CN115379598B - 一种多模态通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种多模态通信系统。该多模态通信系统包括：信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备；其中，信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备依次通信连接；信息采集设备采集应急现场的环境数据，并向多模态通信设备发送环境数据；多模态通信设备从自身包括的至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，并通过目标通信单元向应急指挥设备发送环境数据；其中，不同候选通信单元与应急指挥设备之间的通信方式不同。本申请实施例提高了通信质量，扩大了通信覆盖范围。

Description

一种多模态通信系统

技术领域

本申请实施例涉及通信技术，尤其涉及一种多模态通信系统。

背景技术

电力系统应急通信平台配置有北斗卫星通信终端，基于北斗通信技术，可以快速传输数据，抗干扰效果比较强，能够为地面指挥和救援提供重要技术支持。

现有技术中，电力应急通信平台在数据流量大时，响应时间较长，可靠性差，导致通信质量差，并且覆盖范围小。

发明内容

本申请提供一种多模态通信系统，以提高通信质量和扩大通信覆盖范围。

本申请实施例提供了一种多模态通信系统，该多模态通信系统包括：信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备；

其中，信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备依次通信连接；

信息采集设备采集应急现场的环境数据，并向多模态通信设备发送环境数据；

多模态通信设备从自身包括的至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，并通过目标通信单元向应急指挥设备发送环境数据；

其中，不同候选通信单元与应急指挥设备之间的通信方式不同。

本申请多模态通信系统包括：信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备；其中，信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备依次通信连接，可以将信息采集设备采集的环境信息实时发送到应急指挥设备中。信息采集设备采集应急现场的环境数据，并向多模态通信设备发送环境数据。多模态通信设备从自身包括的至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，并通过目标通信单元向应急指挥设备发送环境数据。多模态通信设备包括至少两个候选通信单元，其中，不同候选通信单元与应急指挥设备之间的通信方式不同。不同通信方式的覆盖范围不同，抗干扰性和传输速度也不同。通过从至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，可以扩大通信覆盖范围，保障通信的质量和速度。因此通过本申请的技术方案，解决了现有技术中，电力应急通信平台在数据流量大时，响应时间较长，可靠性差，导致通信质量差的问题，和覆盖范围小的问题。实现了提高通信质量和扩大通信覆盖范围的效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中的一种多模态通信系统的结构示意图；

图2是本申请实施例二中的一种多模态通信设备的结构示意图；

图3是本申请实施例三中的一种应急指挥设备的结构示意图；

图4是本申请实施例四中的一种中继传输设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的一种多模态通信系统的结构示意图，本实施例可适用于电力系统应急场景中通过多模态通信系统进行通信的情况。

参见图1所示的多模态通信系统，该多模态通信系统包括：信息采集设备110、多模态通信设备120和应急指挥设备130。

其中，信息采集设备110、多模态通信设备120和应急指挥设备130依次通信连接。信息采集设备110与多模态通信设备120通过无线天线进行通信，多模态通信设备120和应急指挥设备130通过多模态通信设备120中的一种通信模式进行通信。

信息采集设备110采集应急现场的环境数据，并向多模态通信设备120发送环境数据。信息采集设备110可以为能够在发生重大电力事件的现场进行信息采集的设备。示例性的，信息采集设备110可以为布控球、无人机和人工单兵设备等。具体的，信息采集设备110可以由微处理器、高清摄像头或温湿度传感器、无线通信单元等组成。环境数据可以是应急现场的视频信息、音频信息和湿度信息等，用于将应急场景的实时信息通过多模态通信设备120，发送至应急指挥设备130，以为后续对应急现场发送指令提供数据基础。信息采集设备110采集应急现场的环境数据后，通过微处理器对环境数据进行初步处理，例如，对音频进行编码，使其符合无线发送要求，发送至多模态通信设备120。

多模态通信设备120从自身包括的至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，并通过目标通信单元向应急指挥设备发送环境数据。其中，不同候选通信单元与应急指挥设备之间的通信方式不同。

多模态通信设备120可以用于对环境数据的转发，也即将接收到的环境数据发送至应急指挥设备130。候选通信单元为可以选择的通信模式单元，用于根据候选通信单元中的一种通信模式将数据发送至应急指挥设备130。目标通信单元为从候选通信单元中选定的通信单元，用于根据目标通信单元通信模式将数据发送至应急指挥设备130。不同候选通信单元与应急指挥设备之间的通信方式不同。

