CN114422942B - 一种基于无线自组网技术的移动应急通信*** - Google Patents
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Abstract
一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，它属于无线自组网技术的移动应急通信技术领域。本发明解决了现有的应急通信设备无法及时给予现场救援人员和控制指挥中心准确的现场信息和救援信息，并且实现成本高、功能单一的问题。本发明的移动应急通信***包括指挥控制中心、移动应急通信设备和通信终端设备，指挥控制中心用于突发事故的决策与指挥，将部署信息传播给现场救援人员或组织人员进行救援；指挥控制中心通过自组网或公网接入的方式与各个移动应急通信设备建立通信链路，通信终端设备主动或被动与移动应急通信设备建立通信链路。本发明方法可以应用于事故现场的应急通信。
Description
技术领域
本发明属于无线自组网技术的移动应急通信技术领域，具体涉及一种基于无线自组网技术的移动应急通信***。
背景技术
在对突发自然灾害和人为突发性紧急事故的救援过程中，通信发挥着至关重要的作用，所以如何快速建立起一套高效的通信***，以保证应急指挥人员、救援人员和受灾人员的稳定通信，是应急处理的重要问题。
当前主流的应急通信设备主要采用移动应急通信、卫星通信或者采用单一的自组网技术，但是这些技术均存在明显的缺点，难以满足复杂事故救援现场的需求。例如：基于现有的移动通信网络的应急通信***灵活性低，突发灾害现场的通信容量往往具有不可预测性，极其容易导致通信阻塞，所以其难以保障有效的信息传输，同时在通信已被破坏或者部分偏远地区，现有的移动通信网络难以提供有效的通信服务。基于卫星通信的应急通信***虽然传输距离远、可靠性高，但其建设和维护成本较高，具有一定的硬件基础，需要大量专业技术人员的协同配合。单一的自组网通信设备在救援过程中很难与普通的设备终端建立通信链路，仅能依赖单一的专网进行通信，面对复杂多变的事故现场，不利于救援人员掌握事故区域的全方位信息，严重影响救援人员的部署与安排。
综上所述，现有的应急通信设备无法及时给予现场救援人员和控制指挥中心准确的现场信息和救援信息，并且实现的成本较高，且功能单一，所以为了解决上述问题，提出一种可以及时给予现场救援人员和控制指挥中心准确的现场信息和救援信息、且实现成本较低的移动应急通信***是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的应急通信设备无法及时给予现场救援人员和控制指挥中心准确的现场信息和救援信息，并且实现成本高、功能单一的问题，而提出的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，所述***包括指挥控制中心、移动应急通信设备和通信终端设备，其中：
所述移动应急通信设备设置于事故区域中，移动应急通信设备作为应急通信的中继节点，用于实时获取突发事故中的环境信息和事故信息；
所述指挥控制中心设置于事故区域外的安全区域，用于突发事故的决策与指挥；指挥控制中心通过自组网或公网接入的方式与各个移动应急通信设备建立通信链路；
所述通信终端设备主动或被动与移动应急通信设备建立通信链路；
所述移动应急通信设备包括中心处理器模块、信息采集模块、信息显示模块、网络接入模块、专用MESH网络收发器模块、收发天线模块和卫星定位模块；
所述中心处理器模块集成存储单元、控制单元、网络处理器单元和数据处理器单元；
所述存储单元存储有计算机指令，所述控制单元控制网络处理器单元和数据处理器单元执行所述计算机指令；
所述信息采集模块中包含有传感器单元，传感器单元用于对移动应急通信设备周边的环境信息进行监测，并将监测到的异常环境信息和移动应急通信设备的位置信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心；
所述信息显示模块用于对监测到的异常信息进行显示；
所述专用MESH网络收发器模块用于移动应急通信设备与通信终端设备建立自组网通信链路，并实现对数据信息的转发；
所述网络接入模块中包含有WIFI单元，WIFI单元为通信终端设备提供网络接口，用于通信终端设备将文字、图像、语音辅助信息回传；当有通信终端回传信息时，则存储单元对回传的信息进行缓存，WIFI单元给通信终端给予已经收到回传信息的应答信息；
