陳盛偉，李帆，楊光平，周劍，蘇郁

（中國(guó)移動(dòng)（成都）產(chǎn)業(yè)研究院，四川 成都 610213）

0 引言

我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家，根據(jù)應(yīng)急管理部發(fā)布的我國(guó)2021年全國(guó)自然災(zāi)害的情況，全年各種自然災(zāi)害共造成1.07億人次受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡失蹤867人，倒塌房屋16.2萬(wàn)間，農(nóng)作物受災(zāi)面積11 739千公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失3 340.2億元[1]。

當(dāng)?shù)卣?、洪水、泥石流等大型自然?zāi)害發(fā)生時(shí)，可能會(huì)造成受災(zāi)地區(qū)道路、通信、電力的中斷，即“三斷”。災(zāi)后受災(zāi)群眾應(yīng)急通信需求會(huì)急速上升，救援人員為了迅速了解受災(zāi)情況，及時(shí)進(jìn)行救援需要通信通暢[2]。災(zāi)后72 h是搶險(xiǎn)救援的黃金時(shí)間，快速恢復(fù)通信，及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞災(zāi)區(qū)信息，便于指揮者更好進(jìn)行決策，更好地保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

傳統(tǒng)的應(yīng)急通信方案包括應(yīng)急通信車、衛(wèi)星電話等[3-4]。應(yīng)急通信車主要解決大型活動(dòng)場(chǎng)景的通信容量問(wèn)題，在我國(guó)已經(jīng)廣泛配備，是最為常見的應(yīng)急通信設(shè)備之一。但是在“三斷”場(chǎng)景下，應(yīng)急通信車會(huì)受交通和道路影響，無(wú)法迅速到達(dá)受災(zāi)地區(qū)。衛(wèi)星電話是一種特殊的通信終端，通過(guò)衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸，需要專用終端，而且?guī)捰邢?，不利于傳輸視頻和圖片，無(wú)法廣泛配備[5-6]。衛(wèi)星通信背包（以下簡(jiǎn)稱：衛(wèi)通背包）基站是一種集成移動(dòng)基站和衛(wèi)星通信收/發(fā)設(shè)備的輕量化應(yīng)急通信設(shè)備，整機(jī)重量可控制在十幾千克內(nèi)，可單兵攜帶，快速開通。設(shè)備可內(nèi)置電池，無(wú)須外部供電。用戶通過(guò)普通手機(jī)接入，不需要專有終端。在2022年3月東方航空墜機(jī)事故的搜救現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)移動(dòng)開通衛(wèi)通背包基站為救援人員提供通信保障[7]。衛(wèi)通背包設(shè)備具有集成度高、開通方便的優(yōu)點(diǎn)，但是覆蓋范圍有限，需要通過(guò)車輛或單兵攜帶到災(zāi)區(qū)附近，不適合“三斷”情況下的應(yīng)急保障。

隨著近年來(lái)應(yīng)急通信領(lǐng)域研究的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)一批更靈活、便捷的空天應(yīng)急通信系統(tǒng)。

系留無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)通過(guò)光電復(fù)合線纜進(jìn)行地面電源和通信設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。由于系留無(wú)人機(jī)通過(guò)地面電源進(jìn)行供電，因此能夠提供長(zhǎng)時(shí)間不間斷的空中應(yīng)急通信保障[8]。相對(duì)應(yīng)急通信車，系留無(wú)人機(jī)應(yīng)急基站升空高度可達(dá)200 m以上，并可根據(jù)保障場(chǎng)景調(diào)節(jié)升空高度，覆蓋面積可達(dá)數(shù)十甚至上百平方千米。系留無(wú)人機(jī)基站相對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)急通信車覆蓋范圍更大、更加便捷，但是系留無(wú)人機(jī)需要由應(yīng)急通信車搭載到災(zāi)區(qū)附近進(jìn)行升空，因此同樣會(huì)受到交通和道路的影響，不適合“三斷”情況下的應(yīng)急保障。