本实施例的技术方案，多模态通信系统包括：信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备；其中，信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备依次通信连接，可以将信息采集设备采集的环境信息实时发送到应急指挥设备中。信息采集设备采集应急现场的环境数据，并向多模态通信设备发送环境数据。多模态通信设备从自身包括的至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，并通过目标通信单元向应急指挥设备发送环境数据。多模态通信设备包括至少两个候选通信单元，其中，不同候选通信单元与应急指挥设备之间的通信方式不同。不同通信方式的覆盖范围不同，抗干扰性和传输速度也不同。通过从至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，可以扩大通信覆盖范围，保障通信的质量和速度。解决了现有技术中，电力应急通信平台在数据流量大时，响应时间较长，可靠性差，导致通信质量差的问题，和覆盖范围小的问题。实现了提高通信质量和扩大通信覆盖范围的效果。

实施例二

图2为本申请实施例二提供的一种多模态通信设备的结构示意图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化。

进一步地，候选通信单元包括卫星通信单元121、微波通信单元122和无线通信单元123中的至少两种；若候选通信单元中包括卫星通信单元，则多模态通信设备120中还包括授时单元124；多模态通信设备120中，还包括多模态控制器125，以完善多模态通信设备120。

参见图2所示的一种多模态通信设备的结构示意图，包括：

候选通信单元包括卫星通信单元121、微波通信单元122和无线通信单元123中的至少两种。

卫星通信单元121可以用于通过卫星通信的方式将环境信息送到应急指挥设备130。微波通信单元122可以用于通过微波通信的方式将环境信息送到应急指挥设备130。无线通信单元123可以用于通过微波通信的方式将环境信息送到应急指挥设备130。候选通信单元包括卫星通信单元121、微波通信单元122和无线通信单元123中的至少两种。

通过将卫星通信单元121、微波通信单元122和无线通信单元123中的至少两种，作为多模态通信设备120中的候选通信单元。克服了现有技术中，电力系统组网方式单一和覆盖范围小的问题，通过多种模态的通信方式，可以提供多种组网方式，不同组网方式的覆盖范围不同，因此可以增大覆盖范围。同时，在突发性事件发生时，即使因为故阻断了一种候选通信单元的正常通信，也能够选择其他的候选通信单元进行通信，保障发生突发事件的现场能够与应急指挥中心顺利的进行通信。

若候选通信单元中包括卫星通信单元121，则多模态通信设备120中还包括授时单元124；授时单元124对卫星通信单元121进行授时处理。

授时单元124可以用于对卫星通信单元121进行授时处理，以实现卫星通信的时间同步，保证卫星通信接收到的环境数据的时间准确性。考虑到卫星信号极易受到电磁干扰影响，定位精度降低，若候选通信单元中包括卫星通信单元121，采用改进递归最小二乘(Recursive Least Squares，RLS)滤波器进进行授时处理。示例性的，卫星信号可以为北斗卫星信号。具体的，首先，对卫星通信信号采样，并对卫星通信信号的中频采样信号进行延迟得到延迟信号；然后，将所得的延迟信号送入基于变遗忘因子的RLS滤波器，对电磁干扰信号进行滤除。更具体的，基于变遗忘因子的RLS滤波器利用增益向量和预测误差对滤波器系数进行更新，并进行自相关逆矩阵更新，输出估计电磁干扰信号。电磁干扰信号和卫星通信信号的中频采样信号经过加法器后获取高精度卫星信号。

通过授时单元124对卫星通信单元121进行授时处理。可以去除卫星通信信号中的电磁干扰信号，保障卫星通信信号的时间同步性。

多模态通信设备120还包括多模态控制器125；多模态通信模块120通过其中一个候选通信单元接收环境数据；多模态控制器125从至少两个候选通信单元中选取目标通信单元；目标通信单元向应急指挥设备130发送环境数据。

多模态控制器125可以用于从至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，也即确定将环境数据发送到应急指挥设备130的目标通信单元。

在多模态通信设备120向应急指挥设备130的初始化过程中，遍历所有的候选通信单元。也即，依次通过所有的候选通信单元将环境数据，从多模态通信设备120发送至应急指挥设备130。记录传输过程中的数据丢包率。

在后续多模态通信设备120向应急指挥设备130的通信时，多模态控制器125根据历史选择经验确定各候选通信单元的奖励估计值，并将奖励估计值最大的候选通信单元确定为目标通信单元。具体的，根据历史选择经验确定各候选通信单元的奖励估计值为，基于各候选通信单元的历史传输过程中的数据丢包率，确定数据传输性能，丢包率越低，数据传输性能越好；和基于置信区间概念，探索未被充分利用的候选通信单元，候选通信单元被选择为目标通信单元的次数越少，利用率越低。数据传输性能越好，奖励估计值越大；利用率越低，奖励估计值越大。根据数据传输性能和利用率，确定奖励估计值。在通过目标通信单元完成通信后，记录本次通信过程中，数据丢包率，利用数据传输丢包率更新目标通信单元的数据传输性能；以及更新目标通信单元的选择次数，进而更新目标通信单元的利用率。