调用卫星定位模块获取通信终端的位置信息，网络处理器单元将通信终端的位置信息和回传信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，由指挥控制中心将部署信息传播给现场救援人员或组织人员进行救援；
所述收发天线模块用于监测通信链路的信道状态。
进一步地，所述传感器单元用于对移动应急通信设备周边的环境信息进行监测，并将监测到的异常环境信息和移动应急通信设备的位置信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心；其具体过程为：
当传感器单元监测到异常时，则通过信息显示模块显示环境异常，并利用数据处理器单元对监测到的异常信息进行预处理以判断异常类型，网络处理器单元利用MAC帧的帧头FrameHeader中的datatype位对异常数据类型进行标记；
调用卫星定位模块确定该移动应急通信设备的位置信息，并利用存储单元对传感器监测数据和位置信息进行缓存，网络处理器单元将位置信息和传感器数据信息打包后通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，由指挥控制中心做出部署。
进一步地，所述移动应急通信设备通过无人机、无人车搭载至事故区域，通过救援人员随身携带背负至事故区域，或通过设置的临时固定装置点安置在事故区域中。
进一步地，所述信息采集模块还包含有摄像头单元，摄像头单元用于对移动应急通信设备附近的事故信息进行实时监测，当发现异常时，将视频数据信息传送给数据处理器单元进行处理判断，存储单元将视频数据进行缓存；
调用卫星定位模块确定该移动应急通信设备的位置信息，将位置信息和视频数据信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，指挥控制中心做出决策，并将异常信息通过自组网通信链路广播。
进一步地，所述通信终端设备包括救援人员的手持终端、受灾用户的移动电话、个人电脑和对讲机，所述卫星定位模块为GPS或北斗导航，所述信息显示模块包括警示灯、单兵手持显示器和扬声器。
进一步地，所述网络接入模块还包括移动通信单元，所述移动通信单元为第二代移动通信单元、第三代移动通信单元、***移动通信单元、第五代移动通信单元或长期演进单元，移动通信单元用于对灾情信息和救援信息进行广播。
进一步地，所述传感器单元包括温度传感器、气体烟雾传感器和压力传感器。
进一步地，所述自组网通信链路的建立过程为：
步骤一、各移动应急通信设备通过专用MESH网络收发器模块实现自组网，建立起自组网通信链路；
步骤二、指挥控制中心广播网络测试信息，检测各移动应急通信设备的组网状态；
所述步骤二的具体过程为：
若全部移动应急通信设备均应答了测试信息，则自组网覆盖了整个事故区域，继续执行步骤三；否则，存在未应答测试信息的移动应急通信设备，则自组网未覆盖整个事故区域，则执行步骤五；
步骤三、各移动应急通信设备启动功能测试，判断移动应急通信设备的各模块工作状态是否均正常，若各模块工作状态均正常，则继续执行步骤四；否则，将异常信息通过自组网通信链路汇报给指挥控制中心，由指挥控制中心做出决策并下达指令；
步骤四、救援人员携带移动应急通信设备进入事故区域进行救援行动；
步骤五、指挥控制中心根据组网情况继续布置移动应急通信设备，布置新的移动应急通信设备后，通过专用MESH网络收发器模块探知新增移动应急通信设备并更新路由，直至自组网覆盖整个事故区域时执行步骤三。
进一步地，所述自组网通信链路状态的判断以及异常状态的处理流程如下：
步骤1、判断移动应急通信设备中的路由表是否为空，如果不为空，则表示该移动应急通信设备自组网通信链路正常；如果为空，则表示该移动应急通信设备自组网通信链路异常，并执行步骤2；
步骤2、该移动应急通信设备的网络处理器单元下发路由查找指令，天线发送路由查找信息，若收到其他移动应急通信设备的应答，即路由查找成功，执行步骤6，否则执行步骤3；
步骤3、信息显示模块显示自组网异常或做出相应的提示反应；
步骤4、卫星定位模块获取当前自组网失败的位置信息，并将该位置信息进行存储；
步骤5、改变其它移动应急通信设备的位置，再执行步骤2；
步骤6、信息显示模块停止显示网络异常，卫星定位模块获取各移动应急通信设备当前的位置信息，并将获取的位置信息进行存储；
步骤7、网络处理器单元更新路由表，建立自组网通信链路；
步骤8、移动应急通信设备通过自组网通信链路将所存储的自组网失败时的位置信息以及当前的位置信息打包传回指挥控制中心；
步骤9、指挥控制中心根据各移动应急通信设备发送的信息做出决策。
