[发明专利]一种基于无人机和无线设备的应急救援通信网络组网方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机和无线设备的应急救援通信网络及组网方法，属于灾难救援、应急通信技术领域。本发明在硬件上主要涉及无人机、无线设备、GPS定位装置、远程基站，由无人机组成空中无线网络，无线设备组成地面无线网络，通过在地面无线网络和无人机网络之间建立通讯，为发生灾难的区域提供临时通信网络或者连接两个因非人为的原因而被隔离的网络。本发明首先根据受灾面积、受灾地区的地形、受灾地区的人口数量、密度等情况合理设计地面无线网络的分布以及选择无线设备、无人机的数量。相对现有技术，本发明可以扩大网络覆盖面积，增强网络的稳定性，提高系统的安全性，延长无人机工作时间，减缓能量消耗的速度。

技术领域

本发明涉及灾难救援、应急通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于无人机和无线设备的应急救援通信网络及组网方法，本发明具体涉及到无人机和无线设备的数量选取和部署以及组网，通过多个无人机挂载无线设备，组成空中网络，与地面部署的无线路由器组网，可建立一个灾区救援应急网络，实现人力和物力资源的合理调配。

背景技术

在我们日常生活中，自然灾害如泥石流、山体滑坡、地震、海啸以及重大事故具有突发性和不确定性，这些事件通常影响范围广、破坏力大，导致灾害过后基础设施被损坏，道路阻塞，影响灾后恢复和救援。在以往我们通过卫星查看灾区受灾情况，成本大，不方便，现有的通信车在道路相对通畅的地区还可以提供服务，但是对于像发生泥石流、地震的区域，交通瘫痪，通信车也无法驶入提供临时通信服务，无人机作为科技发展的产物，我们可以充分利用这一科技产品为我们的救援工作提供一臂之力。

近年来，微型无人机发展迅速，已经能够进入大众市场，并且应用广泛。民用领域如电力巡检、农业保险、城市环保、影视拍摄、活动录像、森林防火等，军用领域如战场侦察和监视、边境巡逻等。微型无人机之所以能够快速发展，因为其机动性强、成本低，能够实现自动巡航，减少了大量人力工作，降低风险，生存能力强。

目前已有大量研究把无人机应用于灾难救援工作，可见其能够发挥的重要性，但目前的微型无人机多以锂电池为动力来源，无法在空中实现长续航，无人机在工作过程中，其最大的能耗来自螺旋桨，小型无人机的螺旋桨在空转时转速为1000转/分钟左右，正常工作时每分钟能够达到12000-20000转/分钟，因此目前以锂电池提供电力支撑的小型无人机的空中续航时间一般为30-60分钟。为了解决无人机空中续航时间短的问题，国内研究学者向系留式无人机发力，所谓系留无人机如图2所示，是将无人机和系留综合缆绳结合起来实现的无人机系统，系留无人机通过光电综合缆绳传输电能，使无人机可以不受电能限制而长时间停留在空中，虽然系留式无人机实现了长滞空，但是因为缆绳的存在，无人机的机动性大大降低，车载式系留无人机可以适应道路通畅的场景，像发生灾害的地区道路桥梁损毁，车辆无法驶入，不能提供服务。

经检索，将无人机应用于应急通讯的方案也已有较多公开，如专利申请号201710452082.7，申请日为2017年6月15日，发明创造名称为：一种应急通讯无人机及系统；该申请案即将应急通讯基站装设在无人机上，用于对指定区域进行通讯覆盖，以实现指定区域内终端的相互通信以及指定区域内终端与指定区域外的网络的相互通信；应急通讯基站通过系留线缆接口连接系留线缆，并与调度台通信连接，用于根据调度台的调度管理提供通讯业务；该申请案解决了现有的应急通讯基站网络覆盖面积小的问题。但并没有解决因为缆绳的存在，无人机的机动性大大降低的问题

专利申请号201611073568.1，则公开了一种集群无人机分布式快速通信系统及通信方法，该申请案包括多个无人机及地面站的1个上位机，多个无人机及地面站的1个上位机之间依次串联连接。该申请案将通信任务分布到各个无人机上，实现分布式通信，提高了通信系统的鲁棒性和抗干扰性，即使任何一架无人机失联了也不影响整个系统的通信运转弱化地面站的功能，地面站只是一个应急处理和显示信息的工具，而不是整个系统的核心。但该申请案并没有解决无人机因到处飞行而产生大量能耗，而无人机电池容量有限的问题，并不能为灾区提供一个稳定的、可扩展的、持续的网络服务。

发明内容

1.发明要解决的技术问题