[发明专利]一种基于SDR-MIMO高精度的无人机4G无线应急通信平台

说明书

本发明公开了一种基于SDR‑MIMO高精度的无人机4G无线应急通信平台，在Ubuntu操作系统SDR架构下，基于srsLTE开源软件系统和BladeRF无线电开发板建立4G无线应急通信平台，包括设置于无人机上的SDR‑MIMO无线4G通信模块和设置于陆地侧的GNSS基准站，SDR‑MIMO无线4G通信模块包括树莓派开发板及分别与树莓派开发板连接的软件无线电开发板BladeRF、GNSS移动站接收机和电源模块；BladeRF通过SPDT与功率放大器连接，功率放大器与连接发射天线；BladeRF通过无线电信号接收口连接接收天线；GNSS移动站接收机和GNSS基准站均包括数传模块和RTK板卡。本发明在不依靠共用通信网情况下可实时获取无人机MIMO无线信道应急保障平台通信覆盖范围，可对无线电的空‑地、地‑空、空‑空状态的无线信道传播进行测试。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于SDR-MIMO高精度的无人机4G无线应急通信平台。

背景技术

随着城市化进程加快，城区的地形及建筑环境变得越发的复杂，对相关无线电信号的有效覆盖带来了较大的挑战。MIMO(多输入多输出系统)是移动通信中常用的技术手段，可对信道衰落进行抑制，同时增加系统的吞吐量和发送距离，有效提高通信质量。但当遭遇突发自然灾害及极端恶略气候情况使地面共用通信网设施遭受重创基本处于瘫痪状态时，必须建立临时通信网络进行抢险救灾应急通信，解决话音、数据、视频信号传输问题，以满足应急前线指挥部署、工作调度相关需求。现阶段应对突发灾害的通信保障手段主要以应急通信车为主。但应急通信车容易受到交通阻塞、极端地形环境等因素限制，导致在大型自然灾害及极端恶劣天气条件下往往难以及时到达现场，且由于车桅高度限制，导致天线投射面积有限影响应急通信覆盖面积。

采用无人机将无线电发射基站位于空中时，具有机动灵活、环境适应性强等优势，并且可最大程度避免由于多径等因素带来的信号质量的下降。但无线电信号的空-地发射模型尚停留在理论分析阶段，对MIMO技术的无线信道分析方法也以地面为主，而MIMO空-地传输无线信通应急保障技术需要精确获取无人机经纬度、以及飞行高度和方向角相关数据信息，目前相关技术领域尚不成熟。另一方面，目前无线电信号的空-地传播测试主要测试手段分为无人机测试和热气球测试，热气球测试滞空时间长，但测试条件要求高，且在航路区域或市区及其他航空管制区受限较大，无人机测试相对灵活，但测试滞空时间短，飞行高度低，在航空管制区域高度受限，同时载重也受到一定限制。

综上，目前采用基于MIMO的无人机进行无线应急通信技术的缺陷如下：

(1)当前尚无基于软件无线电(Software Defined Radio，SDR)架构下，基于srsLTE软件系统和软件无线电开发板BladeRF下的空中4G应急通信平台。

(2)当前尚无有效的测试MIMO空-地传输信道的无线电发射平台，很难将常规的无线电发射端设置到无人机上。

(3)当前无线电发射设备体积和功耗比较大，且可定制性差，很难从科学研究的角度去进行无线信道的测试。

(4)空中平台无法实现无线电信号的空-空发射和接收。

(5)在共用通信网设施遭受重创处于瘫痪状态，当前MIMO空-地传输无线信通应急保障需精确了解无人机发射基站经纬度坐标、高度、倾斜角等信息才能进行相关应急通信保障覆盖范围的测算。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种基于SDR-MIMO高精度的无人机4G无线应急通信平台，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：