更进一步地，所述***还包括电池管理模块，电池管理模块用于为移动应急通信设备提供稳定的电源。
本发明的有益效果是：
本发明的***通过专用MESH网络自组网链路实现对事故现场的网络覆盖，同时WIFI链路实现为现场终端提供网络接入接口，移动通信网络主动向现场终端广播灾情信息和救援指南，解决了现有应急通信设备的功能单一的问题。移动应急通信***可以为事故现场提供及时、准确、全方位的通信保障。移动应急通信设备通过模块化设计，针对不同的载体可以选择不同功耗的通信设备。同时设备设置有存储单元可以对节点接收到的数据或信息采集模块所采集的数据进行缓存，在数据发送时，能够有效、可靠、高效的保障信息传输，在通信中断时，可以防止接收数据的丢失，同时存储单元可以对高频次出现的数据和指令进行缓存，在需要发送时，可直接从缓存单元读取，以此提高通信效率。设备中装配的数据处理器可以快速、高效实现对数据的预处理与分类，便于及时为指挥控制中心或救援人员提供准确的现场信息和求救信息，且有效降低了***实现的成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为移动应急通信设备模块示意图；
图2为常规版移动应急通信设备结构示意图；
图3为低功耗版移动应急通信设备结构示意图；
图4为移动应急通信***抽象模型图；
图5为移动应急通信***中通信链路示意图；
图6为移动应急通信***中网络覆盖示意图；
图7为移动应急通信***建立实施流程图；
图8为移动应急通信设备节点工作流程图；
图9为移动应急通信设备节点内部信号处理流程图；
图10为移动应急通信设备节点自组网模块对组网异常的处理流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
具体实施方式一、结合图1、图3和图4说明本实施方式。本实施方式所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，所述***包括指挥控制中心、移动应急通信设备和通信终端设备，其中：
所述移动应急通信设备设置于事故区域中，移动应急通信设备作为应急通信的中继节点，用于实时获取突发事故中的环境信息和事故信息；
所述指挥控制中心设置于事故区域外的安全区域，用于突发事故的决策与指挥；指挥控制中心通过自组网或公网接入的方式与各个移动应急通信设备建立通信链路；
所述通信终端设备主动或被动与移动应急通信设备建立通信链路；
所述移动应急通信设备包括中心处理器模块、信息采集模块、信息显示模块、网络接入模块、专用MESH网络收发器模块、收发天线模块和卫星定位模块；
所述中心处理器模块集成存储单元、控制单元、网络处理器单元和数据处理器单元；
所述存储单元存储有计算机指令，所述控制单元控制网络处理器单元和数据处理器单元执行所述计算机指令，完成响应组网、转发、移动的功能；
所述信息采集模块中包含有传感器单元，传感器单元用于对移动应急通信设备周边的环境信息进行监测，并将监测到的异常环境信息和移动应急通信设备的位置信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心；
所述信息显示模块用于对监测到的异常信息进行显示；
所述专用MESH网络收发器模块用于移动应急通信设备与通信终端设备建立自组网通信链路，并实现对数据信息的转发；
所述网络接入模块中包含有WIFI单元，WIFI单元为通信终端设备提供网络接口，用于通信终端设备将文字、图像、语音辅助信息回传；当有通信终端回传信息时，则存储单元对回传的信息进行缓存，WIFI单元给通信终端给予已经收到回传信息的应答信息；
调用卫星定位模块获取通信终端的位置信息，网络处理器单元将通信终端的位置信息和回传信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，由指挥控制中心将部署信息传播给现场救援人员或组织人员进行救援；
从功耗的角度考虑，网络接入模块主要搭载到临时固定式基站节点或无人车等可以携带大容量电池的设备上；
所述收发天线模块用于监测通信链路的信道状态，并发送通信信号。
本发明的移动应急通信设备通过模块化设计，可以搭载到不同的载体上。常规的移动应急通信设备如图2所示，其可以选择搭载到临时固定式基站节点或无人车等能够携带大容量电池的设备上，其包括中心处理器模块、专用MESH收发器单元、移动通信单元、WIFI射频前端单元、北斗/GPS单元、摄像头单元、传感器单元、警示灯单元、电源管理单元。
