本发明涉及无线自组网技术的应急全媒体通信系统技术领域，尤其涉及基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统及其实施方法。
背景技术：
为了应对自然或人为突发性紧急事件，可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏，危及公共安全，需要在事发区域及其周边(简称应急区域)快速建立起高效的应急通信系统，为远程应急指挥中心提供来自现场的实时声音、图像、视频等全媒体信息，并及时传达应急指挥中心下发的指令，以及与现场保持稳定的通信沟通，目前遇突发事件时，主要依赖现有移动通信运营商4g/5g网络(简称移动通信网络)，通过架设基于tcp/ip网络技术的软硬件通信设备(由移动通信网络保障通信链路)，辅以自行架设的无线数字集群通信系统、租用通信卫星链路的卫星通信系统等提供事发现场的通信保障服务但移动通信网络的定位是用于日常生产和生活，设计负载容量有限，仅能服务常规状态下于移动通信基站附近活动的手机用户，一旦突发重大事件进入非常规状态，事发地的移动通信网络基站往往会因为被破坏，或稀疏区域没有很好地被4g/5g信号覆盖，或事发现场由于大量人员聚集超出了基站的设计负载容量而导致移动通信网络阻塞、服务中断，进而导致进入现场的救援人员、指挥车所携带的依赖移动通信网络的普通移动通信设备、应急通信设备均失效，无法与远程的应急指挥中心进行有效的通信，由于无线数字集群是自行架设的，通过无线电技术在局部区域内的自组网，广泛应用于突发事件的应急处置。而无线数字集群很难与长距离的远程指挥中心取得联络，仅能保障现场应急区域局部的通信需求。这类系统是窄带通信技术，只能保障低带宽通信业务(例如：语音对讲、简单文字收发等)，无法保障声音、图像、高清视频的实时双向传输等宽带通信业务的正常工作，无线数字集群系统只能满足事发现场的应急通信最低要求，卫星通信可以做到几乎全球覆盖无盲点，但由于技术复杂且通信成本高昂，与移动通信运营商的应急通信保障车(临时基站)一样，需要申请调拨专业的通信设备到达事发现场，并由专业人员到场部署施工才能正常运转，不能在突发事件发生的第一时间发挥作用，而这恰恰是最需要应急通信保障的时间段。
为了解决上述问题，本发明提出基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统及其实施方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中“卫星通信技术复杂且通信成本高昂，与移动通信运营商的应急通信保障车(临时基站)一样，需要申请调拨专业的通信设备到达事发现场，并由专业人员到场部署施工才能正常运转，不能在突发事件发生的第一时间发挥作用”的缺陷，从而提出基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统及其实施方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统，包括全媒体通信终端、无线中继通信节点设备、对外通信节点设备和远程应急指挥中心通信终端，所述无线中继通信节点设备和所述对外通信节点设备用于构建远程与现场的宽带通信网络，所述全媒体通信终端用于现场人员或车载人员的通信，所述远程应急指挥中心通信终端用于帮助远程指挥人员了解事发现场信息并与事发现场人员实现双向实时通信。
优选的，所述无线中继通信节点设备分布于突发事件区域内部以及外围，彼此间隔开一定距离，形成“接力”的方式逐渐向所述对外通信节点设备靠近。
基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统的实施方法，包括如下步骤：
步骤一：初始阶段在突发事件区域外围寻找最近的可靠宽带接入资源，使用对外通信节点设备自带的测试功能，检查当前位置接入的宽带资源的传输速率和丢包率等通信关键参数是否符合应急通信需求；
