【技术实现步骤摘要】
本申请涉及通信，具体而言，涉及一种空天协同无人机应急通信系统及通信方法。
技术介绍
1、在遭受自然灾害的情况下，往往导致通信网络遭受严重破坏，出现大面积瘫痪的情况，严重影响灾后的救援，为快速恢复通信，消除“通信孤岛”，确保灾害发生后的通信网络畅通，传统方法是采用应急通信车，用于在突发通信中断时提供应急救援保障。然而，由于突发自然灾害区域的不可预测，应急车到达现场投入使用的时间难以保证，且灾害往往会导致道路损坏，也会极大延缓应急车通信保障的效率。随着无人机技术的成熟和普及，系留式无人机应急通信在各类突发事件应急保障中逐渐得以应用。现有无人机应急通信技术是利用无人机搭载小型化基站设备，通过系留光缆提供可靠的数据传输服务，从而搭建起临时通信网络。但尽管如此，考虑到传统无人机体积不大、电池续航较短、载荷能力有限，其搭载的小型化基站通常只能配备一个定向天线，辐射120°扇形区域，这使得基站的网络覆盖范围会受到很大的限制，无法充分保障大面积受灾人员的使用，进而导致救援人员无法及时、准确地掌握灾情信息。而且无人机上搭载的小型化基站是需要从地面链接一根光缆到机载基站侧完成数据的传输，其有限的光缆长度也限制了无人机的飞行半径和基站覆盖距离。因此系留式无人机应急通信体系因需要布设系留线缆等地面配套设施，显著增加了部署难度和时间成本，其灵活性受限、机动性不足，设备成本和维护复杂性较高。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种空天协同无人机应急通信系统及通信方法，以至少解决相关技术中由于采用系留式无人机
2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种空天协同无人机应急通信系统，包括：无人机，所述无人机上设置有太阳能光伏板、储能装置和空天一体化基站；所述太阳能光伏板，用于基于预先确定的调整策略调整所述太阳能光伏板的工作点，以始终按照最大输出功率为所述储能装置充电；所述储能装置，用于向所述无人机和所述空天一体化基站供电；所述空天一体化基站，用于接收用户终端的通信数据，并将所述通信数据发送给部署在通信卫星中的核心网，并接收所述核心网响应所述通信数据的回传数据。
3、可选地，所述空天一体化基站，包括：全定向射频天线，用于接收所述用户终端发送的通信数据，并将所述通信数据发送给射频处理单元，所述全定向射频天线包括：智能表面，所述智能表面包括多个子智能面，所述多个子智能面，包括：多块可重构智能表面ris和多块惠更斯超表面hms，其中，所述多块可重构智能表面ris和所述多块惠更斯超表面hms；所述射频处理单元，用于处理所述通信数据，并将处理后的通信数据经由所述全定向射频天线发送给所述通信卫星。
4、可选地，所述智能表面，用于接收所述通信数据对应的射频信号，并将所述射频信号分成三部分，得到第一部分射频信号、第二部分射频信号和第三部分射频信号，所述第一部分射频信号通过所述多个子智能面之间的缝隙射出，按照所述射频信号的原始方向传播，所述第二部分射频信号由所述ris反射，所述第三部分射频信号由所述hms透射。
5、可选地，所述ris，包括：反射单元、金属板和控制器；所述反射单元，用于接收所述第二部分射频信号，并反射经过调整后的所述第二部分射频信号；所述金属板，用于隔绝信号穿透；所述控制器，用于调整所述第二部分射频信号的反射方向、相位和振幅。
6、可选地，所述ris上每个反射单元的反射信号，包括：
7、
8、式中，qk表示第k个反射单元的入射信号，pk表示第k个反射单元的反射信号；δk∈[0，1]，表示电磁波经第k个反射单元反射后的振幅因子，θk∈[0，2π)，表示电磁波经第k个反射单元反射后的相位因子，k∈[1，n]，k和n表示正整数，j表示虚数。
9、可选地，所述hms，包括：外层、中间层和内层；所述外层周期性排列多个金属贴片，形成第一金属环带，其中，所述第一金属环带的首尾部分留有第一槽口；所述中间层为基电介质层；所述内层周期性排列多个金属贴片，形成第二金属环带，其中，所述第二金属环带的首尾部分留有第二槽口；所述第一槽口和所述第二槽口用于调整所述第二部分射频信号的透射方向、相位和振幅。
10、可选地，还包括：星链天线；所述星链天线，用于将所述空天一体化基站接收用户终端的通信数据转发给所述通信卫星。
11、根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种空天协同无人机应急通信系统的通信方法，包括：通过空天一体化基站接收用户终端的通信数据；将所述通信数据传输给通信卫星，并接收所述通信卫星响应所述通信数据的回传数据，其中，所述空天一体化基站是由储能装置供电，所述储能装置由设置在无人机上的太阳能光伏板基于预先确定的调整策略调整所述太阳能光伏板的工作点，以始终按照最大输出功率充电。
12、可选地，由设置在无人机上的太阳能光伏板基于预先确定的调整策略调整所述太阳能光伏板的工作点，以始终按照最大输出功率充电，包括：按照预设周期检测所述太阳能光伏板在当前工作点下的电导和在前一工作点电导；在检测到所述太阳能光伏板在当前工作点电导相对于前一工作点电导的变化率，调整所述太阳能光伏板的输出电压，以调整所述太阳能光伏板的工作点处于最大功率点上。