低功耗版本移动应急通信设备可以由电池能量受限的无人机或单兵救援人员等携带，其可以选择在常规版的基础上，去除移动通信单元、摄像头模块等能耗较大的部件。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述传感器单元用于对移动应急通信设备周边的环境信息进行监测，并将监测到的异常环境信息和移动应急通信设备的位置信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心；其具体过程为：
当传感器单元监测到异常时，则通过信息显示模块显示环境异常，并利用数据处理器单元对监测到的异常信息进行预处理以判断异常类型，网络处理器单元利用MAC帧的帧头FrameHeader中的datatype位对异常数据类型进行标记；
所述网络处理器单元集成高性能的MAC/基带/射频子模块，开发为无线路由器、无线AP(WirelessAccess Point)、无线网桥；
调用卫星定位模块确定该移动应急通信设备的位置信息，并利用存储单元对传感器监测数据和位置信息进行缓存，网络处理器单元将位置信息和传感器数据信息打包后通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，由指挥控制中心做出部署。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述移动应急通信设备通过无人机、无人车搭载至事故区域，通过救援人员随身携带背负至事故区域，或通过设置的临时固定装置点安置在事故区域中。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述信息采集模块还包含有摄像头单元，摄像头单元用于对移动应急通信设备附近的事故信息进行实时监测，当发现异常时(即监测到有求救人员进行求救、发生新的险情或其他异常情景)，将视频数据信息传送给数据处理器单元进行处理判断，存储单元将视频数据进行缓存；
调用卫星定位模块确定该移动应急通信设备的位置信息，将位置信息和视频数据信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，指挥控制中心做出决策，并将异常信息通过自组网通信链路广播。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述通信终端设备包括救援人员的手持终端、受灾用户的移动电话、个人电脑和对讲机，所述卫星定位模块为GPS或北斗导航，所述信息显示模块包括警示灯、单兵手持显示器和扬声器，在网络异常或者事故现场环境变换时可以通过信息显示装置进行提示。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述网络接入模块还包括移动通信单元，所述移动通信单元为第二代移动通信单元、第三代移动通信单元、***移动通信单元、第五代移动通信单元或长期演进(LTE)单元，移动通信单元用于对灾情信息和救援信息进行广播。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述传感器单元包括温度传感器、气体烟雾传感器和压力传感器。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：结合图5和图6说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，所述自组网通信链路的建立过程为：
步骤一、各移动应急通信设备通过专用MESH网络收发器模块实现自组网，建立起自组网通信链路；
步骤二、指挥控制中心广播网络测试信息，检测各移动应急通信设备的组网状态；
所述步骤二的具体过程为：
若全部移动应急通信设备均应答了测试信息，则自组网覆盖了整个事故区域，继续执行步骤三；否则，存在未应答测试信息的移动应急通信设备，则自组网未覆盖整个事故区域，则执行步骤五；
步骤三、各移动应急通信设备启动功能测试，判断移动应急通信设备的各模块工作状态是否均正常，若各模块工作状态均正常，则继续执行步骤四；否则，将异常信息通过自组网通信链路汇报给指挥控制中心，由指挥控制中心做出决策并下达指令；
步骤四、救援人员携带移动应急通信设备进入事故区域进行救援行动；
步骤五、指挥控制中心根据组网情况继续布置移动应急通信设备，布置新的移动应急通信设备后，通过专用MESH网络收发器模块探知新增移动应急通信设备并更新路由，直至自组网覆盖整个事故区域时执行步骤三。
