CN114785472A - 一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其设备包括：通信指挥模块、基站模块、终端模块和通信线缆，所述通信指挥模块、基站模块、终端模块通过信号连接。通信指挥模块和基站模块的数据接口，用于接入摄像头、气体检测器或其他环境感知设备。本发明实现了地下和建筑物内部救援现场，远程指挥、现场外场指挥、攻坚组内场救援三方之间的全双工通信，任何一方在收听语音的同时，可以随时插话的会场式听说功能，大大提高了现场救援语音通信效率，通过环境感知设备，外场指挥员能实时掌握救援内场情况，快速研判和调整策略，通过全双工语音及时下达作战指令，对提高应急救援效率具有重要意义。

Description

一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统

技术领域

本申请涉及应急救援通信技术领域，具体而言，涉及一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统。

背景技术

救援攻坚组在执行任务时，经常在高层建筑和地下封闭环境中，面对着高温、浓烟、黑暗、化学气体泄漏等危险情况，此时救援现场供电线路切断，公共通信网络失效，救援区域成为信息孤岛，在现场快速搭建专用应急通信网络，保障攻坚组内部之间以及与指挥部之间的高效信息传输，是攻坚组抢险救援任务能否顺利完成的关键。

救援攻坚组应急通信系统首先是保障救援现场基本语音通信，确保指挥人员和攻坚组队员彼此之间语音畅通，以便于能够快速开展最基本的语音指挥调度，而当前救援攻坚组通信仍然相对薄弱，具体包括：

一、实现手段少

救援攻坚组在高层建筑和地下等信号封闭环境中，为了保证内外场之间的通信，一般采用对讲机无线中转台、无线自组网等方式，这些设备在使用中对设备摆放位置要求高，且对讲机无线中转台、无线自组网等转发的无线信号易受周围人员走动等环境变化的影响，在实际使用中难以保证救援攻坚组内外场的可靠通信。

二、技术含量低

还没有摆脱技术含量低的现状，不能紧跟通信新技术快速发展的步伐，比如采用传统的半双工对讲机，讲话时需要启动PTT按键，且同一时刻只能容许一人讲话，严重影响救援时的沟通效率。

发明内容

本发明提供一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其能够在高层建筑物内和地下室等信号封闭环境中，快速建立起纵横贯通、全方位、一体化的攻坚组室内应急通信网络，将多种通信先进技术相互融合，构建异构网络协同通信，多方位地提升攻坚组应急通信网络的通信指挥能力。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其包括：通信指挥模块、基站模块、终端模块和通信线缆，通信指挥模块、基站模块、终端模块通过信号连接，通信指挥模块通过通信线缆与所述基站模块相连接，通信指挥模块和基站模块上设置有数据接口。

在本发明的某些实施例中，上述数据接口用于接入红外补光摄像头、有毒有害气体检测器或其他环境感知设备。

在本发明的某些实施例中，上述指挥模块通过运营商的信号与运营商网络连接，网络包括2G、3G、4G或5G相关运营商网络。

在本发明的某些实施例中，上述通信指挥模块为全双工通信指挥箱，全双工通信指挥箱包括：麦克接口，其支持设备专用的鹅颈麦接入，通过鹅颈麦发送语音；麦克/喇叭、头戴耳机切换开关：通过切换开关不同拨动方向，选择用麦克/喇叭或者头戴耳机，跟地下全双工终端、后方指挥部手机进行全双工语音通信；头戴耳机接口：支持设备专用的头戴耳机接入；音量控制旋钮：顺时针旋转旋钮可增大接收声音音量，逆时针旋转可减小接收声音音量；手机接口：支持手机接入与全双工对讲语音互联互通，全双工对讲/手机融合通信采用模块化设计，内置数字DSP语音判断模块，手机音频输入自动增益AGC电路控制，输入音频信号自适应，上述音频处理方式均采用AEC自适应回声消除和环境音ANC主动降噪。全双工通信指挥箱包含全双工指挥调度模块、全双工对讲麦克/喇叭/耳机接入模块、全双工对讲/手机融合通信模块、ONU光电转换模块和网络交换机模块。

