尹富強

（北京圣非凡電子系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)有限公司，北京，102209）

1 我國短波應(yīng)急通信的現(xiàn)狀

短波通信具有抗毀能力強、通信距離遠，運行成本低等優(yōu)點，在發(fā)生自然災(zāi)害，公共基礎(chǔ)通信網(wǎng)癱瘓的情況下，短波仍然可以繼續(xù)使用?；诙滩ǖ膽?yīng)急通信能夠保障通信暢通，具有巨大的經(jīng)濟和社會效益潛力。

目前我國的短波應(yīng)急通信仍以傳統(tǒng)的語音通信為主，功能比較單一，操作人員仍然需要一定的專業(yè)知識。短波通信領(lǐng)域仍然存在無線電噪聲干擾嚴重，語音通信效果不穩(wěn)定的缺點。在地形復(fù)雜的區(qū)域，尤其是地勢落差大的山區(qū)，短波通信設(shè)備只能通過背負的方式進入現(xiàn)場?，F(xiàn)有的背負式電臺通信距離短，無法對突發(fā)事件現(xiàn)場實現(xiàn)全覆蓋，因此急需一種大功率、通信效果穩(wěn)定的短波通信設(shè)備進行應(yīng)急通信。

2 新式短波應(yīng)急通信設(shè)備的設(shè)計

針對上述問題，我們進行了調(diào)制解調(diào)、通信控制、終端軟件等一系列專門的設(shè)計。通過這些設(shè)計實現(xiàn)了單兵短波應(yīng)急通信設(shè)備大功率、小型化、通信距離遠、通信效果穩(wěn)定、可靠的要求。

2.1 調(diào)制解調(diào)設(shè)計

調(diào)制解調(diào)模塊采用北京圣非凡公司的軍轉(zhuǎn)民技術(shù)，專門針對短波信道特點進行設(shè)計。硬件電路以DSP 芯片為核心，由高速數(shù)據(jù)存儲器、快閃存儲器、音頻接口電路、A/D、D/A 電路等組成。具備糾錯編碼、數(shù)字調(diào)制、頻偏校正、自適應(yīng)均衡、數(shù)字解調(diào)、糾錯譯碼等功能。

調(diào)制部分的功能簡介如下：

（1）編碼糾錯電路：編碼糾錯電路完成輸入信號的編碼糾錯，可用的糾錯編碼有卷積碼等；

（2）調(diào)制電路：調(diào)制電路接收經(jīng)編碼和交織的信號，完成信號的擴頻調(diào)制；

（3）DA 電路：接收調(diào)制電路送來的調(diào)制數(shù)字信號，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)濾波，變成音頻信號送到短波電臺。

解調(diào)部分的功能簡介如下：

（1）AD 電路：接收短波電臺送來的音頻信號，完成A/D 轉(zhuǎn)換；

（2）信號檢測電路：一旦檢測有音頻信號，啟動解調(diào)電路；

（3）同步電路：檢測到信號后完成載波同步、位同步和幀同步；

（4）解調(diào)電路：完成擴頻解調(diào)；

（5）解交織電路：對解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行解交織，恢復(fù)原有數(shù)據(jù)序列；

（6）譯碼電路：去除可以糾正的錯誤，對不能糾正的錯誤通知主電路；

該電路的抗干擾能力強，優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品，適合信道惡劣條件下的短波通信。表1 為調(diào)制解調(diào)電路誤比特率和漏啟率。

表1 調(diào)制解調(diào)電路誤比特率和漏啟率

2.2 終端軟件設(shè)計

作為單兵設(shè)備，便攜是一項重要指標，因此控制終端的設(shè)計很重要。本著操作簡便、上手容易的原則。我們選用市場上流行的Android 操作系統(tǒng)的手機作為控制終端。

