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基于无人机平台的LTE集群系统在反恐救援中的应用

范文

潘青亮江国焱林柳梦

【摘要】无人机平台能够支持多种载荷安装，已经在国防和经济建设中得到广泛的应用。本文针对日益迫切的反恐救援需求，提出一种基于无人机平台的LTE集群中继系统设计方案，实现山区密林等特殊环境下的网络覆盖功能。

【关键字】应急通信无人机 LTE集群反恐救援

一、引言

应急通信系统作为一种非常态下使用的特殊通信手段，在应对大型聚会、抗震救灾及反恐救援等各类突发事件时，能够快速、机动、及时的做出反应，为指挥中心提供持续不间断的第一手现场信息，具有不可替代的重要作用。

二、应用背景

新疆地区是我国不可分割的一部分，由于地处边疆，周围山区地广人稀，山高林密，地理情况比较复杂，国内外敌对势力及恐怖组织一直蠢蠢欲动，时不时的教唆、窜动和实施一些性质恶劣的破坏行为，严重危害了人民群众生命和财产安全。

本文针对山区密林等特殊环境提出了一种基于无人机平台下的LTE集群中继系统的构建，实现复杂地理环境下的无缝覆盖。

三、系统组成

3.1网络原理

大型固定翼无人机平台具备长航时、高可靠性、升限高、部署快等特点，适合于大范围长时间特点区域的巡航扫描任务，已经在测绘、航拍、地质、石油、林业和边防巡逻等多个行业得到广泛的应用。与此同时，基于LTE的宽带集群通信系统已经在我国大范围的推广和布置，能够为用户提供高质量的音视频网络体验。

通过在无人机上搭载小型集群基站系统，能够大大提升集群天线的覆盖能力，为辖区用户提供连续、立体的4G宽带信号覆盖服务，在边防巡逻、反恐救援、围剿等活动中能够发挥巨大的作用。

基于无人机平台的集群中继系统，结合传统LTE集群系统的宽带宽高速率等特点和无人机平台的长时滞空和快速部署等优点，通过将基于LET系统的集群中继集成在无人机平台上，采用长时盘旋飞行模式，为目标区域提供不间断的网络覆盖服务。

LTE宽带集群中继系统采用OFDM调制方式和MIMO天线技术，具有极高的频谱利用率，在1.8GHz的频带上最高支持4km范围内的区域内无线信号覆盖。系统支持多用

户信道共享，能够为一线提供稳定可靠的传输信道，具体原理如图2所示。

3.2应用架构

无人机平台能够搭载LTE中型集群基站系统，集群系统配置BBU、RRU和嵌入式OMC系统，通过远程多媒体调度对辖区内多个接入终端进行监控和配置。系统支持单兵作战图传、手持机、车载机、AP终端等多种终端随时无缝接入。

集群配置可以设置不同权限的终端，对各个作战队伍进行灵活编队，队员之间可以实现资源互享，也可以临时组队，短时间内形成作战能力，特别适合野外作战下瞬息万变的复杂环境。

指挥中心可以临时设置在前线车载站附近也可以设置在后端控制室，通过远程多媒体调度系统简单设置，各集群终端与指挥中心、终端与终端之间可以实现实时的音视频互通，实现作战信息下发、地理信息、周围环境及突发状况的信息共享功能。

3.3 链路配置

这里时隙配置采用UL：DL=3：1进行覆盖估算，其中集群基站天线增益3.5dBi，终端设备发射功率为25dBm。设置如下所示：

在可用带宽20MHz、2T2R、时隙配置采用UL：DL=3：1配置情况下，系统平均吞吐量能力如下：

数据上传业务中，每部终端可以达到1024kbps的传输速率，下行业务中，最高可以支持4096kbps的传输速率。

3.4系统功能

基于无人机平台的集群中继系统的设计，能够在任务执行区域范围内，为作战单位提供高速率不间断的LTE网络无缝覆盖，系统主要功能包括：

1）为指挥中心提供实时的前线参考信息。

2）所有作战节点即开即用，无需过多应用设置，能够方便接入网络系统。

3）各个作战节点之间可以实现实时信息共享，互通险情，降低受损率。

4）支持远程任务指令直接下发到特定单兵，实现下行精确控制。

5）兼容现有作战系统，支持信道加密技术。

3.5实际应用

基于无人机平台的LTE集群系统，支持多种应用模式，具体表现在以下几个方面：

1）纯集群模式。无人机平台只搭载一套集群系统，通过设定固定巡航路径，为特定区域提供一段时间的网络覆盖服务。

2）卫星辅助应用模式。无人机平台同时搭载集群系统和机载卫星通信设备，飞行过程中指挥中心可以根据当前作战需求实时规划路径，对战场态势做出及时反应。

3）地面机动应急指挥车辅助模式。配合现有卫星通信指挥车，无人机集群系统能够同地面应急车载系统进行伴飞，以车载系统为指挥中心，建立指定范围内的网络覆盖服务。

四、结束语

本文提出了一种基于无人机平台的集群中继系统，通过LTE集群系统为突发事件所在区域提供及时的信号覆盖，为边疆地区地广人稀的恶劣环境下的反恐救援任务提供了一定的设计参考依据。

参考文献

[1]潘青亮，林柳梦.公安系统应急通信中混合网络体制的设计[J].信息通信，2016，（5）.

[2]杨春香，赵书伦，杨帆.现代应急卫星通信系统应用综述[J].导航与控制，2011，（2）：75-78.

[3] 吕臻.应急通信指挥车的智能化管理[J].电信快报：网络与通信，2015（01）：24-26.

[4]张雪丽.应急通信技术体系及标准化问题探讨[J].现代电信科技，2009，（2）：25-28.

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