CN209233836U - 一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，用于地面移动通信终端的通信，包括无人机平台、无线通信透明转发器、系统监控单元，所述无线通信透明转发器搭载在无人机平台上，所述系统监控单元与无人机平台、无线通信透明转发器通过无线通信连接，所述地面移动通信终端与无线通信透明转发器通过Ku频率信号通信连接。本实用新型解决了地面2/3/4/5G通信网络无法覆盖或者需要建设专有通信网络的地面应急通信、车联网通信、集群通信、军警单兵/班组/局域网通信等各种宽带通信需求，整体硬件可重复替换，最大化的保证本设备的适用性与应用范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，属于通信技术领域。
背景技术
基于无人机载转发器通信是伴着近年来应急通信需求产生的技术领域。虽然近年来我国地面2/3/4/5G移动通信网络建设飞速发展，国内通信基站的建设进度和规模发展很快，但由于陆地辽阔，还存在大规模的海洋领地，并且地理、气候条件复杂，常遭受自然灾害。首先，国内存在通信无法覆盖的地区，需要通信补充手段。其次，多发的自然灾害经常导致的通信光纤、基站受损，使通信中断，进而影响各类活动。再次，随着国家“一带一路”大战略的推进，相关人员在国外的活动也越来越频繁，从国家安全战略角度考虑，也需要建立专属的通信网络。
当前国内应急通信系统大都基于卫星通信搭建：一方面，卫星通信不依赖于地面通信基站，可实现大范围远距离的通信；另一方面，卫星通信可使用的带宽也相对较宽。然而，相较于传统地面通信方式卫星通信的劣势也是很明显的：1）当前应急通信使用卫星通信设备通常十分“笨重”，严重影响了应急抢险通信的效率以及通信的实时性；2）卫星星上带宽和功能资源受限，因此基于卫星通信的应急通信系统通产采用重点保障的方式，无法满足大量用户的通信需求；3）在自然灾害条件下，常见的应急通信车通常会受到遭遇道路损毁、塌方的限制，通信效果难以快速的发挥，进而制约了应急通信保障的效果。
近几年来，无人机技术取得了快速的发展，核心的几个关键技术（电油混动技术、直流无刷电机技术、燃油电力技术、多旋翼协同控制技术、垂直旋翼起降技术等）取得了快速的突破。基于无人机平台的通信系统成为应急通信的一种优选的解决方案。基于无人机的无线通信在克服地面移动通信和卫星通信各自在应急通信应用中缺点的同时，兼顾了两者的优点：一方面，相较于地面移动通信，基于无人机平台的通信系统可支持更大范围的通信；另一方面，相较于卫星通信，基于无人平台的通信终端可以实现和地面移动通信终端一样的小型化。
基于无人机平台的通信的关键部件在于通信转发器的设计：一方面，设备设计时要充分考虑无人机平台的特点（续航时间短、机载功率受限）；另一方面，设备设计时要充分考虑到无人机平台的可重复部署的灵活性，采用可重新加载的模块化设计思路，软件实现可重定义配置。从而使得系统具有更多的行业应用价值。
实用新型内容
实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备。该设备主要以无人机平台为载体，面向地面移动通信设备提供无线通信转发功能。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，用于地面移动通信终端的通信，包括无人机平台、无线通信透明转发器、系统监控单元，所述无线通信透明转发器搭载在无人机平台上，所述系统监控单元与无人机平台、无线通信透明转发器通过无线通信连接，所述地面移动通信终端与无线通信透明转发器通过Ku频率信号通信连接。
优选的：所述无线通信透明转发器的射频端采用标准化接口。
优选的：所述无线通信透明转发器的接收频率：12.25GHz～12.75GHz；发送频率：14GHz～14.5GHz。
优选的：所述无线通信透明转发器的最大发送电平：+7dBm；通道增益：20～50dB。
优选的：所述无线通信透明转发器的信标频率：12.25 GHz～12.75GHz；信标发送电平：-20～0dBm。
优选的：所述无人机平台中的电池为80WH 电池。
本实用新型相比现有技术，具有以下有益效果：
本设备采用变频透明转发技术体制，使用Ku频率，主要包括无人机平台、无线通信透明转发器等核心单元，整体采用模块化设计。兼顾卫星通信与地面移动通信的优缺点，采用通用并且可适配常见地面移动通信终端的技术体制。整体硬件可重复替换，进而最大化的保证本设备的适用性与应用范围。
附图说明
图1是产品总体设计框架示意图。
图2是无线通信透明转发器的示意图。
图3是控制单元示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，如图1所示，用于地面移动通信终端的通信，包括无人机平台、无线通信透明转发器、系统监控单元，所述无线通信透明转发器搭载在无人机平台上，所述系统监控单元与无人机平台、无线通信透明转发器通过无线通信连接，所述地面移动通信终端与无线通信透明转发器通过Ku频率信号通信连接。无人机平台，搭载着无线通信透明转发器，升空后可实现在其视野覆盖范围内的高频无线电中继通信。系统监控单元，用于操控无人机、监视信道资源的使用情况、调整无人机中继通信平台工作参数等。地面移动通信终端为无人机中继通信平台的服务对象。