與系留無(wú)人機(jī)應(yīng)急基站類似，近年來(lái)另一種系留氣球基站也有一定范圍的應(yīng)用。無(wú)人氣球依靠填充氦氣駐空，搭載基站設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的大范圍覆蓋。谷歌Loon氣球項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)通過(guò)7個(gè)不同的氣球?qū)崿F(xiàn)近1 000 km范圍的信號(hào)覆蓋，并應(yīng)用于秘魯、波多黎各的災(zāi)后應(yīng)急通信中[9]。云南移動(dòng)研發(fā)的“5G彩云一號(hào)”無(wú)人飛艇基站于2021年9月順利完成試驗(yàn)飛行測(cè)試，覆蓋范圍可達(dá)100 km2[10]。但是無(wú)人氣球基站機(jī)動(dòng)性較差，只能實(shí)現(xiàn)升空地點(diǎn)附近的信號(hào)覆蓋。

上述空天應(yīng)急通信方案相對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)急通信方案具有一定的靈敏性，但是在大型自然災(zāi)害發(fā)生造成“三斷”的情況下，仍會(huì)受道路、交通等因素制約，難以迅速到達(dá)災(zāi)區(qū)。

大型固定翼無(wú)人機(jī)空天一體化應(yīng)急通信方案示意圖如圖1所示，可以彌補(bǔ)上述方案的短板[11]。空天一體化應(yīng)急通信的系統(tǒng)包括地面、機(jī)載、空天三大部分。機(jī)載部分由固定翼航空器攜帶通信載荷作為一個(gè)空中基站。災(zāi)區(qū)地面基站被摧毀的情況下，空中基站可迅速飛抵災(zāi)區(qū)上空，為災(zāi)區(qū)民眾和救援人員進(jìn)行通信覆蓋[12]。空天一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)具有響應(yīng)快、通信持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、地面覆蓋好、覆蓋面積大等特點(diǎn)，成為應(yīng)急通信系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)[13-14]。

圖1 大型固定翼無(wú)人機(jī)空天一體化應(yīng)急通信方案示意圖

目前業(yè)內(nèi)空天基站的方案是把通信基站直接掛載到無(wú)人機(jī)上，飛機(jī)在目標(biāo)區(qū)域上空進(jìn)行盤旋，實(shí)現(xiàn)空對(duì)地覆蓋[15]。無(wú)人機(jī)的位置是不斷變化的，所以地面上的可用信號(hào)覆蓋區(qū)域隨著固定翼航空器在空中的位置變化以及飛行姿態(tài)變化而移動(dòng)，導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)域只有很小的一部分信號(hào)可以隨著無(wú)人機(jī)的飛行實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，甚至完全不存在連續(xù)覆蓋區(qū)域。本文的連續(xù)覆蓋，是指業(yè)務(wù)層面的連續(xù)覆蓋，即對(duì)地面上需要信號(hào)覆蓋的某一點(diǎn)P，在空中基站整個(gè)盤旋作業(yè)過(guò)程中，都有滿足基本通話和數(shù)據(jù)連接能力的信號(hào)覆蓋。對(duì)于整個(gè)覆蓋區(qū)域，要求95%以上點(diǎn)位的參考信號(hào)接收功率（reference signal receiving power，RSRP）≥-110 dBm[16-17]。

覆蓋不連續(xù)會(huì)導(dǎo)致地面通信出現(xiàn)信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱、頻繁掉話等，對(duì)于應(yīng)急通信來(lái)說(shuō)是致命的缺陷[18-19]。因此，如何設(shè)計(jì)對(duì)地覆蓋方案，實(shí)現(xiàn)固定翼無(wú)人機(jī)通信基站對(duì)指定區(qū)域的連續(xù)覆蓋，是空天基站方案的研究重點(diǎn)。

1 系統(tǒng)模型

1.1 單天線設(shè)計(jì)方案

目前空天基站的方案通常采用在無(wú)人機(jī)上搭載單天線的方案，如圖2所示。設(shè)飛機(jī)飛行高度為h，飛行軌跡是以D為圓心、半徑為R的圓，天線的下傾角為α（這里的下傾角指機(jī)腹與機(jī)載天線之間的夾角，不包含無(wú)人機(jī)盤旋時(shí)機(jī)身傾斜角），天線的半功率角為β，飛機(jī)滾轉(zhuǎn)角為γ，E是天線可以覆蓋的最遠(yuǎn)點(diǎn)，B是天線可以覆蓋的最近點(diǎn)，A為飛機(jī)的飛行軌跡在地上的投影點(diǎn)，則有：

