一种基于智能手机的应急通信装置和方法

技术领域

本发明涉及一种通信装置和通信方法，尤其涉及一种基于智能手机的应急通信装置和方法。

背景技术

当发生地震、海啸等自然灾害时，各种通信设施严重受到破坏，通信网络设备失效，灾区成为信息孤岛。面对抢险救灾过程中的重重困难，是否具有应急通信手段，关系到灾区情况能否向外界及时传输信息，指挥部门能否准确实施指挥决策。

在山区、海岛、边防等地区，由于人烟稀少，移动通信网络设施布设困难，手机信号覆盖率低，移动通信存在时通时断的情况，对外信息联系不畅通，给所在区域的生活、工作开展带来了很大不便。除传统的商用移动通信外，能否具有应急通信手段，是实现与外界信息保持畅通的关键。

应急通信作为一种特殊的通信手段，是针对紧急情况或特殊区域而实施的一种通信方式，其通信环境的特殊性，与公众通信网络有所不同。在现有技术中，应急通信装置通常采用专用设备，如用于远距离通信的移动电台、近距离通信的对讲机等，这些应急通信装置通常具有专门定制的特点，成本造价高。

随着智能手机的快速发展，手机现已成为人们生活中必不可少的组成部分，手机不仅用于通信，还用于信息存贮、随机记录、导航定位、照相拍摄、移动支付等应用场景，可以说，有了手机，就有了一切。然而，现有的应急通信设备，由于其专用化特点，其与手机无法直接进行交联，成了两个完全物理隔离的设备，从而给救灾、偏远地区工作、边防巡逻等造成了极大不便。例如，不能把手机的卫星定位信息通过应急通信设备发送出去，无法让相关人员及时、准确的掌握你的位置；不能将现场手机拍摄的照片通过应急通信设备发送出现，无法让相关人员具体的了解你所在地区情况；不能将手机中存贮的重要数据文件通过应急通信设备发送出去，无法与相关人员交互更详细的文件信息，等等。因此，现有应急通信装置，由于不能与智能手机进行交联，给救援、工作、生活等带来了极大不便，降低了救援和工作效率。尤其是对于抗震救灾等紧急场景，有可能会延误救援时机，人员伤亡率增加。

因此，如何设计携带方便、成本低的应急通信装置，使其能够与智能手机交互，提高应急通信装置使用的灵活性，是现有应急通信装置需要解决的难点问题。

发明内容

本发明的目的是公开一种携带方便、能够与智能手机交互的应急通信装置，提高应急通信装置使用的灵活性。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种基于智能手机的应急通信装置。该装置由智能手机和应急通信模块组成，所述应急通信模块通过串行接口与所述智能手机相连；所述智能手机通过所述串行接口为所述应急通信模块提供电源；

所述智能手机设置有应急通信APP，所述应急通信APP用于实现人机交互，接收或显示用户业务数据，具有通过所述串行接口与所述应急通信模块进行数据交互的能力，将采集到的用户业务数据编码后经所述串行接口输出至所述应急通信模块；

所述应急通信模块包括控制单元、数据收发单元和天线单元；

所述智能手机通过所述串行接口为所述控制单元和所述数据收发单元提供电源；

所述控制单元通过所述串行接口与所述智能手机相连接交互数据；

所述控制单元设置有数据接口和控制接口，并通过所述数据接口和所述控制接口与所述数据收发单元相连交互数据；

所述数据收发单元与所述天线单元相连。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述控制单元包括第一发射通道和第一接收通道，所述第一发射通道用于通过所述串行接口接收所述编码后的用户业务数据，经数据帧格式转换后，通过所述控制单元的数据接口输出至所述数据收发单元；所述第一接收通道经所述控制单元的数据接口接收经所述数据收发单元接收处理后的其他用户经应急通信模块所发射的业务数据，经数据帧格式转换后，通过所述串行接口传输至所述智能手机，经所述应急通信APP处理后呈现给用户。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述数据收发单元包括第二发射通道和第二接收通道，所述第二发射通道接收所述控制单元发送的用户业务数据，进行正交扩频编码、调制、上变频、功率放大后输出至所述天线单元进行无线发射；所述第二接收通道经所述天线单元接收其他用户经应急通信模块所发射的业务数据，进行下变频、解调、解扩译码后输出至所述控制单元。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述控制单元经所述控制接口控制所述数据收发单元的工作状态。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述应急通信APP设置有语音识别功能，响应用户的语音输入，提取用户的指令信息，经编码后通过所述串行接口输出至所述控制单元，用于控制所述数据收发单元的工作状态。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述用户业务数据为话音信息或位置信息或数据文件或文本信息或图像信息。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述控制单元的第一发射通道将接收到的用户业务数据进行数据帧格式转换，所述转换后的数据帧格式包括：前导码、报头、CRC检验、有效载荷、载荷CRC校验。

