COFDM无线图传在人防应急通信中的应用

摘要:近年来,人防应急指挥通信随着防空防灾一体化建设的不断发展,其作用和地位有了很大程度提高,为了更好地适应现代战争和社会需要,更好地承担起保护人民生命财产安全和服务经济社会发展的使命,全国人防系统相继建设了固定指挥中心和机动指挥系统,COFDM无线图传在人防应急指挥通信系统中得到了广泛应用。本文主要论述COFDM无线图像传输系统特点、COFDM无线图传在人防应急通信中的应用及在人防应急通信中使用COFDM无线图传设备应注意的问题。

关键词:COFDM;人防应急通信系统;应用

COFDM技术是目前世界上最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理是将高速数据流通过串并转换,分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。编码(C)是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式,以适应不同重要性数据的保护要求;正交频分(OFD)指使用大量的载波(副载波),它们有相等的频率间隔,都是一个基本震荡频率的整数倍;复用(M)指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上,形成一个频道,因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

1 COFDM无线图像传输系统特点

1.1 适合在城区、城郊、建筑物内等非通视和有阻挡的环境中应用,表现出卓越的“绕射”“穿透”能力。

传统的微波设备,必须在通视条件(既收发两点之间必须无阻挡)下才能建立链路,所以使用中受环境制约,需要提前考察环境,拟定、实测收发点。即使成功“布点”,天线定向、线缆布置等工作也相当烦琐,不仅直接限制视音频源的获取、传输,而且系统的可靠性、工作效率也大打折扣。

COFDM无线图像设备则彻底改变了这种局面。因其多载波等技术特点,COFDM设备具备“非视距”、“绕射”传输的优势,在城区、山地、建筑物内外等不能通视及有阻挡的环境中,该设备能够以高概率实现图像的稳定传输,不受环境影响或受环境影响小。其收发两端一般采用全向天线,无须预先“踩点”、“定向”、布设繁杂的视音频输入、输出电缆,视音频源的采集端、接收端可根据现场情况及指挥的要求自由活动。系统简单、可靠,应用灵活。

1.2适合高速移动中传输,可应用于车辆、船舶、直升机/无人机等平台。

对于大多数行业而言,无线图像的一般应用模式是:视音频前端采集-接入点(车、船、机)--视音频处理中心(一般通过有线链路或卫通)。所以车辆、船舶、直升机/无人机等平台是系统非常重要的组成部分,其核心的功能之一就是实时接入前端的图像。

适合高速数据传输,速率一般大于4M bps-24Mbps[根据调制方式而定],满足高质量视音频的传输。高质量的视音频除对摄像机的要求外,对编码流、信道速率要求十分高。一般的数字微波,扩频微波传输中,虽然采用MPEG2编码,但信道多采用2M速率,如E1,使得解码后的图像分辨率一般为352×288,无法满足后期图象分析、存储、编辑等要求。

COFDM技术每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制,合成后的信道速率一般均大于4M bps。因此,可以传输MPEG2中4:2:0、4:2:2等高质量编解码,接收端图像分辨率可达到576×720满足后期分析、存储、编辑等要求。

1.3在复杂电磁环境中,COFDM具备优异的抗干扰性能。

对抗频率选择性衰落或窄带干扰及信号波形间的干扰性能优越,通过各个子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力。在单载波系统中(如数字微波,扩频微波等),单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败,但是在多载波COFDM系统中,仅仅有很小一部分子载波会受到干扰,并且这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错,确保传输的低误码率。

装备了COFDM技术的无线图传人防机动指挥车,能够确保高速移动、抗衰落及多径干扰下的稳定传输与实时监控(移动速率可达150公里/小时),提供广播级DVD质量的高清晰图像,强大的非视距传输能力,非常适合称为难度极大的“峡谷通信”的城市阻挡环境应用,无需天线定向。实现音视频数字化传输,实时图像传输,采集发射端体积小,机动性强,灵活方便,单兵式链路传输距离,市区可以达到3KM-5KM。基站传输可达5KM-50KM。

2COFDM无线图传在人防应急通信中的应用

公共安全突发性事件一般包括:战争、地震、台风、洪涝、特大交通安全事故、飞机失事、火车出轨、客轮遇险、特大建筑质量安全事故、民用爆炸物品和危险化学品特大事故、生物恐怖事件、山体崩塌滑坡、其他特大安全事故等。

