CN115379306A - 一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于公共安全技术领域，特别是涉及一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统和方法，系统包括传感通信终端、航空器中继站和数据中心服务器；所述传感通信终端用于实时采集野外区域的信息，所述传感通信终端通过无线信号与空中的航空器中继站连接，用于将传输采集到的信息；所述航空器中继站通过无线网络与数据中心服务器通信连接，用于将所述信息发送到所述数据中心服务器；所述数据中心服务器用于接收、并分析该信息。基于该系统，在监控公共安全时能快速构建通信网络和数据采集系统，回传现场信息，便于及时做出决策。

Description

一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统和方法

技术领域

本发明属于公共安全技术领域，特别是涉及一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统和方法。

背景技术

在灾害管理，应急救援，野外观测，公共安全领域，由于事件的突发性，野外地形复杂，远离人类居住地等情况，缺乏快速构建通信和交通系统的条件。

以山林防火为例，由于山林植被茂盛，枯草落叶等易燃物、可燃物众多，并且往往都处于交通不便的偏远地区，依靠人员警戒十分困难，一旦发生山林火灾，山林火灾蔓延速度快，等到人们发现时，往往已经蔓延到了很大的面积，且难以组织大量人员、设备及时扑救，山林火灾会造成严重的生命和财产损失和自然环境的污染。目前，人们报警山林火灾的方法，多采用人工瞭望、人工巡查和卫星探测等手段，这些手段受到天气和植被情况的干扰，很难做到全天候实时监控。同样在地震，洪涝灾害等，也都存在类似的问题。在自然灾害发生时，需要能及时获取灾害现场的信息，以最快速度做出正确决策，但是灾情发生处不一定安装有用于信息收集的设备，救援人员很难及时到达现场，因此无法及时获取信息。

除了自然灾害以外，在诸如马拉松百公里越野等较大范围的人类活动中，一旦发生突发生险情，由于缺少信息，往往也会造成人员伤亡和其他重大损失。

在野外科学观测，逃犯追捕等众多场景下，往往也需要对某一区域迅速建立系统化的感知和通信能力，构建野外监测和通信系统。

目前，野外观测和通信系统的构建，还存在成本高，周期长，鲁棒性不高，依赖人工等缺陷。比如，对于火情监测多采用如下方式进行：

(1) 通过监测人员在瞭望塔上进行瞭望火情，观察到火情后，电话通知防火队员，该方式存在相应慢，监测结果准确率低的问题；

(2) 通过监控摄像头拍摄现场监控录像通过地面中继站进行组网传输到控制室，人工实时在检测室进行观察监测，该方式存在监视范围受限制，出现火情的区域不一定有监控装置，容易遗漏或延误火情救援；

(3) 还有一种方式是将卫星遥感热异常信息下发，由网络和人工电话通知相结合，获取火情信息，即现有技术方案是国家林草局的森林火灾卫星监测系统在通过人工确认热异常点后，通过网络下发到省级防火办，然后再由省级防火办的值班人员利用电话通知热异常所在县的县级防火办人员，由县级防火办组织相关人员对热异常进行核验。

(4) 通过在林区修建地面基站作为传感器网络中继站的方式，地面基站容易受到地形和火灾蔓延的影响而导致通信受阻和破坏。

现有技术中，在灾情出现时、预防灾情出现时、野生动物监控，逃犯监控等涉及公共安全的应急救援时刻，需要一种基于航空器的可以灵活机动地部署的野外监控设备，能及时高效的回传多种现场数据以便于快速进行决策。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提出一种基于航空器（比如通用航空器）的野外灾害监测系统及其监测方法，航空器通过空投部署传感通信设备，并对地面数据进行中继传输，把传感器监测到的现场信息远距离传送给监控中心，使得监控中心能够根据实时获取的目标区域的视频、温度、气压等数据，监视现场的情况，及时做出决策。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，包括传感通信终端、航空器中继站和数据中心服务器；

所述传感通信终端通过航空器空投到地面，用于实时采集野外区域的多种类型数据信息，所述传感通信终端通过无线信号与空中的航空器中继站连接，用于将采集到的多种类型数据信息传输到所述航空器中继站；所述传感通信终端还用于接收所述航空器中继站输出的控制指令；

