• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

系留式无人机中继通信系统在地震应急现场的应用试验研究

徐秀杰 贾荣光 杨玉永 娄世平 董翔 胡鹏 李永强

徐秀杰, 贾荣光, 杨玉永, 娄世平, 董翔, 胡鹏, 李永强. 系留式无人机中继通信系统在地震应急现场的应用试验研究[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 718-726. doi: 10.11899/zzfy20180323
引用本文: 徐秀杰, 贾荣光, 杨玉永, 娄世平, 董翔, 胡鹏, 李永强. 系留式无人机中继通信系统在地震应急现场的应用试验研究[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 718-726. doi: 10.11899/zzfy20180323
Xu Xiujie, Jia Rongguang, Yang Yuyong, Lou Shiping, Dong Xiang, Hu Peng, Li Yongqiang. Technical Application of the Tethered UAV Relay System in Earthquake Emergency Site[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 718-726. doi: 10.11899/zzfy20180323
Citation: Xu Xiujie, Jia Rongguang, Yang Yuyong, Lou Shiping, Dong Xiang, Hu Peng, Li Yongqiang. Technical Application of the Tethered UAV Relay System in Earthquake Emergency Site[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 718-726. doi: 10.11899/zzfy20180323

系留式无人机中继通信系统在地震应急现场的应用试验研究

doi: 10.11899/zzfy20180323
基金项目: 

中国地震局地震应急青年重点任务 CEA_EDEM-201710

山东省地震局“地震应急信息创新团队”和科研基金项目 2016-JJ1608Y

详细信息
    作者简介:

    徐秀杰, 女, 生于1988年。工程师。主要从事应急指挥技术研究。E-mail:1565833991@qq.com

    通讯作者:

    贾荣光, 男, 生于1979年。高级工程师。主要从事应急指挥技术研究。E-mail:zhongjrg@126.com

Technical Application of the Tethered UAV Relay System in Earthquake Emergency Site

  • 摘要: 在地震现场应急通信中,为满足无线图传系统等通信设备在复杂地形进行大范围和远距离通信作业的需求,提出利用系留式无人机中继通信系统保障无线电(超短波)的远距离传输。目前,对该系统的研究还处于理论分析和试验阶段,尚未在地震应急中得到大范围的推广应用。本研究利用多次试验的数据,分析验证系留式无人机供电系统的可行性及实用性,定量计算中继通信系统的升空效益,并形成一套完整的、可操作性强的系统实施方案。在城区、郊区以及起伏较低的山地、丘陵等地区,实现了移动图传系统在距离通信车5—10km范围内稳定、实时、快速的数据传输。
  • 图  1  无人机中继覆盖区域示意图

    Figure  1.  Sketch map of UAV relay coverage area

    图  2  系留无人机系统组成图

    Figure  2.  The composition of the tethered UAV system

    图  3  系留式无人机中继通信系统组成图

    Figure  3.  The composition of the tethered UAV relay system

    图  4  系留式无人机中继通信系统测试流程

    Figure  4.  The test flow chart of the tethered UAV relay system

    图  5  无人机中继通信系统临界点测试路线及点位分布示意图

    Figure  5.  The route and critical distribution points of the tethered UAV relay system

    表  1  系留式无人机供电系统主要技术指标

    Table  1.   The technical configurations of the tethered UAV system

    项目 指标
    无人机型号 KWT-X6L六旋翼
    有效载荷 ≥7kg
    起飞重量 11.4kg
    续航时间设计 8h
    系留线缆总长度 100m
    电压 地面电源AC-220V
    系留线缆光纤特性 单模光纤10Gb/s
    系留线缆重量 3.5kg/100m
    系留线缆抗拉力 >150kg
    线缆收放方式 电子智能控制
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    表  2  中继通信集成系统主要技术指标

    Table  2.   The technical configurations of aerial relay system

    项目 指标
    设计重量 <0.5kg
    尺寸 109mm×145mm×15mm
    发射频率 315—345MHz
    射频带宽 2MHz(标清);4MHz(高清)
    输入频率 597—614MHz
    接收射频带宽 1.5MHz,2MHz(标清);4MHz(高清)
    接收灵敏度 ≤-98dBm(4MHz)
    ≤-102dBm(2MHz)
    设计传输距离 ≥10km
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    表  3  系留式无人机供电系统测试结果

    Table  3.   Test results of the tethered UAV system

    项目 试飞次数 不间断悬停时间/min 供电方式 图传频率/MHz 悬停高度/m 线缆收放 线缆抗拉能力 地面站接收效果
    指标 2 >30 地面电源AC-220V 595 <91 正常 3级风正常 稳定
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    表  4  系留式无人机中继通信系统的升空效益测试结果

    Table  4.   Test results of the UAV relay system

    测试 单兵与指挥车距离/km 无人机升空高度/m 信号强度/dBi 理论通信距离/km 极限通信距离/km
    1 2.0 45 -80 26 3
    2.7 45 -52 26 3
    2 3.5 60 -52 32 8
    3.5 60 -59 32 8
    4.8 90 -60 37 14
    5.6 90 -59 37 14
    3 8.2 100 -58 40 16
    不使用中继 1.1 -18 8.7 <3
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    表  5  无人机中继通信系统临界点测试结果

    Table  5.   Test results of critical points of the UAV relay system

    点位 海拔/m 单兵与指挥车距离/km 环境描述 备注
    123 1.3 城区(高层建筑) 单兵通信临界点
    96 5.1 城区(高层建筑) 无人机中继通信临界点
    104 4.7 城区(高层建筑、立交桥等) 无人机中继通信临界点
    152 1.0 低丘陵区(高层建筑) 单兵通信临界点
    174 5.3 低丘陵区(高层建筑) 无人机中继通信临界点
    181 7.4 低丘陵地区(有低山、低层建筑) 无人机中继通信临界点
    注:无人机飞行高度100m,单兵发射频率595MHz,指挥车接收频率320MHz,风力4级左右。
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-29
  • 刊出日期:  2018-09-01

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