步骤二：再根据应急救援区域大小和环境现状，由系统根据真实的地理信息计算出所需的无线中继通信节点数量和安装位置；
步骤三：根据系统推荐，派遣通信小队采用人力背负、两轮车辆装载、特种灵活车辆装载等方式，携带指定数量的无线中继通信节点设备前往应急区域并沿途部署，携带无线中继通信节点设备的通信小队，以对外通信节点为起始点，向突发事件区域进发，将无线中继通信节点设备开机，设备根据卫星定位信号与系统推荐的安装位置进行匹配，计算和前一节点之间的通信效果，以指示灯、蜂鸣器、图形显示等方式确定当前节点位置的合理性和调整移动的方向和距离；
步骤四：为了保障突发事件区域内的无线信号覆盖及宽带通信质量，采用救援小队随身携带无线中继通信节点设备进入突发事件区域提供“跟队通信”服务作为补充，突发事件区域内部署越多的无线中继通信节点且分散的越均匀，则突发事件区域内的应急通信网络越稳定，过于靠近的无线中断通信节点并不会影响整个通信网络的可靠性，系统会自动发现并管理这些节点设备，始终会自动选择最优路径来进行通信。
步骤五：当应急区域面积过大，或区域内通信终端数量特别大时，系统会推荐部署更多的对外通信节点，这些通信节点需尽量选择位于突发事件区域的不同方向上，同样，每个对外通信节点需要向应急区域派遣通信小队，从突发事件区域外围不同方向同时向应急区域前进并部署无线中继通信节点；
步骤六：不同的通信小队部署的无线中继通信节点均会识别为属于同一个突发事件区域内的同一个应急通信系统内的通信节点，同上所述，不同通信小队的无线中继通信节点部署的过于接近或重叠也不会影响整个应急通信网络的正常工作；
步骤七：对外通信节点设备及远程应急指挥中心终端的显示屏幕上，可以跟踪所有通信节点设备的位置和状态，并在地图上实时标注实际地理位置，当某个通信节点设备异常时可及时发出警报，可通知其周边人员向其位置靠近或派遣通信小队携带备份设备前往该位置快速自动修复通信网络。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所实施的基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统及其实施方法，相对于现有突发事件现场所使用的各种通信系统而言，可以为应急区域独立地提供完整的应急通信服务，实施时不受现场复杂地理条件及第三方通信资源现状的影响，无需专业技术人员实施复杂的施工步骤，无需漫长的安装部署时间，设备到达事发现场开机并快速散开即可通过无线自组网技术形成区域性覆盖的宽带通信网络，为应急区域内所有应急通信终端提供“全媒体”应急通信服务，事发后第一时间实现应急区域内现场人员之间，现场人员与远程应急指挥中心之间的应急通信。
2、通过本系统可以高效地以一对一、一对多、群组等方式进行沟通交流，用高清的图像、声音、环境传感器全面获取、分析事发现场的实时状况，帮助应急部门实施应急处置，最大程度降低损失，提升救援效率；
3、本发明中的无线中继通信节点设备均无需手工配置，开机即可发现最近的通信节点设备并形成自组网的无线宽带通信网络，并通过最优的对外通信节点设备(如果有多个对外通信节点)所连接的对外宽带通信资源与远程应急指挥中心建立通信服务；
4、本发明可以不依赖第三方通信资源独立工作，为突发事件区域内的应急通信终端提供终端间无线应急宽带通信网络和应急全媒体通信业务。
5、本发明无需提前预部署等复杂准备工作，携带本发明所述系统设备并在现场按发明方法实施，即可让通信节点设备自动互相发现并建立关联，组成覆盖突发事件区域的无线宽带通信网络，可为应急区域内通信终端快速提供服务，实现与外界通信的全媒体通信业务。
6、本发明中通信节点设备故障失效后，可以不中断通信终端正在进行的全媒体通信业务，可以自动让通信终端自动切换到就近的其它通信节点继续通信业务。