所述航空器中继站通过无线网络与数据中心服务器通信连接，用于将所述多种类型数据信息发送到所述数据中心服务器，并将所述数据中心服务器输出的控制指令发送到所述航空器中继站；

所述数据中心服务器用于接收、存储或输出所述多种类型数据信息，并根据所述多种类型数据信息进行分析和智能决策，根据分析和智能决策的结果输出所述控制指令到所述航空器中继站。

作为本发明的优选方案，所述传感通信终端包括传感器、数据处理模块和终端通信模块，

所述传感器用于实时采集野外区域的多种类型数据信息；

所述传感器的输出端与所述数据处理模块相连，用于将所述多种类型数据信息发送到数据处理模块；

所述数据处理模块对传感器采集到的多种类型数据信息打包为数据块，并将数据块发送到终端通信模块；

所述终端通信模块将所述数据块发送到所述航空器中继站。

作为本发明的优选方案，所述多种类型数据信息包括但不限于环境状态数据、视频数据和位置信息。

作为本发明的优选方案，所述传感通信终端还包括终端框架，

传感器模块、数据处理模块和终端通信模块安装在终端框架上，所述终端框架用于给所述传感器模块、数据处理模块和终端通信模块提供保护和辅助功能，所述保护和辅助功能包括但不限于空投防震，防火，防水，供电，照明和定向。

作为本发明的优选方案，所述终端框架包括空降部件、配重部件和人机交互部件，

所述空降部件使得所述传感通信终端可以通过伞降机制或者自由下落的方式进行投放；所述配重部件用于固定所述传感通信终端，使得所述传感通信终端不被外力移动；所述人机交互部件用于进行所述传感通信终端的参数配置。

作为本发明的优选方案，所述终端框架还包括终端云台，所述终端云台可以实现水平方向上360°旋转和垂直方向上+90°到-90°的旋转，对多种类型数据信息进行定点监测。

作为本发明的优选方案，所述传感器包括但不限于图像传感器、红外传感器、声音传感器、气压传感器、湿度传感器、温度传感器、风向传感器、烟雾传感器、方位传感器、高度传感器、震动传感器、位移传感器、距离传感器、北斗或GPS定位传感器。

作为本发明的优选方案，所述终端通信模块的功能包括但不限于：相邻传感通信终端相互之间的无线通信；传感通信终端与航空器中继站或地面中继站的无线通信；收集并转发传感器的信号和数据；在无法中继时，暂存数据传输；在中继恢复时恢复数据传输；接收数据中心服务器的控制指令。

作为本发明的优选方案，所述终端通信模块监听到航空器中继站的通信信号时，则打开自身的通信功能，所述传感通信终端向航空器中继站传输缓存的历史数据，并上传当下的多种类型数据信息；当传感通信终端未监听到航空器中继站的通信信号时，则关闭自身的通信功能，将探测到的多种类型数据信息进行本地存储。

作为本发明的优选方案，所述航空器中继站包括机载无线通信系统，所述机载无线通信系统主要由机载无线通信基站构成，使用不同频段提供无线接入网络。

作为本发明的优选方案，数据中心服务器包括无线通信系统、灾害分析系统、空管指挥系统、物质调度系统，

所述无线通信系统用于与航空器中继站建立双向通信；

所述灾害分析系统用于根据多种类型数据信息生成用于进行决策的应急救援分析结果；

所述空管指挥系统用于根据所述应急救援分析结果对航空器飞行区域进行环境建模，构建通航路径规划模型，并根据模型求解得到飞行路径，并下达飞行指令给航空器实时调整飞行状态；

