CN117596582A - 基于空天地一体化的应急通信组网架构 - Google Patents

基于空天地一体化的应急通信组网架构 Download PDF

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CN117596582A CN202311535813.6A CN202311535813A CN117596582A CN 117596582 A CN117596582 A CN 117596582A CN 202311535813 A CN202311535813 A CN 202311535813A CN 117596582 A CN117596582 A CN 117596582A
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孟丽华
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Abstract

本申请提供的基于空天地一体化的应急通信组网架构，涉及通信技术领域，该架构包括：无人机，用于采集目标现场的目标数据；轨道卫星，用于与无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站；卫星信关站，用于接收轨道卫星发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机；第一交换机，用于将卫星信关站所发送的目标数据发送至网络专线；网络专线；视频云平台，用于将网络专线所发送的目标数据发送至应急指挥部；应急指挥部，用于接收视频云平台发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令；本申请提供的方法，实现了提高应急通信组网架构稳定性的技术效果。

Description

基于空天地一体化的应急通信组网架构
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于空天地一体化的应急通信组网架构。
背景技术
随着通信技术的持续发展，通信系统被广泛应用于社会各处，面对突发的地质灾害事件，构建应急通信组网架构成为一个具有应用前景的方向。
在现有技术中，应急通信组网架构的构建一般采用卫星通信系统、地面移动通信系统和短波通信相结合的方式。
由于现有技术方案面对特重大自然地质灾害无法支撑起应急通信重任，卫星电话用户容量和带宽资源有限，且需要提前部署地面终端、成本高、受众小；地面通信系统受损后无法快速恢复，而应急通信车辆受道路通行条件影响较大，无法灵活快速转移到事发地点，信号覆盖范围有限；短波通信技术门槛高、受众小、带宽容量有限、受气象影响大，存在应急通信组网架构稳定性低的技术问题。
发明内容
本申请提供一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，用以解决应急通信组网架构成本费用高、可靠性差、稳定性低的技术问题。
本申请提供一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，包括：
无人机，用于采集目标现场的目标数据；
轨道卫星，用于与无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站；
卫星信关站，用于接收轨道卫星发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机；
第一交换机，用于将卫星信关站所发送的目标数据发送至网络专线；
网络专线；
视频云平台，用于将网络专线所发送的目标数据发送至应急指挥部；
应急指挥部，用于接收视频云平台发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令。
可选地，无人机，包括：
第二交换机，用于接收5G微基站以及机载吊舱发送的目标数据；其中目标数据包括视频数据和通信数据；
5G微基站，用于与轨道卫星建立对应的通信数据传输通道，并将采集到的目标现场的通信数据发送至第二交换机；
机载吊舱，用于轨道卫星建立对应的视频数据传输通道，并将采集到的目标现场的视频数据发送至第二交换机；
高低轨一体化卫星设备，用于将第二交换机所发送的目标数据发送至轨道卫星；
可选地，轨道卫星，包括：
高轨高通量卫星，用于基于通信数据传输通道，接收5G微基站发送的通信数据，并将通信数据发送至卫星信关站；
高轨高通量卫星，还用于基于网络专线，快速恢复目标现场的正常通讯；
可选地，轨道卫星，还包括：
低轨卫星，用于基于视频数据传输通道，接收机载吊舱发送的视频数据，并将视频数据发送至卫星信关站；
可选地，卫星信关站，包括：
高轨信关站，用于与高轨高通量卫星建立连接，并接收高轨高通量卫星所发送的通信数据；
低轨信关站，用于与低轨卫星建立连接，并接收低轨卫星所发送的视频数据；
可选地，第一交换机，包括：
以太网交换机，用于与高轨信关站进行连接，接收由高轨信关站所发送的通信数据；
互联网交换机，用于与低轨信关站进行连接，接收由低轨信关站所发送的视频数据；
可选地，网络专线，包括：
以太网专线，用于接收以太网交换机所发送的通信数据；
互联网专线，用于接收互联网交换机所发送的视频数据并发送至视频云平台；
可选地，以太网专线，包括：
5G核心网，用于与目标现场及应急指挥部建立通讯连接，以使应急指挥部基于目标现场的实时状况发送指挥指令；
