森林火災(zāi)應(yīng)急通信保障方案研究與設(shè)計(jì)

森林火災(zāi)應(yīng)急通信保障方案研究與設(shè)計(jì)

滕波嚴(yán)恩澤滕志奇摘要：森林火災(zāi)與城市火災(zāi)不同，其撲救方法也不完全相同。傳統(tǒng)森林火災(zāi)撲救方法無(wú)法應(yīng)對(duì)火災(zāi)環(huán)境惡劣、蔓延迅速快、點(diǎn)多線長(zhǎng)面廣的特點(diǎn)。針對(duì)該問(wèn)題，結(jié)合城市消防救援隊(duì)伍職能任務(wù)與典型森林火災(zāi)案例，提出一種加強(qiáng)森林火災(zāi)撲救應(yīng)急通信保障能力的方法。通過(guò)構(gòu)建衛(wèi)星—無(wú)人機(jī)—地面的空天地一體化通信系統(tǒng)，保證話音、定位、圖像等通信業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性，并設(shè)計(jì)一種基于傾斜攝影與金字塔匹配技術(shù)構(gòu)建三維實(shí)景模型，提高后續(xù)滅火力量部署位置準(zhǔn)確性。該方案有效性在廣東佛山12·5山火消防救援撲救行動(dòng)中得到了驗(yàn)證。Key：應(yīng)急通信;空天地一體化;無(wú)人機(jī)自組網(wǎng);三維地圖;火災(zāi)識(shí)別DOI：10.11907/rjdk.201846開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：：TP399：A：1672-7800（2020）008-0192-05Abstract：Forestfireisdifferentfromurbanfire，anditsfightingmethodsarenotcompletelythesame.Thetraditionalforestfirefightingmethodscannotdealwiththecharacteristicsofbadenvironment，rapidspread，manypoints，longlineandlargescope.Byanalyzingsometypicalforestfirecasesandconsideringthecapacityoftheurbanfirerescueteam，weproposeamethodwhichprovidesaguaranteeofforestfirefightingandemergencycommunication.Aspace-air-groundintegratedcommunicationsystemcalledSatellite-UAV-Groundisdesigned，whichhelpsensurethereal-timeperformanceofvoice，localization，imageandothercommunicationservices.Moreover，a3Dreal-scenemodelmethodbasedonobliquephotographyandspatialpyramidmatchingtechnologyisdesignedtoimprovetheaccuracyofthefollowingfirefightingforcesposition.TheefficiencyofthemethodisprovedduringthefirerescueinFoshan，GuangdongProvinceonDecember5，2019.KeyWords：emergencycommunication;space-air-groundintegratedcommunicationsystem;UAVadhocnetwork;3Dmap;fireidentification0引言森林火災(zāi)與城市火災(zāi)不同，其撲救方法也不完全相同。森林火災(zāi)具有點(diǎn)多線長(zhǎng)面廣、蔓延迅速、撲救時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境惡劣、參戰(zhàn)力量多的特點(diǎn)。本文針對(duì)這些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種森林火災(zāi)應(yīng)急通信系統(tǒng)，如圖1所示。森林火災(zāi)屬于敞開式燃燒，往往火借風(fēng)勢(shì)，風(fēng)助火勢(shì)，火勢(shì)蔓延速度極快;同時(shí)需投入大量救火力量，還需長(zhǎng)時(shí)間的作戰(zhàn)指揮，因此對(duì)通信系統(tǒng)暢通性要求較高。衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)已比較成熟，無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)中無(wú)人機(jī)中繼通信的應(yīng)用也逐漸廣泛。