專(zhuān)利名稱(chēng)：空中通信中繼與偵察系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，特別涉及一種武警部隊(duì)反恐作戰(zhàn)、解 救人質(zhì)、搜索追捕逃犯、自然災(zāi)害等處置突發(fā)事件和野外任務(wù)時(shí)的空中通信中繼與偵察系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
武警部隊(duì)擔(dān)負(fù)著保衛(wèi)國(guó)家安全，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的神圣使命。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外反恐形 勢(shì)日趨嚴(yán)峻，各種自然災(zāi)害頻頻發(fā)生，各類(lèi)暴亂、騷亂等突發(fā)事件頻繁出現(xiàn)，對(duì)武警部隊(duì)能 否在各種復(fù)雜、惡劣的環(huán)境下快速有效地完成反恐作戰(zhàn)和處突任務(wù)提出了要求；對(duì)通信部 門(mén)能否順利地開(kāi)展應(yīng)急通信，提供通信保障也提出更高的要求。目前，我們武警部隊(duì)在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)或其它重要場(chǎng)合，單兵所采集的圖像、現(xiàn)場(chǎng)聲音是 通過(guò)無(wú)線鏈路傳送到一定距離外的通信車(chē)；通信車(chē)不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖像，還需要再通 過(guò)無(wú)線通道將影音傳送到遠(yuǎn)距離外的指揮中心。指揮中心可再將圖像通過(guò)武警三級(jí)網(wǎng)設(shè)備 傳送至上級(jí)指揮中心。可是，在實(shí)際應(yīng)用中，上述通信系統(tǒng)存在以下問(wèn)題第一，單兵到指揮 車(chē)之間的無(wú)線傳輸由于各種復(fù)雜地理環(huán)境等條件限制，使得單兵和指揮車(chē)之間的通信距離 限制在很小范圍；第二，單兵所帶偵察設(shè)備其視野范圍有限，無(wú)法滿(mǎn)足大范圍觀測(cè)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為滿(mǎn)足武警部隊(duì)“執(zhí)勤、處突、反恐”任務(wù)，同時(shí)還滿(mǎn)足環(huán)境污染、自然災(zāi)害等非傳 統(tǒng)安全威脅等方面的處置要求，本發(fā)明的目的是提供一種基于升空平臺(tái)的通信中繼與偵察 系統(tǒng)，它可克服地面?zhèn)刹煸O(shè)備受地形障礙物對(duì)偵察監(jiān)視的限制、單兵對(duì)單兵、單兵對(duì)車(chē)載控 制中心以及地面指揮中心相互之間通信鏈路受地理環(huán)境限制的不足；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晝夜現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 時(shí)監(jiān)控。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種空中通信中繼與 偵察系統(tǒng)，包括車(chē)載控制中心及單兵終端，其特征在于，所述車(chē)載控制中心與單兵終端之 間、單兵終端相互之間通過(guò)一個(gè)升空平臺(tái)的中繼實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信；所述升空平臺(tái)包括 飛行器及所附任務(wù)倉(cāng)，飛行器中設(shè)有飛行器控制系統(tǒng)、空中數(shù)傳電臺(tái)以及各種飛行傳感器； 任務(wù)倉(cāng)中設(shè)有一個(gè)空中超短波電臺(tái)、一個(gè)空中控制計(jì)算機(jī)，該空中控制計(jì)算機(jī)雙向信號(hào)連 接飛行器控制系統(tǒng)、空中數(shù)傳電臺(tái)及飛行傳感器；空中數(shù)傳電臺(tái)接收車(chē)載控制中心發(fā)送的 飛行控制信號(hào)，通過(guò)空中控制計(jì)算機(jī)及飛行器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行器巡航或懸停，并發(fā)送由 飛行傳感器測(cè)得的飛行器狀態(tài)信息至車(chē)載控制中心；所述空中控制計(jì)算機(jī)還連接有一個(gè)視 頻偵察系統(tǒng)，同時(shí)雙向信號(hào)連接有一個(gè)空中無(wú)線通信模塊和一個(gè)空中電源控制單元；視頻 偵察系統(tǒng)在空中控制計(jì)算機(jī)的控制下采集視頻信號(hào)，并通過(guò)空中無(wú)線通信模塊傳送視頻圖 像至車(chē)載控制中心及單兵終端實(shí)現(xiàn)空中偵察；空中無(wú)線通信模塊和空中超短波電臺(tái)組成通 信中繼實(shí)現(xiàn)單兵與單兵、單兵與車(chē)載控制中心之間的視頻、語(yǔ)音信號(hào)雙向通信；空中電源控 制單元連接有倉(cāng)載電池和恒溫單元，通過(guò)該恒溫單元實(shí)現(xiàn)空中平臺(tái)在-40°C -+60°C大氣環(huán)境下正常運(yùn)行。