圖2 單天線設(shè)計(jì)方案示意圖

無(wú)人機(jī)沿著半徑R的圓盤旋的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)飛到A點(diǎn)正上方時(shí)，天線對(duì)地覆蓋范圍為BE。無(wú)人機(jī)在盤旋過(guò)程中，如對(duì)地形成連續(xù)覆蓋區(qū)域，要求AE＞R，此時(shí)，以D為圓心，DE為半徑的區(qū)域形成連續(xù)覆蓋區(qū)域。存在連續(xù)覆蓋面積情況下，可以得到天線下傾角為：

通過(guò)對(duì)連續(xù)覆蓋區(qū)域的分析可知，單天線的情況下，空對(duì)地的覆蓋范圍取決于飛行高度、天線半功率角、飛機(jī)滾轉(zhuǎn)角等因素，空對(duì)地覆蓋范圍十分有限。一般情況可以通過(guò)增加飛機(jī)飛行高度提高覆蓋范圍，但是無(wú)人機(jī)飛行高度一般有一定限制，同時(shí)飛行高度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減大，達(dá)到地面的信號(hào)強(qiáng)度較弱，覆蓋效果不理想。

1.2 多天線覆蓋方案

單幅天線覆蓋范圍有限，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的連續(xù)覆蓋，因此提出通過(guò)設(shè)計(jì)多天線方案解決連續(xù)覆蓋問(wèn)題。定義方向朝向圓心的基站天線為內(nèi)側(cè)天線，定義方向朝向飛行軌跡在地面投影的邊緣位置的基站天線為邊緣天線。在無(wú)人機(jī)上配置多副內(nèi)側(cè)天線和邊緣天線，內(nèi)側(cè)天線為 ANT1,ANT2, …, ANTn，外側(cè)天線為ANT～1, ANT～2 ,…, ANT～n。

通過(guò)內(nèi)側(cè)天線和邊緣天線，在不需要空中基站作業(yè)過(guò)程中做任何物理變動(dòng)（如實(shí)時(shí)調(diào)整天線角度）的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的連續(xù)覆蓋。

水平和垂直半功率角差異大的天線設(shè)計(jì)方案示意圖如圖3所示，記內(nèi)側(cè)天線發(fā)射方向朝固定翼航空器盤旋軌跡內(nèi)側(cè)偏離nε（天線面水平角度，即方位角），邊緣天線發(fā)射方向朝固定翼航空器盤旋軌跡內(nèi)側(cè)偏離ε~n。內(nèi)側(cè)天線 1下傾角為1α，內(nèi)側(cè)天線n的下傾角在α的基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整，以彌補(bǔ)在地面的連續(xù)覆蓋區(qū)域是一個(gè)狹長(zhǎng)小面積區(qū)域的缺點(diǎn)。內(nèi)側(cè)天線的垂直半功率角為nβ。邊緣天線的下傾角為α~n，垂直半功率角為β~n。

圖3 水平和垂直半功率角差異大的天線設(shè)計(jì)方案示意圖

固定翼航空器俯仰角為θ，固定翼航空器飛行高度為h。

O點(diǎn)是連續(xù)覆蓋目標(biāo)區(qū)域的幾何中心點(diǎn)位置，OB為飛行軌跡半徑R。相對(duì)O，G是內(nèi)側(cè)天線所能覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)，C是內(nèi)側(cè)天線所能覆蓋最近點(diǎn)，A是邊緣天線所能覆蓋最遠(yuǎn)點(diǎn)，D是邊緣天線所能覆蓋最近點(diǎn)。

理論上要求OG＞0，并且OC＞0，否則沒(méi)有連續(xù)覆蓋區(qū)域。為了達(dá)到連續(xù)覆蓋效果，要求OG≥R、OA≥R，并且邊緣和內(nèi)側(cè)天線的覆蓋范圍有重疊，也就是OC＞OD。