13、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种无人机，包括：设置在机翼上的太阳能光伏板、储能装置、飞机电池、星链天线和空天一体化基站；所述太阳能光伏板，用于基于预先确定的调整策略调整所述太阳能光伏板的工作点，以始终按照最大输出功率为所述储能装置和所述飞机电池充电；所述飞机电池，用于为无人机供电；所述储能装置，用于为所述空天一体化基站和所述星链天线供电；所述空天一体化基站，用于接收用户终端的通信数据，并将所述通信数据发送给部署在通信卫星中的核心网，并接收所述核心网响应所述通信数据的回传数据；所述星链天线，用于将所述空天一体化基站和所述通信卫星通信连接。
14、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种上行数据传输方法，包括：通过设置在无人机上的空天一体化基站，接收用户终端发送的请求信号；将所述请求信号经过星链天线发送给部署在通信卫星上的核心网中，其中，所述空天一体化基站和所述星链天线由部署在无人机上的储能装置进行供电，所述储能装置由设置在无人机机翼上的太阳能光伏板基于预先确定的调整策略调整所述太阳能光伏板的工作点，以始终按照最大输出功率充电。
15、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种下行数据传输方法，包括：通过设置在无人机上的空天一体化基站，通过星链天线接收部署在通信卫星上的核心网发送的回传数据：将所述回传数据转化为射频信号发送给用户终端，其中，所述空天一体化基站和所述星链天线由部署在无人机上的储能装置进行供电，所述储能装置由设置在无人机机翼上的太阳能光伏板基于预先确定的调整策略调整所述太阳能光伏板的工作点，以始终按照最大输出功率充电。
16、根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空天协同无人机应急通信系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空天一体化基站，包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述智能表面，用于接收所述通信数据对应的射频信号，并将所述射频信号分成三部分，得到第一部分射频信号、第二部分射频信号和第三部分射频信号，所述第一部分射频信号通过所述多个子智能面之间的缝隙射出，按照所述射频信号的原始方向传播，所述第二部分射频信号由所述RIS反射，所述第三部分射频信号由所述HMS透射。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述RIS，包括：
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述RIS上每个反射单元的反射信号，包括：
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述HMS，包括：
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
8.一种空天协同无人机应急通信系统的通信方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，由设置在无人机上的太阳能光伏板基于预先确定的调整策略调整所
10.一种无人机，其特征在于，包括：
11.一种上行数据传输方法，其特征在于，包括：
12.一种下行数据传输方法，其特征在于，包括：
13.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储程序指令；所述处理器，与所述存储器连接，用于执行权利要求8-9中任意一项所述的空天协同无人机应急通信系统的通信方法。
14.一种计算机程序产品，包括计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求8-9中任意一项所述的空天协同无人机应急通信系统的通信方法。
...【技术特征摘要】
1.一种空天协同无人机应急通信系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空天一体化基站，包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述智能表面，用于接收所述通信数据对应的射频信号，并将所述射频信号分成三部分，得到第一部分射频信号、第二部分射频信号和第三部分射频信号，所述第一部分射频信号通过所述多个子智能面之间的缝隙射出，按照所述射频信号的原始方向传播，所述第二部分射频信号由所述ris反射，所述第三部分射频信号由所述hms透射。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述ris，包括：
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述ris上每个反射单元的反射信号，包括：
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述hms，包括：
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：何小飞，刘岩松，姜苏，牛品，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。