所述物质调度系统用于根据所述应急救援分析结果建立通航应急调度数学模型，并形成调度方案。

作为本发明的优选方案，数据中心服务器还包括终端部署系统，所述终端部署系统包括终端部署计划系统和终端部署飞行器，

所述终端部署计划系统用于生成所述传感通信终端部署的计划，部署的内容包括所述传感通信终端投放的时间、地点、方式，以及投放传感通信终端的种类。

基于相同的构思，还提出了一种基于航空器中继通信的野外灾害监测方法，包括以下步骤：

S1，构建上述任一所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统；

S2，传感通信终端将采集到的多种类型数据信息通过无线信号发送给航空器中继站；

S3，所述航空器中继站将所述多种类型数据信息通过无线网络发送给数据中心服务器；

S4，所述数据中心服务器接收、存储或输出所述多种类型数据信息，并根据所述多种类型数据信息进行分析和智能决策。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统和方法，基于该系统，航空器通过空投部署传感和通信设备，并对地面数据进行中继传输，把传感器监测到的信息传送给监控中心，使得监控中心能够根据实时获取的目标区域的视频、温度、气压等数据，监视野外灾害情况，在预防或监控野外灾害时能快速构建通信网络和数据采集系统，回传现场信息，便于及时作出决策，应急能力强，对地面环境要求低，无需依赖任何地面设施，无需任何地面人员，监控能力实时建立，灵活性强。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统的原理框图；

图2为本发明实施例1中一种基于航空器中继通信的野外灾害监测的流程图；

图3为本发明实施例1中的传感通信终端的原理框图；

图4为本发明实施例1中传感通信终端的实现架构；

图5为本发明实施例1中传感通信终端缓存功能流程图；

图6为本发明实施例1中航空器中继站原理框图；

图7为本发明实施例1中灾害防控指挥中心架构图；

图8为本发明实施例1中终端部署系统架构图；

图9为本发明实施例1中一个具体的基于航空器中继通信的野外灾害监测系统的部署场景。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明提供了一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，也可叫做中继通信的野外灾害监测平台，包括多个传感通信终端、航空器中继站、灾害防控指挥中心，如图1所示。在野外的任一待检测区域内，通过航空器空投到地面多个传感通信终端、各传感通信终端用于采集待监测野外区域的多种类型数据信息（多种类型数据信息在不同的场景下指代不同的信息，在遭遇灾害时，多种类型数据信息采集到的是实时灾害环境信息），各传感通信终端的信号输出端通过无线信号与空中航空器的中继基站连接，航空器中继基站通过无线网络与灾害防控指挥中心的数据中心服务器相连。所述的数据中心服务器输出被监控区域的现场信息（在遭遇灾害时，输出的是该系统的灾害蔓延状态信息）。

图2是一种基于航空器中继通信的野外灾害监测方法的流程图，在野外的某个区域中，传感通信终端用于采集监测野外区域的环境信息（温度、湿度、烟雾浓度、风速风向、视频等信息），传感通信终端通过无线通信网络与空中航空器相连接，空中航空器通过无线通信网络与灾害防控指挥中心相连。灾害防控指挥中心服务器分析采集到的数据并进行物资调度和航空器飞行调度。

传感通信终端

传感通信终端包括多个传感器、数据处理模块和终端通信模块，各传感器作为野外灾害监测数据的输入端，用于采集待监视区域的环境状态信息和视频信息。各传感器的信号输出端与数据处理模块相连，数据处理模块与无线通信模块信号输入端相连，无线通信模块输出端通过无线信号与空中航空器中的基站相连，不同配置的终端可以根据应用场景的需要配合使用。

进一步的，如图3所示，传感通信终端由传感器模块、数据处理模块、终端通信模块、电源管理模块和终端框架等组成。

传感器模块和数据处理模块互联，数据处理模块和终端通信模块互联，传感器模块、数据处理模块和终端通信模块可以作为一体安装在终端框架上。终端框架为传感器模块数据处理模块和终端通信模块提供必要的保护和辅助功能，保护和辅助功能包括但不限于空投防震，防火，防水，供电，照明，定向等功能，并且各功能可通过无线信号控制，终端框架上还设置了云台，比如，摄像头传感器安装在终端框架上可旋转的终端云台上，云台的控制信号通过终端通信模块进行传输，实现远程控制。

所述终端通信模块通过航空器中继站收到的远程无线控制信号，并根据远程无线控制信号控制传感器，终端通信模块与传感器模块可以进行双向通信。

传感通信终端的传感器模块包括但不限于以下传感器：图像传感器、红外传感器、声音传感器、气压传感器、湿度传感器、温度传感器、风向传感器、烟雾传感器、方位传感器、高度传感器、震动传感器、位移传感器、距离传感器、北斗或GPS定位传感器。