上述方案中，所述車(chē)載控制中心包括一個(gè)車(chē)載超短波電臺(tái)，一個(gè)連接有車(chē)頂視頻、 飛行器操作單元和顯示器的車(chē)載控制計(jì)算機(jī)，該車(chē)載控制計(jì)算機(jī)還雙向信號(hào)連接有車(chē)載無(wú) 線通信模塊、車(chē)載數(shù)傳電臺(tái)和車(chē)載電源控制單元；飛行器操作單元的控制信號(hào)通過(guò)車(chē)載控 制計(jì)算機(jī)由車(chē)載數(shù)傳電臺(tái)上傳至升空平臺(tái)的任務(wù)倉(cāng)，控制飛行器巡航或懸停，所述車(chē)載超 短波電臺(tái)用于與升空平臺(tái)雙向傳輸語(yǔ)音信號(hào)，車(chē)載無(wú)線通信模塊用于接收升空平臺(tái)下傳的 偵察視頻信號(hào)和發(fā)射通過(guò)車(chē)頂視頻采集的現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)上傳到升空平臺(tái)；車(chē)載電源控制單 元連接有市電或車(chē)載5kW發(fā)電機(jī)，在車(chē)載電源控制單元的控制下給車(chē)載控制中心的各單元 ^[共 o所述車(chē)載控制中心設(shè)置有一個(gè)連接車(chē)載電源控制單元的車(chē)載恒溫單元、一個(gè)連接 車(chē)載控制計(jì)算機(jī)的溫/濕度傳感器，該兩個(gè)單元在車(chē)載控制計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)車(chē)載控制 中心在-40°C —+60°C正常運(yùn)行。所述單兵終端包括一個(gè)單兵超短波電臺(tái)、一個(gè)連接有視頻偵察和顯示器的單兵控 制計(jì)算機(jī)，該單兵控制計(jì)算機(jī)雙向信號(hào)連接有單兵無(wú)線通信模塊和單兵電源控制單元；所 述單兵超短波電臺(tái)用于單兵-單兵、單兵-車(chē)載控制中心雙向傳輸語(yǔ)音信號(hào)；視頻偵察用于 單兵數(shù)據(jù)采集并通過(guò)單兵控制計(jì)算機(jī)，由單兵無(wú)線通信模塊發(fā)送至升空平臺(tái)；單兵無(wú)線通 信模塊同時(shí)接收升空平臺(tái)中繼下傳的視頻信息實(shí)現(xiàn)單兵_單兵、單兵_車(chē)載控制中心之間 的視頻雙向通信；單兵電源控制單元連接有單兵電池，該電池在單兵電源控制單元的控制 下給單兵終端的各單元供電。所述單兵終端設(shè)置有一個(gè)連接單兵電源控制單元的單兵恒溫單元、一個(gè)連接單 兵控制計(jì)算機(jī)的溫/濕度傳感器，該兩個(gè)單元在單兵控制計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)單兵終端 在-40°C —+60°C正常運(yùn)行。與現(xiàn)有的地面?zhèn)刹焱ㄐ畔到y(tǒng)相比，本發(fā)明建立了有效的地-空-地多媒體寬帶通 信鏈路，同時(shí)搭載武警超短波中繼電臺(tái)，使超短波電臺(tái)網(wǎng)的覆蓋范圍大大延伸。這樣一方面 可以對(duì)反恐作戰(zhàn)、突發(fā)事件和自然災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸及處理， 實(shí)現(xiàn)指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)的互聯(lián)互通，使指揮機(jī)關(guān)能在指揮中心看到實(shí)時(shí)傳輸?shù)默F(xiàn)場(chǎng)圖像，及 時(shí)了解事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，做出準(zhǔn)確的分析判斷，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高決策系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確 性，增強(qiáng)快速反應(yīng)能力、指揮能力和突發(fā)事件的處置能力。另一方面，單兵的戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取 能力大大加強(qiáng)，單兵之間亦可保持聯(lián)系和呼應(yīng)，有利于機(jī)動(dòng)靈活地協(xié)同執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。