。救援装备还依旧停留在对讲机、卫星电话、短波电台等传统的专网通信领域。但基于卫星、专网和应急基站等的通信手段建设成本高，受地形影响较大，在偏远的山区无法快速使用，灵活性差。另外卫星电话等普及程度严重不足，被搜救者所能使用的通信手段有限，并且在某些复杂地形下，卫星电话无法实现较好的通信效果，被搜救者与救援队无法进行实时联系，这给搜救工作带来了较大困难。许多其他通信设备的研究也大部分停留在搜救队员之间、搜救队员与后方指挥站之间的通信，搜救队员与被搜救者之间的应急通信处于空白状态。
基于现有的技术，被搜救者和搜救队员之间无法快速建立通信，现有技术存在适应性不加的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在被搜救者和搜救队员之间快速建立通信的基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统和方法。
一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统，所述系统包括：
信号模拟装置、异构组网装置；
所述异构组网装置包括机上异构组网装置和地面异构组网装置；
所述机上异构组网装置有多个，装备在无人机群中的每台无人机上；
所述地面异构组网装置有多个，配备给每位救援队员；
所述机上异构组网装置和所述地面异构组网装置用于形成异构自组织应急网络，以使无人机群和搜救队员之间实现远距离组网通信；
所述信号模拟装置有多个，装备在所述无人机群中的每台无人机上；
所述信号模拟装置用于实时发送广播手机通信的入网信号，当检测到有手机信号加入手机通信网络时，获取手机GPS定位信息，并将所述手机GPS定位信息传送到所述机上异构组网装置；
所述机上异构组网装置还用于将所述手机GPS定位信息通过所述异构自组织应急网络进行广播；
所述地面异构组网装置还用于通过所述异构自组织应急网络接收所述手机GPS定位信息。
其中一个实施例中，所述信号模拟装置中包括SDR基站，所述SDR基站用于实现手机基站波形和异构自组织网络波形。
其中一个实施例中，所述信号模拟装置中还包括宽带射频前端，所述宽带射频前端用于发射和接收信号。
一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法，所述方法包括：
通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络，以使无人机群和搜救队之间实现远距离组网通信；所述异构组网装置包括机上异构组网装置和地面异构组网装置；所述机上异构组网装置装备在无人机群的每台无人机上；所述地面异构组网装置配备给每位救援队员；
通过信号模拟装置实时发送广播手机通信的入网信号，当检测到有手机信号加入手机通信网络时，通过所述信号模拟装置获取手机GPS定位信息，并将所述手机GPS定位信息传送到所述机上异构组网装置；所述信号模拟装置装备在无人机群的每台无人机上；
通过所述机上异构组网装置将所述手机GPS定位信息进行广播，并通过所述地面异构组网装置接收所述手机GPS定位信息。
在其中一个实施例中，还包括：通过所述SDR基站实现异构自组织网络波形；
由所述宽带射频前端发射所述异构自组织网络波形；
根据所述异构自组织网络波形通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络。
在其中一个实施例中，还包括：通过所述SDR基站实现手机基站波形；
由所述宽带射频前端实时发射所述手机基站波形。
在其中一个实施例中，还包括：通过公网通信设备或卫星将所述手机GPS定位信息发送到救援指挥中心。
上述基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统和方法，系统由信号模拟和异构组网装置组成，无人机群中每个无人机可携带信号模拟和异构组网装置进行飞行搜救，每位救援人员携带异构组网装置进行地面搜救，通过信号模拟装置不断发射广播入网信号，被搜救者手机搜到广播入网信号后，会自动连接到该通信网络中，实现手机与无人机装置通信功能，手机可将GPS定位信息回传到无人机信号模拟装置中，信号模拟与异构组网装置可将接收到的GPS信号在异构网络中进行广播，从而全网广播定位功能。本发明以无人机上携带的信号模拟装置作为基站，发射救援信号并将接收到的被救人员信息通过异构组网装置传送给地面救援队伍，从而构建了被搜救者与救援队伍之间的通信通道。
附图说明
图1为一个实施例中基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统框图；
图2为一个实施例中基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统通用硬件平台示意图；