7、本发明通过高效调度、快速转移异地优质通信资源的技术与方法，可以重复利用社会已有的通信资源，无需大量建设专用的“应急通信基础设施”，却可以在其它通信手段失效或不符合要求的极端条件下，有效应对“时间随机、地点随机”的突发事件，在第一时间提供覆盖应急区域的宽带通信网络及全媒体应急通信业务。
8、本发明的通信系统包含了应急通信系统所需的宽带通信网络与通信业务的全部内容，实现了基础设施与上层业务的高度融合、有机统一，现场部署本系统后无需再依赖第三方软硬件设施立即可以开展应急通信业务，实现突发事件区域内终端之间、突发事件区域内终端与远程指挥中心终端之间的包括实时声音、图像、视频双向传输在内的全媒体通信功能。
附图说明
图1为本发明提出的基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统组成结构；
图2为本发明提出的基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统中无线自组网技术实施例一的组成图；
图3为本发明提出的基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统中无线自组网技术实施例二的组成图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
参照图1-2，基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统，包括全媒体通信终端、无线中继通信节点设备、对外通信节点设备和远程应急指挥中心通信终端，无线中继通信节点设备和对外通信节点设备用于构建远程与现场的宽带通信网络，全媒体通信终端用于现场人员或车载人员的通信，远程应急指挥中心通信终端用于帮助远程指挥人员了解事发现场信息并与事发现场人员实现双向实时通信，无线中继通信节点设备分布于突发事件区域内部以及外围，彼此间隔开一定距离，形成“接力”的方式逐渐向对外通信节点设备靠近，故称之为“中继”节点；同时，这些节点还需要为附近的通信终端提供无线方式的宽带网络接入和服务，故这些节点同时具备无线数据收发和转发的能力；
对外通信节点则位于突发事件区域外部，是最靠近突发事件区域但能获得稳定的对外宽带通信资源的位置，例如：事发地点外围的某个工厂或写字楼的有线宽带。本发明实施的应急通信系统中，至少需要一个对外通信节点才能保障应急区域内有通信终端与远程应急指挥中心的通信服务，可能有多个对外通信节点互为备份，增强整个应急通信系统的可靠性；
手持、车载及可穿戴式全媒体通信终端，由救援人员或车辆携带，分布在突发事件区域内，通过无线方式搜索并连接最近的无线中继通信节点，随着位置的变化，可能会切换连接的无线中继通信节点，但这并不会中断其正在进行中的应急通信业务，可以实现应急区域内全媒体通信终端之间的持续可靠通信；通过对外通信节点中转，还可以实现与远程应急指挥中心通信终端之间的持续可靠通信；
本发明还公开了基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统的实施方法，包括如下步骤：
步骤一：初始阶段在突发事件区域外围寻找最近的可靠宽带接入资源，使用对外通信节点设备自带的测试功能，检查当前位置接入的宽带资源的传输速率和丢包率等通信关键参数是否符合应急通信需求；
步骤二：再根据应急救援区域大小和环境现状，由系统根据真实的地理信息计算出需的无线中继通信节点数量和安装位置；
步骤三：根据系统推荐，派遣通信小队采用人力背负、两轮车辆装载、特种灵活车辆装载等方式，携带指定数量的无线中继通信节点设备前往应急区域并沿途部署，携带无线中继通信节点设备的通信小队，以对外通信节点为起始点，向突发事件区域进发，将无线中继通信节点设备开机，设备根据卫星定位信号与系统推荐的安装位置进行匹配，计算和前一节点之间的通信效果，以指示灯、蜂鸣器、图形显示等方式确定当前节点位置的合理性和调整移动的方向和距离；