滿(mǎn)足 了武警部隊(duì)在各種復(fù)雜條件下的通信保障需要，有利于提高武警部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是圖1中升空平臺(tái)任務(wù)倉(cāng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是圖1中車(chē)載控制中心的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是圖1中單兵終端結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明空中通信中繼與偵察系統(tǒng)包括升空平臺(tái)，單兵終端3，車(chē)載控 制中心4。升空平臺(tái)包括無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人直升機(jī)或無(wú)人飛艇等飛行器1及所附的任務(wù) 倉(cāng)2，飛行器1中設(shè)有飛行器控制系統(tǒng)7、數(shù)傳電臺(tái)8以及各種飛行傳感器(壓力、燃料、電 壓、溫/濕度等)13。飛行器1的飛行高度？？ 500m，可巡航或懸停，巡航范圍為？？ 50km。 車(chē)載控制中心4可對(duì)飛行器1的巡航路徑進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音全雙工，接收升空平臺(tái)偵察到 的視頻信息。單兵終端3主要實(shí)現(xiàn)影音信息的采集和命令任務(wù)的接收。多個(gè)升空平臺(tái)亦可 進(jìn)行組網(wǎng)通信，增加偵察的角度和偵察覆蓋范圍。如圖2所示，任務(wù)倉(cāng)2包括視頻偵察系統(tǒng)5、控制計(jì)算機(jī)14、寬帶無(wú)線通信模塊 (WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊6)、高容量電池9、電源控制單元10、恒溫單元11、武警超短波電 臺(tái)12。其中，視頻偵察系統(tǒng)5為圖像采集器(寬動(dòng)態(tài)低照度高分辨率CCD或非制冷熱紅外 圖像傳感器)與音視頻信號(hào)數(shù)字處理控制器組成。飛行器1中的數(shù)傳電臺(tái)8、飛行器控制系 統(tǒng)7以及各種飛行傳感器13與控制計(jì)算機(jī)5雙向信號(hào)連接。任務(wù)倉(cāng)2在控制計(jì)算機(jī)5的控制下，實(shí)現(xiàn)飛行器1的安全平穩(wěn)飛行，同時(shí)確保整個(gè) 空中平臺(tái)能在-40°C --+60°C正常運(yùn)行。飛行器1的數(shù)傳電臺(tái)8用于接收車(chē)載控制中心4 發(fā)送的飛行控制信號(hào)，傳送至控制計(jì)算機(jī)14。在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，視頻偵察系統(tǒng)5在控制計(jì)算機(jī) 14的控制下采集視頻語(yǔ)音信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成固定格式，通過(guò)WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊6 傳至地面，達(dá)到空中偵察的目的。WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊6和武警超短波電臺(tái)12組成通信中繼實(shí)現(xiàn)單兵與單兵、 單兵與升空平臺(tái)之間的視頻、語(yǔ)音信號(hào)雙向通信，達(dá)到空中通信的目的。高容量電池9采用鋰離子電池，該電池在電源控制單元10的控制下給任務(wù)倉(cāng)2 的各部分單元供電達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。以往，武警超短波中繼臺(tái)由于地形限制，天線架 設(shè)高度有限，利用升空平臺(tái)高度優(yōu)勢(shì)，使其信號(hào)質(zhì)量有良好改觀，通信距離明顯擴(kuò)大(20 50km)。如圖3所示，車(chē)載控制中心4包括顯示器25、車(chē)頂視頻15、飛行器操作單元16、 溫/濕度傳感器17、控制計(jì)算機(jī)18、電源控制單元19、WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊20、數(shù)傳 電臺(tái)21、武警超短波電臺(tái)22、恒溫單元23、市電220V或車(chē)載5kW發(fā)電機(jī)24。車(chē)頂視頻15 用于采集現(xiàn)場(chǎng)近距離工作場(chǎng)景。WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊20用于接收和發(fā)射偵察到的視 頻信號(hào)。視頻信號(hào)均送至工業(yè)級(jí)控制計(jì)算機(jī)，可在其控制下，在顯示器25中實(shí)時(shí)顯示。