基于物联网技术的应急指挥通信装置的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域的一种宽带无线通信装置，具体是指一种基于物联网技术的应急指挥通信装置。

背景技术：

应急指挥通信技术主要是一种为了使公安、海事等部门能实时获取现场图像，满足领导和指挥人员远程研判、决策、坐镇指挥的需求；可为大型保卫工作、车(船)队跟踪护卫、突发性事件应急处理等提供现场实时移动视频的数据传输与管理技术。

但是，由于城市环境复杂，高层建筑物较多，高架道路交通较多，目前的基于卫星通信技术的“动中通”视频传输系统要求视距传输，在现实应用中视频传输效果较差，不能满足客户的应用需求。而且，市场上现有的移动视频传输设备，仅能在有限的频带内，实现点到点的单路视频传输，不能满足可同时传输多路视频的应用需求。

综上所述，目前急需要一种覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出的应急指挥通信装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出的基于物联网技术的应急指挥通信装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种基于物联网技术的应急指挥通信装置，它包括一套前端传输装置和一套后端接收装置，所述的前端传输装置包括电源模块、通信核心板、视频处理模块、语音处理模块、腔体滤波器、环形器、功率放大器和天线；前端传输装置的视频处理模块上连接有摄像头，前端传输装置的视频处理模块还与前端传输装置的通信核心板上的网口电连接，前端传输装置的语音处理模块上连接有拾音器和喇叭，前端传输装置的语音处理模块还与前端传输装置的通信核心板上的SPI接口电连接，前端传输装置中的天线、腔体滤波器、环形器、功率放大器依次电连接，前端传输装置的环形器还与前端传输装置的通信核心板上的RX接口电连接，前端传输装置的功率放大器还与前端传输装置的通信核心板上的TX接口电连接，前端传输装置的通信核心板上还设有用于接入传 感器数据的串口；前端传输装置的电源模块分别为通信核心板、视频处理模块、语音处理模块和功率放大器供电；

所述的后端接收装置包括电源模块、通信核心板、语音处理模块、腔体滤波器、环形器、功率放大器和天线；后端接收装置的语音处理模块上连接有拾音器和喇叭，后端接收装置的语音处理模块还与后端接收装置的通信核心板上的SPI接口电连接；后端接收装置的天线、腔体滤波器、环形器、功率放大器依次电连接，后端接收装置的环形器还与后端接收装置的通信核心板上的RX接口电连接，后端接收装置的功率放大器还与后端接收装置的通信核心板上的TX接口电连接，后端接收装置的通信核心板上还设有用于连接PC显示平台的网口、用于与天线相连的GPS单元和用于接入下行控制信令的串口；后端接收装置的电源模块分别为通信核心板、语音处理模块和功率放大器供电。

作为优选，所述的前端传输装置的电源模块和后端接收装置的电源模块的结构相同，均为采用DC到DC方式，9～36V宽压输入，12V和5V两种电压输出的电源。

作为优选，所述的前端传输装置的通信核心板包括主控处理器ARM及外围电路、可编程门阵列FPGA及外围电路、射频电路；所述的主控处理器ARM主要负责上下层协议解析、应用服务和接口控制；所述的可编程门阵列FPGA是宽带无线通信的核心器件，负责物理层通信协议的实现，所述的物理层通讯协议采用TD-COFDM的通信方式，即基于时分多用户的带编码的正交频分复用方式，时间复用方式为每秒划分成6个超帧，每个超帧包含32个时隙，每个时隙传输一个COFDM帧，子载波数为1024，循环前缀长度为27.8us，系统的通信带宽为2MHz、4MHz、8MHz可选，最大支持的信道传输速率为10.8Mbps；所述的射频电路主要包括频率合成器、调制芯片、解调芯片、低噪声放大器、声表滤波器和射频开关，射频电路的频点可调，调节范围为300～500MHz；所述的通信核心板和外围设备相连的接口有LAN网口和DB9串口，LAN网口和视频处理模块相连，用来接收视频处理模块压缩后的视频数据，串口用来传输传感器数据信息和发送后台控制命令；所述的前端传输装置的视频处理模块和户外专用摄像头通过AV线相连，对采集的图像进行H.264压缩编码，编码后数据通过LAN网口以UDP协议传输至主控处理器ARM；所述的前端传输装置的天线采用增益3.5dBi的终端天线，长度小于40cm，垂直极化方式，接头具有防爆功能。

