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系留无人机应急通信系统解决方案

系统概述

      系留无人机由地面电源供电,通过系留线缆向空中的无人机平台输送电能,可实现无人机不间断的空中悬停,最大悬停高度可达200米以上,且操作简单,一键自动起降,并可根据需要搭载应急通信设备、光电监测设备等各类应用载荷。系留无人机系统有以下主要特点:

  • 航时长,地面供电 24 小时不间断滞空
  • 载荷大,最大15kg 有效净载荷
  • 飞行稳定性好,200m高空稳定平台
  • 定位精度高,厘米级精确定位
  • 平台适应性强,地面固定、车载、舰载应用均可
  • 智能化程度高,自动精确跟随移动基站车辆位置
  • 操作简单,一键自动起降


      系留无人机应急通信系统是系留无人机平台与应急通信需求深度结合的应用,如图1所示,在系留无人机上搭载LTE设备后快速升空,从空中与远端地面的室外型CPE设备与IP摄像头、手机、背负台等地面终端建立通信,然后将从这些终端获取的高清现场图像和语音等信息通过系留线缆中的光纤传输到地面车辆内部的车载LTE系统指挥控制中心,实现远距离大范围的宽带应急通信。

       系留无人机可自由搭载自组网电台、集群微型基站、LTE微型基站等多种通信载荷,形成多种灵活的通信应用配置方式,在核心区域快速开通通信服务,在后方指挥中心、现场指挥部与前方任务队伍间形成超短波通信和宽带视频通信的大区域覆盖应急通信网络,可提供语音、视频等应急通信保障服务,具有全天候工作、滞空时间长、高机动性、快速部署、一体化小型设计、使用简单、支持分布式组网通信等特点,可广泛应用于应急通信各领域。

系统组成

系留无人机应急通信系统主要包含无人机升空平台和地面系统两大部分,如图2所示:
1) 无人机升空平台:六旋翼无人机、系留飞控系统、机载DC/DC电源模块、机载LTE设备;
2) 地面系统:系留综合控制箱(内置系留线缆及收放控制机构和地面AC/DC电源模块)、发电机、地面站、地面CPE设备、地面核心网设备。



无人机在应急通信领域的应用优势

       无人机应用在应急通信领域,具有快速部署、轻便灵活、起降环境要求低、响应快速等特点,能实现大范围快速、可靠、低廉的宽带通信,在突发自然灾害、通信基础设施受到破坏、通信环境恶劣等条件下,其应急通信能力优势明显,可以取得传统手段无法获得的巨大功效。

       常规的应急通信手段往往无法满足长距离、语音、视频等通信要求,特别是在许多复杂现场,由于地形复杂阻碍电磁波传播、使得应急通信效果受影响更大。众所周知,天线高度是影响无线通信覆盖范围的主要因素之一,天线越高,地形对电磁波传播的影响越小,对通信链路质量的改善越显著。一般的应急通信车天线高度不超过15米,而且很多时候容易受被地形影响,难以深入到核心区域。而使用无人机这种升空平台搭载通信设备,将天线或其它通信设备高高升起,则可以很好地解决复杂地形条件下的电磁波覆盖问题。

       受限于无人机的飞行搭载能力、滞空时间等因素,无人机通信早期主要选用大中型固定翼无人机和无人直升机作为通信平台,这些平台虽然载荷能力强、飞行高度大、飞行距离远、滞空时间长,但同样存在着体积大、系统复杂、维护保养复杂、训练成本高、回收条件要求高、操作灵活性不够、需协调飞行空域等诸多限制,这些不足决定了其很难在应急通信应用中得到广泛推广。

       较之大中型固定翼无人机和无人直升机,微小型多旋翼无人机具有体积小、重量轻、便于携行、操作简单、训练保障要求低、起降环境要求低,维护保养简单、飞行状态改变灵活,可稳定悬停等优势,特别在采用系留技术后,无人机平台可长时间悬停在空中某一区域,实现连续通信保障。


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