基于無人機平臺的LTE集群系統在反恐救援中的應用

潘青亮 江國焱 林柳夢

【摘要】 無人機平臺能夠支持多種載荷安裝，已經在國防和經濟建設中得到廣泛的應用。本文針對日益迫切的反恐救援需求，提出一種基于無人機平臺的LTE集群中繼系統設計方案，實現山區密林等特殊環境下的網絡覆蓋功能。

【關鍵字】 應急通信 無人機 LTE集群 反恐救援

一、引言

應急通信系統作為一種非常態下使用的特殊通信手段，在應對大型聚會、抗震救災及反恐救援等各類突發事件時，能夠快速、機動、及時的做出反應，為指揮中心提供持續不間斷的第一手現場信息，具有不可替代的重要作用。

二、應用背景

新疆地區是我國不可分割的一部分，由于地處邊疆，周圍山區地廣人稀，山高林密，地理情況比較復雜，國內外敵對勢力及恐怖組織一直蠢蠢欲動，時不時的教唆、竄動和實施一些性質惡劣的破壞行為，嚴重危害了人民群眾生命和財產安全。

本文針對山區密林等特殊環境提出了一種基于無人機平臺下的LTE集群中繼系統的構建，實現復雜地理環境下的無縫覆蓋。

三、系統組成

3.1網絡原理

大型固定翼無人機平臺具備長航時、高可靠性、升限高、部署快等特點，適合于大范圍長時間特點區域的巡航掃描任務，已經在測繪、航拍、地質、石油、林業和邊防巡邏等多個行業得到廣泛的應用。與此同時，基于LTE的寬帶集群通信系統已經在我國大范圍的推廣和布置，能夠為用戶提供高質量的音視頻網絡體驗。

通過在無人機上搭載小型集群基站系統，能夠大大提升集群天線的覆蓋能力，為轄區用戶提供連續、立體的4G寬帶信號覆蓋服務，在邊防巡邏、反恐救援、圍剿等活動中能夠發揮巨大的作用。

基于無人機平臺的集群中繼系統，結合傳統LTE集群系統的寬帶寬高速率等特點和無人機平臺的長時滯空和快速部署等優點，通過將基于LET系統的集群中繼集成在無人機平臺上，采用長時盤旋飛行模式，為目標區域提供不間斷的網絡覆蓋服務。

LTE寬帶集群中繼系統采用OFDM調制方式和MIMO天線技術，具有極高的頻譜利用率，在1.8GHz的頻帶上最高支持4km范圍內的區域內無線信號覆蓋。系統支持多用

戶信道共享，能夠為一線提供穩定可靠的傳輸信道，具體原理如圖2所示。

3.2應用架構

無人機平臺能夠搭載LTE中型集群基站系統，集群系統配置BBU、RRU和嵌入式OMC系統，通過遠程多媒體調度對轄區內多個接入終端進行監控和配置。系統支持單兵作戰圖傳、手持機、車載機、AP終端等多種終端隨時無縫接入。

集群配置可以設置不同權限的終端，對各個作戰隊伍進行靈活編隊，隊員之間可以實現資源互享，也可以臨時組隊，短時間內形成作戰能力，特別適合野外作戰下瞬息萬變的復雜環境。

指揮中心可以臨時設置在前線車載站附近也可以設置在后端控制室，通過遠程多媒體調度系統簡單設置，各集群終端與指揮中心、終端與終端之間可以實現實時的音視頻互通，實現作戰信息下發、地理信息、周圍環境及突發狀況的信息共享功能。

3.3 鏈路配置

這里時隙配置采用UL：DL=3：1進行覆蓋估算，其中集群基站天線增益3.5dBi，終端設備發射功率為25dBm。設置如下所示：

在可用帶寬20MHz、2T2R、時隙配置采用UL：DL=3：1配置情況下，系統平均吞吐量能力如下：

數據上傳業務中，每部終端可以達到1024kbps的傳輸速率，下行業務中，最高可以支持4096kbps的傳輸速率。

3.4系統功能

基于無人機平臺的集群中繼系統的設計，能夠在任務執行區域范圍內，為作戰單位提供高速率不間斷的LTE網絡無縫覆蓋，系統主要功能包括：

1）為指揮中心提供實時的前線參考信息。

2）所有作戰節點即開即用，無需過多應用設置，能夠方便接入網絡系統。

3）各個作戰節點之間可以實現實時信息共享，互通險情，降低受損率。

4）支持遠程任務指令直接下發到特定單兵，實現下行精確控制。

5）兼容現有作戰系統，支持信道加密技術。

3.5實際應用

基于無人機平臺的LTE集群系統，支持多種應用模式，具體表現在以下幾個方面：

1）純集群模式。無人機平臺只搭載一套集群系統，通過設定固定巡航路徑，為特定區域提供一段時間的網絡覆蓋服務。

2）衛星輔助應用模式。無人機平臺同時搭載集群系統和機載衛星通信設備，飛行過程中指揮中心可以根據當前作戰需求實時規劃路徑，對戰場態勢做出及時反應。

3）地面機動應急指揮車輔助模式。配合現有衛星通信指揮車，無人機集群系統能夠同地面應急車載系統進行伴飛，以車載系統為指揮中心，建立指定范圍內的網絡覆蓋服務。

四、結束語

本文提出了一種基于無人機平臺的集群中繼系統，通過LTE集群系統為突發事件所在區域提供及時的信號覆蓋，為邊疆地區地廣人稀的惡劣環境下的反恐救援任務提供了一定的設計參考依據。

參 考 文 獻

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