多模态控制器125通过从至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，通过目标通信单元向应急指挥设备130发送环境数据。可以综合数据传输性能和利用率，从至少两个候选通信单元中选取目标通信单元。在保证通信质量的同时，尽量充分利用各候选通信单元。避免数据传输性能最好的候选通信单元的数据传输负荷过大，而影响整体的传输速度。

实施例三

图3为本申请实施例三提供的一种应急指挥设备的结构示意图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化。

进一步地，应急指挥设备130中设置有至少两个候选接收站；候选地面接收站包括卫星地面接收站131、微波接收站132和无线通信基站133中的至少两种；应急指挥设备130还包括数据处理设备134和显示设备135；数据处理设备134与各候选接收站通信连接；显示设备135与数据处理设备134通信连接；以完善应急指挥设备中130。

参见图3所示的一种应急指挥设备的结构示意图，包括：

应急指挥设备130中设置有至少两个候选接收站，不同候选接收站与相应的候选通信单元采用不同的通信方式进行通信连接。

候选接收站可以为与多模态通信设备中对应的候选通信单元的通信信息号接收站，用于接收候选通信单元发送的环境数据。不同候选接收站与相应的候选通信单元采用不同的通信方式进行通信连接。示例性的，不同的通信方式可以为卫星通信、微波通信和无线通信等。

通过候选接收站与候选通信单元组成通信信号的收发装置，通过不同候选接收站与相应的候选通信单元采用不同的通信方式进行通信连接，完成环境数据通过不同的候选通信单元的通信方式，从多模态通信设备120到应急指挥设备130的传输。

候选地面接收站包括卫星地面接收站131、微波接收站132和无线通信基站133中的至少两种。

候选地面接收站与多模态通信设备120中的候选通信单元对应。具体的，候选地面接收站包括卫星地面接收站131、微波接收站132和无线通信基站133中的至少两种。示例性的，卫星通信单元121对应的候选接收站为卫星地面接收站131，采用卫星通信的通信方式进行通信连接，可以实现卫星信号的传输；微波通信单元122对应的候选接收站为微波接收站132，采用微波通信的通信方式进行通信连接，可以实现微波信号的传输；无线通信单元123对应的候选接收站为无线通信基站133，采用无线通信的通信方式进行通信连接，可以实现无线信号的传输。

候选地面接收站包括卫星地面接收站131、微波接收站132和无线通信基站133中的至少两种，可以接收多模态通信设备120中的候选通信单元通过相应的通信方式发送的环境数据，保障准确接收到多模态通信设备120中发送的环境数据。

应急指挥设备130还包括数据处理设备134和显示设备135；数据处理设备134与各候选接收站通信连接；显示设备135与数据处理设备134通信连接；数据处理设备134对环境数据进行处理，得到待显示数据；显示设备135用于展示待显示数据。

数据处理设备134可以为对接收到的环境数据进行数据处理的计算机设备，用于得到待显示数据。示例性的，数据处理设备134可以为数据服务器。数据处理设备134与各候选接收站通信连接，用于接收各候选接收站接受到的环境数据。示例性的，对环境数据进行处理可以为对环境数据进行解码，汇总和排序等操作。具体的，可以通过对环境数据进行汇总和排序等操作，得到环境数据的柱状图和折线图等用于不同分析目的的图像。

显示设备135为对待显示数据进行显示的设备，例如，显示屏。示例性的，待显示数据可以为音频数据，图像数据和视频数据。显示设备135与数据处理设备134通信连接，用于接收数据处理设备134中的待显示数据，并进行显示。

通过数据处理设备134对接收到的环境数据进行解码和数据分析，并在显示设备135上进行显示。可以直观的观察环境数据的变化趋势，通过音频数据和视频数据可以根据具体的观察应急现场的状况，为应急指挥人员提供更加全面和具体的现场数据。

实施例四

图4为本申请实施例四提供的一种中继传输设备的结构示意图，本实施例的技术方案在上述技术方案的基础上进一步细化。

进一步地，多模态通信系统还包括中继传输设备140；信息采集设备110通过中继传输设备140与多模态通信设备120进行通信连接；中继传输设备140包括收发端天线141和数据处理器142，以完善中继传输设备140。

参见图4所示的一种中继传输设备的结构示意图，包括：

中继传输设备140；信息采集设备110通过中继传输设备140与多模态通信设备120进行通信连接；中继传输设备140对环境数据进行处理，以更新环境数据。

中继传输设备140可以为信息采集设备110中发送的环境数据的中继传输设备，用于将环境数据发送至多模态通信设备120。也即，信息采集设备110通过中继传输设备140与多模态通信设备120进行通信连接。中继传输设备140对环境数据进行处理，以便于对数据的传输。信息采集设备110采集的环境数据需要进行编码和调制后才能够进行发送，信息采集设备110的数据处理能力较弱。会导致传输的数据效率低。中继传输设备140对环境数据进行进一步处理，更新环境数据，更新后的环境数据的传输效率高，可以提高信息的及时性。