这类重大突发性事件的共同特点一是突然性,二是没有预见性或难以预见。因此我们必须在平时制定相应的应对预案,以加强对此类事件的监控;除避免事件发生外,一个重要目的是:对突发事件顺利实施应急救援和监控。信息和网络技术的应用是应急救援预案设置工作的一项重要内容,是保证突发事件应急指挥和处理所必须的硬件。只有在一个有效、高速、安全的现代信息网络上才能实现快速反应,从而达到应急指挥和监控的目的。

人防应急通信不同于常规通信,往往是在公用通信网络覆盖不到、遭遇战争或突发事件破坏、失去部分效力等特殊情况下才派上用场,具有一定的突发性、复杂性,要求通过各种传输手段和组网方式,提供临时、有效的解决方案,成为公用网络的延伸、补充或自成网络,实现特殊情况下的通信畅通无阻。目前专用于应急抢险通信的设备很少,且基本上是针对公网设计的,无法满足各行业用户及专网用户对应急通信的的一些特殊要求。同时普通的应急通信设备通常只提供或有线或无线的窄带的基于语音的通信方式。 COFDM无线图像传输设备是目前既能有效改善应急现场传输条件,又能满足应急现场较高的通信需求,实现数据、话音、动图实时传送较为理想的应急通信设备。

人防应急指挥通信系统一般包括固定指挥通信部分和机动指挥通信部分,机动部分由背负式单兵、小型信息采集车和中型信息保障车组成。在事发现场或其他重要场合,灵活机动的背负式单兵把在最前端采集到的图像和语音信息通过无线图传方式传到一定距离(覆盖范围3KM-5KM)外的小型信息采集车;小型信息采集车(覆盖范围5KM-20KM)可将自身采集的图像和语音信息或背负式单兵传来的信息在车内的监视器进行图像信号的显示,同时通过无线图传方式有选择的传给中型信息保障车;中型信息保障车(覆盖范围5KM-50KM)可将自身采集的图像和语音信息或小型信息采集车传来的信息在指挥车内的监视器进行图像信号的显示,同时通过无线图传方式有选择的传给固定指挥中心,从而实现快速、灵活的现场指挥调度。

把图像监控系统安装在可以高速移动和机动的人防指挥车上,这就将应急指挥的监控范围和应急程度大大提高,由无线数字图像传输电台组成的人防车载图像传输系统,主要目的是用于应急指挥中心对机动指挥车辆以及机动指挥车之间的数据语音和图像实时传输。使指挥机关和领导能在指挥中心或在办公室中甚至首长车内看到实时传输的现场图像,如亲临现场,及时了解重大突发事件现场实况,做出准确的分析判断,达到实时指挥,提高决策系统的快速准确性,增强快速反应能力、指挥能力和突发事件的处置能力。因此保证信息的可靠、安全和实时快速传输是该系统的核心要求。无线数字图像通信系统的应用,对于提高人防应急指挥快速反应能力,打击恐怖活动,打击各种犯罪,维护社会安定,保障人民生活安全,有效处理各种突发事件,具有重要的社会意义。

3在人防应急通信中使用COFDM无线图传设备应注意的问题

为了提高人防应急通信系统的可靠性,通常在人防机动指挥车中配备短波电台、超短波电台等无线电设备,因此,为避免各无线电设备之间的相互干扰,在选配COFDM无线图传设备工作频率时,应与其它无线电设备留有足够的频差。背负式单兵与小型信息采集车和中型信息保障车无线图传设备的工作频率应根据无委会管理规定和当地电磁环境合理规划,避免相互干扰。

COFDM无线视频传输技术在视频传输中的作用很大,它可实现固定-固定、固定-移动,移动-移动间的传输,机动灵活,能弥补有线网络的不足;适于传输高带宽、高码流、高画质的音视频;有优异的抗干扰、抗衰落能;有卓越的“绕射”与“穿透”能力;信道利用率高等,因而特别适于在人防应急指挥通信中应用。

参考文献

[1]刘刚.COFDM传输系统中同步技术的研究[J].西安电子科技大学,2001-01-01.

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