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摘要：利用浮空器搭载通信设备建立高空通信系统，具有部署快速、使用灵活、覆盖范围广等特点，提出了基于浮空器建立通信平台的构想，及其在警务工作中的应用方向。
关键词：浮空器;公共安全;应用;展望
一、前言
近年来，我国和周边国家自然灾害和安全事故频繁发生，给人民群众的生命和财产造成了巨大的损失，尤其是2008年汶川地震及2011年日本大地震，更是使震区变成了灾区孤岛，巨大的地震及震后次生灾害使得灾区的通信基础设施破坏殆尽，使震区失去了与外界的一切联系，给抢险救灾工作带来极大的困难。因此，如何在基础设施遭到严重破坏的灾区快速恢复通信能力，成为抢险救灾部门亟待解决的问题。利用浮空器搭载通信设备建立高空通信系统，具有部署快速、使用灵活、覆盖范围广等特点，相对于陆地通信系统在自然灾害面前的脆弱性，浮空器通信平台在突发自然灾害时的应急通信能力优势明显
二、浮空器概述
当今，世界各国都正在开展浮空器在警务、军事和国民经济领域中的应用研究，其主要原因是浮空器有着其他飞行器无法比拟的优势，这些特点决定了浮空器有着重要的使用价值。
1. 设计制造简单，成本低
飞机是以高速和空气动力学为基础的，而浮空器则是建立在空气静力学和低速飞行基础上。与高技术密集的飞机相比，浮空器在技术上更容易实现，因此，研发生产周期相应缩短，建造成本低。
2. 有效载荷大
浮空器具有较大的有效载荷，能根据实际需求搭载多种监控和通信设备，其有效载荷和重量结构尺寸受限制小，并且稳定性好，能为机载设备提供一个好的工作环境。
3. 滞空时间长，能耗低
由于浮空器是靠空气静升力升空的，理论上讲，只要结构和材料强度允许，它仅依靠自身浮力就可以无限期的悬停在空中而无需消耗燃料和电力。
4. 安全性高
由于浮空器主要依靠氦气等惰性气体的浮力悬停在空中，因此安全系数较高，对于地面城市设施和人员不会构成危险。
5.起降场地简单灵活，维护费用低
浮空器飞行主要方式是垂直起降，无需长的跑道，只要求系留柱和艇库以及适当的飞艇回旋场地即可。在运行和维护方面，维修保养费用相对较低，能源消耗也很少。
此外，浮空器还具有飞行高度范围大（从几十米的超低空到几万米的平流层）、飞行平稳、噪声小等优点。根据搭载重量的不同，浮空器型号及技术指标可作相应调整。
三、浮空器在警务工作中的应用
使用浮空器搭载通信设备建立空中警务通信平台，一是可与地面无线通信网络、视频监控系统互联互通，延伸地面通信系统的覆盖范围，有效提高警务实战的通信保障能力;二是可以为治安事件、刑侦案件、反恐处突、警卫路线、消防火灾等警务工作提供空中视频监控，实现重大案件、突发事件任务区域内的“立体化”视频监控;三是遇重大自然灾害致使地面通信系统瘫痪时，可独立工作，支撑抢险救灾、维持社会秩序等警务工作指挥调度话音、视频通信畅通。与地面无线电通信相比，浮空器平台通信方式覆盖面积大，不会受到地面建筑物对无线电波的干扰。与卫星通信相比，浮空器距离地面近，无线电波的往返距离短，电波损失小，传播时间大为缩短。对地面终端所需功率的要求也小得多，有利于终端设备实现便携、手持和小型化。
综上所述，在城市警务工作方面，可以依托浮空器搭载通信设备建立空中通信平台，承担空中图像采集与传输、无线通信中继、空中红外热成像航拍、空中交通流量监视、空中环境监测等任务，与地面通信系统构成天地一体的全方位、立体通信网络。突发公共事件的应急保障工作，既涉及安全防控体系建设，也需要现代高新技术提供保障。浮空器在公共安全领域大有可为。随着需求的深化，这个项目已不再只是单纯的视频监控信息管理系统，而应成为平安城市防控体系数字化建设工程的一部分。可以为灾区、震区、通信盲区等区域提供全方位全天时的无线通信信号，实现应急通信、应急指挥和电视直播。
四、浮空器搭载通信设备实测
