CN117499906B - 一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统及其设计方法，属于应急通信领域，为了解决现有高山峡谷地带自然灾害多发频发，极易造成“断路、断电、断网”等极端情况，形成应急救援信号盲区的问题，所述适用于高山峡谷地带的应急战术无线通信系统包括：无线链路组网，所述无线链路组网包括骨干网和次级网，所述骨干网包括若干第一微波通信设备，所述次级网包括若干第二微波通信设备；距离后方指挥部最近的第一微波通信设备或者第二微波通信设备将所述无线链路组网的通信信息传输至所述后方指挥部。本发明能够提升高山峡谷地带的应急指挥通信保障能力水平。
Description
技术领域
本发明涉及应急通信技术领域，具体涉及一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统及其设计方法。
背景技术
我国地域广阔、自然气候多变、地理复杂多样，由此带来自然灾害种类多、预测难度大、遭受破坏严重。目前，应急无线通信主要有无线通信、卫星通信等技术手段。但在高山峡谷地带极易出现“断路、断电、断网”等极端恶劣情况，打通“应急通信最后一公里”，依然是各级应急管理部门、专业救援队伍和其他行业部门共同面临的难题。在面对灾害事故抢险救援时，需要跨部门、跨层级共同会商、上下联动、协同行动，形成前突侦察队伍、前后方指挥部互联互通的应急通信体系。但一方面，现有的应急无线通信存在多种通信体制并存、通信质量参差不齐，各类通信体制的设备兼容性差，无法实现应急无线通信网络资源的互联互通、统一调度、集中控制，更无法高效地开展跨部门、跨层级的统一指挥、协同行动，应急实战通信保障能力较弱的问题。另一方面，随着智慧应急技术加快应用，进入了视频指挥调度的新时代，开展抢险救援指挥调度时，既要实现语音互通，也要能够动态、实时、大带宽传输灾害事故现场的视频、高清影像等信息，因此迫切需要建设大带宽、高速率、广覆盖、快部署的应急战术无线通信系统，实现通信指挥车、多模终端、应急单兵系统等多种技术融合通信，提升应急指挥通信保障能力水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统及其设计方法，以解决现有高山峡谷地带自然灾害多发频发，极易造成“断路、断电、断网”等极端情况，形成应急救援信号盲区的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统，所述高山峡谷地带的应急战术无线通信系统包括：
无线链路组网，所述无线链路组网包括骨干网和次级网，所述骨干网包括若干第一微波通信设备，所述次级网包括若干第二微波通信设备；
各所述第一微波通信设备的微波通信范围内均设置有多个第二微波通信设备，以与多个所述第二微波通信设备进行相互间的数据传输，并且，相邻的两个所述第一微波通信设备间相互进行数据传输以使得所有的第一微波通信设备形成为所述骨干网；
相邻两个所述第二微波通信设备相互进行数据传输，以使得所有的第二微波通信设备形成为所述次级网；
距离后方指挥部最近的第一微波通信设备或者第二微波通信设备将所述无线链路组网的通信信息传输至所述后方指挥部。
可选择地，各所述第一微波通信设备的顶部高于各所述第二微波通信设备的顶部。
可选择地，所述高山峡谷地带的应急战术无线通信系统还包括无人机，所述无人机包括通信模块，以能够在所述无线链路组网的信号覆盖范围内飞行，获取飞行范围内的现场信息并保障现场通信。
本发明还提供一种基于上述的高山峡谷地带的应急战术无线通信系统的设计方法，所述设计方法包括：
S1：设计无线链路组网的网络传输模型和信号覆盖模型；
S2：根据所述信号覆盖模型，确定对应基站的可用位置；
S3：根据所述可用位置和所述网络传输模型，进行无线链路组网建设；
S4：以覆盖规划和容量规划为指导进行预估站址勘察，对预估站址进行模拟仿真验证；
S5：若验证结果满足建设目标，则进行实际建设，否则重复S1-S4。
可选择地，信号覆盖模型为奥村-哈特电波传输模型，所述奥村-哈特电波传输模型为：
其中，为电波传播损耗中值，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为以10为底的常用对数，/>为工作频率，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为基站天线有效高度，为终端天线高度因子，/>为终端天线有效高度，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为天线距离。
