一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统及方法与流程

1.本发明属于窄带自组网技术领域，具体涉及一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统及方法。


背景技术：

2.窄带自组网技术以语音通信系统为代表，通常以12.5khz的信道间隔承载数据，能够支持包括语音、传感器数据等在内的低速数据业务。窄带和宽带相比，其硬件和软件技术实现相对简单，同等条件下抗干扰能力、延时和覆盖范围等性能要优于宽带，是比宽带自组网技术更为稳定、可靠的通信系统。
3.在应急救援过程中，语音和短数据(定位和状态信息)是两类重要的通信方式。在复杂灾害事故现场救援等场景下，基础通信设施通常会受到严重破坏，或者在一些无基础通信设备和ip网络的地方，由于信道资源有限，现有的自组网设备只能提供一路通信链路，一旦出现语音和短数据并发的场景，必然会导致通信语音或短数据其中一方的延迟甚至丢失，影响到应急救援的有效性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统及方法，用于解决上述背景技术中所面临的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统，包括天线单元、射频接收单元、基带接收单元、射频发射单元、基带发射单元、fpga单元、gps定位模块、控制面板单元以及供电单元，所述天线单元与射频接收单元连接，所述射频接收单元与基带接收单元互相连接，所述基带接收单元与基带发射单元互相连接，所述基带发射单元与控制面板单元连接，所述基带发射单元还与射频发射单元互相连接，所述射频发生单元与天线单元连接，所述定位模块的一端与fpga单元连接，所述fpga单元与射频发射单元互相连接，所述gps定位模块的另一端与基带发射单元连接，所述天线单元与终端以及基站设备连接。
7.进一步的，所述天线单元由天线和双工器组成，所述射频接收单元由锁相环、第一中频变频和第二中频变频组成，所述基带接收单元与基带发射单元均由dsp处理器以及arm处理器组成，所述射频发射单元由锁相环、射频混频器和功率放大单元组成，所述控制面板单元由语音输入输出、lcd、led以及网络接口组成。
8.进一步的，所述射频接收单元与射频发射单元的射频方式采用超外差接收方式。
9.进一步的，所述定位模块为gps定位或者北斗定位，定位模块的设备采用高性能恒温晶体。
10.一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统的使用方法，包括以下步骤：
11.步骤一：终端发起语音或数据呼叫，基站设备的天线单元收到后，通过双工器对射频信号进行选择，并发送给射频接收单元；
12.步骤二：射频接收单元对信号进行放大，通过第一中频进行混频滤波后，再通过第二中频进行混频成低频信号，通过iq采样后转成数字信号发送给基带接收单元；
13.步骤三：基带接收单元通过软件把低频的iq信号解调成基带信号，4fsk解码后发送给基带发射单元，然后基带发射单元将信号发送给控制面板单元，如果是语音，控制面板单元收到后则播放语音；如果是短信，控制面板收到后则显示短信。
14.步骤四：基带发射单元还通过软件把基带信号调制成4fsk信号后发送给射频发射单元以及fpga单元；
15.步骤五：fpga单元把语音或数据的发射时隙精确同步、频率精确同步后传输给射频发射单元；
16.步骤六：射频发射单元把语音或数据的4fsk信号调制到发射通信频率上，并把射频信号发送给天线单元；
17.步骤七：天线单元收到语音或数据的射频信号后，通过双工器对射频信号进行选择，下行发到空中给覆盖范围内的终端或基站设备。
18.本发明的有益效果：
19.本发明解决了传统自组网方式依赖ip协议，必须在网络通畅条件下才能完成组网的顽疾，有效提高了网络稳定性和自愈性，同时不依赖路由表完成自组网，可简化路由转换进程，规避因路由转换协议造成的组网不稳定因素，提高组网效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明的系统示意图；
22.图2是本发明使用时语音和数据的流程图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
24.一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统，如图1所示，包括天线单元、射频接收单元、基带接收单元、射频发射单元、基带发射单元、fpga单元、gps定位模块、控制面板单元以及供电单元，天线单元与射频接收单元连接，射频接收单元与基带接收单元互相连接，基带接收单元与基带发射单元互相连接，基带发射单元与控制面板单元连接，基带发射单元还与射频发射单元互相连接，射频发生单元与天线单元连接，定位模块的一端与fpga单元连接，fpga单元与射频发射单元互相连接，gps定位模块的另一端与基带发射单元连接，天线单元与终端以及基站设备连接。