使用浮空器平台搭载通信设备，可以实现大范围的覆盖，根据无线电波传输损耗工程实用公式：LM（dB）=88.1+20lgF-20lgh1h2+40lgd
式中：F为通讯工作频率（MHz），h1为通讯对象A点天线高度（m），h2为通讯对象B点天线高度（m），d为A点和B点的通讯距离（m）。通过这个公式可以计算出 A、B两点理论通信距离。假设系统参数（以公安350M常规系统为例）如下：
发射功率：15W（41.8dBm）
接收灵敏度：-117dBm
全向天线增益：4dBi
天线架设高度：1000m（以浮空器升空1000m计算）
发射功率：4W（36dBm）
接收灵敏度：-117dBm
对讲机天线增益：0dBi
对讲机高度：1.5m
将各项参数代入公式，可以估算出理想通信距离约为72km（不考虑大气和系统周围的物体对无线电波的吸收、反射、衍射、干扰等造成的损耗）。那实际情况又是怎样呢？首先我们将350M常规转信台安装在浮空器任务舱内，地面测试人员分为两组，一组人员在浮空器下方，另一组人员采用机动车进行覆盖测试，两组人员均使用手台通信。然后将浮空器升空1000m，机动车以每小时60-80km的速度进行拉锯测试。经过测试，手台覆盖半径最远达到45km（近似于北京南、北六环之间的直线距离）。因此，使用浮空器作为空中通信平台，可以满足重大自然灾害下公安无线通信的需求。
五、前景展望
当前，浮空器在全国公安领域中的应用处于起步阶段，甚至可以说相关的研究还是一片空白。为此，必须做好浮空器应用的顶层设计和长远规划，从实际情况出发，进行方案的可行性论证及数据的测试论证工作;同时进一步加强与业务实战部门的沟通，将其作为现有通信系统及常规飞行器的重要补充和应急手段，发挥最大功效，为公安实战服务。
参考文献
[1]浅析临近空间平台的军事应用[J].何彦峰.国防科技.2017（06）
[2]浮空器在军事斗争中的应用及发展趋势[J].侯東兴，刘东红.航空兵器.2016（03）
[3]令人刮目相看的预警浮空器[J].周义.现代军事.2018（02）
作者简介：韦剑生（1984.8—）安徽合肥人，高级工，主要从事浮空器全工艺流程研究
关键词：浮空器;公共安全;应用;展望
一、前言
近年来，我国和周边国家自然灾害和安全事故频繁发生，给人民群众的生命和财产造成了巨大的损失，尤其是2008年汶川地震及2011年日本大地震，更是使震区变成了灾区孤岛，巨大的地震及震后次生灾害使得灾区的通信基础设施破坏殆尽，使震区失去了与外界的一切联系，给抢险救灾工作带来极大的困难。因此，如何在基础设施遭到严重破坏的灾区快速恢复通信能力，成为抢险救灾部门亟待解决的问题。利用浮空器搭载通信设备建立高空通信系统，具有部署快速、使用灵活、覆盖范围广等特点，相对于陆地通信系统在自然灾害面前的脆弱性，浮空器通信平台在突发自然灾害时的应急通信能力优势明显
二、浮空器概述
当今，世界各国都正在开展浮空器在警务、军事和国民经济领域中的应用研究，其主要原因是浮空器有着其他飞行器无法比拟的优势，这些特点决定了浮空器有着重要的使用价值。
1. 设计制造简单，成本低
飞机是以高速和空气动力学为基础的，而浮空器则是建立在空气静力学和低速飞行基础上。与高技术密集的飞机相比，浮空器在技术上更容易实现，因此，研发生产周期相应缩短，建造成本低。
2. 有效载荷大
浮空器具有较大的有效载荷，能根据实际需求搭载多种监控和通信设备，其有效载荷和重量结构尺寸受限制小，并且稳定性好，能为机载设备提供一个好的工作环境。
3. 滞空时间长，能耗低
由于浮空器是靠空气静升力升空的，理论上讲，只要结构和材料强度允许，它仅依靠自身浮力就可以无限期的悬停在空中而无需消耗燃料和电力。
4. 安全性高
由于浮空器主要依靠氦气等惰性气体的浮力悬停在空中，因此安全系数较高，对于地面城市设施和人员不会构成危险。
5.起降场地简单灵活，维护费用低
