应急通信中的升空传输技术研究

论文摘要

应急升空通信是指为满足应急通信的临时性、快速性等需求,采用近地空间的航空器(如直升机等重于空气的航空器,或者飞艇、系留气球等比空气轻的航空器)作为载体,将无线电通信设备或系统置于此种载体内经过处理,完成大区域内无线电通信覆盖。简言之,是利用浮空平台实现空中无线电信号传播,它是一种通过在空中的中继或交换,实现超视距、大区域通信的一种手段,其本质是利用升高天线以实现电波超视距通信。空中通信平台与卫星等通信系统相比,具有灵活性较强、投资成本较少,安全可靠等优点,可应用于地震、洪涝之害等抢险救灾应急通信中,用于山谷、丛林及水域等复杂地形的通信保障以及作为大范围远距离的通信手段。中国是世界上遭受自然灾害严重的国家之一,而现有通信系统设备存在一定的弱点,例如蜂窝移动通信系统,需要建设固定基站,但是在山区发生重大事件时固定通信基站等设备容易被损坏;卫星通信覆盖范围虽然很大,但是离地面太远,传输损耗大,延时长,通信的成本高,因此均难以应用于山区应急信息系统。而应急升空通信在地面通信基础设施被自然灾害等原因损毁的情况下,通过可快速升空的通信平台提供抢险热点地区与远处应急指挥部等的通信保障,能够迅速布设,实现包括远距离现场救援调度等信息传输功能,对于保障安全和维护社会的和谐稳定具有重要的意义。通过本专题的研究,可探索应急广播调频等常规超短波视距通信手段通过升空后实现超视距中远程通信的技术机制,在研究广播链路对流层传输链路损耗的基础上进行系统通信链路参数设计并验证,以实现超短波调频广播通信的大范围覆盖,将通信范围由目前常规的十多公里扩展到上百公里。本论文首先对该领域国内外发展现状进行了调研分析,然后在第2章对升空通信机理进行定性、定量分析的基础上,分析了升空通信系统的特点;第3章分析了典型升空通信系统的组成、并结合实际需求重点对升空典型通信系统进行设计实现,对升空天线进行了分析,完成了链路参数设计;第4章对升空通信进行试验,对结果相关的分析,并得出结论;最后在第5章对该领域研究提出展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外发展现状和趋势
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 发展趋势
• 1.2.4 论文工作安排
• 第2章 升空超视距通信机理
• 2.1 地面通信传输机制
• 2.1.1 基本原理
• 2.1.2 数学模型
• 2.2 升空通信传输机制
• 2.2.1 晴空条件下的视距传播损耗
• 2.2.2 升空通信机制
• 2.2.3 升空通信系统的主要特点
• 2.2.4 升空平台载体分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 升空通信系统设计
• 3.1 系统概况
• 3.1.1 对通信系统的基本要求
• 3.1.2 载体选择
• 3.2 通信覆盖范围估算
• 3.3 通信系统组成
• 3.3.1 通信链路参数设计
• 3.3.2 升空天线设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 升空通信验证及性能分析
• 4.1 通信验证
• 4.2 升空通信与地面通信性能对比分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文所做的工作
• 5.2 对本文工作的展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