CN115051742A - 一种非对称链路的浮空通信中继平台 - Google Patents

一种非对称链路的浮空通信中继平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非对称链路的浮空通信中继平台，包括空基平台和陆基平台：所述空基平台，将光电侦察子系统机载设备、超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备和数据链子系统机载设备，配置到无人直升机，以基于所述无人直升机为任务区域内提供语音、视频和数据信息通信中继；所述陆基平台，包括信息处理方舱和指挥方舱，根据所述空基平台回传的可见光图像，和/或，红外图像，实现对任务区域内的灾害场景进行识别。通过设计空基平台和陆基平台，实现无人直升机侦察多手段侦察方式结合，还可以结合采集到的视频信息、无人直升机位置和状态信息、光电侦察设备的状态信息等对任务区域进行信息分析，本申请的浮空通信中继平台填补了市场空白。

Description

一种非对称链路的浮空通信中继平台
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种非对称链路的浮空通信中继平台。
背景技术
在当今社会，信息通信网络已经深入到人们的日常生活，当前人们使用的网络主要包括有线网络、无线网络(4G、5G等)和卫星网络等。而在偏远的地区，存在着有线网络、无线网络没有覆盖，卫星网络带宽不足等问题，一旦发生自然灾害，灾害区域与外界的通信无法得到有效保障；或者在有线网络、无线网络覆盖的区域，遇到突发自然灾害，导致通信线路被毁，灾害区域通信中断事件时有发生。
发明内容
本发明实施例提供一种非对称链路的浮空通信中继平台，用以远距离执行空中侦察和通信保障任务，可以适应中雨、小雪和强风等恶劣天气，可以在森林、山区等复杂地形执行任务；同时可以结合采集到的视频信息、无人直升机位置和状态信息、光电侦察设备的状态信息等对任务区域进行信息分析，从而为相关部门提供辅助决策。
本申请提出一种非对称链路的浮空通信中继平台，包括空基平台和陆基平台：
所述空基平台，将光电侦察子系统机载设备、超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备和数据链子系统机载设备，配置到无人直升机，以基于所述无人直升机为任务区域内提供语音、视频和数据信息通信中继；
所述陆基平台，包括信息处理方舱和指挥方舱，其中，信息处理方舱部署有光电侦察子系统车载设备、超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备和显控分系统硬件支撑设备，指挥方舱中部署电视会议终端、显控席位以及交换机设备，以根据所述空基平台回传的光电视频图像，结合无人直升机的姿态数据、位置数据和光电侦察设备的姿态信息，实现对任务区域内的灾害场景进行识别。
在一些实施例中，所述空基平台具体包括侦察分系统和第一通信分系统，其中所述侦察分系统包括部署在无人直升机的光电侦察子系统；
所述光电侦察子系统，用于对目标区域进行高空成像，并生成对应的视频信号；
在一些实施例中，所述光电侦察子系统包括：可见光摄像机、红外热像仪、激光测距机、图像跟踪器、陀螺稳定系统、组合导航系统。
在一些实施例中，所述第一通信分系统包括：超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备以及数据链子系统机载设备。
在一些实施例中，所述陆基平台包括第二通信分系统、显控分系统以及平台分系统；
所述第二通通信分系统，包括超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备以及背负式宽带自组网设备；
所述显控分系统，由显控台设备和显控软件组成，显控台设备为显控软件提供硬件支撑环境；
所述平台分系统，包括无人直升机平台、测控车和运输车。
在一些实施例中，所述显控分系统，还用于在三维实景地图上结合无人直升机的姿态数据、位置数据和可见光侦察设备的姿态信息进行位置标绘。
在一些实施例中，所述浮空通信中继平台配置有通信单元，所述通信单元采用如下通信方式中的至少一种实现通信：有线网络、无线网络或卫星网络。
在一些实施例中，所述浮空通信中继平台还包括电视会议系统，用于实现视频电话会议。
本发明实施例通过设计空基平台和陆基平台，实现无人直升机侦察多手段侦察方式结合，还可以结合采集到的视频信息、无人直升机位置和状态信息、光电侦察设备的状态信息等对任务区域进行信息分析，本申请的浮空通信中继平台填补了市场空白。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例浮空通信中继平台通信架构示意图；
