[發明專利]一種基于空天車地通信網的應急通信系統及方法

在審

• 申請號: 201910954414.0
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110602257A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 石先明;曹先彬;王超東;劉立海;王耀國;劉凱;張濤;劉正自;沈志凌
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司;北京航空航天大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/02;H04W4/029;H04W4/42;H04W4/90;H04B7/185
• 代理公司: 11228 北京匯澤知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳靜

1.一種基于空天車地通信網的應急通信系統，包括鐵路既有傳輸網絡結構，其特征在于：還包括地面中心通信設備及至少一個分簇網絡結構，所述分簇網絡結構包括至少一個簇，所述簇包含作為簇成員的地面移動通信節點及作為簇首的空中通信節點，所述地面中心通信設備與所述鐵路既有傳輸網絡之間通過以太網通信連接，所述地面中心通信設備以及所述地面移動通信節點均與所述空中通信節點通過無線網通信連接。

2.根據權利要求1所述的基于空天車地通信網的應急通信系統，其特征在于：所述空中通信節點包括懸停于空中的艇載通信設備，所述地面移動通信節點包括列車節點和/或移動終端節點。

3.根據權利要求2所述的基于空天車地通信網的應急通信系統，其特征在于：所述簇成員還包括位于所述艇載通信設備與地面之間的無人機群，所述空中通信節點及所述地面移動通信節點均通過無線通信與所述無人機群連接，所述無人機群中的各無人機之間通過無線通信連接。

4.根據權利要求3所述的基于空天車地通信網的應急通信系統，其特征在于：所述簇還包括備網關節點，所述網關節點為可以同時與兩個簇首通信的無人機。

5.根據權利要求3所述的基于空天車地通信網的應急通信系統，其特征在于：所述簇還包括備用簇首，所述簇首為所述無人機群中穩定性最好的一個無人機。

6.根據權利要求1所述的基于空天車地通信網的應急通信系統，其特征在于：所述地面移動通信節點與所述空中通信節點通過hello信息進行交互，所述hello信息包含源節點的ID號、所處的簇、節點位置及速度信息。

7.根據權利要求1所述的基于空天車地通信網的應急通信系統，其特征在于：所述無線通信的方式包括4G網絡、5G網絡、ZigBee或專用的無線通信網絡。

8.一種基于空天車地通信網的應急通信方法，其特征在于，包括步驟：

S1：初始化分簇網絡結構，確認作為簇首的空中通信節點及作為簇成員的地面移動通信節點；

S2：當列車節點收到簇首宣告信息以后，向作為簇首的艇載設備節點發送請求加入信息請求加入以該艇載設備節點為簇首的簇；

S3：列車節點作為源節點通過計算與簇首的連接時間，估算自己將要離開該簇的時間，在將要離開時若還需發送數據信息，則優先將數據信息發送給距離自己最近的作為目的節點的網關節點，同時及時偵聽是否有新的簇首宣告信息，以加入該新的簇。

9.根據權利要求8所述的基于空天車地通信網的應急通信方法，其特征在于：當源節點與目的節點為相鄰節點，且源節點與目的節點分別為兩個簇的網關節點，則源節點直接發送信息給目的節點；當源節點與目的節點為非相鄰節點時，所述源節點向所述源節點所在簇的簇首發送路由請求信息，所述路由請求信息包括所述源節點的位置數據及活動路徑。

10.根據權利要求9所述的基于空天車地通信網的應急通信方法，其特征在于：所述簇首判斷目的節點是否在自己所在的簇內，若是，則向源節點返回路由請求信息；若否，則所述簇首廣播向所有該簇的網關節點發送所述路由請求信息，該簇的網關節點將所述路由請求信息發送給相鄰的其他簇網關節點，進而通過其他簇網關節點將所述路由請求信息發送至該其他簇網關節點所對應的簇首。