作为一种具体的实施例，传感器模块由双目摄像头传感器、湿度传感器、温度传感器、风速风向传感器、烟雾传感器和GPS传感器等组成。工作原理为：当传感通信终端在被投递到地面后，传感通信终端启动双目摄像头传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、风速风向传感器和GPS传感器等采集数据，采集环境状态数据、视频数据和位置信息后，在数据处理模块对各传感器的数据进行综合处理打包后，通过终端通信模块发送出去。

终端云台可以实现水平方向上360°旋转和垂直方向上+90°到-90°的旋转，工作人员在灾害防控指挥中心的实时监控控制界面，通过通信中继网络控制终端云台按一定规律运动，可以对野外区域进行有目的的监控环境信息（温度、湿度、烟雾浓度、风速风向、视频）。

终端通信模块的功能包括但不限于：相邻传感通信终端相互之间的无线通信；传感通信终端与地基或空基中继站的无线通信；收集并转发传感器信号和数据；在无法中继时，暂存数据传输；在中继恢复时恢复数据传输；接受灾害防控指挥中心指令信号控制传感器和终端框架执行相应的动作（比如：图像传感器拍照或终端框架调整方向等）。

由于航空器不是持续在林区上空悬停，当航空器远离传感通信终端时，传感通信终端可以关闭通信功能，并有计划存储所采集的环境数据。比如在使用通用航空器例行巡林阶段，航空器的起飞次数为一周一次或两周一次；而野外着火时，林区上空将持续不间断存在不同种类的通用航空器。两种情况下通用航空器中继在空中存在的时间存在巨大差异，所以将传感通信终端设计为当通用航空器中继远离传感通信终端时，所有传感通信终端可以关闭通信功能，减少能耗，并按照预定的时间间隔存储所采集的环境状态数据、视频数据和位置信息等。

如图5所示，当传感通信终端监听到航空器的中继信号时，则打开自身的通信功能，传感通信终端向航空器中继站传输缓存的历史数据，并同时实时上传当下的环境状态数据、视频数据和位置信息等，在上传完缓存数据后，释放缓存数据。当传感通信终端未监听到航空器的中继信号时，则关闭节点通信功能，将探测到的环境状态数据、视频数据和位置信息等进行本地存储，当存储不足时，可以根据不同的策略通过比如（1）对早期数据进行删除（2）压缩数据；（3）降低视频或图像传感分辨率；（4）延长数据获取事件间隔等多种方式来增加存储空间或减少空间消耗，以保障数据备份。

作为一种具体的实施例，传感通信终端的实现架构如图4所示，传感通信终端包括（不限于）以下功能模块：

1、传感功能模块：根据不同野外场景（火灾、水灾、地震、救生或追捕等）数据感知的需要，提供各种传感能力。a、根据不同场景的要求，可以选择搭载不同类型，不同规格的传感器。b、可以搭载智能传感器。c、不限于图4中列出的传感器，也不限于本实施例中所列出的场景。d、在传感通信终端部署中，可以部署不同类型的，具有不同传感器的终端。

2、通信功能模块：通信，数据的存储和处理。a、与空中和地面中继站之间的信息收发。b、各终端构成的传感器网络中，各终端之间的信息收发，在一些场景下，终端之间可以进行信息传递。c、终端内部的传感器数据和控制信息的收发，汇聚和管理；e、电源管理状态和控制信息的收发管理；f、终端框架的状态和控制信息的收发管理。

3、电源管理模块：为终端各需要能源驱动的部件提供能源，能源的存储或生产，各部件的能源供应由开关控制，各开关可通过人工，远程指令或终端的控制逻辑操作。a、在一定的策略下，能源开关逻辑可以采用定时的方法；b、可以使用太阳能进行能源生产；c、在一定的策略下，能源供应开关可以通过遥控进行控制。