連續(xù)覆蓋面積近似為：

? 當(dāng)OA≥OG時(shí)，信號(hào)連續(xù)覆蓋以O(shè)G為半徑的圓面積；

? 當(dāng)OA＜OG時(shí)，信號(hào)連續(xù)覆蓋面積為以O(shè)A為半徑的圓面積。

其中，OG是地面目標(biāo)覆蓋區(qū)域幾何中心O到內(nèi)側(cè)天線覆蓋最遠(yuǎn)距離G的長(zhǎng)度。

因此內(nèi)側(cè)天線1下傾角為：

內(nèi)側(cè)天線ANTn的下傾角為：

邊緣天線的下傾角需結(jié)合航空器滾轉(zhuǎn)角：

邊緣天線ANT～n的下傾角為：

定義天線在垂直方向與地平面的夾角為nξ，則nξ=-θ，即垂直方向上天線需抵消掉飛機(jī)俯仰角的影響，保持和地面水平。

從而根據(jù)式（6）、式（8），可以確定覆蓋的具體位置，并獲得天線的下傾角，空中基站扇區(qū)天線的下傾角設(shè)計(jì)符合此要求。

2 連續(xù)覆蓋方案

2.1 無(wú)人機(jī)飛行方案

設(shè)無(wú)人機(jī)飛行凈高為h，飛行半徑為r，覆蓋半徑為R，覆蓋最遠(yuǎn)距離為d，覆蓋距離示意圖如圖4所示，H、r、R和d之間需滿足：

圖4 覆蓋距離示意圖

在最遠(yuǎn)覆蓋距離滿足≤6 500 m的條件下，可以得到不同覆蓋半徑的飛行凈高和飛行半徑。

2.2 天線掛裝方案

在進(jìn)行天線掛裝方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮一個(gè)內(nèi)側(cè)天線和一個(gè)外側(cè)天線的覆蓋滿足要求，兩個(gè)天線的覆蓋邊緣示意圖如圖5所示。圖5中雙實(shí)線和雙虛線分別表示外側(cè)和內(nèi)側(cè)天線的覆蓋范圍，a、b、c、d和w、x、y、z點(diǎn)分別表示兩根天線在4個(gè)方向上的邊緣覆蓋點(diǎn)。

圖5 覆蓋邊緣示意圖

設(shè)無(wú)人機(jī)飛行高度為h，天線水平和垂直半功率角分別為ω和β，天線和地平面夾角為α+γ，則有：

w、x、y、x點(diǎn)位置的計(jì)算方法同理。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，需要保證 OB＞OW。同時(shí)還要保證a點(diǎn)和x點(diǎn)在待覆蓋范圍之外。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)天線2和天線3的旋轉(zhuǎn)角度εn和，εn和一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取。綜合考慮飛行高度、飛行半徑和覆蓋范圍等因素，得到天線的安裝方案。在飛行高度為3 500 m、飛行半徑為3 000 m時(shí)，預(yù)估天線覆蓋范圍如圖6所示。從圖6中可以看出，使用該天線安裝方案，可以實(shí)現(xiàn)半徑3 500 m的連續(xù)覆蓋。圖6中所示覆蓋范圍是以半功率角的覆蓋為最遠(yuǎn)點(diǎn)，實(shí)際的覆蓋范圍可能更大。

圖6 天線覆蓋范圍示意圖

3 覆蓋面積分析和仿真

3.1 傳輸損耗

上述方案中，連續(xù)覆蓋的面積來(lái)自用戶的需求。圖3中的OG和OA是基站對(duì)地面連續(xù)覆蓋的最遠(yuǎn)傳輸距離。但是，最遠(yuǎn)傳輸距離是否滿足通信訴求需要結(jié)合基站的能力以及傳播模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方法如下。

在設(shè)備型號(hào)確定后，可通過(guò)設(shè)備的發(fā)射功率、接收機(jī)靈敏度、收/發(fā)天線增益等參數(shù)進(jìn)行鏈路預(yù)算。并考慮信號(hào)傳播過(guò)程中的干擾余量、饋線損耗、陰影衰落、路徑損耗等損耗，可計(jì)算得到傳輸距離[20-21]。

3GPP 38.901協(xié)議規(guī)定了適用于0.5～100 GHz頻率范圍內(nèi)空間損耗的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型，包括城市微站、城市宏基站、郊區(qū)宏基站等場(chǎng)景。無(wú)人機(jī)在空中飛行和終端間遮擋較少，可采用適用于郊區(qū)宏基站的RMa-AV LOS路損模型：