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，所述自组网通信链路状态的判断以及异常状态的处理流程如下：
步骤1、判断移动应急通信设备中的路由表是否为空，如果不为空，则表示该移动应急通信设备已经接入自组网中，自组网通信链路正常；如果为空，则表示该移动应急通信设备孤立，自组网通信链路异常，并执行步骤2；
步骤2、该移动应急通信设备的网络处理器单元下发路由查找指令，天线发送路由查找信息，若收到其他移动应急通信设备的应答，即路由查找成功，执行步骤6，否则执行步骤3；
步骤3、信息显示模块显示自组网异常或做出相应的提示反应；
步骤4、卫星定位模块获取当前自组网失败的位置信息，并将该位置信息进行存储；
步骤5、改变其它移动应急通信设备的位置，再执行步骤2；
本步骤中改变位置可改变的移动应急通信设备的位置，对于位置不可改变的移动应急通信设备，不需要进行处理；
步骤6、信息显示模块停止显示网络异常，卫星定位模块获取各移动应急通信设备当前的位置信息，并将获取的位置信息进行存储；
步骤7、网络处理器单元更新路由表，建立自组网通信链路；
步骤8、移动应急通信设备通过自组网通信链路将所存储的自组网失败时的位置信息以及当前的位置信息打包传回指挥控制中心；
步骤9、指挥控制中心根据各移动应急通信设备发送的信息做出决策。
其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，所述***还包括电池管理模块，电池管理模块用于为移动应急通信设备提供稳定的电源，保证各个模块的正常运行，其装配有电量监测***，在电量低时及时予以提示。
其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
本发明提供了一个移动应急通信***和一种多功能便携式的移动应急通信设备。移动应急通信***由指挥控制中心、移动应急通信设备、终端设备组成，可以实现对事故现场进行临时通信覆盖，主动为事故现场中的终端提供网络接入，实时监测事故现场的环境信息，同时还可以向其广播灾情信息和救援信息。
以下结合附图和具体实施例，对移动应急通信***进行具体的描述。
实施例一，如图7所示，移动应急通信***的建立具体实施方式如下：
步骤1：首先在事故区域外的安全区域设置指挥控制中心，指挥控制中心可以选择搭载在救援车辆上或选择营地进行临时搭建；其次，在适合的区域设置应急通信地面节点，如临时基站，其作为自组网中的核心中间节点，该应急通信设备可以搭载大容量电池，装配更多的功能模块，其不仅可以通过专用MESH组网单元实现自组网，也可以通过移动通信单元实现公网接入，为后续其他节点的布置提供通信保障；最后释放由无人机、无人车等搭载的移动通信节点，在一定程度上对事故现场进行基本的网络覆盖，同时监测事故现场的环境信息，为后续人员进入现场提供保障，处于对功耗的考虑，无人机往往选择搭载的低功耗版本的移动应急通信设备，主要负责数据的中转和环境的监测，不提供公网接入功能。
步骤2：各应急通信节点通过专用MESH网络收发器单元实现自组网，建立起自组网通信链路。
步骤3：指挥控制中心广播网络测试信息，检测各节点的组网状态。
步骤4：判断网络是否覆盖事故区域，即判断全部节点是否都应答了测试信息，如果是，则代表组网成功，执行步骤5，否则执行步骤7。
步骤5：各应急通信设备启动功能模块测试，并判断各功能模块工作是否正常，如果不正常，则节点将异常信息通过自组网通信链路汇报给指挥控制中心，最后由指挥控制中心做出决策并下达指令。
步骤6：救援人员携带移动应急通信设备进入事故区域进行救援行动。
步骤7：指挥控制中心根据组网情况继续布置移动应急通信节点，布置新的节点后，各节点通过专用MESH网络收发器单元和网络处理器自动探知新增节点并更新路由，如果组网成功并对事故区域进行了网络覆盖，则表示移动应急通信***建立成功，否则继续执行步骤7。
实施例二，如图8所示，移动应急通信***中节点的各功能模块的具体实施方式如下：
步骤A1：在指挥控制中心与各移动应急装置布置完成之后，各节点通过专用MESH收发器模块建立自组网链路，实现组网，然后节点各个功能模块开始工作，即执行步骤B1、C1、D1和E1。
步骤B1：摄像头模块实时监测周边环境，如果监测到有求救人员进行求救、发生新的险情或其他异常情景，则执行步骤B2，否则继续执行步骤B1。
步骤B2：数据处理器对视频数据进行处理，当存在物体移动时，开始记录视频信息，存储单元对视频数据进行缓存，便于后续将数据发送出去。