优选的，在本发明所公开的技术方案中，所述串行接口为USB接口或Lightning接口。

进一步，本发明还提供了一种基于智能手机的应急通信方法。在本发明所公开的技术方案中，所述应急通信方法包括多个所述的应急通信装置，发方用户通过所述应急通信APP向收方用户发送业务数据，经无线信道传输至所述收方用户的应急通信装置，并经所述收方用户的应急通信APP处理后呈现给所述收方用户。

进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述发方用户和收方用户为多个。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)使用方便。本发明所公开的应急通信装置，使用时，所述应急通信模块通过串行接口与智能手机相连，所述智能手机通过所述串行接口为所述应急通信模块提供电源，不需提供额外电源；用户通过智能手机的应急通信APP就可实施应急通信，用户业务信息经所述应急通信模块的无线信道发送出去。而在现有技术中，应急通信装置通常需要采用专用电源，体积大，携带不便。

(2)业务类型多样。在本发明所公开的技术方案中，所述用户业务数据为话音信息或文本信息或数据文件或位置信息等；使用时，用户既可通过应急通信装置与联系人进行话音通信，也可将所在地的位置发送给相关人员，也可将手机中的重要文件传输给相关人员，传输用户业务类型多样，非常有利于开展工作。而在现有技术中，应急通信装置仅限于传输话音信息，严重影响工作效率。

(3)组网灵活。在本发明所公开的技术方案中，所述用户业务数据经串行接口传输至所述应急通信模块，经正交扩频编码后，再进行调制、上变频传输至无线信道；所述正交扩频编码特性能够使多个用户的业务数据实现同频无干扰传输，从而使的多个用户可进行组网信息交互，且入网、退网无需规划设置，组网灵活性高；该组网传输特性便于多人进行协作分工，互通信息，更有利于开展工作，提高工作效率。而在现有技术中，应急通信装置通常采用点对点的传输方式，组网传输性能差，工作效率低。

本发明的其他优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明实施例所公开的应急通信装置组成示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在现有技术中，应急通信装置通常具有专门定制、成本造价高的特点，与智能手机无法直接进行交联，是两个完全物理隔离的设备，且传输业务类型仅限于话音通信，无法将现场用户的定位信息通过应急通信设备发送出去，无法将手机中存贮的重要数据文件通过应急通信设备发送出去，无法将现场手机拍摄的照片通过应急通信设备发送出现，等等，应用局限性非常大，工作效率低。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例公开了一种基于智能手机的应急通信装置。如图1所示，该装置由智能手机和应急通信模块组成，所述应急通信模块通过串行接口与所述智能手机相连；所述智能手机通过所述串行接口为所述应急通信模块提供电源；

所述智能手机设置有应急通信APP，所述应急通信APP用于实现人机交互，接收或显示用户业务数据，具有通过所述串行接口与所述应急通信模块进行数据交互的能力，将采集到的用户业务数据编码后经所述串行接口输出至所述应急通信模块；

所述应急通信模块包括控制单元、数据收发单元和天线单元；

所述智能手机通过所述串行接口为所述控制单元和所述数据收发单元提供电源；

所述控制单元通过所述串行接口与所述智能手机相连接交互数据；

所述控制单元设置有数据接口和控制接口，并通过所述数据接口和所述控制接口与所述数据收发单元相连交互数据；

所述数据收发单元与所述天线单元相连。

在本发明实施例所公开的技术方案中，无需为所述应急通信模块提供额外电源，使用时，所述应急通信模块通过串行接口与智能手机相连，所述智能手机通过所述串行接口为所述应急通信模块提供电源，用户通过智能手机的应急通信APP就可实施应急通信，用户业务信息经所述应急通信模块的无线信道发送出去。而在现有技术中，应急通信装置通常需要采用专用电源，体积大，携带不便。实施本发明实施例所公开的技术方案时，采用低功耗设计的单片机实现所述数据收发单元的功能，在非应急通信状态时，所述应急通信模块处于休眠或待机状态，仅当有用户进行业务数据收发时，才唤醒所述应急通信模块的工作状态，这样，可进一步延长所述应急通信装置的使用时间。

在本发明实施例所公开的技术方案中，所述控制单元包括第一发射通道和第一接收通道，所述第一发射通道用于通过所述串行接口接收所述编码后的用户业务数据，经数据帧格式转换后，通过所述控制单元的数据接口输出至所述数据收发单元；所述第一接收通道经所述控制单元的数据接口接收经所述数据收发单元接收处理后的其他用户经应急通信模块所发射的业务数据，经数据帧格式转换后，通过所述串行接口传输至所述智能手机，经所述应急通信APP处理后呈现给用户。

