基于自组网技术的协同通信系统设计

基于自组网技术的协同通信系统设计

摘要：本文针对传统的车内通信系统不能与单兵系统协同作战的不足，对原有车内通信系统进行扩展，依托自组网通信技术，实现乘员下车与装甲车辆之间协同作战。自组网具有抗毁性，自愈能力强，在单个节点被摧毁的情况下，不影响网内其他成员通信。

关键词：协同、自组网、无线、通信、单兵

1 引言

传统的车内通信系统不具备乘员下车，单兵和装甲协同作战的功能，基于自组网技术的协同通信系统具有车下无线自组网通信功能，配合单兵手持终端，实现装甲车辆乘员下车通信，使原来的车内通信系统成为单兵和装甲的协同通信系统，实现乘员下车与装甲车辆之间协同作战。自组网的通信模式，使得装甲车辆即可以是作战核心，也可作为战术行动的一个节点，即使在装甲车被摧毁的情况下，各单兵仍能保持继续通信，协同作战。

2 系统概述

本设计的总体设计思路是通过多种通信手段完成下车乘员在战时的通信指挥功能。车下无线通信方面采用以战车为中心的自组网网络模式。该模式下战车为无线自组网网络中心，并对网内的业务进行集中管理，车上乘员可以通过自组网与车下乘员进行语音、图像、报文及控制命令的通信。

在工作时单兵手持终端优先接入自己所属的战车，其次搜索临近其他战车，如果搜索不到，则转入单兵模式工作，在无车辆或者单兵执行任务时，可以保障单兵小队的通信及生存能力。单兵手持终端也可以通过旋钮设置直接进入单兵模式，与所属小队执行任务。

3、系统设计

协同通信系统主要由传统的车内通信系统加上装甲协同接口盒，再加上单兵

手持终端组成。传统车内通信系统主要实现车内通话及车内电台电台控制，车内

局域网组网等功能。装甲协同接口盒采用与单兵手持终端同样的自组网模组，通

过自组网实现车上车下业务互通。单兵手持终端具有话音通信、定位导航、态势

处理和信息查询等功能，单兵可以及时的查看、标注战场上的动态，并把获得的

信息及时的回传；可以利用电子地图定位导航，预设行动的路线，测量区域面积

和目标离作战地点的距离；接受和发送短消息，及时掌握不同战场的情况和态势，同时支持图像、短报文的传送功能。

装甲协同接口盒及单兵手持终端均采用自组织组网络等关键技术，通过多跳

中继，建立起高速单兵通信网络。手持终端可与自组织网络中任一终端互通话音、短消息、图像等业务。

图1 系统架构原理图

自组织网网络特点

无线自组网Mesh网络支持多点对多点的网状结构，具有无中心自组网、自

修复、多跳级联、节点自我管理等智能优势，是一种大容量、高速率、覆盖范围

广的网络。自组网节点可以任意速度和任意方式在网络中移动，网状网络可以非

常自如地变形、折叠、重构，以配合使用者灵活机动组网。

图2 语音数

据自组网拓扑

支持多点合并传输数据，并且不产生交叠区干扰，形成一个同频同播的单频网，接收节点可以将来自不同转发节点中继的信号进行合并，大大提高覆盖的距

离和通信的可靠性。

单兵装甲协同通信系统采用无中心自组网技术，每个节点在网内地位都是平

等的，无需任何中心对网络进行控制管理。通过单跳或多跳可实现网内全双工无

线语音数据通信，若任意一个或多个节点不能使用或损坏，不会影响网络的通信，网内会自动依据路由算法重新进行网络重构选择最优有链路实现多次跳转，因此，系统抗毁性自愈能力强，

4、软件设计

系统软件主要分为车内系统软件及单兵手持终端软件及车载计算机上位机软件，各个软件主要实现功能如下：

语音处理模块：系统内话音业务传输繁杂，车下无线网络带宽有限，话音格

式不统一，因此需要装甲协同接口盒对接收到的话音进行格式转换合路之后，再

进行转发。在装甲协同接口盒内对车内和车下话音进行统一管理。

车上车下协议处理：实现强呼发话、电台收发、乘员广播、共听等车通通信

功能。

单兵手持终端APP:具有电台选择，工作状态选择等功能。

车上计算机上位机：单兵手持终端位置显示，状态查询，车下图片上传显示，短信报文显示，参数配置等。

5、使用场景

依托无线自组网功能，上装了单兵装甲协同通信系统的装甲车可以形成多种典型的作战使用模式。

场景1（指挥作战型）：装甲车辆在行进过程中，遇到无法达到的地形，乘员可下车继续前进进行单兵作战，装甲车辆作为指挥车在后方指挥，单兵可回传前方现场的音频和图像信息，装甲车上指挥员依靠现场信息作出判断，对车下单兵进行指挥作战。装甲协同接口盒和单兵手持终端上的无线多跳自组网功能可以使单兵远距离深入战场并通过各节点间的跳转保持顺畅通信，延长作战半径。如下图4所示。

图3 场景1示意图

场景2（协同作战型）：在小范围战斗中，敌方依靠地形优势，有时难以攻破。此时单兵可依托装甲车向前推进，装甲车作为作战分队的一员，与车下乘员形成一个单兵装甲协同作战指挥通信网，装甲车按照步兵指挥员指令，为作战单兵提供战场支持。分队中任何节点被毁或损失时，其他节点能够快速恢复组网，保证通信顺畅。如下图5所示。

图4 场景2示意图

6、小结

本文将无线自组网及车内千兆的有线网络结合，将车内通信系统与自组网的单兵终端结合，实现步兵和装甲的协同作战。兼容千兆有线车通功能，可为车内车下乘员提供一个集音频、视频、控制信息等一体的全业务网；车下无线通信系统，采用语音降噪合路处理、无线自组织组网等关键技术用于乘员下车工作，可在装甲协同接口盒覆盖的范围内实现无线和有线一体化组网，共享资源。能够实现车内、车下的话音、数据统一交换与处理，满足未来战争对乘员下车，单兵装甲协同作战的使用要求。

参考文献:

[1] 尹合林无线宽带自组网的关键技术及应用《数字通信世界》 2018年12期

[2] 毛羽忻; 杨俊强; 毛征. 基于主动防御的协同应用研究第21届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（CCSSTA21st 2020）