步骤B3：中心处理器模块调用卫星定位模块确定该节点的位置信息。
步骤B3：中心处理器模块将定位信息和视频数据通过自组网通信链路发送给指挥控制信息。
步骤B4：指挥控制中心结合信息做出决策，并将决策信息通过自组网通信链路广播给各个节点或单播给某一救援节点，然后节点继续执行步骤B1。
步骤C1：传感器实时监测周边环境信息，判断周围环境是否出现异常，例如：火灾中选用气体烟雾传感器监测周边气体烟雾情况，如果气体烟雾浓度超过设定的阈值，则标记为异常，并执行异常处理流程。如果有异常情况发生，则执行步骤C2，否则信息显示模块的相应显示部件显示环境正常。
步骤C2：信息显示模块的相应显示部件显示环境异常，如设置警示灯为闪烁、单兵手持显示屏提示等，为周边节点或人员给予提醒。
步骤C3：数据处理器单元对监测的数据信息进行预处理，通过判断异常来自哪个IO接口，判断出传感器的类型，以此明确异常的类型，网络处理器利用MAC帧帧头FrameHeader中的datatype位对数据类型进行标记，并利用存储单元对传感器数据进行缓存。
步骤C4：中心处理器模块调用卫星定位模块对该节点的位置进行定位。并将定位信息和传感器数据信息进行缓存。网络处理器单元将信息打包利用自组网通信链路将数据信息发送给指挥控制中心和其他目的节点。
步骤C5：指挥控制中心收到信息后做出相应的部署，然后继续执行步骤C1。
步骤D1：WIFI模块辐射信号，为事故区域的终端设备提供网络接口，允许终端设备将文字，图像，语音等辅助信息回传。
步骤D2：中心处理器模块判断是否有终端设备回传信息，如果有，执行步骤D3，否则继续执行步骤D1。
步骤D3：存储单元对终端设备回传的数据进行缓存。
步骤D4：WIFI单元给终端设备给予应答信息，提醒终端，应急通信节点已经收到信息并对信息进行了处理，同时向终端发送事故信息和救援指南，确保人员的安全。
步骤D5：中心处理器模块调用卫星定位模块获取节点位置信息。
步骤D6：节点网络处理器模块通过专用MESH自组网链路，将信息发送给指挥控制中心和其他目的节点。
步骤D7：指挥控制中心收到信息后做出部署，并将部署信息单播给现场救援人员或组织人员进行救援，然后继续执行步骤D1。
步骤E1：移动通信模块每隔一定时间向附近所有终端广播灾情信息和救援指南，移动通信模块一方面可以为终端设备提供公网接入功能，另一方面，搭载移动通信单元的节点可以通过移动通信模块利用公网与指挥控制中心或其他搭载移动通信单元的节点建立通信链路，在一定程度上，对事故区域中的移动通信***进行恢复。出于功耗的考虑，移动通信模块往往由固定式应急通信节点、无人车等可以放置大容量电池的节点搭载。
执行上述各个步骤，本发明实施例提供的移动应急通信设备，通过信息采集模块的摄像头单元和传感器单元实现对事故现场进行环境监测，通过WIFI单元实现为事故区域内终端设备提供网络接入的功能，通过移动通信单元实现对灾情信息和救援信息广播的同时建立和恢复事故区域的移动通信链路，通过自组网模块建立专用自组网通信链路，事故区域中的数据信息主要由自组网通信链路传输，使得在通信中断的事故区域重新建立起一套能够临时通信的移动应急通信***。以此外界可快速获知灾区人员的分布情况或受灾情况，并向灾区下发救灾调度指令和撤离路径规划方案等信息。
专用MESH网络通信链路、WIFI模块通信链路和移动通信网络链路处于不同的通信信道。
实施例三，如图9所示，移动应急通信设备节点内部信号的处理步骤如下：
步骤S101：收发天线模块分别监测WIFI通信链路、专用自组网通信链路、移动通信网络链路的信道状态，即当天线接收的信号强度大于设备设定的阈值时，则认为当前信道存在信号，天线开始接收信号，通过持续的监测信道的信道状态，可以及时接收到源节点发送的数据信息。如果监测到信号则执行步骤S102，否则继续执行步骤S101。
步骤S102：网络处理器对信号进行处理，判断MAC层收到帧的帧头FrameHeader中目的地址ip_addr是否与自己ip地址相匹配，即判断数据是否是发往自己的，如果是，则对数据进行提取，然后执行步骤S103，如果不是，则继续判断帧的下一跳节点IP地址next_addr是否为自己的IP地址，如果是，则对数据进行转发，否则对数据进行丢弃，然后执行步骤S101。
步骤S103：数据处理器通过MAC收到帧的帧头FrameHeader中的数据类型datatype，判断数据信息类型，如：控制信息、数据信息等；存储单元对数据信息进行存储，对控制信息等不进行处理。存储单元对数据的存储一方面可以防止节点在通信中断时出现数据丢失的情况，另一方面，面对高频次出现的数据，数据处理器可以直接从存储单元读取数据交由网络处理器处理并发送，由此可以有效的降低网络中的传输碰撞和阻塞，提高通信***的吞吐量。
