本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種災害應急通信方法及其系統(tǒng)。

背景技術：

當前自然災害等災難性事件發(fā)生后，由于災害地點的地表、建筑均會受到嚴重破壞，導致光纖、微波通信中繼站等通信設備受到極大的損壞，使得受災地區(qū)的通信網(wǎng)絡處于中斷狀態(tài)。而及時的建立起通信網(wǎng)絡對于救災搶險等具有重大的意義。

在現(xiàn)有的災害現(xiàn)場應急通信網(wǎng)絡建立中，通常采用移動式通信設備車輛來建立臨時的通信網(wǎng)絡。上述使用移動式車輛的方式容易受到地形結構的限制，覆蓋范圍有限，并且由于車輛機動性能的限制，無法實現(xiàn)全方位的覆蓋。

另外，還有結合低軌道或者中高軌道衛(wèi)星進行通信的方式。雖然這種通信方式覆蓋范圍廣，不受地形限制。但是由于結合使用了衛(wèi)星，通信成本較高，而且用戶終端需要特別配備，無法大規(guī)模的推廣使用。而且數(shù)據(jù)鏈路較窄，數(shù)據(jù)傳輸延時較長，無法充分的滿足災區(qū)的通信要求。

因此，現(xiàn)有技術還有待發(fā)展。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種災害應急通信方法及其系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術中災害應急通信方法無法良好的滿足災區(qū)通信要求的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案：

一種災害應急通信方法，其中，包括如下步驟：在飛艇上設置微波通信設 備；定位災害發(fā)生的地點及確定波及范圍；依據(jù)所述災害發(fā)生地點及波及范圍信息，確定飛艇設置位置；將所述飛艇投放于大氣平流層中，移動到所述飛艇設置位置，作為微波通信站。

所述的災害應急通信方法，其中，通過化學電源或者太陽能電源的方式為所述飛艇的微波通信設備供電。

所述的災害應急通信方法，其中，所述“將所述飛艇投放于大氣平流層中，移動到所述飛艇設置位置”的步驟具體包括：在所述飛艇中設置衛(wèi)星定位裝置；通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定所述飛艇位置；依據(jù)所述飛艇位置信息，將所述飛艇移動到所述飛艇設置位置。

所述的災害應急通信方法，其中，所述飛艇的移動通過內(nèi)部設置的位置控制系統(tǒng)自主控制以及通過地面控制站遙控控制。

所述的災害應急通信方法，其中，所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)具體包括北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

所述的災害應急通信方法，其中，所述微波通信設備還設置一備用中繼鏈路；所述備用中繼鏈路的微波通信方式為衛(wèi)星通信。

一種災害應急通信系統(tǒng)，包括若干用戶終端、地面通信系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括搭載有微波通信設備、運行于平流層，作為微波通信站的飛艇。

所述的災害應急通信系統(tǒng)，其中，所述飛艇上設置有為飛艇機載設備供電的化學能電池及太陽能電池。

所述的災害應急通信系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括用于定位飛艇位置的衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及控制飛艇移動的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括遙控控制飛艇位置的地面控制站以及設置在飛艇內(nèi)部，自主控制飛艇位置的位置控制系統(tǒng)。

所述的災害應急通信方法，其中，所述系統(tǒng)還包括一備用中繼鏈路，所述備用中繼鏈路的微波通信方式為衛(wèi)星通信。

有益效果：本發(fā)明提供的一種災害應急通信方法及其系統(tǒng)，通過使用飛艇 作為運載及浮空工具，攜帶相關的通信設備形成一個空中的移動通信站點，能夠迅速的為災害地點建立無線通信網(wǎng)絡。由于飛艇處于較為穩(wěn)定的平流層，能夠方便的移動而不受到災區(qū)地面環(huán)境的限制，而且高空中能夠實現(xiàn)對地面全方位的通信網(wǎng)絡覆蓋。另外，上述采用飛艇的方式較直接使用衛(wèi)星通信成本能夠大幅降低，同時可以實現(xiàn)較短的延時以及充足的數(shù)據(jù)傳輸量，良好的滿足了災害發(fā)生的應急通信需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施例的災害應急通信系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明具體實施例的災害應急通信方法的方法流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種災害應急通信方法及其系統(tǒng)。為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，為實現(xiàn)本發(fā)明所述災害應急通信方法的系統(tǒng)。

