郭 倩

（北京同方吉兆科技有限公司，北京 100083）

1 引言

隨著廣播電視的發(fā)展及全國CMMB網絡建設與運營工作的開展，各省市電視臺都在積極推廣調頻、電視同步網及移動多媒體網絡的建設工作，除了大力進行播出的數(shù)字化改造，努力提高節(jié)目內容和節(jié)目形式的可聽可看性外，還希望擴大播出信號的覆蓋面，掌握信號的發(fā)射質量，場強測試在其中就起到了至關重要的作用。為此，研制的車載式場強覆蓋路測系統(tǒng)可實時收集汽車經過路段的場強數(shù)據(jù)，從而得出全省廣播覆蓋效果的表格和圖形，為省級廣播電臺的決策和運行提供一套技術數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)框架結構

根據(jù)國內不同標準，可分為地面電視、調頻廣播、移動多媒體廣播等場強覆蓋路測系統(tǒng)。筆者主要針對移動多媒體廣播路測系統(tǒng)進行闡述。

該系統(tǒng)具備對移動多媒體廣播信號高精度的測量和解調能力，可分析信號，并帶有電子地圖，可將采集的數(shù)據(jù)顯示在相應的地理位置上，圖文并茂，有助于測試人員分析現(xiàn)場狀況及道路導航，同時可對數(shù)據(jù)進行不同形式的分析處理。根據(jù)需要還可擴展其他監(jiān)測設備，如各種類型的頻譜儀等，具有良好的擴展性。軟硬件合為一體，測試方便，便攜性和穩(wěn)定性高。

如圖1所示，路測系統(tǒng)由五大部分組成，即信號天線（吸頂式）、GPS 天線（吸頂式）、溫/濕度傳感器、車載逆變器和工控機。其中，工控機中包含了路測儀的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了路測一體化，操作方便。

3 系統(tǒng)主要模塊功能設計

3.1 系統(tǒng)原理圖

路測儀系統(tǒng)原理如圖2所示。

路測系統(tǒng)主要部分是軟硬件結合為一體的工控機，硬件部分主要完成數(shù)據(jù)的采集工作，軟件部分主要對硬件采集到的數(shù)據(jù)進行分析和存儲。使用者只需要接好測試天線、GPS天線及傳感器就可以開始測試，所有測到的數(shù)據(jù)均由安裝在工控機系統(tǒng)中的監(jiān)控軟件體現(xiàn)出來，軟件還可以對解調的數(shù)據(jù)以不同的方式進行分析、回放，也可以遠程訪問。系統(tǒng)可以外接車載逆變器，當工控機電力不足的情況下提供充足的電源，同時還可外接其他設備，如頻譜儀等，方便測量使用，便攜性強。

3.2 路測儀硬件系統(tǒng)

此部分主要負責實時采集GPS數(shù)據(jù)、溫/濕度數(shù)據(jù)以及解調、解碼的信號數(shù)據(jù)，并完成測量頻道電視節(jié)目的監(jiān)聽和監(jiān)看。

路測儀硬件原理如圖3所示。硬件部分由GPS模塊、溫/濕度檢測模塊、信號解調模塊和電源模塊組成。其中，信號解調模塊輸入端口接測試天線，輸出端口為USB，主要負責將射頻信號進行解調，提供需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)，然后傳送給PC軟件，如場強、誤包率、音視頻數(shù)據(jù)等。GPS模塊主要提供地理信息數(shù)據(jù)，輸入端接GPS天線。溫/濕度傳感器提供測量環(huán)境的溫/濕度。GPS模塊與溫/濕度檢測模塊通過一塊數(shù)據(jù)轉接板供電，該數(shù)據(jù)轉接板同時負責把兩路數(shù)據(jù)整合后通過RS-232接口傳送給PC軟件。電源模塊負責給數(shù)據(jù)轉接板和信號解調板供電。

3.3 軟件系統(tǒng)

軟件采用Visual Basic（簡稱VB）語言編寫。VB具有豐富的數(shù)據(jù)庫功能，便于對接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理。軟件設計主要包括以下4方面。

1）數(shù)據(jù)采集處理模塊

主要負責與數(shù)據(jù)轉接板和解調板通信、數(shù)據(jù)格式轉換及數(shù)據(jù)緩存的處理，通信接口為RS-232和USB接口。采集頻率以1 s為周期進行，可同時測量多個頻點，實時反映當前情況，數(shù)據(jù)包括GPS數(shù)據(jù)、溫濕度、場強、誤包率等。

2）數(shù)據(jù)顯示模塊

主要負責對采集數(shù)據(jù)的各種形式的表征，主要分為本地顯示和遠程監(jiān)測。遠程監(jiān)測可以通過以太網或移動通信網回傳數(shù)據(jù)[1-4]。本地顯示主要包括：