图3为一个实施例中基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统，如图1所示，系统包括：信号模拟装置、异构组网装置；
异构组网装置包括机上异构组网装置和地面异构组网装置；
机上异构组网装置有多个，装备在无人机群中的每台无人机上；
地面异构组网装置有多个，配备给每位救援队员；
机上异构组网装置和地面异构组网装置用于形成异构自组织应急网络，以使无人机群和搜救队员之间实现远距离组网通信；
信号模拟装置有多个，装备在无人机群中的每台无人机上；
信号模拟装置用于实时发送广播手机通信的入网信号，当检测到有手机信号加入手机通信网络时，获取手机GPS定位信息，并将手机GPS定位信息传送到机上异构组网装置；
机上异构组网装置还用于将手机GPS定位信息通过异构自组织应急网络进行广播；
地面异构组网装置还用于通过异构自组织应急网络接收手机GPS定位信息。
人机与救援单兵间通过异构自组织网技术形成通信网络，可实现救援单兵之间，无人机与救援单兵之间、救援单兵与后方指挥部之间视频、语音和短信之间业务互通。同时通过信号模拟技术，可实现无人机与被搜救者之间通过手机信号进行互通，并可将通信消息转发到救援单兵通信设备上，在救援单兵短时间内无法达到的区域可实现与被搜救者快速通信，并实时获取被搜救者GPS位置信息，实现达到快速定位和快速营救的目的，从而解决了被搜救者无法与救援队伍及时通信的问题。
其中一个实施例中，信号模拟装置中包括SDR基站，SDR基站用于实现手机基站波形和异构自组织网络波形。
SDR(Software Defination Radio)即“软件定义无线电”，是一种无线广播通信技术，更确切的说是一种设计方法或设计理念。具体而言，SDR是指基于软件定义的无线通信协议而不是经过专用硬件实现。
传统的无线电通信模块都是用硬件电路来设计，一个通信电路只能完成一种通信功能，开发周期长，开发成本高，而且一旦设计好后功能就无法改变。要实现多个功能，就需要多个硬件平台，体积大、成高本。通过软件无线电技术，可以在同一个硬件平台上实现手机基站波形和异构自组织网络波形，同一个设备即可满足多种通信制式，大大缩小设备尺寸，可方便集成到小型无人机中，通过建立无人机蜂群搜救系统，来实现快速协同搜救的目的，提高搜救效率，使搜救可行性和及时性大幅提高。
其中一个实施例中，信号模拟装置中还包括宽带射频前端，宽带射频前端用于发射和接收信号。
宽带射频前端主要是射频信号处理链路，主要是进行宽带信号的接收与发送工作。
如图2所示，通过软件无线电和宽带射频前端技术实现通用硬件平台，加载公网信号模拟软件波形(即手机基站波形)和自组织网软件波形，可在微型平台上实现手机信号接入和无人机蜂群通信功能。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法，包括以下步骤：
步骤302，通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络，以使无人机群和搜救队之间实现远距离组网通信。
异构组网装置包括机上异构组网装置和地面异构组网装置；机上异构组网装置装备在无人机群的每台无人机上；地面异构组网装置配备给每位救援队员。
步骤304，通过信号模拟装置实时发送广播手机通信的入网信号，当检测到有手机信号加入手机通信网络时，通过信号模拟装置获取手机GPS定位信息，并将手机GPS定位信息传送到机上异构组网装置；信号模拟装置装备在无人机群的每台无人机上。
步骤306，通过机上异构组网装置将手机GPS定位信息进行广播，并通过地面异构组网装置接收手机GPS定位信息。
上述基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法中，无人机群中每个无人机可携带信号模拟和异构组网装置进行飞行搜救，每位救援人员携带异构组网装置进行地面搜救，通过信号模拟装置不断发射广播入网信号，被搜救者手机搜到广播入网信号后，会自动连接到该通信网络中，实现手机与无人机装置通信功能，手机可将GPS定位信息回传到无人机信号模拟装置中，信号模拟与异构组网装置可将接收到的GPS信号在异构网络中进行广播，从而全网广播定位功能。本发明以无人机上携带的信号模拟装置作为基站，发射救援信号并将接收到的被救人员信息通过异构组网装置传送给地面救援队伍，从而构建了被搜救者与救援队伍之间的通信通道。
在其中一个实施例中，还包括：通过所述SDR基站实现异构自组织网络波形；由所述宽带射频前端发射所述异构自组织网络波形；根据所述异构自组织网络波形通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络。