4、终端框架模块为各部件提供物理框架，并保护各部件，保障其在各场景中的正常运转。a、空降部件：在一定的部署策略下，对终端设备的位置要求不高，可以简单的伞降机制或者自由下落的方式进行投放。当在需要精确定位的终端部署的场景下，空降部件可以由小型无人机等具备GPS或北斗定位，或可由远程遥控的平台构成。在移动部署的策略之下，灾害防控指挥中心可以远程遥控空降部件，将已经部署到位的终端设备二次部署到新的位置。b、配重部件：在狂风或洪水等场景下，配重部件提供将终端固定在某一地点，不被外力移动。c、人机交互部件，通过人机交互部件可以人工配置设备（比如配重大小，电源开关等）。

航空器中继站

本发明航空器装载有机载无线通信基站，与前期空投的传感通信终端和灾害防控指挥中心形成空地通信网络，使得传感通信终端和灾害防控指挥中心之间具有通信能力。

空中基站航空器可是同一航空器或多个航空器，由无人机，直升机，固定翼飞行器、飞艇、气球等完成，形成一个基站的通信链路或者形成多个基站的通信网络。

如图6所示，本发明的航空器中继站被搭载在航空器上。航空器中继站包括机载无线通信系统，机载无线通信系统主要由机载无线通信基站构成，使用不同频段频点提供无线接入网。航空器中继站的机载无线通信基站主要用于空空、空地通信，完成射频信号的发射和接收功能。机载无线通信基站的工作过程如下：机载无线通信基站接收地面传感通信终端的数据信号，通过网口发送至机载交换机，最后基站天线发射出去到灾害防控指挥中心。反之，机载无线通信基站接收灾害防控指挥中心的控制信息，通过网口发送至机载交换机，最后基站天线发射出去地面传感通信终端。

航空器中继站还包括飞行控制系统，飞行控制系统主要通过飞行航迹管制通信模块实现航空器的飞行管制，飞行航迹管制通信模块通过机载搭载的管制通信设备接受来自地面的管制指令，飞行操作员或者自动化飞行设备根据管制指令调整飞行高度、位置、速度和飞行路径等。

灾害防控指挥中心

本发明的灾害防控指挥中心通过空基或地基中继接受传感通信终端信息，还可以通过接收到的信息分析数据、可视化数据；进行视频，语音通话，文字或多媒体短信并可对传感通信终端下发指令。

如图7所示，灾害防控指挥中心包括中心无线通信系统、灾害分析系统、空管指挥系统、物质调度系统。灾害防控指挥中心利用中心无线通信系统与航空器中继站双向通信。灾害分析系统接收航空器中继站传输的数据进行灾害分析、进行可视化显示并远程控制前端设备。空管指挥系统用于根据灾害分析结果指挥航空器的飞行状态。物资调度系统根据灾害分析结果和其他信息形成调度方案。

1灾害分析系统

以火灾为例，灾害分析系统主要负责无线传感器数据和视频监测节点数据的接收和存储；为监测预警中心工作人员提供友好的人性化界面，工作人员可以通过界面直观地看到火灾现场的状况，并通过控制界面发送不同的指令到传感通信终端，用于采集野外林环境信息或者野外实时视频信息；将采集到的数据实时保存到服务器端数据库中，并对数据进行预处理、或者根据数据进行决策。通过多个传感通信终端获取火场的蔓延信息，服务器端网站依靠数据库中实时保存的数据对野外火灾进行决策，并以网页的形式展示野外环境因子的详细数据的实时视频信息。

2空管指挥系统

所述空管指挥系统根据灾害分析系统分析灾害的蔓延结果，针对航空器飞行路线，采用栅格思想和真实的地形数据对航空器飞行区域进行环境建模；考虑地形障碍、飞行规则、航空器性能、灾害蔓延状态等多元因素并同时要求成本达到最优的约束条件，构建通航路径规划模型，并根据模型求解得到飞行路径，并下达相关指令给航空器实时调整飞行状态。

3物资调度系统

所述物资调度系统根据灾害分析系统分析灾害的蔓延结果，首先以救援效率和总飞行里程为目标函数，考虑受灾点需求、救援时限、航空器数量及载重等影响因素，建立“多对多”通航应急调度数学模型。然后，利用内置的智能启发式算法（改进蚁群算法、遗传算法等）形成调度方案。