本发明具有以下有益效果：
本发明创新性采用“无线链路组网+基站信号覆盖”总体设计思路，并根据“骨干网高点传输+次级网低点互联”的网络设计原则，构建高山峡谷地带宽窄带融合的应急战术无线通信系统，将极大提升应急无线通信系统的抗毁性、容灾性和稳定性，为应急救援提供基础性、综合性、战略性通信保障，发挥应急救援生命线的关键作用，最大程度降低灾害事故损失。
附图说明
图1为本发明高山峡谷地带的应急战术无线通信系统的结构示意图；
图2为本发明设计方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统，参考图1所示，所述高山峡谷地带的应急战术无线通信系统包括：
无线链路组网，所述无线链路组网包括骨干网和次级网，所述骨干网包括若干第一微波通信设备，所述次级网包括若干第二微波通信设备；
各所述第一微波通信设备的微波通信范围内均设置有多个第二微波通信设备，以与多个所述第二微波通信设备进行相互间的数据传输，并且，相邻的两个所述第一微波通信设备间相互进行数据传输以使得所有的第一微波通信设备形成为所述骨干网；
相邻两个所述第二微波通信设备相互进行数据传输，以使得所有的第二微波通信设备形成为所述次级网；
距离后方指挥部最近的第一微波通信设备或者第二微波通信设备将所述无线链路组网的通信信息传输至所述后方指挥部。
本发明的方案具体为若干第一微波通信设备间可以实现微波通信，每个第一微波通信设备的微波通信范围内均设置有若干第二微波通信设备，该若干第二微波通信设备间可以自相进行数据传输，也可以与该第一微波通信设备进行双向的数据传输。并且，若干第一微波通信设备从整体上看形成了骨干网，利用远距离微波通信搭建骨干网高点传输网络，用于远距离宽带通信传输，将信号覆盖区域通过无线链路整体互联互通；所有的第二微波通信设备从整体上看形成了次级网，利用短距离微波通信搭建次级网低点互联网络，将基站与主干网互联互通，并形成多链路容灾备份。
需要说明的是，本发明的无线链路组网是按照“骨干网高点传输+次级网低点互联”原则设计的，因此，本发明的各第一微波通信设备的顶部高于各第二微波通信设备的顶部。
除此之外，本发明的高山峡谷地带的应急战术无线通信系统还包括无人机，所述无人机包括通信模块，以能够在所述无线链路组网的信号覆盖范围内飞行，获取飞行范围内的现场信息并保障现场通信。
即利用大型长航时无人机，如纵横CW-100大载重混合动力垂直起降固定翼无人机，搭建应急战术互联网空中骨干节点，用于极端条件或大范围灾害事故应急救援现场灾情侦察及通信保障，通过搭载公网通信基站、卫星通信设备、宽带自组网设备、370M集群基站等装备，实现灾害事故现场信息实时回传、现场通信保障等功能。
另外，本发明的系统还利用高通量宽带卫星通信。即利用高通量卫星，在发生灾害时为灾害事故救援现场与前后方指挥部之间搭建远距离宽带卫星通信，实现现场高速率数据传输能力。需要说明的是，大型长航时无人机和高通量宽带卫星均为系统的辅助功能，即在本发明无线链路组出现故障时，在能够实现通信且检测到故障位置的范围内升起无人机并利用高通量宽带卫星获取现场信息。
本发明还提供一种基于上述的高山峡谷地带的应急战术无线通信系统的设计方法，参考图2所示，所述设计方法包括：
S1：设计无线链路组网的网络传输模型和信号覆盖模型；
这里，网络的设计采用无线多路径传输和有线环网保护的方法，以保障网络的抗毁性、容灾性和稳定性。
信号覆盖采用370MHz数字集群移动站和MFSH自组网基站，其中，370MHz数字集群移动站与微波通信骨干网和次级网互联，用于370M集群信号的覆盖，实现语音互联互通；MFSH自组网基站与微波通信骨干网和次级网互联，并实现MESH自组网基站间无中心、无线序、自动组网，用于宽带信号覆盖和中继。基站选址时基于三维高精度地形数据，采用奥村-哈特（Okumura－Hata）电波传输模型，模拟仿真信号覆盖范围进行基站位置确认，充分计算地形对于无线信号的实际传播影响。并考虑地震、暴雨等对电波传输影响，设计信号强度冗余。奥村-哈特电波传输模型为：
