车载移动通信在防汛现场应急指挥中的应用

水利信息化　ＣＨＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　２０１　０．８　车载移动通信　在防汛现场应急指挥中的应用　马广亮，黄喜良　（河南省防汛通信总站，４５０００８。郑州）　关键词：防汛；车载通信；应急；信息；传输　中图分类号：ＴＶ８７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１１２３（２０１０）０８—００５８—０２　据、语音信息实时上传下达至省防汛　号，在两个或多个地球站之间进行的　一、车载移动通信平台　指挥会商中心、当地设立的固定指挥　通信　、由于卫星通信具有抗毁性、机　架构　中心．　能与公网对接，同时与布设　动性、覆盖面广等优点．系统将卫星　在现场的另一部移动通信中心实现　地球站设备以及各种信息采集处理　车载移动通信中心是指建立在车　互联互通。其核心技术是通过无线介　设备集成安装在车辆上，并具有独立　载基础上、可机动部署、装备多种通信　质将用户终端与网络节点连接起来，　的电源系统和反馈系统。能在移动环　系统、使用多种通信手段的信息集合　以实现用户与网络问信息传递　大多　境下与指挥部建立双向语言通信联　体，包括无线接人子系统、移动　ｆ】星通　是建立ＳＣＤＭＡ移动基站，采用智能　络，具有有线、无线、图像、传真、数据　信子系统、短波通信子系统、超短波集　天线、软件无线电，以及ＳＷＡＰ＋空中　业务汇接功能，能快速建立现场应急　群子系统，以及便携式卫星终端、应急　接口协议等先进技术，实现码分多址　通信指挥中心。工作频段采用Ｋｕ波　指挥车等。目的是在灾害发生后通信中　无线电通信协议，与无线公网对接，　段，点到点网络拓扑结构．频分多址　断时．利用事先建立的、快速响应的、各　实现音频、视频、数据传输　ＳＣＤＭＡ宽　（ＦＤＭＡ）通信体制，图像、语音、数据　种残存的通信资源建立起有效的通信　带无线系统结构简单，可以方便地安　业务处理，图像信息速率６４Ｋｂｐｓ～　联络，保证灾害区域范围内各种信息不　装　应急通信车上，随时快速部署和　２　０４８Ｋｂｐｓ，图像编码方式ＭＰＥＧ４，调　问断地上传下达的通信体制；指挥人员　快速开展语音数据业务，在指挥中心　制方式ＱＰＳＫ，传输质量Ｅｂ／Ｎｏ＝７．１ｄＢ，　以机动部署在灾区的车载通信集群系　与现场人员之间建立无线通信链路。　Ｒ＝１／２．ＢＥＲ小于等于１Ｘ１０－７　统为平台，设立临时指挥部，将灾害现　ＳＣＤＭＡ宽带无线网络支持移动终　３．短波通信子系统　场的情况实时地向上级报告，并接收上　端、非视距传输，应急通信车开赴到　无线电短波主要以天波方式传　级指令．组织现场抢险救灾。车载移动　指定位置后可以怏速实现ＳＣＤＭＡ无　播，具有设备简单、机动性大、系统建　通信系统作为新兴的应急通信模式，已　线信号的覆盖，在覆盖范同内快速实　设快、易操作等优点，本系统通过建　在许多部门的应急实践中进行了有益　现语音和视频业务　现场人员可以随　立车载短波基站．通过柯顿ＮＧＴＶＲ　的尝试．开发潜力巨大。　时与指挥车内和ｌ卜级指挥中心保持　型电台进行紧急选呼．并利用多信　构建现场应急指挥中心综合信　联络．并且可以将现场的图像信息及　道、智能化监控、自由调谐接收、轻松　息平台，需要配置多元化的通信系　时传回车内或者ｔ级指挥中心，这样　交谈和呼叫装置将洪灾现场的语音　统．保障在各种不利冈素发生后，拉　指挥中心的人员可以随时了解现场　信息实时上传下达至省防汛指挥会　得出、反应快、连得通。　的具体情况，以便作出正确的决策。　商中心．与布设在现场的另一部移动　１．无线接入子系统　２．卫星通信子系统　通信中心、当地的固定端站和机动短　无线接人子系统通过车载的无　卫星通信是指利用人造地球卫　波自适应电台之间，实现语音、数据　线接入基站将洪灾现场的视频、数　星作为中继站转发或反射无线电信　及静态图像的互联互通。　收稿日期：２００９—１２—２２　作者简介：马广亮（１９６６一），男，高级工程师。　５８　水利信息化　２０１０．８中国水利　柯顿ＮＧＴＶＲ型电台采用微处理　扰，由卫星转发器天线接收。微弱信号　经双工器、低噪声放大器放大后，再与　不断改变，车体不断抖动、车资和车　体方位不断改变．造成天线方位角快　速变化，产生车体的横倾和纵摇，影　响天线波束指向偏离．引起天线极化　控制技术．外形尺寸２１０　ｍｍｘ２７０　ｍｍ￣　６５　ＩＢｍ，重量３３　ｋｇ，发射频率范围　１．６ＭＨｚ～３０ＭＨｚ．　接收２５０ＫＨｚ～　本振信号进行下变频，然后再调制，将　上行频率信号变为下行频率信号，经放　大后通过共用天线发回地面。经自由空　间和大气层的衰减，被Ｂ地球站接收。　