武 警超短波電臺(tái)22用于與升空平臺(tái)雙向傳輸語(yǔ)音信號(hào)。飛行器操作單元16的控制信息由控 制計(jì)算機(jī)18處理后，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)21將飛行器的控制信息傳至空中平臺(tái)任務(wù)倉(cāng)2，控制空 中平臺(tái)及飛行器安全平穩(wěn)飛行。溫/濕度傳感器17和恒溫單元23，在控制計(jì)算機(jī)18控制 下，實(shí)現(xiàn)車(chē)載控制中心4能在-40 V —+60 V正常運(yùn)行。不管是市電220V還是選用車(chē)載5kW 發(fā)電機(jī)24供電，在電源控制單元10的控制下給車(chē)載控制中心4的各部分單元供電達(dá)到節(jié) 能環(huán)保的效果。車(chē)載控制中心4到武警指揮中心的網(wǎng)絡(luò)鏈接包括有線和無(wú)線兩種方式，進(jìn) 一步確保通信的安全性。如圖4所示，單兵終端包括顯示器34、視頻偵察26、溫/濕度傳感器27、控制計(jì) 算機(jī)28、電源控制單元29、WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊30、武警超短波電臺(tái)31、恒溫單元32、采用鋰離子電池的高容量電池33。單兵偵察時(shí)，視頻偵察26進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)化，并將視 頻數(shù)據(jù)傳輸給控制計(jì)算機(jī)28，由WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊30進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)在顯示器34 中顯示視頻信號(hào)。WiMAX/WLAN無(wú)線通信模塊30同時(shí)也可以接收通過(guò)升空平臺(tái)中繼發(fā)來(lái)的 視頻信息，并能在顯示器34上顯示出來(lái)。武警超短波電臺(tái)31用于單兵-單兵、單兵_升空 平臺(tái)雙向傳輸語(yǔ)音信號(hào)。溫/濕度傳感器27和恒溫單元32，在控制計(jì)算機(jī)28控制下，實(shí)現(xiàn) 單兵終端3能在-40°C--+6(TC正常運(yùn)行。單兵終端3由高容量電池33供電，在電源控制 單元29的集中諧調(diào)控制下給單兵終端3的各部分單元供電達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。
權(quán)利要求
一種空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，包括車(chē)載控制中心及單兵終端，其特征在于，所述車(chē)載控制中心與單兵終端之間、單兵終端相互之間通過(guò)一個(gè)升空平臺(tái)的中繼實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信；所述升空平臺(tái)包括飛行器及所附任務(wù)倉(cāng)，飛行器中設(shè)有飛行器控制系統(tǒng)、空中數(shù)傳電臺(tái)以及各種飛行傳感器；任務(wù)倉(cāng)中設(shè)有一個(gè)空中超短波電臺(tái)、一個(gè)空中控制計(jì)算機(jī)，該空中控制計(jì)算機(jī)雙向信號(hào)連接飛行器控制系統(tǒng)、空中數(shù)傳電臺(tái)及飛行傳感器；空中數(shù)傳電臺(tái)接收車(chē)載控制中心發(fā)送的飛行控制信號(hào)，通過(guò)空中控制計(jì)算機(jī)及飛行器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行器巡航或懸停，并發(fā)送由飛行傳感器測(cè)得的飛行器狀態(tài)信息至車(chē)載控制中心；所述空中控制計(jì)算機(jī)還連接有一個(gè)視頻偵察系統(tǒng)，同時(shí)雙向信號(hào)連接有一個(gè)空中無(wú)線通信模塊和一個(gè)空中電源控制單元；視頻偵察系統(tǒng)在空中控制計(jì)算機(jī)的控制下采集視頻信號(hào)，并通過(guò)空中無(wú)線通信模塊傳送視頻信號(hào)至車(chē)載控制中心及單兵終端實(shí)現(xiàn)空中偵察；空中無(wú)線通信模塊和空中超短波電臺(tái)組成通信中繼實(shí)現(xiàn)單兵與單兵、單兵與車(chē)載控制中心之間的視頻、語(yǔ)音信號(hào)雙向通信；空中電源控制單元連接有倉(cāng)載電池和恒溫單元，通過(guò)該恒溫單元實(shí)現(xiàn)空中平臺(tái)在-40℃--+60℃大氣環(huán)境下正常運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載控制中心包 括一個(gè)車(chē)載超短波電臺(tái)，一個(gè)連接有車(chē)頂視頻、飛行器操作單元和顯示器的車(chē)載控制計(jì)算 