中继传输设备140包括收发端天线141和数据处理器142；收发端天线141与信息采集设备110和多模态通信设备120通信连接；数据处理器142与收发端天线141通信连接；收发端天线141接收信息采集设备110发送的环境数据；数据处理器142对环境数据进行处理，以更新环境数据；收发端天线141将更新后的环境数据发送至多模态通信设备120。

收发端天线141用于实现接收和发送信息采集设备110采集的环境数据。收发端天线141与信息采集设备110和多模态通信设备120通信连接。具体的，收发端天线141接收信息采集设备110发送的环境数据，并将更新后的环境数据发送至多模态通信设备120。

数据处理器142用于对接收到的信息采集设备110发送的环境数据进行处理，以更新环境数据。数据处理器142的数据处理能力比信息采集设备110的处理能力更强，可以对接收到的环境数据进行进一步的处理，提高数据的传输效率。示例性的，数据处理器142根据数据编码算法对环境数据进行编码，降低需要传输的数据量。数据处理器142更新环境数据后，并通过收发端天线141将更新后的环境数据发送至多模态通信设备120。

中继传输设备140通过收发端天线141实现与信息采集设备110和多模态通信设备120的通信连接。通过数据处理器142，更新环境数据，提高数据传输效率，提高数据的及时性。

中继传输设备140还包括便携式电源143；便携式电源143为数据处理器142的供电电源；和/或，中继传输设备140还包括升降支架144；升降支架用于安装收发端天线141。

便携式电源143可以为对中继传输设备140中的需要供电的设备进行供电的电源。示例性的，便携式电源143可以为数据处理器142供电。中继传输设备140还包括升降支架144，升降支架144为可以进行升降操作的支架，升降支架可以用于安装收发端天线141，以便于收发端天线141接收和发送信号。

本实施例的技术方案，通过中继传输设备140还包括便携式电源143和/或，还包括升降支架144，可以为中继传输设备140中的数据处理器142提供电源，以便于保障数据处理器142的正常工作。同时，升降支架144可以安装收发端天线141，便于收发端天线141调整高度，更好的接收和发送信号。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种多模态通信系统，其特征在于，包括：信息采集设备、多模态通信设备和应急指挥设备；

其中，所述信息采集设备、所述多模态通信设备和所述应急指挥设备依次通信连接；

所述信息采集设备采集应急现场的环境数据，并向所述多模态通信设备发送所述环境数据；

所述多模态通信设备从自身包括的至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，并通过所述目标通信单元向所述应急指挥设备发送所述环境数据；

其中，不同候选通信单元与所述应急指挥设备之间的通信方式不同；

其中，所述候选通信单元包括卫星通信单元、微波通信单元和无线通信单元；

其中，所述多模态通信设备中还包括授时单元；

所述授时单元对所述卫星通信单元进行授时处理；

所述多模态通信设备还包括多模态控制器；

所述多模态通信设备通过其中一个候选通信单元接收所述环境数据；

所述多模态控制器从所述至少两个候选通信单元中选取目标通信单元；

所述目标通信单元向所述应急指挥设备发送所述环境数据；

其中，所述多模态控制器从所述至少两个候选通信单元中选取目标通信单元，包括：

所述多模态控制器根据历史选择经验确定各候选通信单元的奖励估计值，并将奖励估计值最大的候选通信单元确定为目标通信单元；

所述系统还包括中继传输设备；所述信息采集设备通过所述中继传输设备与所述多模态通信设备进行通信连接；

所述中继传输设备对所述环境数据进行处理，以更新所述环境数据；

所述中继传输设备包括收发端天线和数据处理器；所述收发端天线与所述信息采集设备和所述多模态通信设备通信连接；所述数据处理器与所述收发端天线通信连接；

所述收发端天线接收所述信息采集设备发送的所述环境数据；

所述数据处理器根据数据编码算法对所述环境数据进行编码，以更新所述环境数据；

所述收发端天线将更新后的环境数据发送至所述多模态通信设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应急指挥设备中设置有至少两个候选接收站，不同候选接收站与相应的候选通信单元采用不同的通信方式进行通信连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述候选接收站包括卫星地面接收站、微波接收站和无线通信基站中的至少两种。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应急指挥设备还包括数据处理设备和显示设备；所述数据处理设备与各所述候选接收站通信连接；所述显示设备与所述数据处理设备通信连接；

所述数据处理设备对所述环境数据进行处理，得到待显示数据；

所述显示设备用于展示所述待显示数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中继传输设备还包括便携式电源；所述便携式电源为所述数据处理器的供电电源；

和/或，

所述中继传输设备还包括升降支架；所述升降支架用于安装所述收发端天线。