（1）地圖顯示

軟件植入較為精準的電子地圖，可以使用Supermap，Mapinfo和ArcGIS等不同格式的地圖實現(xiàn)對廣播電視監(jiān)測站點的監(jiān)控管理，對地理數(shù)據(jù)的可視化表達是其重要功能之一（見圖4）。通過GIS能夠在地圖上標識出廣播電視監(jiān)測臺站和監(jiān)測對象的詳細地理位置，例如數(shù)據(jù)庫中已知的發(fā)射臺地址、監(jiān)測臺站的站址以及其他相關信息，把采集到的場強數(shù)據(jù)依照行車軌跡顯示在地圖上，使測試者可以直觀地看到覆蓋情況[5]。同時具備地圖放大、縮小、測距等基本功能，方便使用，還可對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行顯示。

（2）曲線圖顯示

主要對場強和誤碼/誤包率進行實時統(tǒng)計。在測量過程中對數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計，采集到的實時數(shù)據(jù)以曲線圖方式顯示，縱坐標為數(shù)值單位，橫坐標為時間。

（3）柱狀圖顯示

主要對場強和誤碼/誤包率進行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計（見圖5）。選擇要統(tǒng)計的數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，以柱狀圖方式顯示，縱坐標為所占百分比，橫坐標為各門限參考值。

（4）報表顯示

在測量過程中或歷史數(shù)據(jù)回放過程中，可對場強數(shù)據(jù)進行實時比較，生成相對應的極值和平均值，便于實時分析。對頻率、坐標范圍、采集時間、數(shù)值范圍等可進行多維度組合的查詢，查詢結果可以導出Excel文檔，同時可將導出的數(shù)據(jù)導入谷歌地圖，可選擇數(shù)據(jù)庫，對關心的數(shù)據(jù)進行條件查詢。還可以對地圖中的場強點進行選擇，并顯示所選擇的場強數(shù)值及經緯度數(shù)據(jù)。

3）后續(xù)數(shù)據(jù)處理模塊

本模塊主要實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的存儲管理。

首先，應具備數(shù)據(jù)庫存儲功能，對收集到的數(shù)據(jù)進行實時存儲。主要包括兩種類型的數(shù)據(jù)庫：基本測量數(shù)據(jù)庫，對某時某地測量的數(shù)據(jù)進行存儲，包括時間、經緯度、各測量數(shù)據(jù)和溫/濕度；塔坐標數(shù)據(jù)庫，可在地圖界面設置參考點，以便分析數(shù)據(jù)，包括經緯度、名稱和備注。

其次，應具備音視頻播放功能，即可設置節(jié)目起始時隙來播放想要觀看的節(jié)目視頻，同時可對音視頻文件進行存儲（可自選路徑存儲）。

4）設置模塊

為了使測試系統(tǒng)正常工作,在測試前必須通過計算機對測試設備的相關參數(shù)進行設置，主要對所要測試的頻率、場強電平及各種誤碼率門限、解調模塊的參數(shù)及頻譜儀進行通信地址等信息的設置。

3.4 供電系統(tǒng)

由于是路測系統(tǒng)，一旦硬件設備電源耗盡就要有供電設備為其供電，取電方式可以為汽車點煙器電源供電、汽車發(fā)電機供電、車上附加蓄電池供電、UPS供電或車用逆變器供電。電源主要為工控機、數(shù)據(jù)轉接板、解調模塊供電。應當能夠保證以上設備同時使用3 h以上。這里選擇的是車載逆變器，因為考慮到逆變器的轉換效率一般為70%～80%，而目前插在點煙器上的逆變器最大功率為200 W，大于150 W，需要用電瓶夾從電平取電。系統(tǒng)整體功率為解調模塊、GPS模塊、溫/濕度傳感器和工控機功率之和。

3.5 系統(tǒng)結構

路測系統(tǒng)采用軟硬件一體化，即軟件和硬件部分都封裝在一個工控機中。這樣在測量時可以減少連接設備的數(shù)量，方便攜帶，如圖1所示。主要接口應具備USB，RS-232和RJ-45以太網口。由于此設備用于車載，要考慮重量、防震、散熱和工作溫度適當?shù)惹闆r。

4 實際運行情況

路測系統(tǒng)安裝上天線、電源就可投入運行，不分地點，內置電池可持續(xù)工作3 h，測試人員可以隨時隨地分析覆蓋效果。目前該系統(tǒng)已經投入到北京、成都等多省市進行組網分析使用，使用效果良好，幫助用戶掌握、了解各頻率節(jié)目在地市的覆蓋效果。

[1]余恒，莫釗，夏曉輝.廣播覆蓋效果遠程監(jiān)測記錄系統(tǒng)的研制[J].廣播與電視技術，2003（2）：80-83.

[2]林燕瓊.基于嵌入式系統(tǒng)的廣播覆蓋效果檢測記錄裝置的設計[D].江蘇：南京理工大學，2006.

[3]劉向陽，陳超，路旭濤.電視信號場強儀的基本原理及功能簡介[J].科技信息，2007（28）：335.

[4]曹麗霞，張理康.淺談廣播電視流動監(jiān)測車的設計[J].西部廣播電視，2003（3）：50-51.

[5]李光.地理信息系統(tǒng)在廣播電視監(jiān)測中的應用與探討[J].廣播與電視技術，2007（11）：112-114.