機(jī)，該車(chē)載控制計(jì)算機(jī)還雙向信號(hào)連接有車(chē)載無(wú)線通信模塊、車(chē)載數(shù)傳電臺(tái)和車(chē)載電源控 制單元；飛行器操作單元的控制信號(hào)通過(guò)車(chē)載控制計(jì)算機(jī)由車(chē)載數(shù)傳電臺(tái)上傳至升空平臺(tái) 的任務(wù)倉(cāng)，控制飛行器巡航或懸停，所述車(chē)載超短波電臺(tái)用于與升空平臺(tái)雙向傳輸語(yǔ)音信 號(hào)，車(chē)載無(wú)線通信模塊用于接收升空平臺(tái)下傳的偵察視頻信號(hào)和發(fā)射通過(guò)車(chē)頂視頻采集的 現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)上傳到升空平臺(tái)；車(chē)載電源控制單元連接有市電或車(chē)載5kW發(fā)電機(jī)，在車(chē)載 電源控制單元的控制下給車(chē)載控制中心的各單元供電。
3.如權(quán)利要求2所述的空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載控制中心設(shè) 置有一個(gè)連接車(chē)載電源控制單元的車(chē)載恒溫單元、一個(gè)連接車(chē)載控制計(jì)算機(jī)的溫/濕度傳 感器，該兩個(gè)單元在車(chē)載控制計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)車(chē)載控制中心在-40°C -+60°C下正常 運(yùn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，其特征在于，所述單兵終端包括 一個(gè)單兵超短波電臺(tái)、一個(gè)連接有視頻偵察和顯示器的單兵控制計(jì)算機(jī)，該單兵控制計(jì)算 機(jī)雙向信號(hào)連接有單兵無(wú)線通信模塊和單兵電源控制單元；所述單兵超短波電臺(tái)用于單 兵-單兵、單兵-車(chē)載控制中心雙向傳輸語(yǔ)音信號(hào)；視頻偵察用于單兵數(shù)據(jù)采集并通過(guò)單兵 控制計(jì)算機(jī)，由單兵無(wú)線通信模塊發(fā)送至升空平臺(tái)；單兵無(wú)線通信模塊同時(shí)接收升空平臺(tái) 中繼下傳的視頻信息實(shí)現(xiàn)單兵-單兵、單兵-車(chē)載控制中心之間的視頻雙向通信；單兵電 源控制單元連接有單兵電池，該電池在單兵電源控制單元的控制下給單兵終端的各單元供電 o
5.如權(quán)利要求4所述的空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，其特征在于，所述單兵終端設(shè)置有 一個(gè)連接單兵電源控制單元的單兵恒溫單元、一個(gè)連接單兵控制計(jì)算機(jī)的溫/濕度傳感 器，該兩個(gè)單元在單兵控制計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)單兵終端在-40°C --+60°C下正常運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種空中通信中繼與偵察系統(tǒng)，包括車(chē)載控制中心及單兵終端，其特征在于，所述車(chē)載控制中心與單兵終端之間、單兵終端相互之間通過(guò)一個(gè)升空平臺(tái)的中繼實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信；本發(fā)明由于建立了有效的地-空-地多媒體寬帶通信鏈路，同時(shí)搭載武警超短波中繼電臺(tái)，使超短波電臺(tái)網(wǎng)的覆蓋范圍大大延伸。這樣一方面可以對(duì)反恐作戰(zhàn)、突發(fā)事件和自然災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸及處理，實(shí)現(xiàn)指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)的互聯(lián)互通，增強(qiáng)快速反應(yīng)、指揮和突發(fā)事件的處置能力。另一方面，單兵的戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取能力大大加強(qiáng)，有利于機(jī)動(dòng)靈活地協(xié)同執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。滿(mǎn)足了武警部隊(duì)在各種復(fù)雜條件下的通信保障需要，提高了武警部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。
文檔編號(hào)H04B7/14GK101820305SQ201010152410
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者張伯虎, 王涵鈺 申請(qǐng)人:西安上尚機(jī)電有限公司