由于信号很弱，信噪比很低，地球站的　３０ＭＨｚ．１５个信道容量，单边带工作　方式，１２５Ｗ发射功率。额定１２Ｖ负端接　地电源电压．环境适应温度＿３０℃￣６０℃。　面的旋转，造成极化损耗，以及不同　极化信号的相互干扰等，需要设计优　良的伺服控制跟踪方案。“动中通”车　４．超短波集群子系统　３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ波段的超短波，　波长短、频带宽　只需要配备很小的通　信设备，即可短距离通信，广泛应用　于移动通信方式。本系统通过建立的　车载超短波基站．配备摩托罗拉　ＧＭＢ１８８型车载对讲机，构建临时集　群网络．能够较好地覆盖应急抢险现　场１０　ｋｉｎ以内区域，实时地与灾害现　场不同地点布设的多部超短波对讲　机终端建立视距通信联络。　二、车载移动卫星通信　系统技术分析　１．卫星通信的网络构成　卫星通信系统主要由空间段的　通信卫星、地面段的卫星地球站（包　含车载移动地球站）、卫星跟踪遥测　指令系统和监测管理系统组成，网络　结构主要分为星型、网格型和混合　型。在星型网络结构巾．外围各边远　站可与中心站直接发生联系．各边远　站之间不能通过卫星直接和相互通　信时，经中心站转接才能建立联系双　跳工作：网格型网络中的各站：彼此　经卫星直接沟通：混合型网络兼顾了　网格型和星型网络的特点。　２．卫星通信线路及工作过程　卫星通信线路由发端地球站、上　行线路、卫星转发器、下行线路和收端　地球站所组成。由用户电话信号在地球　站Ａ的终端设备内经复用后输出多路　基带信号，然后对中频进行调制．经发　射机变频为微波信号、功率放大器放大　至足够的功率台．经双工器送至天线对　空发射。电磁波经上行线路的大气层和　自由空间衰减．并引人一定噪声或干　接收机应采用低噪声、高增益放大器放　大．信号由下频变为中频，经解调恢复　成基带信号，电话线路传至用户终端。　３．车载卫星通信关键技术　车载移动卫星通信系统设计不　仅要科学选择卫星通信的工作频段、　信号传输方式、信号交换方式，因地　制宜地选择卫星通信系统种类，而且　还必须处理好车载卫星通信系统的　几项关键技术。　（１）“静中通”车载天线的快速捕　获技术　“静中通”车载站到达预定地点　时，需要系统的快速开通．一般要求　在５　ａｒｉｎ内完成天线的捕星工作。当　车辆处于多种方向、不同坡度放置　时，天线需要快速地获取车辆的位　置、航向角、纵倾角和横倾角等数据，　然后计算出目标指向．快速驱动天线　指向卫星。由于受到车辆周围环境的　影响，往往造成天线预捕指向的偏差　和取值精度的波动，直接影响到捕获　时间，所以必须安装电子罗盘、适时　修正采制数据以提高工作精度和效率。　（２）“动中通”天线技术　由于车载站安装空间有限，尤其是　高度和方向受到很大限制．常规的圆口　径天线已不能满足装车和装机的要求．　而只能采用矩形口径或椭圆口径天线．　以降低天线高度。如何充分运用天线口　面使天线的增益最高，成为天线设计的　关键技术。目前有关部门研究的椭圆波　束变焦距环焦天线，利用主辐面焦距的　变化，实现主面由通常的圆口径变成椭　圆形的口径，从而形成椭圆波束。　（３）“动中通”天线伺服跟踪技术　在“动中通”卫星通信系统中，载　体具有很强的机动性。因为行进路线　载站天线伺服跟踪常选用陀螺稳定　加单脉冲自跟踪体制。其基本原理是　利用差模电场方向图在天线轴向为　零值而在偏轴角度上又有极性的特　点来实现白跟踪的高精度体制。　三、需要兼顾解决的几个　问题　充分利用３Ｇ技术形成的高速数　据传输、无线网络接入方案．实现传　统通信手段与成熟的现代通信手段　有机结合，把现场移动通信中心打造　成为安全可靠的防汛应急传输平台。　同时也需要兼顾解决好几个问题：　①在雷雨季节，特别是在野外使　用时，车体、人员和内装电子设备的避　雷非常重要，应采取有效的避雷措施：　②电磁屏蔽性能是通信车辆的　一个重要指标，综合考虑电磁辐射干　扰、传导和天线耦合干扰等多种因　素，尽量做到天线之间、设备之间的　空间隔离度最大．选择电磁屏蔽性好　的电缆，避免交直流交叉及各线平行　和距离过短等现象；　⑧天线是移动通信系统的重要部　件，设计时要充分考虑不同设备的天　线结构、重量，使用频段、天线高度等：　（　电源系统是车载通信系统发　挥功能的基本保障，其基本配置包括　外接交流电源，发电机组、ＵＰＳ不间　断电源三种供电方式。　■　参考文献：　【１］水利系统无线电技术管理规范．　ＳＬ３０５－－２００４［Ｓ】．　［２】通信局站防雷与接地工程设计规　范．ＹＤ５０９８－－２００５［Ｓ１．　【３】李文峰，等．现代应急通信技术［ＭＩ．　西安：西安电子科技大学出版社，２００７．　责任编辑车小磊　５９誓