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摘要:在成立國家應急管理部后，國家越來越重視災害事故后應急通信保障能力。為了使災后地面通信設備被損害，從而無法對正常通信進行保證的問題得到解決，根據無人機機載基站快速創建天地一體化網絡應急通信方案也備受重視。以此，本文就將5G技術作為基礎，開發無人機智能組網的應急通信方案。

關鍵詞:無人機；5G網絡；智能組網；應急通信技術

1應急通信系統的架構

1.1總體結構。圖1為高空平臺應急通信系統結構，主要包括非系留式和系留式。非系留式應急通信系統主要包括機載基站、高空平臺、核心網、大王宏站和回傳終端等。在高空平臺中創建回傳終端和機載基站，通過機載基站廣覆蓋應急通信網絡，回傳終端能夠使用戶數據和信息及時在大網宏站回傳。核心網能夠實現會話管理、接入管理與用戶數據管理和轉發等功能，整體應急通信系統數據傳輸的流程為：用戶終端和機載基站相互連接，機載基站處理數據后回傳終端使處理之后數據在核心網、宏站中傳輸，最后通過核心網網元在互聯網中轉發。系留式應急通信系統利用專用電纜和電源實現不間斷的數據傳輸和供電，基于一定荷載連續懸停在空中，遠距離長時間的通信覆蓋。系留式應急通信主要優勢就是方便操作、機動性強、體積小等，使目前應急通信不同場景的需求得到滿足。1.2高空平臺。基于高空平臺應急通信系統對于空中平臺特性要求比較高，比如長時間續航、運輸便捷、快速靈活部署、滯空穩定、載荷大等。目前無人機、氦氣球、熱氣球等被廣泛應用到高空平臺中，系留式熱氣球的成本比較高是，升到1000m高空的時候覆蓋范圍為50km。但是熱氣球體積比較大，充放氣時間比較長無法及時升高空，滯留時間比較短，對于氣候條件具有較高的要求。氦氣艇的滯空時間比較長，但是體積比較大，成本高。無人機主要包括專業級和民用級兩種類型，其中民用無人機的載荷與體積比較小，并且飛行時間比較短，所以無法在應急保障系統高空平臺中使用。專業無人機包括固定翼和旋翼兩種類型，固定翼無人機的尺寸比較大，起降具有場地限制，操控比較復雜。旋翼無人機的體積比較小，并且結構簡單，重量輕。并且專用電纜與電源能夠為旋翼無人機提供不間斷供電，實現連續不間斷懸停，使地形對于天線覆蓋影響得到解決。旋翼無人機具有攜帶方便、成本低、操作簡單的特點，被廣泛應用到應急通信領域。1.3機載基站系統。機載基站系統主要包括光電復合纜、基站天線、輕量化基站等。輕量化基站一般使用超短波通信基站或者4G一體化通信基站，使用4G一體化站的時候，基站包括電源模塊、射頻拉遠單元、基帶控制單元，使用輕量化設計，在應急通信現場根據無人機升高后懸停，構成基于基站的大覆蓋范圍4G無線專網。光電復合纜使地面應急通信車電能到高空平臺機載基站系統進行傳輸，以此實現空地數據雙向光纖傳輸，光電復合纜基于應急通信車控制能夠釋放和收起。基站天線一般使用定向天線或者全向天線將接收與發射能力提供給基站，天線水平角度一般為360°，天線增益一般為7dBi-15dBi之間，垂直角度在15°-20°之間。

2應急通信組網規劃

全面考慮5G組網通信結構，對組網規劃進行全面研究。在進行規劃的過程中，要使網絡使用期望值得到提高，使用大數據具體分析和靜止細化的方式規劃設計。與場景網絡建設結合，使網絡組網規劃精準性得到提高，在傳統路測中尋找網絡規劃問題，并且設置網絡系統建設期望功能，使組網初始規劃操作步驟得到完善。實現規劃定位分析，精準掌握規劃方案的執行進度，利用數據分析對規劃預留信息進行處理。使規劃操縱性能得到加強，提高規劃的執行能力，降低研究空間內外信號的接收差異。對操作精準度進行保證，針對操作層面用戶的需求創建區域信息數據庫，并且對規劃信息精準查找，得到最終定位信息。通過仿真精密系統拷貝數據，提供給無網絡覆蓋相應的動態測試，得到動態結果，和具體網絡情況與業務需求對以下情況進行考慮：其一，精準部署低功率網絡基站，使無線延時傳感性能得到加強加強，要求和超高頻率信號譜與大規模天線結合；其二，根據網絡情境拓撲構造部署干擾區域，對干擾協同管理功能進行協調，方便組網規劃。考慮部署計劃，提供給網絡良好多連接情況，實現組網最終規劃。將收集信息作為主要目標，因為災區環境比較惡劣，缺乏穩定電力供應，智能手機網絡在時間推移過程中具有多變、不穩定、通信中斷與節點消失等問題，為了對信息完整性進行保證，本文提出兩種方案：其一，使用分布式存儲技術。使每個5G節點作為災情存儲設備。在某節點被破壞的時候，并不會對網絡存儲信息總量造成影響，但是會導致存儲壓力，如果存儲能力比較弱的時候無法將全部災情信息都存儲；其二，災情信息簡化技術。使用原本應急系統的基礎為有網絡，不管是文字或者圖片都能夠通過網絡在監控中心傳輸，在網絡異常的時候無法收發圖片和文字。本文使用文字描述方式替代圖片手機災情信息，通過簡單文字描述對受災嚴重程度進行判斷。通過以上兩種技術，各網絡通過一個節點就能夠對全部災情信息進行傳輸，對網絡信息傳輸完整性進行保證。之后，使信息到外部應急指揮中心傳輸，通過無人機方法收集地區信息，并且使收集的災情信息到應急響應中心傳輸。為了能夠收集全部網絡災情信息，要求無人機進行地毯式搜索，并且在搜索到信號的時候傳輸數據，完成傳輸之后繼續搜索，直到完成任務或者燃料即將耗盡。震后受災群體利用手機wifi創建三個災區內部通信網，利用信息共享實現部分互救與自救行動，但是還有部分被困人員需要外部專業救援人員救助。將已經編輯過的生活必需品、失蹤與受傷的情況，在內部通信網絡共享，對災區外部發送災情信息。因為災區被毀壞，救援人員無法開車到此地區，在道路損毀邊緣地帶利用無人機收集災情信息，對災區內部創建無線通信網絡搜集，使此網絡中所存儲的災情信息在應急指揮中心傳輸進行分析。無人機搜索范圍將無人機作為球心，半徑設置為70m的球形內部。假如飛行高度垂直地面10m，此無人機映射地面搜索半徑為69.3m。在對內部網絡信號檢測過程中，懸停在此處，并且對網絡共享災情信息進行搜索，使災情信息在應急指揮中心傳輸，搜索完成后根據原計劃路線進行搜尋，直到搜索全部災區。

3結束語

無人機通信系統在無人機技術不斷發展的過程中逐漸興起，使人們對應對自然災害能力得到提高，降低災害導致的損失。在自然災害，比如泥石流、地震、洪水爆發、大風沙、雪災等，如果有線通信網絡受到破壞，通過無人機通信系統迅速創建全新通信系統，從而快速和災區聯系，使救災工作能夠順利的開展。另外，基于5G的無人機應急通信系統不僅僅能夠應用到應急通信、搶險救災中，未來還能夠積極應用到其他各領域中。

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作者:羅瑤 羅進 單位:重慶信科設計有限公司