所述系統(tǒng)包括若干處于災害波及范圍內(nèi)的用戶終端100、處于災害波及范圍外，的地面通信系統(tǒng)200以及搭載有微波通信設備的飛艇300。其中，所述飛艇300可以依據(jù)實際需求設置若干艘并穩(wěn)定的位于某一地點中。

所述飛艇上包括動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機載微波通信設備以及為上述機載設備供電的化學能電池及太陽能電池。所述化學能電池具體可以采用任何合適的化學電池，例如鋰離子電池。太陽能板能夠利用太陽能為化學電池充電，實現(xiàn)良好的資源利用。

所述動力系統(tǒng)可以采用現(xiàn)有常用的推進系統(tǒng)，例如螺旋槳等等。所述控制系統(tǒng)具體為具有一定運算能力，可接收外界數(shù)據(jù)并進行預設程序運算的中央智能系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)依據(jù)獲取的外界數(shù)據(jù)并經(jīng)過計算后控制動力系統(tǒng)的運作來實現(xiàn)對飛艇的運行控制。

在一較佳具體實施例中，所述系統(tǒng)還包括定位飛艇位置的衛(wèi)星定位系統(tǒng)400。在所述飛艇上設置對應的位置傳感器以實現(xiàn)飛艇位置的獲取。另外，所述系統(tǒng)還可以包括一備用中繼鏈路，所述備用中繼鏈路的微波通信方式為衛(wèi)星通信。當然，所述飛艇上還可以依據(jù)實際需要，增添或者減省一些功能模塊。

如圖2所示，為本發(fā)明具體實施例的一種災害應急通信方法。其中，所述方法包括如下步驟：

S1、在飛艇上設置微波通信設備。飛艇具體為一種輕于空氣，具有動力及控制系統(tǒng)的航空器，具有滯空時間長，飛行成本低等諸多優(yōu)勢。所述飛艇具體可以使用硬式飛艇或者軟式飛艇。一般的，為實現(xiàn)較高的安全性，使用氦氣作為飛艇的充氣氣體。在本發(fā)明的一具體實施例中，通過化學電源或者太陽能電源的方式為所述飛艇的微波通信設備供電。采用電力作為飛艇機載設備的能量源，具有良好的節(jié)能及環(huán)保效果，實現(xiàn)資源再生。

考慮到飛艇的承載能力以及成本，可以由飛艇攜帶微波通信設備，并經(jīng)由處于災害波及區(qū)域外的地面微波中繼站對通信微波進行接力式傳輸(即采用微波中繼的方式)。采用上述微波中繼的方式，即具備了微波通信傳輸容量大、傳輸質量高、傳輸距離遠，無需固體物質傳輸?shù)膬?yōu)點又有效的簡化了飛艇需要攜帶的通信設備(為實現(xiàn)上述功能，通常只需攜帶微波天線、發(fā)射機以及接受機即可)。

S2、定位災害發(fā)生的地點及確定波及范圍。所述災害可以包括地震、山洪、暴雨等自然災害以及化學污染、化工爆炸等人為災害。通過衛(wèi)星、實地搶險等多種途徑獲得不同的信息并綜合獲得最終的災害事件的影響范圍，具體需要實現(xiàn)建立上述應急通信網(wǎng)絡的波及范圍。

S3、依據(jù)所述災害發(fā)生地點及波及范圍信息，確定飛艇設置位置。例如，在災害發(fā)生地點的波及范圍較小時，可以設置一個飛艇位置在災害發(fā)生地點處即可。