步骤S104：数据处理器处理完成后，进行下一步操作，如：执行控制信息中的控制命令，对数据信息进行缓存等。
实施例四，如图10所示，移动应急通信设备节点自组网模块对组网异常情况处理的具体实施步骤如下：
步骤1：节点通过自组网模块中的专用MESH网络收发器单元建立自组网通信链路，自动探知路由节点并更新路由。
步骤2：判断应急通信设备节点中的路由表是否为空，如果不为空，则表明该节点已经接入了自组网中，能够与其他节点通信，自组网链路正常；如果为空，则表明节点孤立，没有与其他节点建立起通信链路，执行步骤3。
步骤3：节点的网络处理器模块下发路由查找指令，天线发送路由查找信息。如果在一定时间内收到了其他节点的应答，即路由查找成功，执行步骤7，否则执行步骤4。
步骤4：信息显示单元显示组网异常或做出相应的提示反应。
步骤5：卫星定位模块获取当前组网失败的位置信息，并将该信息进行存储。
步骤6：对于可以移动的节点，如：无人车、无人机、单兵救援人员等，节点进行移动，然后执行步骤3，对于固定式应急通信节点则直接执行步骤3。
步骤7：信息显示模块停止显示网络异常。卫星定位模块获取节点当前的位置信息并将该位置信息进行存储。
步骤8：网络处理器更新路由表，建立自组网通信链路。
步骤9：节点通过自组网通信链路将之前存储的组网失败的位置信息和当前组网成功的位置信息传回指挥控制中心，并将这些位置信息从存储单元中删除、释放存储空间。
步骤10：指挥控制中心对节点发送的信息做出决策。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述***包括指挥控制中心、移动应急通信设备和通信终端设备，其中：
所述移动应急通信设备设置于事故区域中，移动应急通信设备作为应急通信的中继节点，用于实时获取突发事故中的环境信息和事故信息；
所述指挥控制中心设置于事故区域外的安全区域，用于突发事故的决策与指挥；指挥控制中心通过自组网或公网接入的方式与各个移动应急通信设备建立通信链路；
所述通信终端设备主动或被动与移动应急通信设备建立通信链路；
所述移动应急通信设备包括中心处理器模块、信息采集模块、信息显示模块、网络接入模块、专用MESH网络收发器模块、收发天线模块和卫星定位模块；
所述中心处理器模块集成存储单元、控制单元、网络处理器单元和数据处理器单元；
所述存储单元存储有计算机指令，所述控制单元控制网络处理器单元和数据处理器单元执行所述计算机指令；
所述信息采集模块中包含有传感器单元，传感器单元用于对移动应急通信设备周边的环境信息进行监测，并将监测到的异常环境信息和移动应急通信设备的位置信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心；
所述自组网通信链路的建立过程为：
步骤一、各移动应急通信设备通过专用MESH网络收发器模块实现自组网，建立起自组网通信链路；
步骤二、指挥控制中心广播网络测试信息，检测各移动应急通信设备的组网状态；
所述步骤二的具体过程为：
若全部移动应急通信设备均应答了测试信息，则自组网覆盖了整个事故区域，继续执行步骤三；否则，存在未应答测试信息的移动应急通信设备，则自组网未覆盖整个事故区域，则执行步骤五；
步骤三、各移动应急通信设备启动功能测试，判断移动应急通信设备的各模块工作状态是否均正常，若各模块工作状态均正常，则继续执行步骤四；否则，将异常信息通过自组网通信链路汇报给指挥控制中心，由指挥控制中心做出决策并下达指令；
步骤四、救援人员携带移动应急通信设备进入事故区域进行救援行动；
步骤五、指挥控制中心根据组网情况继续布置移动应急通信设备，布置新的移动应急通信设备后，通过专用MESH网络收发器模块探知新增移动应急通信设备并更新路由，直至自组网覆盖整个事故区域时执行步骤三；
所述信息显示模块用于对监测到的异常信息进行显示；
所述专用MESH网络收发器模块用于移动应急通信设备与通信终端设备建立自组网通信链路，并实现对数据信息的转发；
所述网络接入模块中包含有WIFI单元，WIFI单元为通信终端设备提供网络接口，用于通信终端设备将文字、图像、语音辅助信息回传；当有通信终端回传信息时，则存储单元对回传的信息进行缓存，WIFI单元给通信终端给予已经收到回传信息的应答信息；