可选地，架构还包括：
本地核心网，用于与互联网专线建立数据连接，基于本地核心网，将视频数据发送至视频云平台；
可选地，架构还包括：
防火墙，用于保护视频数据在互联网专线与互联网交换机之间的传输过程，减少外部干扰。
本申请提供的一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，无人机，用于采集目标现场的目标数据；轨道卫星，用于与无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站；卫星信关站，用于接收轨道卫星发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机；第一交换机，用于将卫星信关站所发送的目标数据发送至网络专线；网络专线；视频云平台，用于将网络专线所发送的目标数据发送至应急指挥部；应急指挥部，用于接收视频云平台发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令；从而在面对突发灾害时，高轨高通量卫星及低轨卫星分别与无人机的5G微基站及机载吊舱建立通信数据通道和视频数据通道，高轨高通量卫星在快速恢复目标现场通讯的同时接收由5G微基站采集的灾害现场的通信数据，低轨卫星接收由机载吊舱采集的视频数据，低轨信关站与互联网交换机进行连接，向互联网专线发送视频数据，互联网专线基于本地核心网向视频云平台发送视频数据后，视频云平台将视频数据发送至应急指挥部，高轨信关站与以太网交换机进行连接，向以太网专线发送通信数据，以使应急指挥部向灾害现场发送指挥指令，通过利用无人机作为载体，突破了现有应急通信系统的弊端，不受环境、地形、地貌的限制，费用成本低，同时，利用高低轨双通道技术，防止因通信需求大而造成信道阻塞，有效地提高了应急指挥的可靠性，进而实现了提高应急通信组网架构稳定性的技术效果。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的基于空天地一体化的应急通信组网架构示意图一；
图2为本申请实施例提供的基于空天地一体化的应急通信组网架构示意图二。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在现有技术中，应急通信组网架构的构建一般采用卫星通信系统、地面移动通信系统和短波通信相结合的方式。
由于现有技术方案面对特重大自然地质灾害无法支撑起应急通信重任，卫星电话用户容量和带宽资源有限，且需要提前部署地面终端、成本高、受众小；地面通信系统受损后无法快速恢复，而应急通信车辆受道路通行条件影响较大，无法灵活快速转移到事发地点，信号覆盖范围有限；短波通信技术门槛高、受众小、带宽容量有限、受气象影响大，存在应急通信组网稳定性低的技术问题。
本申请提供的一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，无人机，用于采集目标现场的目标数据；轨道卫星，用于与无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站；卫星信关站，用于接收轨道卫星发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机；第一交换机，用于将卫星信关站所发送的目标数据发送至网络专线；网络专线；视频云平台，用于将网络专线所发送的目标数据发送至应急指挥部；应急指挥部，用于接收视频云平台发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令；从而在面对突发灾害时，高轨高通量卫星及低轨卫星分别与无人机的5G微基站及机载吊舱建立通信数据通道和视频数据通道，高轨高通量卫星在快速恢复目标现场通讯的同时接收由5G微基站采集的灾害现场的通信数据，低轨卫星接收由机载吊舱采集的视频数据，低轨信关站与互联网交换机进行连接，向互联网专线发送视频数据，互联网专线基于本地核心网向视频云平台发送视频数据后，视频云平台将视频数据发送至应急指挥部，高轨信关站与以太网交换机进行连接，向以太网专线发送通信数据，以使应急指挥部向灾害现场发送指挥指令，通过利用无人机作为载体，突破了现有应急通信系统的弊端，不受环境、地形、地貌的限制，费用成本低，同时，利用高低轨双通道技术，防止因通信需求大而造成信道阻塞，有效地提高了应急指挥的可靠性，进而实现了提高应急通信组网架构稳定性的技术效果。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1为本申请实施例提供的基于空天地一体化的应急通信组网架构示意图一。如图1所示，基于空天地一体化的应急通信组网架构100，包括：
无人机101，用于采集目标现场的目标数据；
轨道卫星102，用于与无人机101及卫星信关站103之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站103；
卫星信关站103，用于接收轨道卫星102发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机104；
第一交换机104，用于将卫星信关站103所发送的目标数据发送至网络专线105；
网络专线105；
视频云平台106，用于将网络专线105所发送的目标数据发送至应急指挥部107；
应急指挥部107，用于接收视频云平台106发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令。