浮空器飞行主要方式是垂直起降，无需长的跑道，只要求系留柱和艇库以及适当的飞艇回旋场地即可。在运行和维护方面，维修保养费用相对较低，能源消耗也很少。
此外，浮空器还具有飞行高度范围大（从几十米的超低空到几万米的平流层）、飞行平稳、噪声小等优点。根据搭载重量的不同，浮空器型号及技术指标可作相应调整。
三、浮空器在警务工作中的应用
使用浮空器搭载通信设备建立空中警务通信平台，一是可与地面无线通信网络、视频监控系统互联互通，延伸地面通信系统的覆盖范围，有效提高警务实战的通信保障能力;二是可以为治安事件、刑侦案件、反恐处突、警卫路线、消防火灾等警务工作提供空中视频监控，实现重大案件、突发事件任务区域内的“立体化”视频监控;三是遇重大自然灾害致使地面通信系统瘫痪时，可独立工作，支撑抢险救灾、维持社会秩序等警务工作指挥调度话音、视频通信畅通。与地面无线电通信相比，浮空器平台通信方式覆盖面积大，不会受到地面建筑物对无线电波的干扰。与卫星通信相比，浮空器距离地面近，无线电波的往返距离短，电波损失小，传播时间大为缩短。对地面终端所需功率的要求也小得多，有利于终端设备实现便携、手持和小型化。
综上所述，在城市警务工作方面，可以依托浮空器搭载通信设备建立空中通信平台，承担空中图像采集与传输、无线通信中继、空中红外热成像航拍、空中交通流量监视、空中环境监测等任务，与地面通信系统构成天地一体的全方位、立体通信网络。突发公共事件的应急保障工作，既涉及安全防控体系建设，也需要现代高新技术提供保障。浮空器在公共安全领域大有可为。随着需求的深化，这个项目已不再只是单纯的视频监控信息管理系统，而应成为平安城市防控体系数字化建设工程的一部分。可以为灾区、震区、通信盲区等区域提供全方位全天时的无线通信信号，实现应急通信、应急指挥和电视直播。
四、浮空器搭载通信设备实测
使用浮空器平台搭载通信设备，可以实现大范围的覆盖，根据无线电波传输损耗工程实用公式：LM（dB）=88.1+20lgF-20lgh1h2+40lgd
式中：F为通讯工作频率（MHz），h1为通讯对象A点天线高度（m），h2为通讯对象B点天线高度（m），d为A点和B点的通讯距离（m）。通过这个公式可以计算出 A、B两点理论通信距离。假设系统参数（以公安350M常规系统为例）如下：
发射功率：15W（41.8dBm）
接收灵敏度：-117dBm
全向天线增益：4dBi
天线架设高度：1000m（以浮空器升空1000m计算）
发射功率：4W（36dBm）
接收灵敏度：-117dBm
对讲机天线增益：0dBi
对讲机高度：1.5m
将各项参数代入公式，可以估算出理想通信距离约为72km（不考虑大气和系统周围的物体对无线电波的吸收、反射、衍射、干扰等造成的损耗）。那实际情况又是怎样呢？首先我们将350M常规转信台安装在浮空器任务舱内，地面测试人员分为两组，一组人员在浮空器下方，另一组人员采用机动车进行覆盖测试，两组人员均使用手台通信。然后将浮空器升空1000m，机动车以每小时60-80km的速度进行拉锯测试。经过测试，手台覆盖半径最远达到45km（近似于北京南、北六环之间的直线距离）。因此，使用浮空器作为空中通信平台，可以满足重大自然灾害下公安无线通信的需求。
五、前景展望
当前，浮空器在全国公安领域中的应用处于起步阶段，甚至可以说相关的研究还是一片空白。为此，必须做好浮空器应用的顶层设计和长远规划，从实际情况出发，进行方案的可行性论证及数据的测试论证工作;同时进一步加强与业务实战部门的沟通，将其作为现有通信系统及常规飞行器的重要补充和应急手段，发挥最大功效，为公安实战服务。
参考文献
[1]浅析临近空间平台的军事应用[J].何彦峰.国防科技.2017（06）
[2]浮空器在军事斗争中的应用及发展趋势[J].侯東兴，刘东红.航空兵器.2016（03）
[3]令人刮目相看的预警浮空器[J].周义.现代军事.2018（02）
作者简介：韦剑生（1984.8—）安徽合肥人，高级工，主要从事浮空器全工艺流程研究