在其中一个实施例中，还包括：通过所述SDR基站实现手机基站波形；由所述宽带射频前端实时发射所述手机基站波形。
在其中一个实施例中，还包括：通过公网通信设备或卫星将所述手机GPS定位信息发送到救援指挥中心。
在其中一个实施例中，如图4所示，提供了一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法，包括：
(1)搜救队准备好搜救无人机群，通过异构自组织网装置实现无人机群和搜救队之间远距离组网通信；
(2)搜救队控制无人机群朝各个方向飞行，飞行过程中信号模拟模块不断发射广播入网信号；
(3)当检测到有手机信号入网时，执行(4)；当没有检测到手机信号入网时，执行(7)；
(4)搜救队控制飞机在原地驻留，通过信号模拟功能获取手机GPS定位信息；
(5)将GPS定位信息通过异构自组织网进行全网广播/组播，并将信息告知搜救队；
(6)通过信号模拟功能模块发射短消息，告知被搜救者原地等候救援，并通知搜救队展开搜救行动；
(7)继续执行搜救任务；
(8)判断飞机续航时间是否满足返程需求，满足执行(2)，不满足执行(9)；
(9)飞机返航。
应该理解的是，虽然图2-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信系统，其特征在于，所述系统包括：信号模拟装置、异构组网装置；
所述异构组网装置包括机上异构组网装置和地面异构组网装置；
所述机上异构组网装置有多个，装备在无人机群中的每台无人机上；
所述地面异构组网装置有多个，配备给每位救援队员；
所述机上异构组网装置和所述地面异构组网装置用于形成异构自组织应急网络，以使无人机群和搜救队员之间实现远距离组网通信；
所述信号模拟装置有多个，装备在所述无人机群中的每台无人机上；所述信号模拟装置中包括SDR基站，所述SDR基站用于实现手机基站波形和异构自组织网络波形；
所述信号模拟装置用于实时发送广播手机通信的入网信号，当检测到有手机信号加入手机通信网络时，获取手机GPS定位信息，并将所述手机GPS定位信息传送到所述机上异构组网装置；
所述机上异构组网装置还用于将所述手机GPS定位信息通过所述异构自组织应急网络进行广播；
所述地面异构组网装置还用于通过所述异构自组织应急网络接收所述手机GPS定位信息，以使被救人员与搜救队员之间实现通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号模拟装置中还包括宽带射频前端，所述宽带射频前端用于发射和接收信号。
3.一种基于信号模拟和异构自组织网技术的救援通信方法，其特征在于，所述方法包括：
通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络，以使无人机群和搜救队之间实现远距离组网通信；所述异构组网装置包括机上异构组网装置和地面异构组网装置；所述机上异构组网装置装备在无人机群的每台无人机上；所述地面异构组网装置配备给每位救援队员；
通过信号模拟装置实时发送广播手机通信的入网信号，当检测到有手机信号加入手机通信网络时，通过所述信号模拟装置获取手机GPS定位信息，并将所述手机GPS定位信息传送到所述机上异构组网装置；所述信号模拟装置装备在无人机群的每台无人机上；所述信号模拟装置包括SDR基站，所述SDR基站用于实现手机基站波形和异构自组织网络波形；
通过所述机上异构组网装置将所述手机GPS定位信息进行广播，并通过所述地面异构组网装置接收所述手机GPS定位信息，以使被救人员与搜救队员之间实现通信。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述信号模拟装置还包括宽带射频前端。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络，包括：
通过所述SDR基站实现异构自组织网络波形；
由所述宽带射频前端发射所述异构自组织网络波形；
根据所述异构自组织网络波形通过异构组网装置由异构自组织技术形成异构自组织应急网络。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过信号模拟装置实时发送广播手机通信的入网信号，包括：
通过所述SDR基站实现手机基站波形；
由所述宽带射频前端实时发射所述手机基站波形。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述机上异构组网装置将所述手机GPS定位信息进行广播，并通过所述地面异构组网装置接收所述手机GPS定位信息之后还包括：
通过公网通信设备或卫星将所述手机GPS定位信息发送到救援指挥中心。
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