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无人机在通信勘察领域的应用研究

浏览138次时间：2015年11月27日 15:03

□王博申周安宏喻威户启松江苏省邮电规划设计院有限责任公司

【摘要】新型无人机的发展也使各种新技术、新材料大量应用，因而在这个网络化、信息化的时代，无人机的发展前景广阔，发展潜力十足。本文将从无人机功能特色和技术优势的角度，对无人机在通信勘察领域的应用展开研究。

【关键词】无人机技术应用勘察领域通信技术

一、无人机概述及国内外发展水平

无人机即一种先进的无人驾驶自行飞行器的简称。现代无人机遥感巡线系统是集航空、气象、通信、电力输送、信息传输、遥感探测、图像识别、地理信息处理为一体的巡线系统。目前无人机的发展涉及多个技术领域，如：飞机控制技术、现代导航技术、机载稳定控制技术、机体遥测遥感技术、数据链通讯技术、故障诊断等多个高端技术领域。在国内，无人机目前的发展水平可以达到自行作业，因具备体积小，使用方便等特点，从而达到最大限度的穿越高山、河流，通过巡线系统对通信线路进行高效、灵便、快速的侦察、搜索。因而对无人机的故障检测和快速对焦快速摄像功能起到很大的辅助作用，有利于与无人机在通信勘察领域的应用。在国外，无人机通信工程研发工作展开较早，经过不断地改进，无人机建维辅助系统的实验研究工作取得一定的突破。近年来，我国经过对无人机在通信勘察的应用中的不断试验研究，探索出很多经验。根据国情而进行的红外航测线路的试验研究，正有效的推进我国电力和通信系统的发展，为无人机通信勘察的探测和维护提供准确有效的数据支持。

二、无人机应用在通信勘察领域的重要意义

无人机应用于通信勘察领域的研发目的在于代替传统的人工勘查、故障检测与维护，以高效率的性能优势应用于通信网络勘察维护中。无人机作为一种新型装备具有独特的技术优势，越来越受到研究部门的重视。随着科学的不断发展进步，对无人机的性能也提出了更高的要求。因此，无人机也在不断改进，在现代战争中已经由辅助装备改进到主站装备。我国对于无人机在通信勘察领域的应用研究，经过不懈努力，在无人机应用技术上取得了长足发展，同时也发现了许多不足之处，如：发动机瓶颈、网络化通信等问题。大量的新技术、新材料应用无人机之中，将给无人机的发展带来极大的提升。而无人机在通信勘察领域的应用这一项目的研究意义在于实现设备的快速巡查、快速摄像。在无人机的专业分析下，为巡线系统提供网络管理和数据支持。实现更加高效的雾霾检测，帮助抗争救灾工作的展开，从而推动国家实现长久安定的发展。

三、无人机在通信勘察领域的应用研究

3.1 应用关键技术

无人机在通信勘察中应用的关键技术，主要包括数据链技术和网络中心通信技术这种技术。数据链是指传感器、指控系统和对地平台之间的信息传输，是融合了现代信息技术高新产物。数据链技术在无人机的应用上有利于指挥控制、数据管理、以及实时传输战术信息，有效的提高无人机的利用效率，使其在通信勘察领域的应用更为广泛。为扩大无人机的功能，完成更高效的各种侦查任务，通过飞机数据链的传输速率和处理能力的改进，从而达到高效率的处理数据任务。在数据链技术应用中，为了打破传统的数据链传输模式，研究出更加高效率的光学数据链。光学数据链也称激光通信技术，具有重量轻、对功率要求低的特点，并且在抗干扰已经宽带和重量上更具优势。因此，非常适用于无人在通信勘察领域的应用。从无人机在现代通信的应用来看，充分体现出无人机在通信勘察领域应用中所发挥出的重要作用。随着无人机不断的进行着技术革新，仅从体积小、成本低、单机处理与应变能力高等优势，在勘察设计中中完全发挥出无人机的潜能。因此，将机群作为基础。同时将指挥中心与机群之间连接多条通信线路，可以大大的提高无人机的执行任务能力。网络中心通信技术具有安全性、可靠性、充分的连接性以及稳定性将有效应用于多个技术领域，同时也帮助无人机在通信勘察领域实现更好的应用。