本申请提供的一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，无人机，用于采集目标现场的目标数据；轨道卫星，用于与无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站；卫星信关站，用于接收轨道卫星发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机；第一交换机，用于将卫星信关站所发送的目标数据发送至网络专线；网络专线；视频云平台，用于将网络专线所发送的目标数据发送至应急指挥部；应急指挥部，用于接收视频云平台发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令；从而在面对突发灾害时，高轨高通量卫星及低轨卫星分别与无人机的5G微基站及机载吊舱建立通信数据通道和视频数据通道，高轨高通量卫星在快速恢复目标现场通讯的同时接收由5G微基站采集的灾害现场的通信数据，低轨卫星接收由机载吊舱采集的视频数据，低轨信关站与互联网交换机进行连接，向互联网专线发送视频数据，互联网专线基于本地核心网向视频云平台发送视频数据后，视频云平台将视频数据发送至应急指挥部，高轨信关站与以太网交换机进行连接，向以太网专线发送通信数据，以使应急指挥部向灾害现场发送指挥指令，通过利用无人机作为载体，突破了现有应急通信系统的弊端，不受环境、地形、地貌的限制，费用成本低，同时，利用高低轨双通道技术，防止因通信需求大而造成信道阻塞，有效地提高了应急指挥的可靠性，进而实现了提高应急通信组网架构稳定性的技术效果。
图2为本申请实施例提供的基于空天地一体化的应急通信组网架构示意图二。如图2所示，一种可能的实现方式中，无人机101还包括：
第二交换机203，用于接收5G微基站204以及机载吊舱201发送的目标数据；其中目标数据包括视频数据和通信数据；
本实施例中，第二交换机203是指无人机上所搭载的小型交换机。
5G微基站204，用于与轨道卫星102建立对应的通信数据传输通道，并将采集到的目标现场的通信数据发送至第二交换机203；
机载吊舱201，用于轨道卫星102建立对应的视频数据传输通道，并将采集到的目标现场的视频数据发送至第二交换机203；
高低轨一体化卫星设备202，用于将第二交换机203所发送的目标数据发送至轨道卫星102；
如图2所示，一种可能的实现方式中，轨道卫星102，还包括：
高轨高通量卫星205，用于基于通信数据传输通道，接收5G微基站204发送的通信数据，并将通信数据发送至卫星信关站103；
高轨高通量卫星205，还用于基于网络专线105，快速恢复目标现场的正常通讯；
如图2所示，一种可能的实现方式中，轨道卫星102，还包括：
低轨卫星206，用于基于视频数据传输通道，接收机载吊舱201发送的视频数据，并将视频数据发送至卫星信关站103；
如图2所示，一种可能的实现方式中，卫星信关站103，还包括：
高轨信关站207，用于与高轨高通量卫星205建立连接，并接收高轨高通量卫星205所发送的通信数据；
低轨信关站208，用于与低轨卫星206建立连接，并接收低轨卫星206所发送的视频数据；
如图2所示，一种可能的实现方式中，第一交换机104，还包括：
以太网交换机209，用于与高轨信关站207进行连接，接收由高轨信关站207所发送的通信数据；
互联网交换机210，用于与低轨信关站208进行连接，接收由低轨信关站208所发送的视频数据；
如图2所示，一种可能的实现方式中，网络专线105，还包括：
以太网专线212，用于接收以太网交换机209所发送的通信数据；
互联网专线214，用于接收互联网交换机210所发送的视频数据并发送至视频云平台；
如图2所示，一种可能的实现方式中，以太网专线212，还包括：
5G核心网213，用于与目标现场及应急指挥部107建立通讯连接，以使应急指挥部107基于目标现场的实时状况发送指挥指令；
如图2所示，一种可能的实现方式中，基于空天地一体化的应急通信组网架构100，还包括：
本地核心网215，用于与互联网专线214建立数据连接，基于本地核心网215，将视频数据发送至视频云平台106；
如图2所示，一种可能的实现方式中，基于空天地一体化的应急通信组网架构100，还包括：
防火墙211，用于保护视频数据在互联网专线214与互联网交换机210之间的传输过程，减少外部干扰。
本申请提供的一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，无人机，用于采集目标现场的目标数据；轨道卫星，用于与无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于目标数据发送至卫星信关站；卫星信关站，用于接收轨道卫星发送的目标数据，并将目标数据发送至第一交换机；第一交换机，用于将卫星信关站所发送的目标数据发送至网络专线；网络专线；视频云平台，用于将网络专线所发送的目标数据发送至应急指挥部；应急指挥部，用于接收视频云平台发送的目标数据，以对目标现场发送指挥指令；从而在面对突发灾害时，高轨高通量卫星及低轨卫星分别与无人机的5G微基站及机载吊舱建立通信数据通道和视频数据通道，高轨高通量卫星在快速恢复目标现场通讯的同时接收由5G微基站采集的灾害现场的通信数据，低轨卫星接收由机载吊舱采集的视频数据，低轨信关站与互联网交换机进行连接，向互联网专线发送视频数据，互联网专线基于本地核心网向视频云平台发送视频数据后，视频云平台将视频数据发送至应急指挥部，高轨信关站与以太网交换机进行连接，向以太网专线发送通信数据，以使应急指挥部向灾害现场发送指挥指令，通过利用无人机作为载体，突破了现有应急通信系统的弊端，不受环境、地形、地貌的限制，费用成本低，同时，利用高低轨双通道技术，防止因通信需求大而造成信道阻塞，有效地提高了应急指挥的可靠性，进而实现了提高应急通信组网架构稳定性的技术效果。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