在本发明的某些实施例中，上述基站模块为全双工基站，全双工基站的工作频率为400-500MHz，全双工基站的顶部设置有可弯折的通信天线。

在本发明的某些实施例中，上述终端模块包括多个全双工终端，多个全双工终端相互通过信号相连。

在本发明的某些实施例中，上述全双工终端的频率范围为400-500MHz，全双工终端的通话距离为0-2000米，全双工终端的穿透性为6-8基本楼层。

在本发明的某些实施例中，上述通信线缆为救生照明光纤线缆，所述救生照明光纤线缆上每隔1米设置一个三角指示，照明时具有光波滚动导向功能，方便实现现场人员撤退、疏散、营救等方向导向，上述救生照明光纤线缆的工作时间为10-16小时。

在本发明的某些实施例中，上述通信指挥模块设置于攻坚组外场，上述基站模块和终端模块设置于攻坚组内场，所述通信线缆设置于攻坚组内场和攻坚组外场之间的通道上。

本发明的某些实施例中，上述全双工模式为将多个无线移动终端同时接入并共享同一个无线通信信道的全双工多人对讲TDD的帧结构。

相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：

1.本发明实现了在建筑物和地下内部救援现场，远程指挥、现场外场指挥、攻坚组内场救援三方之间的全双工通信，任何一方在收听语音的同时，可以随时插话，提高了现场救援的语音通信效率，提高了建筑物和地下内部救援现场的安全性。

2.本发明提供的系统实现攻坚组内部成员之间以及攻坚组与前沿/后方指挥部之间的高效语音通信，进一步地增加了攻坚组的通信效率和完成攻坚任务时的安全性。

3.本发明提供的系统能够使得在应急救援的时候，讲话无需按PTT按键，解放救援人员双手，支持会场式听说功能，多人可同时讲话和随时插话，语音收发同时进行，队员在说话的同时，也可以听到别的队员讲话，提高了通信效率。

4.本发明通过救生照明线的内嵌光纤、手机融合接入等通信技术，实现攻坚组内部成员之间以及攻坚组与前沿/后方指挥部之间的高效语音通信，对救援攻坚组高效团队合作、提高安全性、更有效的利用时间、减轻队员心理压力等方面都将产生积极的促进作用。

5.本发明在使用中，可以快速建立救援攻坚组内外场之间的通信链路，即将通信指挥模块置于攻坚组外场，插上通信线缆插头，打开通信指挥模块的电源开关，救援人员携带通信线缆盘、基站模块和终端模块，进入攻坚组内场，将通信线缆置于攻坚组外场和攻坚组内场之间的通道上，基站模块和终端模块置于攻坚组内场，将通信线缆另外一端插头插在基站模块上，打开基站模块和终端模块的电源开关，攻坚组内外场全双工通信系统即可工作，所有设备无需任何其它设置操作，整个通信链路安全可靠，大大提高了攻坚组内外场通信链路的建立效率。

6.本发明中由于通信指挥模块和基站模块都设置有数据接口，基站模块的数据接口可接入红外补光摄像头、有毒有害气体检测器等环境感知设备，通过救生照明光纤线缆，将地下和建筑物内部的视频图像、有毒有害气体检测数据等环境信息，传输至攻坚组外场的通信指挥模块，通过通信指挥模块数据接口接入的平板电脑，显示出地下和建筑物内部的视频图像、有毒有害气体检测数据等环境信息，使外场指挥员能够实时掌握救援内场各种情况，能够快速研判和调整策略，通过全双工语音及时下达作战指令，对提高应急救援效率具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明系统中通信的工作流程示意图；

图2为本发明系统中全双工通信指挥箱的结构示意图；

图3为本发明系统中全双工基站的结构示意图；

图4为本发明系统中全双工终端的示例图；

图5为本发明系统中涉及到的救生照明光纤线缆盘的示例图；

图6为本发明系统中涉及到的收纳箱的示例图；

图7为本发明中涉及到的TDD通信协议帧格式的示意图；

图8为本发明中涉及到的专用DSP数字信号处理芯片内部的结构图；

图9为本发明中涉及到的外场全双工通信指挥箱内部模块和内场全双工基站内部模块之间的连接示意图；

图10为本发明系统的应用示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例1

请参阅图1，图1涉及本一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其包括：通信指挥模块、基站模块、终端模块和通信线缆，通信指挥模块、基站模块、终端模块通过信号连接，通信指挥模块通过通信线缆与基站模块相连接，通信指挥模块和基站模块上设置有数据接口。