文獻(xiàn)[1]提出衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信系統(tǒng)中具有覆蓋區(qū)域大、可多址聯(lián)接、機(jī)動(dòng)靈活、不受地理?xiàng)l件限制、通信容量大、線路穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，并提出未來(lái)可依托天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建立應(yīng)急通信平臺(tái);文獻(xiàn)[2]提出衛(wèi)星通信能夠彌補(bǔ)4G或5G移動(dòng)通信系統(tǒng)在通信范圍、通信可靠性等方面的缺點(diǎn)，而衛(wèi)星通信與5G的結(jié)合可以為用戶帶來(lái)更為穩(wěn)定的服務(wù)體驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)空、天、地、海等多維空間連通，將其融為一體;文獻(xiàn)[3]提到具有應(yīng)急起飛、可快速抵達(dá)服務(wù)海區(qū)特點(diǎn)的無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信手段可滿足針對(duì)陸地或海洋偏遠(yuǎn)地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)接入及通信應(yīng)用需求;文獻(xiàn)[4]基于無(wú)人機(jī)中繼通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種水面清障機(jī)器船;文獻(xiàn)[5]針對(duì)單無(wú)人機(jī)中繼方式、無(wú)人機(jī)中繼系統(tǒng)的全雙工與半雙工模式以及多跳無(wú)人機(jī)中繼的混合雙工模式傳輸策略進(jìn)行了研究;文獻(xiàn)[6]提出將無(wú)線自組網(wǎng)與無(wú)人機(jī)在安全領(lǐng)域結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)協(xié)同、無(wú)線覆蓋與中繼、通信和控制距離延伸3類應(yīng)用場(chǎng)景;文獻(xiàn)[7]提出一種基于無(wú)中心的自組網(wǎng)的指揮調(diào)度通信系統(tǒng);文獻(xiàn)[8]總結(jié)了在應(yīng)急通信保障中對(duì)無(wú)線自組網(wǎng)的3種應(yīng)用：便攜式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、安全監(jiān)控和預(yù)警的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線自組網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)混合的通信網(wǎng)絡(luò);文獻(xiàn)[9]介紹了一種使用雙向業(yè)務(wù)分配并經(jīng)由中心站轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)星狀網(wǎng)全網(wǎng)業(yè)務(wù)互通的方法;文獻(xiàn)[10]提出一種以衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)為核心，裝備自組網(wǎng)、無(wú)人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)、星狀通信網(wǎng)的應(yīng)急通信系統(tǒng)架構(gòu);文獻(xiàn)[11]提出無(wú)人機(jī)機(jī)載通信終端可以同時(shí)具備無(wú)人機(jī)集群自組網(wǎng)功能以及與地面站直接通信的功能。綜上所述，目前針對(duì)衛(wèi)星通信與5G融合、無(wú)人機(jī)應(yīng)用于應(yīng)急通信以及無(wú)人機(jī)中繼通信關(guān)鍵技術(shù)的研究已積累一定成果，但還沒(méi)有一種能夠面向森林火災(zāi)的可靠的應(yīng)急通信系統(tǒng)。此外，森林火災(zāi)往往發(fā)生在山區(qū)，山高林密，坡陡谷深，雜草叢生，道路崎嶇，風(fēng)力大，氣溫低，視野差，環(huán)境相對(duì)惡劣。傳統(tǒng)森林火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)包括衛(wèi)星遙感、紅外熱成像以及基于視頻或圖像的檢測(cè)技術(shù)。