图2为本申请实施例浮空通信中继平台的系统组成示例。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
现有无人直升机侦察系统主要是在旋翼或固定翼直升机上搭载可见光摄像机、红外摄像机、激光目标测距、化学传感器设备、无线通信设备等。这种无人直升机侦察系统通过可见光摄像机或红外摄像机在空中拍摄视图像，将图像在无人直升机上进行存储或通过无线通信设备传回地面设备，主要应用场景是空中侦察或地形测绘等。
本发明实施例提供一种非对称链路的浮空通信中继平台，包括空基平台和陆基平台：
所述空基平台，将光电侦察子系统机载设备、超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备和数据链子系统机载设备，配置到无人直升机，以基于所述无人直升机为任务区域内提供语音、视频和数据信息通信中继；
所述陆基平台，包括信息处理方舱和指挥方舱，其中，信息处理方舱部署有光电侦察子系统车载设备、超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备和显控分系统硬件支撑设备，指挥方舱中部署电视会议终端、显控席位以及交换机设备，以根据所述空基平台回传的可见光图像，结合无人直升机的姿态数据、位置数据和可见光侦察设备的姿态信息，实现对任务区域内的灾害场景进行识别。
本申请实施例的浮空通信中继平台从物理上可以分为空基平台和陆基平台两部分，其中空基平台是将光电侦察子系统机载设备、超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备和数据链子系统机载设备等部署于无人直升机。
陆基平台包括信息处理方舱和指挥方舱。其中，信息处理方舱部署光电侦察子系统车载设备、超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备和显控分系统硬件支撑设备，同时在信息处理方舱部署飞行控制席位、显控席位、路由器、无线路由器、交换机等；在指挥方舱中部署电视会议终端、显控席位、交换机等；指挥方舱行进时用于运输无人直升机；在前端(任务现场)部署单兵侦察设备、超短波手持台和宽带自组网子系统背负设备等。
浮空通信中继平台的主要功能包括：通信中继、图像传输、信息识别和标绘等，具体的：
通信中继，依托无人直升机搭载的宽带无线通信、超短波语音等通信中继设备，可以为任务区域内提供语音、视频和数据信息通信中继，同时可以数据通信链路实现任务区域与指挥中心的语音、视频和数据信息通信，大幅度减少通信盲区。信息通信可以接入公共(有线或无线)信息网络。
图像传输，在无人直升机上搭载光电侦察设备，可以对任务区域进行可见光侦察、红外侦察，可以实时对任务区域内的目标进行测距、跟踪和搜索等，可以将采集到的视频(可见光和红外图像)实时回传至后方指挥中心，可以接入公共(有线或无线)信息网络。
信息识别和标绘，浮空通信中继平台可以根据回传的可见光图像，结合无人直升机姿态、位置，和可见光侦察设备的姿态等信息，实现对任务区域内的火情、水灾等的识别，可以在三维实景电子地图上进行精确定位标绘和展示。
本发明实施例通过设计空基平台和陆基平台，实现无人直升机侦察多手段侦察方式结合，还可以结合采集到的视频信息、无人直升机位置和状态信息、光电侦察设备的状态信息等对任务区域进行信息分析，本申请的浮空通信中继平台填补了市场空白。
在一些实施例中，所述显控分系统，还用于在三维实景地图上结合无人直升机的姿态数据、位置数据和可见光侦察设备的姿态信息进行位置标绘。
在一些实施例中，所述浮空通信中继平台配置有通信单元，所述通信单元采用如下通信方式中的至少一种实现通信：有线网络、无线网络或卫星网络。
在一些实施例中，所述浮空通信中继平台还包括电视会议系统，用于实现视频电话会议。
如图1所示，本实施例的浮空通信中继平台通过机载超短波语音中继设备，超短波手持台可以实现与任务区域半径25公里范围内的其他超短波手持台的语音通信。
通过机载超短波语音中继设备和数据链路，超短波手持台可以实现与前指的语音通信，通信中继半径可达100公里。
通过背负式宽带自组网设备和机载宽带自组网设备，可以实现任务区域内半径20公里范围单兵侦察设备之间的音视频对讲和数据传输。
通过背负式宽带自组网设备、机载宽带自组网设备、车载机载宽带自组网设备，可以实现任务区域内单兵侦察设备和前指的音视频对讲和数据传输，通信中继距离可达20公里。
通过背负式宽带自组网设备、机载宽带自组网设备、数据链路，可以实现任务区域内单兵侦察设备与前指之间的语音和数据传输，可以将单兵侦察设备采集到的视频信息回传到前指，通信中继半径可达100公里。
光电侦察设备可以实现对任务区域内的可见光侦察、红外侦察，可以对任务区域内的目标进行激光测距、跟踪等；通过数据链路，可以将视频图像回传至前指，前指可以对光电侦察设备进行实时操作。
部署在前指的飞行控制系统，可以对无人直升机进行与距离操作，可以动态改变无人直升机航线，测控距离可达100公里。