4终端部署系统

进一步的，灾害的监视还可以将传感通信终端节点采集到的野外环境信息和视频数据输入终端部署系统，终端部署系统架构图如图8所示，终端部署系统由终端部署计划系统和终端部署飞行器组成。终端部署计划系统负责规划终端的部署，确定在何时，何地，以何种方式，部署何种终端等终端部署的任务计划；终端部署飞行器根据终端部署计划系统的规划，投放传感通信终端。在计算机辅助的计划场景下，通过GIS获取地理数据，通过“终端部署辅助软件”，计划人员可以选择终端设备，投放地点，并可在辅助软件的帮助下进行航路规划，时间规划，投放模拟仿真等活动，完成计划。终端部署飞行器则装载终端设备，按照计划投放终端装置。终端部署系统还可以将野外环境信息和视频数据输入深度学习网络，若判断结果为发生灾害，通过无线传感器的北斗定位系统，将位置信息发回给监控中心，监控中心利用GIS地理信息系统，提调该传感器的相关数据，了解并掌握灾害的整体情况，实现准确确定位。

传感通信终端设备回收和利用

灾害防控指挥中心根据传感通信终端位置发回的位置信息，可以在必要时或灾后回收终端设备。灾害过程中，如果受灾或救灾人员发现设备，还可以利用该设备与监控中心建立通信联系，以获得救助或协调救灾行动。

图9展示了一个具体的基于航空器中继通信的野外灾害监测系统的部署场景，多个不同类型的终端按照部署计划部署到地面，构成传感器网络。其中一些终端具备短距通信能力，可以将传感信息传递给周围其他更加高级的终端。高级终端汇聚附近的终端信息，传递给空中中继站或地面中继站（固定中继站或车载移动中继站）。空中中继站或地面中继站可将现场传感信息传递给灾害防控指挥中心（中心可以有多个，亦可固定，空基或移动车载），指挥信息中心则将控制信息经由空中或地面中继站发送到现场终端，进行操控。卫星定位系统如北斗或GPS为各设备提供定位信息。

本发明的有益效果在于：

方案健壮性强，应急能力强：对地面环境要求低。无需依赖任何地面设施，无需任何地面人员，监控能力实时建立。

数据量大：多终端的部署和多传感器的实时数据采集和通信，有助于灾害防控指挥中心对野外灾害全面而且细致的了解掌握，并快速得到反馈。

自动化程度高：无需地面现场人员，避免人为错误，保障人员安全。

成本低：无须野外永久设施和人员配备，传感通信终端可回收重复使用，空投大面积空投难度低。

网络中基站采用无线通信。克服了传统基站站式通信受地形和灾害影响的缺点。大大提高了传输速度和传输带宽，并使航空器中继通信站与地面传感通信终端和远程数据中心服务器的通信更为简便。

传感通信终端备份功能。传感通信终端加入了备份功能，当接受到来自空中航空器中继通信的信号时，则开始上传传感通信终端采集的历史环境信息和实时采集的信息。当无航空器中继通信的信号时，则关闭空地通信传输，保存所采集的环境信息。

实时监控性好。当灾害发生时，无线传感器接受到环境信息和视频信息能够通过空中航空器中继站携带的通信模块和卫星通信模型传递数据给监控室。

数据记录灾害发生，发展和消灭的整个过程。对以后的野外灾害的预防、治理提供真实有效的直观资料。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。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，本发明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发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (13)

1.一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，包括传感通信终端、航空器中继站和数据中心服务器；

所述传感通信终端通过航空器空投到地面，用于实时采集野外区域的多种类型数据信息，所述传感通信终端通过无线信号与空中的航空器中继站连接，用于将采集到的多种类型数据信息传输到所述航空器中继站；所述传感通信终端还用于接收所述航空器中继站输出的控制指令；

所述航空器中继站通过无线网络与数据中心服务器通信连接，用于将所述多种类型数据信息发送到所述数据中心服务器，并将所述数据中心服务器输出的控制指令发送到所述航空器中继站；

所述数据中心服务器用于接收、存储或输出所述多种类型数据信息，并根据所述多种类型数据信息进行分析和智能决策，根据分析和智能决策的结果输出所述控制指令到所述航空器中继站。

