应用于空中移动设备的通信系统.pdf

一种应用于空中移动设备的通信系统。该系统包括：空中移动设备，地面卫星通信设备，指挥中心，其中，空中移动设备，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与地面指挥中心进行语音通信；并录制现场音视频，通过地面卫星通信设备将录制的音视频发送至指挥中心；地面卫星通信设备，用于通过短波通信方式中转空中移动设备与指挥中心之间的语音通信，并通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频并转发至指挥中心；指挥中心，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与空中移动设备进行语音通信，并通过超短波通信方式接收地面

1、  一种应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，包括：
空中移动设备，地面卫星通信设备，指挥中心，其中，
空中移动设备，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与地面指挥中心进行语音通信；并录制现场音视频，通过地面卫星通信设备将录制的音视频发送至指挥中心；
地面卫星通信设备，用于通过短波通信方式中转空中移动设备与指挥中心之间的语音通信，并通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频并转发至指挥中心；
指挥中心，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与空中移动设备进行语音通信，并通过超短波通信方式接收地面卫星通信设备发来的音视频。

2、  如权利要求1所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述空中移动设备，包括航拍设备，超短波发射机，第一短波通信装置，其中：
航拍设备，用于录制现场音视频；
超短波发射机，用于通过超短波发射录制的音视频；
第一短波通信装置，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与地面指挥中心进行语音通信。

3、  如权利要求1所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述地面卫星通信设备包括超短波接收机，第二短波通信装置，第一卫星通信系统，其中：
超短波接收机，通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频；
第二短波通信装置，用于通过短波通信方式中转空中移动设备与指挥中心之间的语音通信；
第一卫星通信系统，用于将第二短波通信装置接收的音视频信号，并通过卫星信道传输到指挥中心。

4、  如权利要求1所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述指挥中心包括第二卫星通信系统，音视频系统，第三短波通信装置，其中：
第二卫星通信系统，用于通过超短波通信方式接收地面卫星通信设备发来的音视频数据；
音视频系统，用于对所述音视频数据进行还原；
第三短波通信装置，通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与空中移动设备进行语音通信。

5、  如权利要求3或4所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述第一卫星通信系统、第二卫星通信系统包括采用VSAT卫星通信网实现的卫星通信系统。

6、  如权利要求2所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述超短波发射机对航拍设备拍摄的现场音视频进行编码、调制、压缩后，通过发射天线发出音视频信号。

7、  如权利要求3所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述超短波接收机对音视频信号进行滤波、解调、解压处理后进行IP编码。

8、  如权利要求1-7中任一项所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述语音通信为双向语音通信。

9、  如权利要求1所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述空中移动设备具体为直升机。

10、  如权利要求1所述的应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，所述地面卫星通信设备具体为地面指挥车。