其中，hUT為終端高度，d3D為傳播距離，fc為載波頻率。

根據(jù)上述方法，結(jié)合客戶需求，可獲得方案中的PG、PA的值。其中，陰影衰落余量為3 dB。

3.2 最大傳輸距離

鏈路預(yù)算通過(guò)對(duì)發(fā)送端、通信鏈路、傳播環(huán)境和接收端中所有增益和衰減進(jìn)行估算，從而估計(jì)信號(hào)的最遠(yuǎn)覆蓋距離[22]。

以中心頻率0.95 GHz為例，終端高度1.5 m的條件下，傳播損耗和鏈路預(yù)算分析見表1，上下行的最大覆蓋距離分別為6 543 m和26 412 m。與下行相比，上行由于發(fā)射功率小、沒(méi)有發(fā)射天線增益等原因，覆蓋較為受限[23]。因此整體來(lái)看，在郊區(qū)場(chǎng)景下，無(wú)線傳播的有效距離最大為6.5 km。

表1 傳播損耗和鏈路預(yù)算分析

3.3 仿真分析

RSRP是代表無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)鍵參數(shù)，是在某個(gè)符號(hào)內(nèi)承載參考信號(hào)的所有資源粒子上接收的信號(hào)功率的平均值[24]。

RSRP測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)參考如下：

? 極好點(diǎn)：RSRP＞-80 dBm；

? 好點(diǎn)：RSRP=-90～-80 dBm；

? 較好點(diǎn)：RSRP=-100～-190 dBm；

? 一般點(diǎn)：RSRP=-110～-100 dBm；

? 差點(diǎn)：RSRP=-120～-110 dBm；

? 極差點(diǎn)：RSRP＜-120 dBm；

針對(duì)本文提出的天線掛裝方案，對(duì)無(wú)人機(jī)1副內(nèi)側(cè)天線加2副邊緣天線的空對(duì)地覆蓋效果進(jìn)行了仿真。關(guān)鍵仿真參數(shù)如下：

? 廣播信道水平波束寬度：74°；

? 廣播信道垂直波束寬度：15°；

? 發(fā)射功率：20 w；

? 單天線最大增益：8.96 dBi；

? 無(wú)人機(jī)飛行高度：2 km；

? 盤旋半徑：1.5 km；

? 滾轉(zhuǎn)角：7°。

仿真結(jié)果如圖7所示。圓形實(shí)線為待覆蓋目標(biāo)區(qū)域。可以看出，飛機(jī)在飛行到東、西、南、北4個(gè)方向時(shí)，待覆蓋范圍的RSRP均在-120 dBm以上，主要集中在-100～-75 dBm，僅少數(shù)邊緣區(qū)域RSRP小于-120 dBm。說(shuō)明該方案可以實(shí)現(xiàn)良好的空對(duì)地連續(xù)覆蓋。

圖7 仿真結(jié)果

4 飛行測(cè)試

為了測(cè)試本文提出的固定翼無(wú)人機(jī)天線掛裝方案的實(shí)際覆蓋效果，通過(guò)大型固定翼無(wú)人機(jī)搭載基站和衛(wèi)星通信設(shè)備進(jìn)行了實(shí)際飛行測(cè)試。無(wú)人機(jī)到達(dá)目標(biāo)區(qū)域上空后，在3 500 m高度進(jìn)行盤旋，基站對(duì)地進(jìn)行無(wú)線信號(hào)覆蓋，通過(guò)衛(wèi)星回傳業(yè)務(wù)到核心網(wǎng)，第一時(shí)間打通災(zāi)區(qū)通信。

4.1 測(cè)試配置

測(cè)試所用無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星和基站的參數(shù)以及飛行方案見表2。

表2 測(cè)試基本參數(shù)

4.2 測(cè)試方案

移動(dòng)測(cè)試路線從東－南－北－西，第一輪測(cè)試路線如圖8所示，第二輪測(cè)試路線如圖9所示。

圖8 第一輪測(cè)試路線

圖9 第二輪測(cè)試路線

4.3 測(cè)試分析

4.3.1 RSRP分析

在移動(dòng)測(cè)試路線中，RSRP分布如圖10所示。

圖10 RSRP分析

6個(gè)固定點(diǎn)位的RSRP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3。

表3 RSRP統(tǒng)計(jì)