25.天线单元由天线和双工器组成，负责射频接收、发射的切换，接收到高频射频信号给射频接收单元；接收射频发射单元的高频射频信号发到空中。
26.射频接收单元由锁相环、第一中频变频和第二中频变频组成，负责把高频的射频信号变换成低频的iq信号给基带接收单元处理。
27.基带接收单元由dsp处理器以及arm处理器组成，通过软件负责把低频的iq信号解调成基带信号，4fsk解码后给基带发射单元，同时解码后给控制面板播放语音或显示。软件上由驱动层、中间层、操作系统、物理层、链路层、协议栈、应用层组成。
28.基带发射单元由dsp处理器以及arm处理器组成，通过软件负责把基带信号调制成4fsk信号给射频发射单元和fpga单元。软件上由驱动层、中间层、操作系统、物理层、链路层、协议栈、应用层组成。
29.fpga单元由fpga芯片组成，负责把发射时隙精确同步、频率精确同步。
30.射频发射单元由锁相环、射频混频器和功率放大单元组成，负责把4fsk信号调制到发射通信频率上，并把射频信号发给天线单元。
31.定位模块为gps或北斗定位模块，负责把gps或北斗的秒脉冲发送给基带发射单元和fpga单元，负责设备的gps或北斗定位，负责把绝对时间发送给基带发射单元。定位模块的设备采用高性能恒温晶体，通过秒脉冲校准后，放入室内16个小时内或关机16个小时内再开机能满足不和其他设备冲突的性能。
32.控制面板单元由语音输入输出、lcd、led以及网络接口组成，用户可以通过手咪发起和接听语音呼叫，可以通过lcd操作菜单，可以通过网络接口和其他设备互联。
33.供电单元连接内置或外置电池，也可以通过适配器外接市电，负责给各个模块供电，在外接市电的时候可以给电池充电，方便使用。
34.本实施例在标准上遵循警用数字集群通信标准，也可以通过配置改成遵循dmr通信标准，采用12.5khz的通信带宽，通过频分的方式达到多跳，通过时分方式实现多通道，采用国产nvoc语音编解码算法，射频上采用超外差接收方式，射频指标达到国际领先的水平，在算法上通过数字信号处理和fpga相结合的方式达到更好的抗干扰效果和更好的覆盖效果。
35.一种面向复杂灾害条件下的窄带自组网双通道系统的使用方法，如图2所示，包括以下步骤：
36.步骤一：终端发起语音或数据呼叫，基站设备的天线单元收到后，进行快速组网，通过双工器对射频信号进行选择，并发送给射频接收单元；
37.步骤二：射频接收单元对信号进行放大，通过第一中频进行混频滤波后，再通过第二中频进行混频成低频信号，通过iq采样后转成数字信号发送给基带接收单元；
38.步骤三：基带接收单元通过软件把低频的iq信号解调成基带信号，4fsk解码后发送给基带发射单元，然后基带发射单元将信号发送给控制面板单元，如果是语音，控制面板单元收到后则播放语音；如果是短信，控制面板收到后则显示短信。
39.步骤四：基带发射单元还通过软件把基带信号调制成4fsk信号后发送给射频发射单元以及fpga单元；
40.步骤五：fpga单元把语音或数据的发射时隙精确同步、频率精确同步后传输给射频发射单元；
41.步骤六：射频发射单元把语音或数据的4fsk信号调制到发射通信频率上，并把射频信号发送给天线单元；
42.步骤七：天线单元收到语音或数据的射频信号后，通过双工器对射频信号进行选择，下行发到空中给覆盖范围内的终端或基站设备。
43.一般而言，各个节点在开机后通过广播的形式传递路由，让邻居节点发现自己，最后各个节点形成路由表。但当节点较多时这种方式需要大量的广播，造成无线信号的冲突，组网的时间也随着节点的增多而成倍数级增加。本发明通过广播式的转发方式，即收到信号立即转发，不需要任何节点有路由表，只需要开机后发送几条同步信号，解决快速组网的问题。
44.本发明解决了传统自组网方式依赖ip协议，必须在网络通畅条件下才能完成组网的顽疾，有效提高了网络稳定性和自愈性，同时不依赖路由表完成自组网，可简化路由转换进程，规避因路由转换协议造成的组网不稳定因素，提高组网效率。在复杂现场，网络拓扑结构随时可能需要根据灾情发展与灭火救援作战行动发生变化，采用本系统可以更好的满足救援现场随机快速组网的实战需要，应用性更强，可靠性更高。
45.本系统可配备至救援队级单位，单台独立工作，满足高层、地下复杂场景救援现场通信保障需要；也可多台联合使用，扩大现场通信保障范围，满足大范围救援现场窄带通信需求。同时在建设有数字集群网的地区，可作为移动站使用，扩大数字集群网覆盖范围，保障前后方通信。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。