在衛(wèi)星遙感方面，光學(xué)載荷分辨率不斷提高，確保了遙感技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪地圖中高質(zhì)量的產(chǎn)出[12];紅外熱成像技術(shù)可以確保圖像不受光照等自然因素干擾，但容易忽略圖像細(xì)節(jié)紋理信息;基于視頻或圖像的火災(zāi)檢測(cè)則是當(dāng)下研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[13]提出一種基于火焰像素顏色規(guī)則的圖像處理方法，但在復(fù)雜條件下僅從顏色模型的角度考慮存在很多相似顏色的干擾;文獻(xiàn)[14]根據(jù)火焰的運(yùn)動(dòng)特性，采用前景累積法，提取出運(yùn)動(dòng)區(qū)域，但前景累積法時(shí)延較大，無(wú)法滿足森林火災(zāi)撲救緊迫性要求;文獻(xiàn)[15]利用光流法，根據(jù)火災(zāi)區(qū)域與非火災(zāi)區(qū)域流場(chǎng)大小方向的不同進(jìn)行區(qū)分;文獻(xiàn)[16]基于梯度運(yùn)動(dòng)法處理分析固定攝像機(jī)視頻火焰特征，但是在火焰燃燒時(shí)主體部分運(yùn)動(dòng)特性并無(wú)太大變化;文獻(xiàn)[17]通過(guò)紅外圖像的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，排除火焰中煙霧干擾;卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在訓(xùn)練過(guò)程中綜合考慮顏色、幾何與紋理特征，因此文獻(xiàn)[18]使用微調(diào)的GoogLeNet網(wǎng)絡(luò)模型，檢測(cè)目標(biāo)是否為火焰;文獻(xiàn)[19]結(jié)合火焰顏色、輪廓以及視頻幀之間的運(yùn)動(dòng)信息檢測(cè)視頻火焰;文獻(xiàn)[20]利用光流法與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式，判斷是否存在火焰、煙霧。但是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要采用的參數(shù)較多，計(jì)算量大，難以保證實(shí)時(shí)性，而且卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)靜態(tài)圖像的訓(xùn)練容易忽略幀間的相關(guān)性?；谝陨戏治?，為了更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)的森林火災(zāi)，將現(xiàn)場(chǎng)火情及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞給各級(jí)指揮人員和前線消防員，從而快速、準(zhǔn)確地作出決策，本文分為兩部分進(jìn)行探究。首先將衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)通信系統(tǒng)以無(wú)人機(jī)集群為核心，組合成為衛(wèi)星—無(wú)人機(jī)—地面的空天地一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)森林火災(zāi)中惡劣的信道環(huán)境并滿足其迫切的通信需求;然后將可見光圖像、紅外圖像以及衛(wèi)星遙感技術(shù)、地面監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)偵察方式相結(jié)合實(shí)時(shí)獲取火災(zāi)信息與火災(zāi)地理位置、溫度及細(xì)節(jié)紋理特征，保證獲取森林火災(zāi)信息實(shí)時(shí)性，避免單一方法忽略目標(biāo)屬性間相關(guān)性的問(wèn)題。在白天可利用可見光圖像得到火焰特征，為火災(zāi)區(qū)域檢測(cè)提供依據(jù)。利用紅外熱成像技術(shù)，結(jié)合火焰燃燒溫度場(chǎng)特性，確定火災(zāi)區(qū)域，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率。此外本文采用衛(wèi)星遙感技術(shù)精準(zhǔn)定位火災(zāi)區(qū)域經(jīng)緯度坐標(biāo)，并結(jié)合無(wú)人機(jī)偵察方式拍攝的二維正射影像圖和三維模型構(gòu)建森林火災(zāi)周邊地圖、標(biāo)定坐標(biāo)。1空天地一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)森林火災(zāi)大多發(fā)生在山區(qū)，地勢(shì)險(xiǎn)要，4G/5G信號(hào)差，衛(wèi)星通信設(shè)備對(duì)星困難，道路狹窄，多數(shù)路段車輛無(wú)法通行，大型通信車無(wú)法抵近火場(chǎng)保障，所以需綜合運(yùn)用無(wú)線電臺(tái)、單兵圖傳、衛(wèi)星電話、北斗有源終端等通信設(shè)備，保障話音、圖像、定位和短報(bào)文通信服務(wù)，保持與后方指揮部的不間斷通信。1.1基于多種通信設(shè)備的空天地一體化通信系統(tǒng)在森林火災(zāi)通信系統(tǒng)中，第一位要求是保證通信系統(tǒng)暢通，所以首先通信前突小隊(duì)乘坐摩托車或越野車遂行，攜帶無(wú)線電臺(tái)、4G/5G單兵圖傳、北斗有源終端、衛(wèi)星電話等通信設(shè)備。