從移動(dòng)路線和定點(diǎn)測(cè)試的 RSRP分布可以看出，在半徑3.5 km以內(nèi)的RSRP基本大于-95 dBm，信號(hào)覆蓋比較好；半徑4 km位置信號(hào)覆蓋一般，說(shuō)明本文所提出的天線搭載方案可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)覆蓋。

4.3.2 VoLTE分析

各個(gè)點(diǎn)位長(zhǎng)期演進(jìn)語(yǔ)音承載（voice over long-term evolution，VoLTE）測(cè)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表4。

表4 VoLTE測(cè)試統(tǒng)計(jì)

從表4可以看出，半徑4 km以內(nèi)的VoLTE接通率為100%。

4.3.3 Ping丟包時(shí)延分析

各個(gè)點(diǎn)位Ping包數(shù)據(jù)見表5，半徑3.5 km以內(nèi)的Ping時(shí)延在600 ms以內(nèi)，基本無(wú)丟包。

表5 Ping包數(shù)據(jù)

4.4 測(cè)試結(jié)論

測(cè)試總結(jié)見表6。采用本文所提出的天線安裝方案，在飛行場(chǎng)高3 500 m時(shí)，移動(dòng)信號(hào)對(duì)地覆蓋半徑可到4 000 m，空對(duì)地覆蓋面積達(dá)50 km2，且VoLTE語(yǔ)音質(zhì)量較好，可以實(shí)現(xiàn)地面連續(xù)覆蓋。

表6 測(cè)試總結(jié)

5 應(yīng)用實(shí)踐

2021年7 月，河南省多地由于極端強(qiáng)降雨造成特大洪澇災(zāi)害。其中，鞏義市米河鎮(zhèn)道路多處塌方，全鎮(zhèn)道路、電力中斷，光纜損壞，通信基站大面積退服，成為信息“孤島”。應(yīng)急管理部、工業(yè)和信息化部緊急調(diào)派中國(guó)移動(dòng)翼龍空天一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)執(zhí)行應(yīng)急通信任務(wù)。翼龍無(wú)人機(jī)長(zhǎng)途奔襲1 200 km，完成了緊急網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋，為災(zāi)區(qū)提供移動(dòng)通信保障。

歷時(shí)14 h，中國(guó)移動(dòng)翼龍應(yīng)急基站累計(jì)接入5 157個(gè)用戶，產(chǎn)生流量4 360.5 Mbit/s，為搶險(xiǎn)救災(zāi)信息傳遞提供通信保障。用戶流量統(tǒng)計(jì)如圖11所示，接入用戶數(shù)統(tǒng)計(jì)如圖12所示。

圖11 用戶流量統(tǒng)計(jì)

圖12 接入用戶數(shù)統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前業(yè)界所使用固定翼無(wú)人機(jī)空天基站單天線搭載方案，存在覆蓋不連續(xù)、通信質(zhì)量差等問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，本文創(chuàng)新性地提出內(nèi)側(cè)天線加邊緣天線的多天線安裝方案，在不使用云臺(tái)智能控制天線角度的情況下，實(shí)現(xiàn)空中移動(dòng)基站對(duì)地面的大面積連續(xù)覆蓋。并提出了通過(guò)結(jié)合航空器滾轉(zhuǎn)角、俯仰角、盤旋半徑以及覆蓋面積要求等參數(shù)，計(jì)算空中移動(dòng)天線系統(tǒng)對(duì)地面信號(hào)連續(xù)覆蓋的內(nèi)側(cè)天線和邊緣天線的方案。同時(shí)結(jié)合3GPP空間損耗模型，設(shè)計(jì)飛機(jī)飛行方案。實(shí)際測(cè)試結(jié)果顯示，采用本文所提出的天線搭載方案，飛行高度分別為3 500 m時(shí)，空對(duì)地?zé)o線信號(hào)覆蓋半徑可達(dá)4 000 m，覆蓋面積可達(dá)50 km2，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地連續(xù)覆蓋，且通信質(zhì)量較好。

下一步研究目標(biāo)是建立天線設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)基站參數(shù)、飛行高度、飛行半徑、要求覆蓋范圍，設(shè)計(jì)最優(yōu)的天線掛裝方案，達(dá)到覆蓋范圍和性能最優(yōu)的目的。