在本发明实施例所公开的技术方案中，所述控制单元主要完成数据帧格式转换和对所述数据收发单元的控制。

所述数据帧格式的转换是将所述智能手机输出的用户业务数据帧格式转换为所述数据收发单元的数据帧格式。优选的，所述转换后的消息帧格式包括：前导码、报头、CRC检验、有效载荷、载荷CRC校验。所述前导码用于实现同步保持，所述报头用于描述待传输业务数据的相关信息，所述有效载荷用于携带用户业务数据，所述CRC检验和载荷CRC校验用于检错和纠错。

所述控制单元对所述数据收发单元的控制主要用于控制所述数据收发单元的工作状态，所述工作状态，包括待机、休眠、收发等。在本发明实施例所公开的技术方案中，当所述应急通信模块没有业务数据收发时，处于休眠状态，以减少电量的损耗，提高工作时长。

在现有技术中，应急通信装置通信需要使用人员进行手持操作，完成语音通话；然而，在抗震救灾或一些特殊场合，使用人员难以解放双手，无法及时操作应急通信装置，从而不能与外界及时沟通联系。为了解决该问题，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述应急通信APP设置有语音识别功能，响应用户的语音输入，提取用户的指令信息，经编码后通过所述串行接口输出至所述控制单元，用于控制所述数据收发单元的工作状态，无需使用人员进行手持操作，就可及时将用户的业务数据通过所述应急通信装置发送出去，与外界及时建立联系。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述数据收发单元包括第二发射通道和第二接收通道，所述第二发射通道接收所述控制单元发送的用户业务数据，进行正交扩频编码、调制、上变频、功率放大后输出至所述天线单元进行无线发射；所述第二接收通道经所述天线单元接收其他用户经应急通信模块所发射的业务数据，进行下变频、解调、解扩译码后输出至所述控制单元。

在现有技术中，所述应急通信装置通常采用点对点的通信方式，如应急通信电台；即使如对讲机所述的通信装置，可以实现多个用户之间的组网传输，但由于各用户之间传输的是同频信号，随着网内成员数量的增加或用户业务量的上升，极易造成多个用户的业务数据产生碰撞冲突，从而严重影响通信效果。

为了解决现有技术中存在的问题，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述用户业务数据经正交扩频编码后再进行调制、上变频、功率放大后输出至所述天线单元进行无线发射。所述正交扩频编码是指多个用户之间采用多个相互正交的伪码序列与待传输的用户业务数据进行扩频编码；进行多用户通信时，各用户所发射的业务数据虽然是同频信号，但用于扩频编码之间伪随机序列是相互正交的，可利用其正交关系分离出各用户信号，从而实现多用户之间无冲突的通信。在抗震救灾等应用场景，各用户之间可构建网络通信，实现多个成员之间信息交互，相互协作，提高工作效率。

进一步，为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例公开了一种基于智能手机的应急通信方法。该方法包括多个所述的应急通信装置，发方用户通过所述应急通信APP向收方用户发送业务数据，经无线信道传输至所述收方用户的应急通信装置，并经所述收方用户的应急通信APP处理后呈现给所述收方用户。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述发方用户和收方用户为多个。

优选的，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述用户业务数据为话音信息或位置信息或数据文件或文本信息或图像信息。当用户业务数据为话音信息时，所述应急通信APP通过调用所述智能手机的音频驱动，获取扬声器采集到所述用户话音信息的编码数据，再通过压缩编码、数据帧格式封装打包等处理后，经所述串行接口的驱动，与所述应急通信模块相连接，将所述话音信息发送至所述控制单元，所述控制单元经数据帧格式转换后，再传输至所述数据收发单元，经正交扩频编码、调制、上变频、功率放大后输出至所述天线单元进行无线发射；当接收到其它用户所发送的用户话音信息时，其处理过程相反，这里不再赘述，最后经扬声器或耳机等音频输出设备，转换成声音呈现给用户。

当所述用户业务数据为位置信息时，所述应急通信APP通过调用所述智能手机的位置管理程序(例如LocationManager对象)获得本机的北斗/GPS等定位模块提供的位置信息，再通过压缩编码、数据帧格式封装打包等处理后，经所述串行接口的驱动，与所述应急通信模块相连接，将所述位置信息发送至所述控制单元，所述控制单元经数据帧格式转换后，再传输至所述数据收发单元，经正交扩频编码、调制、上变频、功率放大后输出至所述天线单元进行无线发射。

当用户业务数据为文本信息或数据文件等其它类型业务数据时，所述处理过程与话音信息或位置信息的处理过程相似，不同之处主要在于所述应急通信APP调用的程序或对象不同，这里不再赘述。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述串行接口为USB接口或Lightning接口，所述USB接口类型包括Mini USB、Micro USB、Type-C USB等。

进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述天线单元的发射和接收频率范围为：433MHz、470MHz～510MHz、868MHz、902MHz～928MHz。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运用方式。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。