作为优选，所述的后端接收装置的通信核心板包括主控处理器ARM及外围电路、可编程门阵列FPGA及外围电路、射频电路和GPS定位模块，所述的主控处理器功能与前端传输装置相同，所述的可编程门阵列FPGA的功能，除实现物理层通信协议外，还与GPS定位模块的授时脉冲引脚相连，授时脉冲和物理层电路的时间管理模块相连，在脉冲到来时复位各个后端接收装置的时间管理模块，可以实现多个接收装置之间的同步，所述射频电路的功能 与前端传输装置相同；所述的后端接收装置的语音处理模块与前端传输装置相同；所述的后端接收装置的腔体滤波器一端连接环形器，一端连接射频天线，对接收信号进行预选滤波，滤除带外强干扰信号；所述的后端接收装置的功率放大器与前端传输装置相同；所述的后端接收装置的环形器与前端传输装置相同；所述的后端接收装置的天线采用增益5.5dBi的鞭状天线。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：1)本装置赋予受控装置传输高速图像和数据的能力，便于现场指挥人员了解前方情况，做出正确决策；2)本装置的无线通信协议具有较好的抗多径能力，特别适合楼宇等复杂环境传输；3)本装置支持小范围内的快速组网，便于以后的应用拓展；4)本装置支持图像、语音和数据的混合传输，具有图像实时性好、语音压缩率高、数据延时短等特点。

综上所述，本实用新型提供了一种覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出的基于物联网技术的应急指挥通信装置。

附图说明

图1是本实用新型中基于物联网技术的应急指挥通信装置的结构示意图。

图2是图1中的前端传输装置内部的连接示意图。

图3是图1中的后端接收装置内部的连接示意图。

图4是本实用新型中前端传输装置通信核心板硬件框图。

图5是本实用新型中后端接收装置通信核心板硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

结合附图1到附图5，一种基于物联网技术的应急指挥通信装置，它包括一套前端传输装置和一套后端接收装置，所述的前端传输装置包括电源模块、通信核心板、视频处理模块、语音处理模块、腔体滤波器、环形器、功率放大器和天线；前端传输装置的视频处理模块上连接有摄像头，前端传输装置的视频处理模块还与前端传输装置的通信核心板上的网口电连接，前端传输装置的语音处理模块上连接有拾音器和喇叭，前端传输装置的语音处理模块还与前端传输装置的通信核心板上的SPI接口电连接，前端传输装置中的天线、腔体滤波器、环形器、功率放大器依次电连接，前端传输装置的环形器还与前端传输装置的通信核心板上的RX接口电连接，前端传输装置的功率放大器还与前端传输装置的通信核心板上的TX接口电连接，前端传输装置的通信核心板上还设有用于接入传感器数据的串口；前端传输装置 的电源模块分别为通信核心板、视频处理模块、语音处理模块和功率放大器供电；

所述的后端接收装置包括电源模块、通信核心板、语音处理模块、腔体滤波器、环形器、功率放大器和天线；后端接收装置的语音处理模块上连接有拾音器和喇叭，后端接收装置的语音处理模块还与后端接收装置的通信核心板上的SPI接口电连接；后端接收装置的天线、腔体滤波器、环形器、功率放大器依次电连接，后端接收装置的环形器还与后端接收装置的通信核心板上的RX接口电连接，后端接收装置的功率放大器还与后端接收装置的通信核心板上的TX接口电连接，后端接收装置的通信核心板上还设有用于连接PC显示平台的网口、用于与天线相连的GPS单元和用于接入下行控制信令的串口；后端接收装置的电源模块分别为通信核心板、语音处理模块和功率放大器供电。