同時(shí)調(diào)派“動(dòng)中通”衛(wèi)星通信越野車，并協(xié)調(diào)三大通信運(yùn)營(yíng)商第一時(shí)間調(diào)派超級(jí)基站越野車或系留無(wú)人機(jī)基站趕赴現(xiàn)場(chǎng)，提供4G/5G信號(hào)和寬帶互聯(lián)網(wǎng)和指揮調(diào)度專線，保障話音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸需要。應(yīng)急通信需要綜合利用手機(jī)、公網(wǎng)集群電臺(tái)、專網(wǎng)對(duì)講機(jī)、自組網(wǎng)電臺(tái)、衛(wèi)星電話、超輕型衛(wèi)星便攜站等通信設(shè)備，尤其是衛(wèi)星設(shè)備作為保底通信手段。在使用無(wú)線電臺(tái)時(shí)，要按照無(wú)線通信三級(jí)組網(wǎng)要求，劃分幾個(gè)指揮網(wǎng)和戰(zhàn)斗網(wǎng)，明確通信頻道和通話規(guī)則，利用背負(fù)、車載、飛行器載或高點(diǎn)中繼臺(tái)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域通信覆蓋，集中各方面、各火線參戰(zhàn)隊(duì)伍的通信人員，實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度，對(duì)口下達(dá)滅火救援指令。使用衛(wèi)星電話時(shí)，要選擇合適位置架設(shè)，盡量使用全向天線，專人值守，定時(shí)報(bào)告。如果火場(chǎng)面積過(guò)大，可通過(guò)無(wú)人機(jī)掛載中繼臺(tái)與自組網(wǎng)設(shè)備，以無(wú)人機(jī)中繼的方式，實(shí)現(xiàn)地對(duì)空、空對(duì)空、空對(duì)地的通信互聯(lián)，保證滅火一線隊(duì)伍與指揮部的通信聯(lián)絡(luò);或者利用無(wú)人機(jī)掛載自組網(wǎng)與動(dòng)中通衛(wèi)星設(shè)備，建立地對(duì)空、空對(duì)天、天對(duì)地通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全天候、全地域通信，如圖2所示?，F(xiàn)場(chǎng)采集的視頻畫面通過(guò)無(wú)人機(jī)組網(wǎng)、4G/5G、互聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)急車聯(lián)網(wǎng)或北斗衛(wèi)星專網(wǎng)回傳至各級(jí)指揮部，輔助前后方會(huì)商并研判應(yīng)急救災(zāi)方案和部署。1.2基于無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的應(yīng)急通信系統(tǒng)具有靈活機(jī)動(dòng)性能，采用隨時(shí)轉(zhuǎn)場(chǎng)、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的形式。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以采用分層的混合組網(wǎng)，以地面前方指揮站和現(xiàn)場(chǎng)指揮部為無(wú)人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)中心站，無(wú)人機(jī)通信終端應(yīng)具備在無(wú)人機(jī)集群中自組網(wǎng)功能以及與地面前方指揮站和現(xiàn)場(chǎng)指揮部直接通信的功能;同時(shí)為滿足滅火行動(dòng)中不斷變化的通信需求，通過(guò)無(wú)人機(jī)與自組網(wǎng)等方式，接力通信、中繼轉(zhuǎn)信，延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，確保指揮過(guò)程中通信暢通。由于續(xù)航問(wèn)題及火災(zāi)災(zāi)情變化時(shí)，無(wú)人機(jī)集群數(shù)量必然隨之發(fā)生變化。分層混合組網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠快速減少、增加或更替無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)，迅速完成無(wú)人機(jī)集群通信網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。而各無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)維護(hù)的路由表信息簡(jiǎn)化后大幅提高通信網(wǎng)絡(luò)可靠性。森林火災(zāi)中信道環(huán)境惡劣，無(wú)人機(jī)需采用MIMO技術(shù)（MultipleInputMultipleOutput），通過(guò)構(gòu)成多個(gè)信道最大程度確保森林火災(zāi)中通信可靠性。