3.2 无人机建维辅助系统

无人机建维辅助系统图：

为了实现在勘察山区、高危险区时更加精确化，利用无人机建维辅助系统在通信中进行设计，帮助抗震救灾临时应急工作更好的实施。通过对无人机建维辅助系统的研究，可以实现运营商对现场情况的检测与调整，日常工作线路的巡线。充分将无人机控制技术、遥感传感器技术、地理信息定位技术结合起来，帮助无人机建维辅助系统进行进一步的研究。为了获取更为准确的数据和更为清晰的图像，无人机建维辅助系统的传感器技术、遥测技术、软件后处理平台将帮助实现，同时也为通信勘察提供了更为准确的依据，解决了在高危险区作业遇到的困难。无人机建维辅助系统在很大程度上解决了在勘察、巡路中遇到的困难，降低成本，减少人力物力，大大提高了工作及生产单位的效率和精度。同时，也减少了作业人员意外伤亡率，更加安全高效完成无人机高危盲区的勘察检测任务。参考文献

[1] 陶于金，李沛峰. 无人机系统发展与关键技术综述 [J]. 航空制造技术, 2014(20):34-39.

[2] 康文峥，王海滨. 无人机通信技术的应用与发展 [J]. 数字技术与应用, 2015(02):42-43.

引言随着通信技术快速发展，通信网络构成也在迅速多样化，传统基于设备状态监视的网管系统已经不能完全反映通信网络运行状态，特别是在公安、军队等单位多种体制的通信网络相互交联，整合多个网管系统成本很高，导致异构通信网络监视手段相对缺乏，本文从IP体制网络入手，研究通过通信网络链路层和网络层主动获取相关网络参数方法，设计通信网络参数获取、显示、部署及运用方式。二、异构通信网络特点异构通信网络是公安、军队等单位执行任务的基础保障，不同于一般民用通信网络，主要特点如下：（1）网络类型多；（2）可靠性要求高；（3）链路易中断；（4）业务接入不固定；（5）网络管理相对独立。三、异构通信网络状态监视需求与获取方式在公安、军队等单位通信网络使用过程中，指挥人员最关心的几个问题是：我的通信设备部署哪里？开通了那些通信链路？现在通信状态怎么样？通信业务能不能满足需求？这就需要通信网络状态监视系统能够获取这些信息，实时显示在指挥员面前，具体信息种类及获取方式如下：（1）通信设备布站信息，采用人工标绘和自动获取方式获取；（2）无线通信范围信息，采用人工设定和辅助计算方式获取；（3）通信链路通断信息，采用主动探测方式获取；（4）通信业务开通信息，采用数据包分析方式获取；（5）通信链路质量信息，采用主动探测和数据分析方式获取；（6）通信链路告警信息，采用人工策略和智能分析技术获取；（7）通信网络状态统计信息，采用GIS和表页综合显示模式获取。四、系统软件实现方法系统采用主动探测和被动获取相结合的方式，主动探测基于 ICMP协议，通过发送ping包获取通信链路通断、时延、抖动、丢包率等参数信息，被动获取基于抓取网络数据包，通过数据分析获取通信链路流量、业务种类、带宽利用率等信息，通过融合双方数据监视整个通信网络，直观显示装备布站、无线通信范围、整体网络拓扑、链路质量等信息。 4.1 软件总体结构软件总体结构如图 1所示。网络探针模块主要完成链路探测、流量分析、本地显示和数据上报功能；GIS模块主要完成综合布站信息显示、网络拓扑信息显示和无线覆盖范围信息显示功能；表页显示模块主要完成链路通断状态显示、链路质量信息显示和链路状态信息录取功能；数据库管理模块主要完成通信网络拓扑信息管理、通信节点信息管理和业务终端信息管理；通信模块主要完成远程多探针管理和多用户数据分发功能。 4.2 软件信息流程软件信息流程如图2所示。