所述的前端传输装置的电源模块采用DC到DC方式，9～36V宽压输入，输出为12V和5V两种电压。

所述的前端传输装置的通信核心板包括主控处理器ARM及外围电路、可编程门阵列FPGA及外围电路、射频电路。所述的主控处理器ARM主要负责上下层协议解析、应用服务和接口控制。所述的可编程门阵列FPGA是宽带无线通信的核心器件，负责物理层通信协议的实现，所述的物理层通讯协议采用TD-COFDM的通信方式，即基于时分多用户的带编码的正交频分复用方式，时间复用方式为每秒划分成6个超帧，每个超帧包含32个时隙，每个时隙传输一个COFDM帧，子载波数为1024，循环前缀长度为27.8us，可以较好的消除复杂环境下的多径干扰。系统的通信带宽为2MHz、4MHz、8MHz可选，最大支持的信道传输速率为10.8Mbps。所述的射频电路主要包括频率合成器、调制芯片、解调芯片、低噪声放大器、声表滤波器和射频开关，射频电路的频点可调，调节范围为300～500MHz。所述的通信核心板和外围设备相连的接口主要有LAN网口和DB9串口，LAN网口和视频处理模块相连，用来接收视频处理模块压缩后的视频数据，串口用来传输传感器数据信息和发送后台控制命令。所述的前端传输装置的视频处理模块和户外专用摄像头通过AV线相连，对采集的图像进行H.264压缩编码，编码后数据通过LAN网口以UDP协议传输至主控处理器ARM。所述的前端传输装置的语音处理模块连接拾音器和喇叭，采用双工模式，可实现语音的压缩、编码、调制、解调、解码和解压缩，语音处理模块通过SPI接口和通信核心板相连。所述的前端传输装置的腔体滤波器一端连接环形器，一端连接射频天线，对功放发射的无线信号进行带外抑制，以降低对同频段其他电子设备的干扰。所述的前端传输装置的环形器一端连接功率放大器的输出，一端连接核心通信板的射频接收输入接口，另一端连接腔体滤波器的输入。所述的前端传输装置的功率放大器和通信核心板的射频输出相连，COFDM信号具有较高的峰均比，因此功率放大器需要有较高的线性度和较低的杂散输出。所述的前端传输装置的天线 采用增益3.5dBi的终端天线，长度小于40cm，垂直极化方式，接头具有防爆功能。所述的后端接收装置的电源模块和前端传输装置相同。所述的后端接收装置的通信核心板包括主控处理器ARM及外围电路、可编程门阵列FPGA及外围电路、射频电路和GPS定位模块，所述的主控处理器功能与前端传输装置相同，所述的可编程门阵列FPGA的功能，除实现物理层通信协议外，还与GPS定位模块的授时脉冲引脚相连，授时脉冲和物理层电路的时间管理模块相连，在脉冲到来时复位各个后端接收装置的时间管理模块，可以实现多个接收装置之间的同步，这样做给设备带来的优点是，既可以实现一台前端传输装置和一台后端接收装置对应，也可以通过后台配置，实现多台前端传输装置和多台后端接收装置自由对应，增加了设备的灵活性。所述射频电路的功能与前端传输装置相同。所述的后端接收装置的语音处理模块与前端传输装置相同。所述的后端接收装置的腔体滤波器一端连接环形器，一端连接射频天线，对接收信号进行预选滤波，滤除带外强干扰信号。所述的后端接收装置的功率放大器与前端传输装置相同。所述的后端接收装置的环形器与前端传输装置相同。所述的后端接收装置的天线采用增益5.5dBi的鞭状天线。

本实用新型中的基于物联网技术的应急指挥通信装置，采用TDD-OFDM传输体制，工作于信号传输绕射能力较强的UHF频段。同时，采用TDMA协议实现多址接入，保证多用户并发工作实现多路视频的实时传输。真正实现了“抗遮挡”、“非视距”、“动中通”的高速率视频流数据传输，表现出卓越的无线信号传输绕射能力和支持高速移动的性能。系统采用了一系列先进的调制解调技术、信道编解码技术、差错控制技术，并结合数字图像压缩等多媒体网络传输技术，能够在高速移动环境下实现视频、语音、数据等宽带多媒体业务的实时、同步传输。具有覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出等显著优点。另外所述的附图4和附图5是具体实施时的硬件框图，用户可以参照框图来实施，也可以直接根据硬件的使用说明书进行各单元之间的接线。

本实用新型提供了一种新型宽带无线通信装置，提供多路音频和视频传输，同时支持高速数据传输，其通讯协议和传输制式特别适合于多径干扰严重的楼宇等建筑物内使用。宽带无线通信装置支持将前方现场高清晰度视频压缩后实时传输到后方控制人员电脑上，宽带无线通信装置支持和前方现场的救援人员或受困群众进行语音对讲，宽带无线通信装置支持将前方采集的多种传感器数据进行实时处理或传输到后方控制人员电脑上，宽带无线通信装置支持将后方控制人员的行动指令远程实时下发给受控装置。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相 似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。