应用于空中移动设备的通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种应用于空中移动设备的通信系统。
背景技术
空中移动设备，典型的如直升机，在日常巡线、绝缘子冲洗或应急抢险等作业中，可利用自身的特殊优势，深入到现场进行语音、视频的采集，通过无线通信手段，将现场的语音、视频传回后方指挥中心。
目前直升机与地面之间的通信可以如图1所示，直升机与地面指挥中心之间的语音通信大多采用超短波电台，采用专用航空频段，用于直升机进场出场的指挥调度。与地面的视频传输主要采用微波通信方式，地面接收站装有接收机和天线。
超短波通信是利用1～10米波长的电磁波进行视距传输的一种。超短波波段相当于30～300兆赫的甚高频段，所以超短波通信也叫甚高频通信。视距传输是指在视距范围内直射波的传播。
在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术中存在以下问题：
直升机利用超短波电台与地面进行语音通信，通信范围小，只能在视距范围内进行通信，一般通信距离为几十公里。直升机利用微波向地面传输视频信号，通信距离短。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种应用于空中移动设备的通信系统，以实现空中移动设备与地面指挥中心之间的远距离语音、视频通信。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种应用于空中移动设备的中继通信系统是这样实现的：
一种应用于空中移动设备的通信系统，其特征在于，包括：
空中移动设备，地面卫星通信设备，指挥中心，其中，
空中移动设备，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与地面指挥中心进行语音通信；并录制现场音视频，通过地面卫星通信设备将录制的音视频发送至指挥中心；
地面卫星通信设备，用于通过短波通信方式中转空中移动设备与指挥中心之间的语音通信，并通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频并转发至指挥中心；
指挥中心，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与空中移动设备进行语音通信，并通过超短波通信方式接收地面卫星通信设备发来的音视频。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，空中移动设备，地面卫星通信设备，指挥中心，空中移动设备，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与地面指挥中心进行语音通信；并录制现场音视频，通过地面卫星通信设备将录制的音视频发送至指挥中心；地面卫星通信设备，用于通过短波通信方式中转空中移动设备与指挥中心之间的语音通信，并通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频并转发至指挥中心；指挥中心，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与空中移动设备进行语音通信，并通过超短波通信方式接收地面卫星通信设备发来的音视频，可以实现空中移动设备与地面指挥中心之间的远距离语音、视频通信。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中直升机与地面之间的通信方式示意图；
图2为本发明一种应用于空中移动设备的通信系统实施例；
图3-4为本发明一种直升机的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种应用于空中移动设备的通信系统。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本申请中应用于空中移动设备的通信系统的一个实施例可以如图2所示，包括空中移动设备，地面卫星通信设备，指挥中心，其中，
空中移动设备，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与地面指挥中心进行语音通信；并录制现场音视频，通过地面卫星通信设备将录制的音视频发送至指挥中心；
地面卫星通信设备，用于通过短波通信方式中转空中移动设备与指挥中心之间的语音通信，并通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频并转发至指挥中心；
指挥中心，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备与空中移动设备进行语音通信，并通过超短波通信方式接收地面卫星通信设备发来的音视频。
所述语音通信为双向语音通信，这样，空中移动设备与指挥中心可以进行双向的语音通信。
空中移动设备21，具体可以包括航拍设备211，超短波发射机212，第一短波通信装置213，其中：
航拍设备211，用于录制现场音视频；
超短波发射机212，用于通过超短波发射录制的音视频；
第一短波通信装置213，用于通过短波通信方式经由地面卫星通信设备22与地面指挥中心23进行语音通信。
通过航拍设备拍摄的现场音视频，可以经由输出端并通过音视频线输入到超短波发射机的输入端，从而输入到超短波通信装置发射机，进而经过超短波发射机的编码、调制、压缩后，通过发射天线发出音视频信号。
地面卫星通信设备22包括超短波接收机221，卫星通信系统222，第二短波通信装置223，其中：
超短波接收机221，通过超短波通信方式接收空中移动设备21发来的音视频；
第二短波通信装置223，用于通过短波通信方式中转空中移动设备21与指挥中心23之间的语音通信；
第一卫星通信系统222，用于将第二短波通信装置223接收的音视频信号，并通过卫星信道传输到指挥中心23。
超短波接收机上具有接收天线，可以通过超短波通信方式接收空中移动设备发来的音视频信号。进而，超短波接收机可以对接收的音视频信号进行滤波、解调、解压等处理后进行IP编码。例如，可以将经过滤波、解调、解压等处理后音视频信号分别通过音视频输出端和数据输出端输出到视频编码终端上进行IP编码。IP编码是指将模拟音视频信号转换成IP数据包，以通过网络进行传输。
卫星通信系统进一步可以将编码后的音视频数据通过卫星信道传输到指挥中心。例如通过卫星信道传输到VSAT卫星小站，进而传输至指挥中心。
以下给出一些有关VSAT卫星通信的介绍：
VSAT(甚小天线地球站)卫星通信网一般是由大量VSAT小站与一个主站(Hub)协同工作，共同构成的一个广域稀路由(站多，各站业务量小)的卫星通信网。
VSAT网根据业务性质可分为三类：
(1)以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务；