显示软件具备数据库功能，图 1 软件总体结构能够为用户使用软件提供交互窗口，用户可根据使用需求对探针软件进行参数设定，可通过显示软件对探针软件进行管理，参数信息设定好后，显示软件通过通信模块将参数下发给探针软件，探针软件根据接收的探测参数及运行指令开启链路探测进程和流量获取分析进程，对进程进行管理控制，然后对获取的数据进行统计、封装，一份用于本地显示，一份用于上报显示软件。显示软件通过 TCP/IP协议接收上报数据，对数据进行分选、计算、统计，读取数据库通信节点、装备、业务信息，将探针软件上报信息和本地数据库信息融合，送给GIS显示模块和表页显示模块显示，表页显示模块可根据用户需要对表页显示数据进行记录，用户可实时调整软件运行所需参数，形成软件运行闭环。五、系统部署运用方式图 3 软件部署运用方式软件部署采用分布式部署使用方式如图 3所示，多探针收集，多用户显示，集中管理。探针软件部署在主要路由器、核心交换机、无线网络专用交换机部位，用于获取通信网络状态参数；GIS服务器部署于网络中心机房，用于融合多探针数据，提供GIS显示所需服务；GIS显示软件部署于指挥中心，用于直观显示装备布站、链路通断和网络拓扑信息；表页显示部署于后台，用于详细显示装备部署、链路质量、业务识别等信息。用户管理置于后台，用于管理员进行软件参数设定、运行保障。六、系统关键技术参考文献 [1] 周莲英 . 超宽带无线自组网若干关键技术研究. 南京理工大学, 2007,10. [2] 于滨 . 军事指挥信息系统的一体化特征及发展趋势. 现代军事, 2007,11 6.1 基于ICMP协议的IP链路参数获取技术 ICMP协议使用IP协议进行信息传递，向数据包中的源端节点提供发生在网络层的错误信息反馈，通过ping报文返回数据可以获取端到端的链路时延和丢包信息，统计时延和丢包信息可实时计算链路抖动和丢包率。要想获取几百条链路参数，单一探针需要开启几百个线程，对硬件要求高，实现起来比较困难，本文采用多线程发包，单线程收包处理的方式，有效解决了这一问题，分布式探测数据融合也是一个难点，本文通过数据库规划的方式有效融合了多探针数据。 6.2 基于数据采集探针的监测技术数据采集探针通过交换机流量镜像端口或直接将其串接在待观测的链路上，对链路上所有的数据报文进行处理，提取流量监测所需的协议字段甚至全部报文内容。经条件设置对网络流量进行实时采集或流量镜像，进行报文的协议分析。一个探针同时只能监测一条或几条链路的流量信息。对于全网流量的监测需要采用分布式方案，在重要通信节点部署一个探针，再通过后台服务器和数据库，收集所有探针的数据，做全网的流量和业务分析。 6.3 基于GIS的宏观网络态势显示技术 GIS显示主要依托地理信息系统，在地图上叠加显示通信节点位置、无线基站覆盖范围、通信链路通断状态等信息，通信节点位置采用军标符号标注方式，固定节点直接读取数据库经纬度，移动节点提供外来位置信息接口，实时在地图上刷新通信装备布站数据，无线基站覆盖范围通过输入基站高度，自动计算基站视距范围，在地图上用圆圈覆盖显示，通信链路通断状态采用在地图上显示通信节点网络拓扑，节点间通信质量采用不同颜色的线来显示。七、系统软件测试结果软件测试截图如图4所示，系统软件实时获取了基于IP 网络层数据，直观显示多条通信链路质量信息，能够满足通信网络状态监视需求。图 4 软件测试截图八、结束语本文通过实验方式对设计内容进行初步实现，实验结果证明通过系统软件能够主动获取 IP网络链路层和网络层信息，提取不同通信网络链路状态参数，满足异构通信网络实时监视需求，系统软件具有通用性，可移植性强，不受通信设备体制限制，具有很高的应用价值。