應當說明的是，所述飛艇位置也可以包括一個或者多個(即相應的部署若干飛艇)，例如，確定需要的目標應急通信網(wǎng)絡后，可以依據(jù)實際需要的數(shù)據(jù)鏈路數(shù)量以及通信網(wǎng)絡強度、傳輸量等等設置合適數(shù)量的飛艇及飛艇的設置位置。

S4、將所述飛艇投放于大氣平流層中，移動到所述飛艇設置位置，作為微波通信站。平流層是大氣層中不發(fā)生對流運動的一層。其能見度較好、飛艇在其中受力穩(wěn)定，非常適合飛艇保持長期的浮空從而建立穩(wěn)定的應急通行網(wǎng)絡。所述投放方式具體可以采用任何合適的投放方式，例如，可以令飛艇直接從地面起飛，到達平流層高度后依靠自身動力系統(tǒng)移動至對應的飛艇設置位置，形成應急通信網(wǎng)絡。或者，將飛艇存放于固定翼飛機中，固定翼飛機在臨近飛艇設置位置后釋放飛艇，再由飛艇依靠自主動力系統(tǒng)精確的移動到飛艇設置位置來建立應急通信網(wǎng)絡。

具體的，“將所述飛艇投放于大氣平流層中，移動到所述飛艇設置位置”的步驟具體包括：首先在所述飛艇中設置衛(wèi)星定位裝置。然后，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定所述飛艇位置。最后依據(jù)所述飛艇位置信息，將所述飛艇移動到所述飛艇設置位置。所述衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以采用現(xiàn)有合適的定位系統(tǒng)，例如北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

依據(jù)定位系統(tǒng)提供的飛艇位置信息，飛艇中內(nèi)置的控制系統(tǒng)控制飛艇能夠精確的移動到指定的飛艇放置位置中。較佳的是，所述控制系統(tǒng)采用反饋式控制機制，地面系統(tǒng)監(jiān)控應急通信信號強度，并將其反饋到飛艇控制系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)依據(jù)當前信號強度，控制飛艇的當前位置在固定的范圍內(nèi)移動。當然，所述飛艇的移動還可以由地面控制站進行遙控控制。兩種不同的控制方式可以分別負責不同類型的移動。例如，可以使用遙控控制的方式控制飛艇大范圍的移動，通過飛艇控制系統(tǒng)控制飛艇的反饋性位置調(diào)整移動。

在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述微波通信設備還可以設置一備用中繼鏈 路；所述備用中繼鏈路的微波通信方式為衛(wèi)星通信。僅采用單一的微波中繼方式可能由于地面系統(tǒng)微波接收方面的故障而導致整體應急通信系統(tǒng)的癱瘓。因此，為保證所述應急通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設置額外的衛(wèi)星通信作為備用中繼鏈路。當微波中繼出現(xiàn)故障時，可以自動的切換到衛(wèi)星通信模式以保證基本的通信需求，而當微波中繼恢復時，則重新自動切換為微波中繼。

實施例1

使用固定翼飛機投放飛艇時，對飛艇位置的調(diào)整方法：

設計算獲得的，需要設置飛艇的位置為第一位置X，由經(jīng)度X、維度Y及海拔高度Z三維坐標所定義。

固定翼飛機到達預定的平流層高度后，釋放飛艇。

然后由地面系統(tǒng)遙控控制飛艇移動到以第一位置X為球心，半徑r的球形區(qū)域內(nèi)時，即認為達到預定位置，r＝1.5米。

切換為飛艇內(nèi)部的控制系統(tǒng)進行位置反饋控制。

位置反饋控制模式如下：

A1、每隔1min刷新獲取一次飛艇位置信息(即維度、經(jīng)度、海拔信息)。

A2、若某一三維坐標超出預定位置(即上述球形區(qū)域)，則驅動動力系統(tǒng)使飛艇沿超出位置反向移動半徑r的距離。

重復步驟A1及A2，使飛艇位置維持在所述球形區(qū)域內(nèi)。

可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案及本發(fā)明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。