优选的，在本实施例中，上述数据接口用于接入红外补光摄像头、有毒有害气体检测器或其他环境感知设备。

优选的，在本实施例中，上述数据接口包括：有线数据接口和无线数据传输装置。

优选的，在本实施例中，上述有线数据接口包括：以太网RJ-45、USB A型、USB B型、USB C型、Micro-USB B型、USB Mini-b(5针)、USB Mini-b(4针)、USB 3.0A型、USB 3.0B型、USB 3.0Micro B、Micro-USB AB、Micro-USB A、USB Mini-b或lighting接口。

优选的，在本实施例中，上述无线数据传输装置包括：WIFI传输装置、蓝牙传输装置、MDS数传电台或ZigBee。

优选的，在本实施例中，上述环境感知设备包括：激光雷达、毫米波雷达、摄像头或超声波雷达。

优选的，在本实施例中，上述数据接口可被工作人员通过电脑、计算机、平板电脑或手机等智能设备连接进行通信。

综上所述，基站模块的数据接口可接入红外补光摄像头、有毒有害气体检测器等环境感知设备，通过救生照明光纤线缆，将建筑物和地下内部的视频图像、有毒有害气体检测数据等环境信息，传输至攻坚组外场的通信指挥模块，通过通信指挥模块数据接口接入的平板电脑，显示出建筑物和地下内部的视频图像、有毒有害气体检测数据等环境信息，使外场指挥员能够实时掌握救援内场各种情况，能够快速研判和调整策略，并及时下达作战指令，对提高应急救援效率具有重要意义。

优选的，在本实施例中，上述指挥模块通过运营商的信号与运营商网络连接，网络包括2G、3G、4G或5G相关运营商网络，这样的设计使得指挥模块进一步地提升了网络接入的广度，进一步地提升了本设备网络连接的多样性，进一步地提升了本设备信号的稳定。

实施例2

请参阅图2和图8，与实施例1相比，本实施例中不同之处在于通信指挥模块为全双工通信指挥箱，全双工通信指挥箱包括：麦克接口，其支持设备专用的鹅颈麦接入，通过鹅颈麦发送语音；麦克/喇叭、头戴耳机切换开关：通过切换开关不同拨动方向，选择用麦克/喇叭或者头戴耳机，跟地下全双工终端、后方指挥部手机进行全双工语音通信；头戴耳机接口：支持设备专用的头戴耳机接入；音量控制旋钮：顺时针旋转旋钮可增大接收声音音量，逆时针旋转可减小接收声音音量；手机接口：支持手机接入与全双工对讲语音互联互通，全双工对讲/手机融合通信采用模块化设计，内置数字DSP语音判断模块，手机音频输入自动增益AGC电路控制，输入音频信号自适应，上述音频处理方式均采用AEC自适应回声消除和环境音ANC主动降噪。所述全双工通信指挥箱还包括全双工指挥调度模块、全双工对讲麦克/喇叭/耳机接入模块、ONU光电转换模块和网络交换机模块。

实施例3

请参阅图3与实施例1相比，本实施例中不同之处在于基站模块为全双工基站，全双工基站的工作频率为400-500MHz，全双工基站的顶部设置有可弯折的通信天线。

实施例4

请参阅图4，与实施例1相比，本实施例中不同之处在于终端模块包括多个全双工终端，多个全双工终端相互通过信号相连。

优选的，在本实施例中，上述全双工终端的频率范围为400-500MHz，全双工终端的通话距离为0-2000米，全双工终端的穿透性为6-8基本楼层，由于全双工终端的穿透性为6-8基本楼层，因此本设备在保证信号稳定的前提下提升了整体的穿透性，进一步地增加了救援时信号的可靠性。

实施例5

请参阅图5，与实施例1相比，本实施例中不同之处在于通信线缆为救生照明光纤线缆，救生照明光纤线缆上每隔1米设置一个三角指示，照明时具有光波滚动导向功能，实现现场人员撤退、疏散、营救等导向作用，上述救生照明光纤线缆的工作时间为10-16小时，本发明通过救生照明线的内嵌光纤、手机融合接入等通信技术，实现攻坚组内部成员之间以及攻坚组与前沿/后方指挥部之间的高效语音通信，对救援攻坚组高效团队合作、提高安全性、更有效的利用时间、减轻队员心理压力等方面都将产生积极的促进作用。