进一步需要说明的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
另外，若无特别说明，在本申请各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元/模块集成在一起。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。
集成的单元/模块如果以硬件的形式实现时，该硬件可以是数字电路，模拟电路等等。硬件结构的物理实现包括但不局限于晶体管，忆阻器等等。若无特别说明，处理器可以是任何适当的硬件处理器，比如CPU、GPU、FPGA、DSP和ASIC等等。若无特别说明，存储单元可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM(ResistiveRandom Access Memory)、动态随机存取存储器DRAM(Dynamic Random Access Memory)、静态随机存取存储器SRAM(Static Random-Access Memory)、增强动态随机存取存储器EDRAM(Enhanced Dynamic Random Access Memory)、高带宽内存HBM(High-Bandwidth Memory)、混合存储立方HMC(Hybrid Memory Cube)等等。
集成的单元/模块如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种基于空天地一体化的应急通信组网架构，其特征在于，所述架构包括：
无人机，用于采集目标现场的目标数据；
轨道卫星，用于与所述无人机及卫星信关站之间建立数据通道，并基于所述目标数据发送至卫星信关站；
所述卫星信关站，用于接收所述轨道卫星发送的所述目标数据，并将所述目标数据发送至第一交换机；
所述第一交换机，用于将所述卫星信关站所发送的所述目标数据发送至网络专线；
网络专线；
视频云平台，用于将所述网络专线所发送的所述目标数据发送至应急指挥部；
所述应急指挥部，用于接收所述视频云平台发送的所述目标数据，以对所述目标现场发送指挥指令。
2.根据权利要求1所述的架构，其特征在于，所述无人机，包括：
第二交换机，用于接收5G微基站以及机载吊舱分别发送的所述目标数据；其中所述目标数据包括视频数据和通信数据；
所述5G微基站，用于与所述轨道卫星建立对应的通信数据传输通道，并将采集到的所述目标现场的所述通信数据发送至所述第二交换机；
所述机载吊舱，用于所述轨道卫星建立对应的视频数据传输通道，并将采集到的所述目标现场的所述视频数据发送至所述第二交换机；
高低轨一体化卫星设备，用于将所述第二交换机所发送的所述目标数据发送至所述轨道卫星。
3.根据权利要求2所述的架构，其特征在于，所述轨道卫星，包括：
高轨高通量卫星，用于基于所述通信数据传输通道，接收所述5G微基站发送的所述通信数据，并将所述通信数据发送至所述卫星信关站；
所述高轨高通量卫星，还用于基于所述网络专线，快速恢复所述目标现场的正常通讯。
4.根据权利要求3所述的架构，其特征在于，所述轨道卫星，还包括
低轨卫星，用于基于所述视频数据传输通道，接收所述机载吊舱发送的所述视频数据，并将所述视频数据发送至所述卫星信关站。
5.根据权利要求4所述的架构，其特征在于，所述卫星信关站，包括：
高轨信关站，用于与所述高轨高通量卫星建立连接，并接收所述高轨高通量卫星所发送的所述通信数据；
低轨信关站，用于与所述低轨卫星建立连接，并接收所述低轨卫星所发送的所述视频数据。
6.根据权利要求5所述的架构，其特征在于，所述第一交换机，包括：
以太网交换机，用于与所述高轨信关站进行连接，接收由所述高轨信关站所发送的所述通信数据；
互联网交换机，用于与所述低轨信关站进行连接，接收由所述低轨信关站所发送的所述视频数据。
7.根据权利要求6所述的架构，其特征在于，所述网络专线，包括：
以太网专线，用于接收所述以太网交换机所发送的所述通信数据；
互联网专线，用于接收所述互联网交换机所发送的所述视频数据并发送至所述视频云平台。
8.根据权利要求7所述的架构，其特征在于，所述以太网专线，包括：
5G核心网，用于与所述目标现场及所述应急指挥部建立通讯连接，以使所述应急指挥部基于所述目标现场发送所述指挥指令。
9.根据权利要求8所述的架构，其特征在于，所述架构还包括：
本地核心网，用于与所述互联网专线建立数据连接，基于所述本地核心网，将所述视频数据发送至所述视频云平台。
10.根据权利要求9所述的架构，其特征在于，所述架构还包括；
防火墙，用于保护所述视频数据在所述互联网专线与所述互联网交换机之间的传输过程，减少外部干扰。
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