2.如权利要求1所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述传感通信终端包括传感器、数据处理模块和终端通信模块，

所述传感器用于实时采集野外区域的多种类型数据信息；

所述传感器的输出端与所述数据处理模块相连，用于将所述多种类型数据信息发送到数据处理模块；

所述数据处理模块对传感器采集到的多种类型数据信息打包为数据块，并将数据块发送到终端通信模块；

所述终端通信模块将所述数据块发送到所述航空器中继站。

3.如权利要求2所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述多种类型数据信息包括但不限于环境状态数据、视频数据和位置信息。

4.如权利要求3所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述传感通信终端还包括终端框架，

传感器模块、数据处理模块和终端通信模块安装在终端框架上，所述终端框架用于给所述传感器模块、数据处理模块和终端通信模块提供保护和辅助功能，所述保护和辅助功能包括但不限于空投防震，防火，防水，供电，照明和定向。

5.如权利要求4所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述终端框架包括空降部件、配重部件和人机交互部件，

所述空降部件使得所述传感通信终端可以通过伞降机制或者自由下落的方式进行投放；所述配重部件用于固定所述传感通信终端，使得所述传感通信终端不被外力移动；所述人机交互部件用于进行所述传感通信终端的参数配置。

6.如权利要求5所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述终端框架还包括终端云台，所述终端云台可以实现水平方向上360°旋转和垂直方向上+90°到-90°的旋转，对多种类型数据信息进行定点监测。

7.如权利要求2所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述传感器包括但不限于图像传感器、红外传感器、声音传感器、气压传感器、湿度传感器、温度传感器、风向传感器、烟雾传感器、方位传感器、高度传感器、震动传感器、位移传感器、距离传感器、北斗或GPS定位传感器。

8.如权利要求2所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述终端通信模块的功能包括但不限于：相邻传感通信终端相互之间的无线通信；传感通信终端与航空器中继站或地面中继站的无线通信；收集并转发传感器的信号和数据；在无法中继时，暂存数据传输；在中继恢复时恢复数据传输；接收数据中心服务器的控制指令。

9.如权利要求8所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述终端通信模块监听到航空器中继站的通信信号时，则打开自身的通信功能，所述传感通信终端向航空器中继站传输缓存的历史数据，并上传当下的多种类型数据信息；当传感通信终端未监听到航空器中继站的通信信号时，则关闭自身的通信功能，将探测到的多种类型数据信息进行本地存储。

10.如权利要求1-9任一所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，所述航空器中继站包括机载无线通信系统，所述机载无线通信系统主要由机载无线通信基站构成，使用不同频段提供无线接入网络。

11.如权利要求10所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，数据中心服务器包括无线通信系统、灾害分析系统、空管指挥系统、物质调度系统，

所述无线通信系统用于与航空器中继站建立双向通信；

所述灾害分析系统用于根据多种类型数据信息生成用于进行决策的应急救援分析结果；

所述空管指挥系统用于根据所述应急救援分析结果对航空器飞行区域进行环境建模，构建通航路径规划模型，并根据模型求解得到飞行路径，并下达飞行指令给航空器实时调整飞行状态；

所述物质调度系统用于根据所述应急救援分析结果建立通航应急调度数学模型，并形成调度方案。

12.如权利要求11所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统，其特征在于，数据中心服务器还包括终端部署系统，所述终端部署系统包括终端部署计划系统和终端部署飞行器，

所述终端部署计划系统用于生成所述传感通信终端部署的计划，部署的内容包括所述传感通信终端投放的时间、地点、方式，以及投放传感通信终端的种类。

13.一种基于航空器中继通信的野外灾害监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建如权利要求1-12任一所述的一种基于航空器中继通信的野外灾害监测系统；

S2，传感通信终端将采集到的多种类型数据信息通过无线信号发送给航空器中继站；

S3，所述航空器中继站将所述多种类型数据信息通过无线网络发送给数据中心服务器；

S4，所述数据中心服务器接收、存储或输出所述多种类型数据信息，并根据所述多种类型数据信息进行分析和智能决策。

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