实施例6

请参阅图7、图9和图10，与实施例1相比，本实施例中不同之处在于通信指挥模块设置于攻坚组外场，上述基站模块和终端模块设置于攻坚组内场，所述通信线缆设置于攻坚组内场和攻坚组外场之间的通道上。

优选的，在本实施例中，上述全双工模式为将多个无线移动终端同时接入并共享同一个无线通信信道的全双工多人对讲TDD的帧结构。

优选的，在本实施例中，上述基站模块和终端模块设置于攻坚组内场，上述全双工通信指挥箱还包括全双工指挥调度模块、全双工对讲麦克/喇叭/耳机接入模块、全双工对讲/手机融合通信模块、ONU光电转换模块和网络交换机模块。

更进一步的，在本发明的某些实施例中，上述通信线缆设置于攻坚组内场和攻坚组外场之间的通道上。本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统。还包括相关计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、所述模块的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

综上所述，本申请实施例提供的一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其讲话无需按PTT按键，解放救援人员双手，支持会场式听说功能，多人可同时讲话和随时插话，语音收发同时进行，队员在说话的同时，也可以听到别的队员讲话，通过救生照明线的内嵌光纤、手机融合接入等通信技术，实现攻坚组内部成员之间以及攻坚组与前沿/后方指挥部之间的高效语音通信，对救援攻坚组高效团队合作、提高安全性、更有效的利用时间、减轻队员心理压力等方面都将产生积极的促进作用。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。

Claims (10)

1.一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于，包括：通信指挥模块、基站模块、终端模块和通信线缆，所述通信指挥模块、基站模块、终端模块通过信号连接，所述通信指挥模块通过通信线缆与所述基站模块相连接，所述通信指挥模块和基站模块上设置有数据接口，

所述数据接口用于接入红外补光摄像头、有毒有害气体检测器或其他环境感知设备。

2.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述指挥模块通过运营商的信号与运营商网络连接，所述网络包括2G、3G、4G或5G相关运营商网络。

3.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述通信指挥模块为全双工通信指挥箱，所述全双工通信指挥箱包括：麦克接口，其支持设备专用的鹅颈麦接入，通过鹅颈麦发送语音；麦克/喇叭、头戴耳机切换开关：通过切换开关不同拨动方向，选择用麦克/喇叭或者头戴耳机，跟地下全双工终端、后方指挥部手机进行全双工语音通信；头戴耳机接口：支持设备专用的头戴耳机接入；音量控制旋钮：顺时针旋转旋钮可增大接收声音音量，逆时针旋转可减小接收声音音量；手机接口：支持手机接入与全双工对讲语音互联互通，全双工对讲/手机融合通信采用模块化设计，内置数字DSP语音判断模块，手机音频输入自动增益AGC电路控制，输入音频信号自适应，上述音频处理方式均采用AEC自适应回声消除和环境音ANC主动降噪。所述全双工通信指挥箱包含全双工指挥调度模块、全双工对讲麦克/喇叭/耳机接入模块、全双工对讲/手机融合通信模块、ONU光电转换模块和网络交换机模块。

4.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述基站模块为全双工基站，所述全双工基站的工作频率为400-500MHz，所述全双工基站的顶部设置有可弯折的通信天线。

5.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述终端模块包括多个全双工终端，所述多个全双工终端相互通过无线信号相连。

6.根据权利要求5所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述全双工终端的频率范围为400-500MHz，所述全双工终端的通话距离为0-2000米，所述全双工终端的穿透性为6-8基本楼层。

7.根据权利要求5所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述全双工模式为将多个无线移动终端同时接入并共享同一个无线通信信道的全双工多人对讲TDD的帧结构。

8.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述通信线缆为救生照明光纤线缆，所述救生照明光纤线缆上每隔1米设置一个三角指示，照明时具有光波滚动导向功能，所述救生照明光纤线缆的工作时间为10-16小时。

9.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述通信指挥模块设置于攻坚组外场，所述基站模块和终端模块设置于攻坚组内场，所述通信线缆设置于攻坚组内场和攻坚组外场之间的通道上。

10.根据权利要求1所述一种用于应急救援的攻坚组内外场全双工通信系统，其特征在于：所述通信线缆为用于传输地下和建筑物内部救援现场的视频图像、有毒有害气体检测数据等系统功能可扩展的光纤线缆。

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