如果現(xiàn)場(chǎng)受風(fēng)、雨、地形、地勢(shì)等影響，無(wú)人機(jī)無(wú)法起飛，可采取反向覆蓋的方式，在無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)選擇合適位置起飛，建立空對(duì)地遠(yuǎn)程通信覆蓋。其中，最可靠的做法是按照平戰(zhàn)結(jié)合的原則，事先在林區(qū)合適高點(diǎn)或利用廣播電視高山轉(zhuǎn)播塔架設(shè)固定中繼臺(tái)或自組網(wǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)林區(qū)通信覆蓋，戰(zhàn)時(shí)利用無(wú)人機(jī)高空中繼，補(bǔ)點(diǎn)入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與指揮部的全域通信。2火災(zāi)信息獲取與地圖構(gòu)建本文將地面監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)偵察、衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合，獲取火災(zāi)整體態(tài)勢(shì)、發(fā)展趨勢(shì)、范圍，以及火災(zāi)受氣象、地形等影響蔓延的方向、速度。采用傾斜攝影和金字塔匹配技術(shù)構(gòu)建三維地圖，獲取林區(qū)地形地貌、山勢(shì)走向、道路、水源、隔離帶分布，周邊重點(diǎn)目標(biāo)、重大危險(xiǎn)源等，并進(jìn)行滅火力量繪制。2.1基于二維圖像的火災(zāi)信息提取圖像處理中用到的二維圖像主要是可見光圖像和紅外圖像。由于本文針對(duì)森林火災(zāi)區(qū)域提取圖像，需把握火災(zāi)整體態(tài)勢(shì)與發(fā)展趨勢(shì)。而單一的可見光圖像只能獲取火災(zāi)顏色、紋理、幾何輪廓等基本屬性，單一的紅外圖像只能獲取目標(biāo)表面溫度。如果僅采用其中某種方式，則會(huì)忽略各屬性間的相關(guān)性，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案抗干擾能力差。所以本文采用可見光圖像與紅外熱成像相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。本文采用3種偵察的方式相結(jié)合的方式獲取二維圖像，包括地面監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)偵察、衛(wèi)星遙感。同時(shí)為滿足森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)航拍需要，現(xiàn)場(chǎng)至少調(diào)派2架抗風(fēng)性能好、航行時(shí)間長(zhǎng)、飛行速度快的無(wú)人機(jī)，如六旋翼、八旋翼、固定翼、復(fù)合翼、油電混合無(wú)人機(jī)等，執(zhí)行視頻偵查任務(wù)。尤其是在道路受阻、車輛無(wú)法行進(jìn)的情況下，無(wú)人機(jī)可就地起飛前往偵查，搜尋道路，圖傳火場(chǎng)情況。在利用單兵或車載圖傳、手機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)的火災(zāi)視頻以及林區(qū)的監(jiān)控視頻得到連續(xù)幀的可見光圖像后，進(jìn)行火災(zāi)區(qū)域獲取。首先根據(jù)火焰像素點(diǎn)顏色劃分可見光RGB顏色空間區(qū)域，再利用火焰燃燒時(shí)在二維圖像中的幾何輪廓相對(duì)于背景變化頻率更快，框選火焰區(qū)域。此外本文利用紅外熱成像技術(shù)，通過(guò)紅外熱成像儀計(jì)算得到目標(biāo)溫度。二者結(jié)合可去除樹木遮擋和煙霧干擾，實(shí)現(xiàn)火情檢測(cè)。森林火災(zāi)區(qū)域提取方法設(shè)計(jì)如圖3所示。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的視頻圖像進(jìn)行處理后，通過(guò)4G/5G、互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星專網(wǎng)回傳至各級(jí)指揮部，輔助前后方會(huì)商并研判。大面積的火場(chǎng)情況通過(guò)共享氣象、航天等部門提供的衛(wèi)星遙感圖像，方便指揮人員了解火場(chǎng)位置、火災(zāi)范圍，以及火災(zāi)發(fā)展變化趨勢(shì)等信息。為保證后續(xù)滅火力量的部署，本文采用串列翼無(wú)人機(jī)，其具有GNSS北斗、GPS、GLONASS+慣性導(dǎo)航等導(dǎo)航定位裝備，可利用GPS或北斗衛(wèi)星終端獲取精確的火災(zāi)區(qū)域經(jīng)緯度信息，并實(shí)現(xiàn)裝備授權(quán)、定位、控制指令等信息聯(lián)通。2.2基于二維正射影像圖與三維模型地圖構(gòu)建技術(shù)傳統(tǒng)森林火災(zāi)滅火力量部署結(jié)合的是GIS地圖、軍事地圖、遙感地圖等，存在時(shí)效性、分辨率雙低的問(wèn)題。