(2)以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务。
(3)以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆分配网传送到用户家中。
与地面网通信网相比，VSAT卫星通信网具有以下特点：
1、覆盖范围大，通信成本与距离无关；
2、可对所有地点提供相同的业务种类和服务质量(包括误比特率和传输时延等)；
3、灵活性好(多种业务可在一个网内并存，对一个站来说支持业务种类、分配的频带和服务质量等级等可动态调整)；
4、可扩容性好，扩容成本低，开辟一个新通信地点所需时间短；
5、点对多点通信能力；
6、独立性好，是用户拥有的专用网，不像地面网受电信部门制约；
7、互操作性好，可使采用不同标准的用户跨越不同的地面网而在同一个VSAT网内进行通信；
8、通信质量好(有较低的误比特率和较短的网络响应时间)；
9、传播时延大。
与传统卫星通信网相比，VSAT卫星通信网的特点：
1、面向用户而不是面向网络，VSAT与用户设备直接通信而不是如传统卫星通信网中那样中间经过地面电信网络后再与用户设备进行通信；
2、小口径天线，天线口径一般小于2.4m，某些环境下可达到0.5m；
3、智能化(包括操作智能化、接口智能化、支持业务智能化、信道管理智能化等)功能强，可无人操作；
4、安装方便，只需简单的安装工具和一般的地基(如普通水泥地面、楼顶、墙壁等)；
5、低功率的发射机，一般几瓦以下；
6、集成化程度高，VSAT从外表看只能分为天线、室内单元(IDU)和室外单元(ODU)三个部分；
7、VSAT站很多，但各站的业务量较小。
8、一般用作专用网而不像传统卫星通信网那样主要用作公用通信网。
VSAT是VERYSMALL APERTURE TERMINAL的缩写，直译为“甚小孔径终端”，意译应是“甚小天线地球站”。由于源于传统卫星通信系统，所以也称为卫星小数据站或个人地球站<IPES>，这里的小指的是VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为0.3m-2.4m。VSAT是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。利用这种系统进行通信具有灵活性强，可靠性高，成本低，使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。借助VSAT用户数据终端可直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网，完成数据传递、文件交换或远程处理，从而摆脱了本地区的地面中继线问题，这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区，使用VSAT作为数据传输手段是一种很好的选择。目前，广泛应用于银行、饭店、新闻、保险、运输、旅游等部门。由众多甚小天线地球站组成的卫星通信网，叫做“VSAT网”。
VSAT网根据业务性质可分为三类：
以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务；
以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务。
以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆分配网传送到用户家中。
指挥中心23包括第二卫星通信系统231，音视频系统232，第三短波通信装置233，其中：
第二卫星通信系统231，用于通过超短波通信方式接收地面卫星通信设备22发来的音视频数据；
音视频系统232，用于对所述音视频数据进行还原；
第三短波通信装置233，通过短波通信方式经由地面卫星通信设备22与空中移动设备21进行语音通信。
短波的波长为100米～10米，频率为1.6～30兆赫。短波通信系统由发信机、收信机、天线、馈线系统组成。短波通信具有极高的安全性，通信覆盖面积广，建站费用低等特点，是最可靠的远距离程通信手段。
短波通信的基本传播途径有两个：一个是地波，一个是天波。地波沿地球表面传播，其传播距离取决于地表介质特性。海面介质的电导特性对于电波传播最为有利，短波地波信号可以沿海面传播1000公里左右；陆地表面介质电导特性差，对电波衰耗大，而且不同的陆地表面介质对电波的衰耗程度不一样(潮湿土壤地面衰耗小，干燥沙石地面衰耗大)。短波信号沿地面最多只能传播几十公里。地波传播不需要经常改变工作频率，但要考虑障碍物的阻挡，这与天波传播是不同的。短波的主要传播途径是天波。短波信号由天线发出后，经电离层反射回地面，又由地面反射回电离层，可以反射多次，因而传播距离很远(几百至上万公里)，而且不受地面障碍物阻挡。
利用短波电台通信可以实现远距离通信，一般通信距离为上千公里。
超短波通信是利用1～10米波长的电磁波进行视距传输的一种。超短波波段相当于30～300兆赫的甚高频段，所以超短波通信也叫甚高频通信。视距传输是指在视距范围内直射波的传播。当通信距离超过视距时，则利用中继站进行接力通信。
超短波通信系统包括终端站和中继站。终端站装有发射机、接收机、载波终端机和天线。中继站则包括通达两个方向的发射机和接收机，以及相应的天线。
发射机一般采用间接调频法，即利用调相获得调频的方法。这样可用频率稳定度较高的晶体振荡器作主振器，而不必用复杂的频率控制系统。但为了减弱寄生调幅和非线性失真，调制系数不能太大(一般小于0.5弧度)。因此，在这种发射机中要用多级倍频器，以获取所需的频偏，从而提高发射频率的边带功率。发射机的末级使用丙类功率放大器，效率较高。在超短波频段尚可用集中参数元件构成调谐回路，其高频端可用微带部件。
接收机一般是典型的调频式超外差接收机。主要由高频放大、本地振荡、变频(一次或二次)、中频放大、限幅、鉴频及基带放大等部件组成。超短波段外来干扰较多，须在接收机输入端加螺旋式滤波器，在中放级加输入带通滤波器以抑制干扰。中放后的调频信号，通过限幅器，可削去混杂进来的脉冲干扰或寄生调幅波，以改善信噪比，然后用鉴频器把原来的基带信号恢复出来，加以放大，再由载波终端机分路输出给用户。
载波终端机将超短波发射机和超短波接收机的旧线基带信号分路还原合并为多路二线话音信号，接通用户或接至市话交换机的设备。载波终端机只装在超短波终端站。
上述实施例中，空中移动设备可以具体为直升机，其具有的设备具体可以如图3、4中的示意图所示；地面卫星通信设备可以具体为地面指挥车。
由以上实施例可见，本发明采用超短波无线图像传输系统，将直升机航拍的音视频传送到地面指挥车，指挥车上装有卫星通信设备，再经过卫星传送到指挥中心，传输距离不限，从而可以实现空中移动设备与地面指挥中心之间的远距离语音、视频通信。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。