描述

用于在挖泥機下定位人員的自治系統

以倒塌的建筑物為先導的各種災難仍然處于封鎖狀態，蜂窩網絡已退役。可以使用手機發出的信號定位個人。

該項目的目的是使用放置在受災地區附近的接收設備創建災區的無線電地圖。

一般系統由兩類設備組成：一臺中央設備和若干位于分析區域周圍的接收設備。

接收設備由：GPS 模塊、加速度計模塊、來自設定頻率范圍的無線電檢測模塊、用于向中央子系統傳輸信息的模塊組成。

中心設備包括：GPS模塊、加速度計模塊、接收設備信息接收模塊。校準模塊是基于信號處理卡對傳播模型進行測量，并通過FPGA算法并行計算，準確判斷無線電信號源的位置和整個系統構建的地圖上的圖形解釋。

無線電定義軟件 (SDR) 是一項創新技術，適用于需要無線電鏈路的廣泛領域。與經典無線電架構相比，SDR 技術提供了一種高效且相對便宜的解決方案，在架構方面非常靈活。簡單地說，SDR技術代表了無線電鏈的所有元素，其中一些功能，甚至全部功能由軟件定義。無線電限定軟件 (SDR) 的優勢，例如源代碼的重用或關鍵 SDR 架構元素的輕松更新，導致針對軟件定義無線電設備 (SDR) 的最終目標制定特定標準，即可以在其上實現這些功能的通用平臺作為無線電鏈實現的一大優勢。

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認知無線電是研究新無線電通信技術的最新概念。一旦無線電限定軟件成為現實，無線電認知技術就是發展無線電通信的下一步。無線電認知的想法源于以更有效的方式使用無線電頻譜以及在給定條件下使用最有效的通信形式的需要。使用現有技術，可以設計和開發能夠分析無線電頻譜、檢測自由頻率并在給定條件下使用最佳通信形式的無線電系統。這樣，無線電認知技術能夠獨立選擇頻段、調制類型、調整輸出功率，同時考慮到特定地理區域法律要求的通信條件和規則。

一、定義

ITU：認知無線電是一種分析無線電頻譜的特定頻譜的系統，能夠根據機會調整其自主和動態參數。

FCC：認知無線電可以根據與其運行的無線電頻譜的交互來調整其傳輸參數。

NTIA：認知無線電是一種能夠分析電磁環境（其工作的頻譜）并能夠動態和自主地修改其操作參數的系統，例如：發射控制、最小化干擾、促進互操作性（適應不同類型的調制）。

WWRF：Cognitive Radio是指對射頻時間-頻率-功率參數進行動態測量和分析，以優化選擇工作頻率、帶寬，實現優質通信。

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無線電認知的方塊圖

無線電認知架構

在無線電認知概念中，射頻部分必須非常靈活，不僅可以掃描頻段，還可以選擇占用不同帶寬的工作模式。為此，需要非常靈活的前端（輸入電路）；因此，信號數字化必須在天線端子處或附近進行，模擬前端不在討論之列。

對于這樣的性能，需要具有巨大動態范圍、能夠在超過 GHz 的頻率下運行的轉換器。以今天的技術水平，這是不可能的，無法滿足無線電認知的要求，但是，毫無疑問，這將在不久的將來發生，使無線電認知成為現實。

一對天線之間的傳播衰減表示發射功率與接收功率的比值，一般用分貝表示。包括與電磁波與發射天線和接收天線之間的任何物體之間的相互作用相關的所有可能的緩解因素 [9]。對于受快速衰落影響很大的信道，例如移動信道，傳播衰減適用于幾個衰落周期內的功率（局部平均衰減）。這些衰減難以直接測量，因為必須考慮無線電系統中的各種緩解和增益。這些最好通過建立傳輸預算來分析，這通常是分析無線電通信系統的第一步。為了有效地定義傳播衰減，必須考慮系統中的緩解措施和收益。直接無線電鏈路的元素如圖所示。

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在文獻中，有許多方法可以在災后情況下從損壞的源頭傳播無線電波。

因此在[1]中提出了一個具有大尺度衰落的經驗模型，該模型能夠分別估計900和1、800 MHz的GSM頻段在地震下基站和手機之間的衰減，該模型由兩部分。第一部分是基站與廢墟外穿透點之間的自由空間中的路徑衰減，使用 Walfisch-Ikegami 模型計算。第二部分介紹了一個簡化的模型，代表廢墟的衰減。該模型參考了一種理想結構，由平行的分層廢墟組成，并假設路徑通過分層結構的衰減是線性的；后續研究將分析真實緊急情況下出現的“混沌結構”。

此外，在 [2] 中研究了兩種可能的情況。第一種情況是指高度災難的情況，或完全倒塌的建筑物。發射源被大量碎片掩埋，信號被大量干擾元素大大衰減。在第二種情況下，使用部分受災建筑物進行測量，廣播源（868 MHz）在其中之一，發現無線電信號受到多徑傳播的影響很大。

在 [3] 中，在暗室中模擬了災難場景，測量了這種情況下典型障礙物（鋼筋混凝土和磚塊）的衰減。已經得出結論，這些材料在 900 和 1800 MHz 的頻率下表現不同，多徑傳播和衍射現象以不同的方式影響不同的無線電信號。

在 [4] 中研究了電磁屏蔽的發展，能夠保護大型建筑物內的電子設備免受武器電磁的影響。實驗是在三座計劃通過內爆拆除的大型建筑物中進行的，測量是在不同的頻率下進行的，包括用于移動電話的頻率，分別為 900 和 1800 MHz。購買了三組數據。

1. 內爆之前 - 排放源位于建筑物的不同區域，測量是從外部進行的。

2. 在內爆前、內爆時和內爆后立即比較完好建筑物和內爆后廢墟接收到的信號功率。

3. 第三組數據架設，監測通過建筑物倒塌后裸露的金屬碎片（鋼筋、長電線）接收到的信號。這些金屬元素就像輻射體一樣，在某些情況下可以大大改善信號的接收。

該項目被引導到自主機器人平臺的開發

盡可能準確地搜索和定位下面的無線電廣播源

拆除。為此，人們設想并實現了無線電和廣播無線電模塊，這

足夠小以集成到機器人平臺上，價格便宜但在相同的安全操作時間內，主要目的是進行類似于實驗室儀器精度的測量。圖 6.1 顯示了從地下無線電設備接收信號并通過數字系統購買的一般框圖。

參考

[1]Ling Chen、Marc Loschonsky、Leonhard M. Reindl – “災難和救援場景中移動通信的大規模衰落模型” – 無線通信和信號處理 (WCSP)，2010 年 IEEE 國際會議

[2] Alessandro DiCarlofelice、Emidio DiGianpaolo、Mauro Feliziani、Pierro Tagnolatti –“災難后歷史城鎮廢墟下電磁傳播的實驗特性”– IEEE 車輛技術匯刊，卷。64，沒有。6、2015年6月

[3] Lun-Shang Chai、Jiao He、Xing-Chang Wei – “本地化救援系統的無線電信道建模和測量” – IEEE 會議出版物，卷。2, pages1060-1063, 2013

[4] Christopher L. Holoway、Galen Koepke、Denis Camell、William F. Young、Kate A.Remley – “三座大型公共建筑倒塌之前、期間和之后的傳播測量” – IEEE 天線和傳播雜志，卷。56，沒有。3、2014年6月

[5] Jiao He、Er-Ping Li、Sai-Qiong Zhou、Kun Liao – “廢墟環境中無線電信道的實驗特性” – IEEE 天線和無線傳播快報，卷。2016 年 15 日

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