[发明专利]应急无线通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及应急无线通信领域。

背景技术

在地震、洪水、泥石流等自然灾害发生时，灾害区域的通讯、电力、交通、能源等基础设施极易遭到破坏，使得灾区完全与外界失去联系。近年来，国内外频繁遭遇各种自然灾害，从历史经验来看，在灾难发生后第一时间建立与灾区的通信是救灾工作的首要问题。及时恢复通信可以使得灾区外部迅速的了解灾区的实际受灾情况，总指挥部可以根据实际灾情来做出更加实际、准确的救灾方案。及时恢复通信能够使得灾区内部的灾民迅速相互通信，在灾区政府、单位的领导下迅速展开自救。及时恢复通信能够让广大灾民及时和内外沟通，了解灾情，安抚灾民恐慌的心理。目前已有学者和研究机构提出了较多方案，但这些方案的核心思想均是建立一套全新的应急救灾通信系统，仅仅面向特定的用户，且成本较高。

当前，随着蜂窝移动通信系统的发展和成熟，全球蜂窝移动通信用户已在2010年超过50亿。大多数用户一般都具有随身携带手机的习惯。因此，如果能够在灾难发生后迅速恢复蜂窝移动通信设施，则能够满足大多数用户的通信需求。一般而言，蜂窝移动通信系统可以大致分为用户侧设备和网络侧设备。用户侧设备(User Equipment)主要指移动台(Mobilestation)和用户识别模块(Subscriber Identity Module)。网络侧设备主要包括基站(Base Station)，基站控制部(Base Station Controller)以及移动交换中心(Mobile Switch Center)等核心网设备(在不同的蜂窝移动通信系统中会有所不同)。灾难发生后，网络侧设备一般会由于倒塌、断电、毁坏等原因而停止工作，而用户侧设备一般由于体积小而保持完好，因此，如何在灾难发生后迅速恢复网络侧设备成为救灾的关键，主要工作包括恢复基站、基站控制器等设备，以恢复用户终端与基站之间的通信，而对于基站与其他核心网设备之间的通信，如基站与移动交换中心、定位服务器，以及其他网络之间的数据交互，则可以通过卫星通信、临时铺设线缆的方式解决。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于基于飞艇、气球技术提出一种应急无线通信系统及方法，以解决在灾难发生后能及时使用户终端与基站之间建立通信，并对用户终端定位等问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种应急无线通信系统，该系统包括地面用户终端，飞艇中继设备以及地面控制站；所述地面用户终端用于完成终端信号的收发；所述飞艇中继设备由飞艇以及搭载在所述飞艇上的基站、转发器和GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机组成。

所述飞艇用于在空中承载所述基站、转发器和GNSS接收机。

所述基站用于接收所述地面用户终端的信号和向所述地面用户终端发送信号。

所述转发器用于所述飞艇之间以及所述飞艇与地面控制站之间的数据通信。

所述GNSS接收机用于用户对所述飞艇的定位。

所述地面控制站由转发部、基站控制部和网关组成；所述转发部用于与所述飞艇进行通信；所述基站控制部是所述基站的管理设备；所述网关用于与外部网络进行通信。

本发明还提供了一种应急无线通信系统的信号传输方法，所述系统包括地面用户终端，飞艇中继设备以及地面控制站；所述飞艇中继设备由飞艇以及搭载在所述飞艇上的基站、转发器和GNSS接收机组成；所述飞艇用于在空中承载所述基站、转发器和GNSS接收机；所述地面控制站由转发部、基站控制部和网关组成，所述方法包括由地面用户终端到基站控制部的信号传输步骤以及由所述基站控制部到所述地面用户终端的信号传输步骤，其中，

所述由地面用户终端到基站控制部的信号传输步骤包括：

步骤A1：所述地面用户终端将信号发送到其上空的飞艇上的基站上；

步骤A2：所述飞艇上的基站接收并处理所述信号；

步骤A3：所述飞艇上的转发器转发由该飞艇上的基站接收并处理后的信号；当所述地面控制站在该飞艇的无线信号覆盖范围内时，该地面控制站的转发部直接对该飞艇上转发器的信号进行接收处理；当所述地面控制站在该飞艇的无线信号覆盖范围外时，由处于该飞艇与所述地面控制站之间的其他飞艇上的转发器进行接收并转发，直到所述地面控制站的转发部接收成功；

步骤A4：所述地面控制站的转发部将步骤A3中所述的信号进行接收、处理，并传输到位于所述地面控制站的基站控制部。

所述由基站控制部到所述地面用户终端的信号传输步骤包括：