其中，为电波传播损耗中值，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为以10为底的常用对数，/>为工作频率，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为基站天线有效高度，为终端天线高度因子，/>为终端天线有效高度，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为天线距离。
S2：根据所述信号覆盖模型，确定对应基站的可用位置；
实地踏勘可用的铁塔、机房、链路资源，进行站址预估，初步确定可用的基站位置，并进行网络建设总体设计。在山区基站的规划选址方面，需要综合考虑建设、运行和维护成本，科学合理布局基站，在做到满足网络覆盖、业务需求的情况下，减少基站数量，提高网络资源的利用率。
S3：根据所述可用位置和所述网络传输模型，进行无线链路组网建设；
S4：以覆盖规划和容量规划为指导进行预估站址勘察，对预估站址进行模拟仿真验证；
S5：若验证结果满足建设目标，则进行实际建设，否则重复S1-S4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高山峡谷地带的应急战术无线通信系统，其特征在于，所述高山峡谷地带的应急战术无线通信系统包括：
无线链路组网，所述无线链路组网包括骨干网和次级网，所述骨干网包括若干第一微波通信设备，所述次级网包括若干第二微波通信设备；
各所述第一微波通信设备的微波通信范围内均设置有多个第二微波通信设备，以与多个所述第二微波通信设备进行相互间的数据传输，并且，相邻的两个所述第一微波通信设备间相互进行数据传输以使得所有的第一微波通信设备形成为所述骨干网；
相邻两个所述第二微波通信设备相互进行数据传输，以使得所有的第二微波通信设备形成为所述次级网；
距离后方指挥部最近的第一微波通信设备或者第二微波通信设备将所述无线链路组网的通信信息传输至所述后方指挥部；
若干第一微波通信设备间可以实现微波通信；若干第二微波通信设备间可以自相进行数据传输，也可以与该第一微波通信设备进行双向的数据传输；
所述高山峡谷地带的应急战术无线通信系统的设计方法，包括：
S1：设计无线链路组网的网络传输模型和信号覆盖模型；具体为：
其中，网络的设计采用无线多路径传输和有线环网保护的方法，以保障网络的抗毁性、容灾性和稳定性；
信号覆盖采用370MHz数字集群移动站和MESH自组网基站，其中，370MHz数字集群移动站与微波通信骨干网和次级网互联，用于370M集群信号的覆盖，实现语音互联互通；MESH自组网基站与微波通信骨干网和次级网互联，并实现MESH自组网基站间无中心、无线序、自动组网，用于宽带信号覆盖和中继；基站选址时基于三维高精度地形数据，采用奥村-哈特（Okumura－Hata）电波传输模型，模拟仿真信号覆盖范围进行基站位置确认，充分计算地形对于无线信号的实际传播影响；并考虑地震、暴雨等对电波传输影响，设计信号强度冗余,奥村-哈特电波传输模型为：
其中，为电波传播损耗中值，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为以10为底的常用对数，/>为工作频率，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为基站天线有效高度，/>为终端天线高度因子，/>为终端天线有效高度，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为连续波实测数据的最小二乘法拟合校正系数，/>为天线距离；
S2：根据所述信号覆盖模型，确定对应基站的可用位置；
S3：根据所述可用位置和所述网络传输模型，进行无线链路组网建设；
S4：以覆盖规划和容量规划为指导进行预估站址勘察，对预估站址进行模拟仿真验证；
S5：若验证结果满足建设目标，则进行实际建设，否则重复S1-S4。
2.根据权利要求1所述的高山峡谷地带的应急战术无线通信系统，其特征在于，各所述第一微波通信设备的顶部高于各所述第二微波通信设备的顶部。
3.根据权利要求1所述的高山峡谷地带的应急战术无线通信系统，其特征在于，所述高山峡谷地带的应急战术无线通信系统还包括无人机，所述无人机包括通信模块，以能够在所述无线链路组网的信号覆盖范围内飞行，获取飞行范围内的现场信息并保障现场通信。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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