部署在前指的显控分系统，可以接收光电侦察设备、单兵侦察设备、超短波手持台回传的音频、视频、数据等信息；可以根据光电侦察设备采集到的可见光图像、无人直升机位置和姿态信息、光电侦察设备的姿态信息，对采集到的可见光图像进行智能分析，实现火情、水灾等自动识别，并可以在三维实景地图上进行精确标绘。
部署在前指的电视会议系统，可以通过网络，实现与其他电视会议系统的电视电话会议。
在一些实施例中，所述空基平台具体包括侦察分系统和第一通信分系统，其中所述侦察分系统包括部署在无人直升机的光电侦察子系统；
所述光电侦察子系统，用于对目标区域进行成像，并生成对应的视频信号；
具体的，如图2所示，浮空通信中继平台包括侦察分系统、通信分系统、显控分系统和平台分系统等。
其中，侦察分系统：包括光电侦察子系统和单兵侦察子系统；
通信分系统：包括超短波语音通信中继子系统、宽带自组网通信子系统和数据链路子系统、数据通信网。本示例中通信分系统包括空基平台的第一通信分系统和陆基平台的第二通信分系统。
显控分系统：包括信息汇聚子系统、信息处理子系统和信息显示子系统；
平台分系统：包括无人直升机子系统和地面配套子系统。
在一些实施例中，光电侦察子系统包括：可见光摄像机、红外热像仪、激光测距机、图像跟踪器、陀螺稳定系统、组合导航系统等。其中：
可见光摄像机：对目标成可见光图像，对可见光图像进行增强处理，实时输出处理后的视频信号；
红外热像仪：对目标成红外图像，对红外图像进行增强处理，实时输出处理后的视频信号；
激光测距机：对目标进行精确测距；
图像跟踪器：对可见光/红外目标进行跟踪；
陀螺稳定系统：支持自由转动，实现预置、稳定、跟踪和搜索等工作模式；
组合导航系统：实时计算并输出位置数据、姿态数据，同时计算并输出指向目标的地理坐标数据。
单兵侦察子系统
单兵侦察子系统由单兵侦察设备组成，实现对地面火场音视频信息的采集，并生成位置信息。
在一些实施例中，所述第一通信分系统包括：超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备以及数据链子系统机载设备。
在一些实施例中，所述陆基平台包括第二通信分系统、显控分系统以及平台分系统；
所述第二通通信分系统，包括超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备以及背负式宽带自组网设备。
本实例中的通信分系统包括：
宽带自组网通信子系统包括：机载宽带自组网设备、车载宽带自组网设备和背负式宽带自组网设备。其中：
机载宽带自组网设备：实现宽带通信链路中继；
车载宽带自组网设备：接收和发送宽带音视频信息；
背负式宽带自组网设备：与单兵侦察设备进行信息交互，实现宽带通信链路中继，接收和发送宽带音视频信息。
超短波语音通信子系统
超短波语音通信子系统由机载超短波中继及天馈线滤波系统构成。其中：
机载超短波中继：实现语音中继；
天馈线滤波系统：实现信号发送和接收。
数据链路子系统
数据链路子系统包括机载终端设备、车载终端设备。其中：
机载终端设备：下传音视频及数据信息，接收控制指令及信息；
车载终端设备：接收音视频及数据信息，发送控制指令，实现音视频及数据信息切换和输出。
所述显控分系统，由显控台设备和显控软件组成，显控台设备为显控软件提供硬件支撑环境。
具体的，显控分系统由显控台设备和软件组成，显控台设备为显控分系统软件提供硬件支撑环境，系统软件包括信息汇聚子系统、信息处理子系统和信息显示子系统。
信息汇聚子系统，该子系统主要接收汇聚光电侦察子系统、单兵侦察子系统等回传的音视频信息和数据信息等，并对信息进行存储。
信息处理子系统，该子系统对采集到的网络及数据信息进行清洗、处理，对无人直升机和光电侦察子系统进行匹配，采用人工智能技术，对视频信息和位置信息等进行处理。
信息显示子系统，该子系统主要基于GIS系统，生成并展示灾情和救援力量分布情况，可以关联查询视频和图像信息；可以进行语音交互、下达救援指令；可以对视频信息进行智能分析，进行灾情报警或人员搜索，并在电子地图上精确定位；可以查询存储的历史信息，对视频信息进行回放。
所述平台分系统，包括无人直升机平台、测控车和运输车。
无人直升机平台采用旋翼直升机，主要包括机体结构、旋翼系统、传动系统、动力系统、滑油冷却系统、燃油系统、机载测控子系统、电气系统等部分。
测控车部署信息处理方舱，主要包括地面控制系统、操作席位、地面测控系统、环控系统、配电系统等。
运输车在行进时用于运输无人直升机，无人直升机卸载后可以扩展为指挥方舱。
本申请的非对称链路的浮空通信中继平台，采用非对称数据链，即上行和下行的带宽、速率不一致。下行主要包括宽带图像和数据两部分，下行传输光电视频和自组网视频，下行数据包括飞机数据、光电侦察数据、自组网数据和超短波数据等；上行主要是数据部分，主要是对光电侦察、自组网和超短波及无人直升机的控制。
