摘要
随着无人机技术的迅速进步，无人机在应急救援和灾害监测等各种场景中发挥着重要作用。然而，传统的无人机应急救援在与受困人员通信方面研究不足，同时，由于无人机操作环境的复杂性和通信网络的不稳定性，传统的无人机应急救援数据链路通信系统在应急情况下可能会受到限制，从而影响到关键任务的执行。为了应对这一挑战，本文设计了一种基于无人机数据链路的应急移动通信系统（UnmannedAerialVehicleEmergenceMobileCommunicationSystem，UEMCS）。该系统利用无人机的高灵活性和移动性，设计了应急短信（Emergence-ShortMessageService，E-SMS）和应急数据链路（Emergence-DataLink，E-DL）两个子系统，E-SMS子系统创新地实现了无人机与受困人员的中文长短信通信；E-DL子系统充分考虑了应急救援环境下的特殊需求，创新地实现了更高数据传输速率的数据链路通信（DataLinkCommunication，DLC）子层，能够根据实际通信需求灵活调整参数，以适应不同的通信场景和环境要求。在灾害发生时，该系统能够快速部署并实现应急通信功能，为救援工作提供了重要支持。本文的主要工作分为以下几个方面： （1）设计UEMCS系统，系统以无人机为中枢，分别实现无人机和受困人员、无人机和地面指挥中心之间的通信，有效提高应急救援的效率。UEMCS系统由E-SMS和E-DL两个子系统组成，E-SMS子系统旨在实现无人机和受困人员之间的短信通信；E-DL子系统旨在实现无人机与地面指挥中心之间的数据链路通信，提高数据传输时效性的同时简化系统使得适用于应急救援。 （2）设计并实现了E-SMS子系统，本文采用第二代移动通信技术（secondgeneration，2G）短信通信方式实现无人机与受困人员之间的通信，以在更短时间内获取灾害现场情况，同时实现资源有效节约。本文首先分析了短信的结构，根据E-SMS系统的功能需求提出优化目标，进行了中文短信和长短信的设计，并分别实现了应急欢迎短信、应急命令行短信和应急服务器短信功能以及面向救援的短信配置。 （3）设计并实现了E-DL子系统，根据功能需求，提出DLC子层，设计DLC实体，分别对DLC实体的传输模式、接口以及内部功能模块进行设计，实现数据的分段、重发、重组功能，最终实现一种更高吞吐量、更低时延和更高传输速率的数据链路通信方式。 （4）最后，分别对E-SMS和E-DL子系统进行功能测试，实验结果表明，系统能够实现无人机在救援过程快速搭建临时网络和扫描灾害现场的受困人员，实现无人机与受困人员的有效通信；系统面向无人机集群的救援方式，能够实现无人机与地面指挥中心的高效通信，该系统具有较高的稳定性和可靠性，在灾害救援方面具有良好的应用前景和实用价值。
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