步骤四：为了保障突发事件区域内的无线信号覆盖及宽带通信质量，采用救援小队随身携带无线中继通信节点设备进入突发事件区域提供“跟队通信”服务作为补充，突发事件区域内部署越多的无线中继通信节点且分散的越均匀，则突发事件区域内的应急通信网络越稳定，过于靠近的无线中断通信节点并不会影响整个通信网络的可靠性，系统会自动发现并管理这些节点设备，始终会自动选择最优路径来进行通信；
步骤五：当应急区域面积过大，或区域内通信终端数量特别大时，系统会推荐部署更多的对外通信节点，这些通信节点需尽量选择位于突发事件区域的不同方向上，同样，每个对外通信节点需要向应急区域派遣通信小队，从突发事件区域外围不同方向同时向应急区域前进并部署无线中继通信节点；
步骤六：不同的通信小队部署的无线中继通信节点均会识别为属于同一个突发事件区域内的同一个应急通信系统内的通信节点，同上，不同通信小队的无线中继通信节点部署的过于接近或重叠也不会影响整个应急通信网络的正常工作，发明实施的系统，发现并管理区域内有无线中继通信节点，可以将人为因素对整个系统的影响消除，无需专业人员在现场也可以快速部署出灵活、健壮的应急通信系统；
步骤七：对外通信节点设备及远程应急指挥中心终端的显示屏幕上，可以跟踪有通信节点设备的位置和状态，并在地图上实时标注实际地理位置，当某个通信节点设备异常时可及时发出警报，可通知其周边人员向其位置靠近或派遣通信小队携带备份设备前往该位置快速自动修复通信网络；
具体的，本发明所实施的基于无线自组网技术的基础宽带通信网络由对外通信节点设备、无线中继通信节点设备，以及全媒体通信终端设备和应急指挥中心终端设备组成，这些设备是包含有预装软件的智能通信设备，根据角色定位不同，具备例如有线网络传输、无线网络传输、音视频图像采集编解码和输出等能力，这些能力由该设备上的软硬件配合实现，下面将分别对其进行描述：对外通信节点设备是沟通应急区域与远程应急指挥中心的桥梁，为充分适应不同地点的复杂条件，该设备同时具备多种对外网络接入方法，这些接入方法的技术和基于此技术发展的方法修改或变化，也属于本申请所要求保护的技术方案；
典型地，对外通信节点设备在应急通信系统的“对外一侧”，可以兼容有线以太网，无线局域网，移动运营商4g/5g网，卫星宽带网等，均是为了兼容现有tcp/ip网络，最大程度地与外部网络的现有网络基础设施、基础软硬件设施相容，对外通信节点设备在应急通信系统的“对内一侧”，即面向无线中继通信节点设备、以及应急区域内的应急通信终端设备，则采用本发明所实施的无线自组网技术，通过无线电信号覆盖应急区域局部范围，无线电信号覆盖距离2km～3km，经过信号放大处理可达5～20km；实际实况下受无线电所覆盖场地复杂地理和电磁条件限制，故需要多个无线中继节点“接力”的方式扩大覆盖面积。无线中继节点设备及对外通信节点的“对内一侧”的无线通信技术保持一致，无线通信时拥有区域内唯一的设备标识，在应急区域内部署时，可能分别或同时扮演无线信号的“中继”和“接入”(通信终端)两种角色；所有无线中继节点设备会通过无线电在区域内互相发现并建立关联，并最终通过离对外通信节点设备最近的无线中继通信设备找到“对外”通信的出口——即对外通信节点设备上所接入的外部tcp/ip网络；
如图2所示，对外通信节点设备a与无线中继节点设备b1、b2、b3，应急通信终端设备c1均通过无线自组网技术，在无线电可服务范围内自动发现并组网，其自组网方法采用就近原则，如应急通信终端设备c1距离无线中继节点设备b1、b2、b3最近的是无线中继节点设备b3，则应急通信终端设备c1会连接到无线中继节点设备b3，由无线中继节点设备b3为应急通信终端设备c1提供“接入”服务，而无线中继节点设备b1、b2、b3均需要就近“中继”无线信号，无线中继节点设备b3中继到无线中继节点设备b2，无线中继节点设备b2中继到无线中继节点设备b1，并最终由无线中继节点设备b1中继到对外通信节点设备a，由对外通信节点设备a实现对外的tcp/ip网络通信服务；
实施例二