本文將無(wú)人機(jī)航拍制作二維正射影像圖與三維模型相結(jié)合，根據(jù)二維正射影像圖及圖像縮放比例可得到火場(chǎng)長(zhǎng)度、寬度、面積，由此標(biāo)繪滅火力量。利用傾斜攝影的飛行平臺(tái)的五目相機(jī)，分別采集垂直攝影圖像和前后左右4個(gè)攝影圖像，制作三維模型，輔助指揮決策、部署滅火力量。如圖5所示，傾斜攝影可在無(wú)人機(jī)一步頻率下同時(shí)得到目標(biāo)區(qū)域多位攝影，為三維實(shí)景建模提供紋理信息和測(cè)量數(shù)據(jù)。對(duì)傾斜攝影獲得的多視影像進(jìn)行聯(lián)合平差，具體采用金字塔匹配，在各級(jí)金字塔影像上進(jìn)行同名點(diǎn)匹配，建立對(duì)應(yīng)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)線的連接。然后對(duì)多視影像進(jìn)行密集匹配，將二維特征轉(zhuǎn)換為三維特征，并確定各個(gè)墻面，構(gòu)建三維模型。本文采用串列翼混合動(dòng)力無(wú)人直升機(jī)，具備多種能力：①垂直起降、緊急避障、迫降或返航能力;②第一視角飛行控制能力，其攝像頭分辨率720P，最大續(xù)航時(shí)間可達(dá)3小時(shí);③寬帶無(wú)線電通信中繼能力，可組成無(wú)人機(jī)蜂群通信網(wǎng)絡(luò)，并且可集成無(wú)線寬帶通信和4G/5G通信系統(tǒng)，光電偵察、擴(kuò)音喊話、照明等裝置;④內(nèi)藏式傘降裝置，可保證飛機(jī)平臺(tái)及載荷設(shè)備安全，滿足森林撲救工作及滅火力量部署的需求。同時(shí)在撲救過(guò)程中需確保無(wú)人機(jī)拍攝在直升機(jī)灑水前進(jìn)行。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果為測(cè)試在森林火災(zāi)中無(wú)人機(jī)飛行高度對(duì)語(yǔ)音、圖像的影響，2019年9月，在四川德陽(yáng)山區(qū)展開測(cè)試，兩地直線距離為31.9km，中間有上千米的高山阻擋，當(dāng)兩地?zé)o人機(jī)升空500m時(shí)，兩地間語(yǔ)音圖像均無(wú)法連通;當(dāng)無(wú)人機(jī)升空至690m時(shí)，兩地間語(yǔ)音連通;當(dāng)無(wú)人機(jī)分別升至890m、

1000m時(shí)，兩地間圖像連通。2019年在佛山12·5森林火災(zāi)撲救作戰(zhàn)力量部署如圖6所示。該部署圖利用本文設(shè)計(jì)的方案，傾斜攝影構(gòu)建三維實(shí)景模型獲得。圖中描繪了廣東佛山森林火災(zāi)地區(qū)地形地貌、地勢(shì)坡度，并注明了火場(chǎng)范圍、面積，火線位置、長(zhǎng)度，風(fēng)向、風(fēng)力，天氣晴、雨情況，火頭、火尾，火勢(shì)蔓延方向。根據(jù)該圖部署了滅火力量、指揮部位置、水源位置及距離、重點(diǎn)目標(biāo)及重大風(fēng)險(xiǎn)源位置、距離及滅火力量部署等，明確作戰(zhàn)意圖和力量部署，為后續(xù)撲救工作的高效實(shí)施提供保障。4結(jié)語(yǔ)本文設(shè)計(jì)的基于衛(wèi)星—無(wú)人機(jī)-地面的空天地一體化應(yīng)急通信保障方案能夠在最大程度上應(yīng)對(duì)森林火災(zāi)中各種惡劣的通信環(huán)境，確保話音、圖像、定位和短報(bào)文的通信服務(wù)質(zhì)量。基于分層混合組網(wǎng)的無(wú)人機(jī)集群對(duì)地通信系統(tǒng)以地面站為中心確保了多個(gè)無(wú)人機(jī)獲取的災(zāi)情信息能夠快速匯聚到地面指揮部，使指揮員最大程度了解全局災(zāi)情、便于作出科學(xué)決策。無(wú)人機(jī)集群內(nèi)部采用無(wú)中心的網(wǎng)狀自組網(wǎng)，可快速完成無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)退出或增加，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，大幅提高了通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。系統(tǒng)結(jié)合多種偵察方式，可實(shí)時(shí)獲取災(zāi)情信息，較為準(zhǔn)確地判斷森林火災(zāi)態(tài)勢(shì)和火災(zāi)區(qū)域地理位置，并準(zhǔn)確掌握水源位置、距離，重點(diǎn)目標(biāo)及重大風(fēng)險(xiǎn)源位置、距離等情況，確保滅火力量部署、指揮部選址科學(xué)合理。Reference：[1]孟暉，宋俊海.衛(wèi)星通信在應(yīng)急通信中的應(yīng)用及發(fā)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2018，36（6）：40-46.[2]汪春霆，李寧，翟立君，等.衛(wèi)星通信與地面5G的融合初探