调用卫星定位模块获取通信终端的位置信息，网络处理器单元将通信终端的位置信息和回传信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，由指挥控制中心将部署信息传播给现场救援人员或组织人员进行救援；
所述收发天线模块用于监测通信链路的信道状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述传感器单元用于对移动应急通信设备周边的环境信息进行监测，并将监测到的异常环境信息和移动应急通信设备的位置信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心；其具体过程为：
当传感器单元监测到异常时，则通过信息显示模块显示环境异常，并利用数据处理器单元对监测到的异常信息进行预处理以判断异常类型，网络处理器单元利用MAC帧的帧头FrameHeader中的datatype位对异常数据类型进行标记；
调用卫星定位模块确定该移动应急通信设备的位置信息，并利用存储单元对传感器监测数据和位置信息进行缓存，网络处理器单元将位置信息和传感器数据信息打包后通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，由指挥控制中心做出部署。
3.根据权利要求2所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述移动应急通信设备通过无人机、无人车搭载至事故区域，通过救援人员随身携带背负至事故区域，或通过设置的临时固定装置点安置在事故区域中。
4.根据权利要求3所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述信息采集模块还包含有摄像头单元，摄像头单元用于对移动应急通信设备附近的事故信息进行实时监测，当发现异常时，将视频数据信息传送给数据处理器单元进行处理判断，存储单元将视频数据进行缓存；
调用卫星定位模块确定该移动应急通信设备的位置信息，将位置信息和视频数据信息通过自组网通信链路发送给指挥控制中心，指挥控制中心做出决策，并将异常信息通过自组网通信链路广播。
5.根据权利要求4所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述通信终端设备包括救援人员的手持终端、受灾用户的移动电话、个人电脑和对讲机，所述卫星定位模块为GPS或北斗导航，所述信息显示模块包括警示灯、单兵手持显示器和扬声器。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述网络接入模块还包括移动通信单元，所述移动通信单元为第二代移动通信单元、第三代移动通信单元、***移动通信单元、第五代移动通信单元或长期演进单元，移动通信单元用于对灾情信息和救援信息进行广播。
7.根据权利要求6所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述传感器单元包括温度传感器、气体烟雾传感器和压力传感器。
8.根据权利要求7所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述自组网通信链路状态的判断以及异常状态的处理流程如下：
步骤1、判断移动应急通信设备中的路由表是否为空，如果不为空，则表示该移动应急通信设备自组网通信链路正常；如果为空，则表示该移动应急通信设备自组网通信链路异常，并执行步骤2；
步骤2、该移动应急通信设备的网络处理器单元下发路由查找指令，天线发送路由查找信息，若收到其他移动应急通信设备的应答，即路由查找成功，执行步骤6，否则执行步骤3；
步骤3、信息显示模块显示自组网异常或做出相应的提示反应；
步骤4、卫星定位模块获取当前自组网失败的位置信息，并将该位置信息进行存储；
步骤5、改变其它移动应急通信设备的位置，再执行步骤2；
步骤6、信息显示模块停止显示网络异常，卫星定位模块获取各移动应急通信设备当前的位置信息，并将获取的位置信息进行存储；
步骤7、网络处理器单元更新路由表，建立自组网通信链路；
步骤8、移动应急通信设备通过自组网通信链路将所存储的自组网失败时的位置信息以及当前的位置信息打包传回指挥控制中心；
步骤9、指挥控制中心根据各移动应急通信设备发送的信息做出决策。
9.根据权利要求8所述的一种基于无线自组网技术的移动应急通信***，其特征在于，所述***还包括电池管理模块，电池管理模块用于为移动应急通信设备提供稳定的电源。
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