参照图3，实施例例二与实施例一不同在于，应急通信终端设备c1不是采用就近原则固定由无线中继节点设备b3提供“接入”服务，而是当无线中继节点设备b3已经接入了应急通信终端设备c2、c3时，由同样在应急通信终端设备c1的无线电通信范围内空闲的无线中继节点设备b2提供“接入”服务。
本发明，是为了满足应急场景极端条件下，当区域内没有通信手段或者原有通信手段失效或无法满足需求时，仍然可以稳定高效地提供宽带通信网络及全媒体通信服务，实现现场、现场与远程的高效的信息获取、指令下达及双向沟通，本发明所实施的应急全媒体通信系统，可以做到不管突发事件在哪里发生，应急人员第一时间到达现场就可以快速搭建不依赖第三方通信资源的应急通信网络，并即时为现场人员，以及现场与远程应急指挥中心提供应急通信服务。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统，包括全媒体通信终端、无线中继通信节点设备、对外通信节点设备和远程应急指挥中心通信终端，其特征在于，所述无线中继通信节点设备和所述对外通信节点设备用于构建远程与现场的宽带通信网络，所述全媒体通信终端用于现场人员或车载人员的通信，所述远程应急指挥中心通信终端用于帮助远程指挥人员了解事发现场信息并与事发现场人员实现双向实时通信。
2.根据权利要求1所述的基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统，其特征在于，所述无线中继通信节点设备分布于突发事件区域内部以及外围，彼此间隔开一定距离，形成“接力”的方式逐渐向所述对外通信节点设备靠近。
3.基于无线自组网技术的应急全媒体通信系统的实施方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：初始阶段在突发事件区域外围寻找最近的可靠宽带接入资源，使用对外通信节点设备自带的测试功能，检查当前位置接入的宽带资源的传输速率和丢包率等通信关键参数是否符合应急通信需求；
步骤二：再根据应急救援区域大小和环境现状，由系统根据真实的地理信息计算出所需的无线中继通信节点数量和安装位置；
步骤三：根据系统推荐，派遣通信小队采用人力背负、两轮车辆装载、特种灵活车辆装载等方式，携带指定数量的无线中继通信节点设备前往应急区域并沿途部署，携带无线中继通信节点设备的通信小队，以对外通信节点为起始点，向突发事件区域进发，将无线中继通信节点设备开机，设备根据卫星定位信号与系统推荐的安装位置进行匹配，计算和前一节点之间的通信效果，以指示灯、蜂鸣器、图形显示等方式确定当前节点位置的合理性和调整移动的方向和距离；
步骤四：为了保障突发事件区域内的无线信号覆盖及宽带通信质量，采用救援小队随身携带无线中继通信节点设备进入突发事件区域提供“跟队通信”服务作为补充，突发事件区域内部署越多的无线中继通信节点且分散的越均匀，则突发事件区域内的应急通信网络越稳定，过于靠近的无线中断通信节点并不会影响整个通信网络的可靠性，系统会自动发现并管理这些节点设备，始终会自动选择最优路径来进行通信。
步骤五：当应急区域面积过大，或区域内通信终端数量特别大时，系统会推荐部署更多的对外通信节点，这些通信节点需尽量选择位于突发事件区域的不同方向上，同样，每个对外通信节点需要向应急区域派遣通信小队，从突发事件区域外围不同方向同时向应急区域前进并部署无线中继通信节点；
步骤六：不同的通信小队部署的无线中继通信节点均会识别为属于同一个突发事件区域内的同一个应急通信系统内的通信节点，同上所述，不同通信小队的无线中继通信节点部署的过于接近或重叠也不会影响整个应急通信网络的正常工作；
步骤七：对外通信节点设备及远程应急指挥中心终端的显示屏幕上，可以跟踪所有通信节点设备的位置和状态，并在地图上实时标注实际地理位置，当某个通信节点设备异常时可及时发出警报，可通知其周边人员向其位置靠近或派遣通信小队携带备份设备前往该位置快速自动修复通信网络。
技术总结