无线通信透明转发器可以采用现有的无线通信中继站，也可以采用如图2所示无线通信透明转发器，所述无线通信透明转发器包括控制单元、接收天线、滤波器一、接收放大器、变频器、滤波器二、可调衰减器、发送放大器、合路器、发送天线、本振发生器、高稳参考源、信标发生器，所述接收天线、滤波器一、接收放大器、变频器、滤波器二、可调衰减器、发送放大器、合路器、发送天线依次通过信号连接线连接，所述控制单元分别与本振发生器、可调衰减器、信标发生器通过信号连接线连接，所述高稳参考源分别与本振发生器、信标发生器通过信号连接线连接，所述本振发生器与变频器通过信号连接线连接，所述信标发生器与合路器通过信号连接线连接。如图3所示，为控制单元的结构示意图，所述控制单元包括芯片U1~U5、电容C1~C22、电阻R1~R7。
接收天线主要完成对地面通信终端发射信号的接收功能，对于Ku和Ka频段采用喇叭天线加波导同轴转换方法。
滤波器一完成对有用频带以外的无用信号的抑制。
接收放大器用于对接收信号进行预先放大。
变频器用于将接收信号和本振混频产生发送频率信号。
滤波器二滤除混频产生的无用信号。
可调衰减器用于调整发射功率。
发送放大器用于将发送信号进行功率放大。
合路器用于将发射信号和信标信号合路。
发送天线通过同轴波导转换想地面发射信号
本振发生器用于产生1.75GHz 的本振信号，该信号频率可调整以适应不同需求。
高稳参考源为10MHz 恒温晶振。
信标发生器可在发送频段内产生信标信号，可标识转发器的空间地理位置和工作情况。
控制单元用于控制本振发生器产生本振频率、控制可调衰减器的通道衰减量、控制信标发生器信标频率及其电平。电源模块用于产生转发器所需电源。
无线通信透明转发器的技术指标参数如下，接收频率：12.25GHz～12.75GHz；发送频率：14GHz～14.5GHz；最大发送电平：+7dBm；通道增益：20～50dB；信标频率：12.25 GHz～12.75GHz 可设；信标发送电平：-20～0dBm。设备参数包括：工作时长大于7 小时（配备80WH电池）；存储温度为-40-85 摄氏度，工作温度为-35-75；防护等级为IP67。
该设备采用变频透明转发技术体制，使用Ku 频率，整体采用模块化设计。其中，射频端采用标准化的接口，而基带采用无线软件重定义（SDR）可实现不同无线通信场景和工作模式下的快速配置切换，可快速部署行程单蜂窝形态的通信网络，支持网内用户各种通信业务。本设备在设计时要求采用通用并且可适配常见地面移动通信终端的技术体制。整体硬件可重复替换，软件采用可重定义和加载的模块化设计，进而最大化的保证本设备的适用性与应用范围。
本设备面向地面通用或者定制化的移动通信终端，提供各种组织方式的无线信号透明转发。其基本功能描述为：1）地面移动通信设备无线通信信号的接收与功率放大；2）地面移动通信设备无线通信信号合路与分发。
本实用新型解决了地面2/3/4/5G 通信网络无法覆盖或者需要建设专有通信网络的地面应急通信、车联网通信、集群通信、军警单兵/班组/局域网通信等各种宽带通信需求。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，用于地面移动通信终端的通信，其特征在于：包括无人机平台、无线通信透明转发器、系统监控单元，所述无线通信透明转发器搭载在无人机平台上，所述系统监控单元与无人机平台、无线通信透明转发器通过无线通信连接，所述地面移动通信终端与无线通信透明转发器通过Ku 频率信号通信连接；所述无线通信透明转发器的最大发送电平：+7dBm；通道增益：20～50dB；所述无线通信透明转发器的信标频率：12.25 GHz～12.75GHz；信标发送电平：-20～0dBm；所述无线通信透明转发器的接收频率：12.25GHz～12.75GHz；发送频率：14GHz～14.5GHz。
2.根据权利要求1所述基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，其特征在于：所述无线通信透明转发器的射频端采用标准化接口。
3.根据权利要求2所述基于无人机平台的无线通信透明转发器设备，其特征在于：所述无人机平台中的电池为80WH 电池。
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| CN111132034A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-05-08 | 广东工业大学 | 一种集群无人机群间通信控制方法及装置 |
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2019
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| CN110572797B (zh) * | 2019-10-28 | 2021-06-25 | 西安电子科技大学 | 用于应急通信的探路网拓扑结构及其路由方法 |
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