本申请的非对称链路的浮空通信中继平台实现了超短波语音通信、宽带自组网通信和无线通信(数据链路)的融合，超短波语音通信和宽带自组网通信之间实现了语音互通；超短波语音通信与无线通信实现了语音互通，通过数据链路实现了通信距离的大幅度扩展(通信半径不小于100公里)；宽带自组网通信与无线通信实现了语音、数据互通，和视频信息回传，通过数据链路实现了通信距离的大幅度扩展(通信半径不小于100公里)。
本申请的浮空通信中继平台即可实现对任务区域的远距离(半径不小于100公里)视频侦察(可见光和红外摄像)和目标搜索，又可为任务区域提供语音、视频和数据通信中继，有效减少了通信盲区，使任务区域“听得清、看得见”成为可能，提升了有关部门执行应急任务的能力。
本申请实施例的浮空通信平台主要优点如下：快速部署，使用便捷，可以在恶劣环境和复杂地形使用
浮空通信中继平台的展开部署在30分钟以内，起降场地要求低，可是适应中雨、小雪、强风(起降阶段12m/s；飞行阶段18m/s)，可以在森林、山区等复杂地形执行任务。
浮空通信中继平台融合了超短波语音通信、宽带自组网通信、无线通信(数据链通信)等通信手段，通过有线、无线(4G、5G)或卫星通信，可以与公共通信网络实现信息交互。
通过光电侦察设备和数据链路，位于后方指挥所得人员可以方便的掌握任务区域的实时情况，可以大幅提升有关部门执行任务的能力。
通过显控分系统，可以将任务区域的态势在三维电子地图上精确定位展示，实现了监控视频与地理信息的融合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，包括空基平台和陆基平台：
所述空基平台，将光电侦察子系统机载设备、超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备和数据链子系统机载设备，配置到无人直升机，以基于所述无人直升机为任务区域内提供语音、视频和数据信息通信中继；
所述陆基平台，包括信息处理方舱和指挥方舱，其中，信息处理方舱部署有光电侦察子系统车载设备、超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备和显控分系统硬件支撑设备，指挥方舱中部署电视会议终端、显控席位以及交换机设备，以根据所述空基平台回传的可见光图像，和/或，红外图像，结合无人直升机的姿态数据、位置数据和可见光侦察设备的姿态信息，实现对任务区域内的灾害场景进行识别。
2.如权利要求1所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，
所述空基平台具体包括侦察分系统和第一通信分系统，其中所述侦察分系统包括光电侦察子系统和单兵侦察子系统；
所述光电侦察子系统，用于对目标区域进行成像，并生成对应的视频信号；
所述单兵侦察子系统，由单兵侦察设备组成，用于采集地面火场音视频信息，并生成位置信息。
3.如权利要求2所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，所述光电侦察子系统包括：可见光摄像机、红外热像仪、激光测距机、图像跟踪器、陀螺稳定系统、组合导航系统。
4.如权利要求2所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，所述第一通信分系统包括：超短波语音通信子系统机载设备、宽带自组网子系统机载设备以及数据链子系统机载设备。
5.如权利要求1所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，
所述陆基平台包括第二通信分系统、显控分系统以及平台分系统；
所述第二通通信分系统，包括超短波语音通信子系统车载设备、宽带自组网子系统车载设备、数据链子系统车载设备以及背负式宽带自组网设备；
所述显控分系统，由显控台设备和显控软件组成，显控台设备为显控软件提供硬件支撑环境；
所述平台分系统，包括无人直升机平台、测控车和运输车。
6.如权利要求5所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，所述显控分系统，还用于在三维实景地图上结合无人直升机的姿态数据、位置数据和光电侦察设备的姿态信息进行位置标绘。
7.如权利要求1所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，所述浮空通信中继平台配置有通信单元，所述通信单元采用如下通信方式中的至少一种实现通信：有线网络、无线网络或卫星网络。
8.如权利要求1所述的非对称链路的浮空通信中继平台，其特征在于，所述浮空通信中继平台还包括电视会议系统，用于实现视频电话会议。
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