控制終端軟件基于Android 系統(tǒng)開發(fā)，軟件界面類似QQ、微信等常用通訊軟件。支持文字信息的編寫發(fā)送、接收顯示等功能。軟件具備接口自動識別、選擇功能，控制終端可以自動識別主機設(shè)備的端口號，并自動進行連接；軟件具備通信記錄的自動存儲功能，可以對通信記錄進行自動整理、存儲，便于操作人員日后查閱。

2.3 通信控制設(shè)計

隨著WiFi、藍牙等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，無線通信應(yīng)用場合越來越多?？刂平K端采用無線通信方式控制主機設(shè)備，可以使得整個整套設(shè)備的操作更加靈活方便。WiFi 通信支持多個接入，而且通信距離遠，數(shù)據(jù)傳輸快。WiFi 通信模塊以STM32F205 芯片為核心，將調(diào)制解調(diào)模塊的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP 協(xié)議，與控制終端進行通信。WLAN 采用IEEE802.11b/g/m 標準，串口波特率2400～119200。其程序流程圖如圖2。

2.4 大功率通信設(shè)計

目前市場的單兵短波通信設(shè)備，功率最大只有30 瓦。電臺在發(fā)射時，其輸出端電壓很高，操作人員在操作電臺時，如果操作不當(dāng)會有人身危險。

新型的單兵短波應(yīng)急通信設(shè)備，在操作時可以將主機設(shè)備放置在地面上，操作人員通過控制終端設(shè)備，利用WiFi遠程控制主機的發(fā)射，擺脫了數(shù)據(jù)傳輸線纜的限制，這樣保證了操作人員的人身安全。

在供電方面，選用中原電子特制的大功率鋰電池組。該種鋰電池組，體積小、重量輕、能量密度大，最大輸出電流可達25A，能夠保證電臺在100W 方式下連續(xù)工作兩小時。

新的操作方式和供電方式，保證了單兵短波應(yīng)急通信設(shè)備能夠在大功率下進行通信，并且具備很高的安全性，而且設(shè)備體積小、重量輕，只有7.5Kg，完全符合單兵使用要求。

圖2 WiFi 模塊程序流程圖

3 設(shè)備測試情況

2017 年，我們與國家地震救援隊在四川省北川縣進行了實際通信測試。其中一部單兵電臺放置在北川縣防震減災(zāi)局，一部進行移動測試。具體實驗數(shù)據(jù)如下：

表2 移動臺與固定臺通信試驗記錄表

從試驗數(shù)據(jù)來看，我們的單兵短波數(shù)傳應(yīng)急通信設(shè)備抗干擾能力強，無盲區(qū)覆蓋整個試驗區(qū)域，沒有出現(xiàn)一次數(shù)字通信錯誤，能夠完成緊急情況下的應(yīng)急通信保障。在開坪鄉(xiāng)大橋附近，山高谷深，落差達400 米，測試時無手機信號，語音無法通信，但是單兵短波數(shù)傳應(yīng)急通信設(shè)備仍然可以正常數(shù)據(jù)通信，得到了北川防震減災(zāi)局和綿陽市防震減災(zāi)局的一致好評。

此外我們還在甘肅省白水江國家級自然保護區(qū)以及內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰林業(yè)局、高格斯臺國家級自然保護區(qū)進行了實際通信測試，試驗表明在各種復(fù)雜地形下，其他通信手段都無法通信的情況下，這種單兵短波應(yīng)急通信設(shè)備能夠成為應(yīng)急通信的堅實保障，是電力、公安、消防、森林防火、搶險救災(zāi)等部門應(yīng)急突發(fā)事件較為理想的通信指揮設(shè)備。

4 結(jié)束語

我國是一個自然災(zāi)害頻繁的國家，應(yīng)急通信是應(yīng)急處理指揮的一個重要環(huán)節(jié)。單兵短波應(yīng)急通信設(shè)備在應(yīng)急通信領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，隨著國家對軍民融合力度的進一步加大，這款以軍轉(zhuǎn)民技術(shù)為核心的短波應(yīng)急通信設(shè)備存在廣闊的應(yīng)用前景，具有巨大的經(jīng)濟和社會效益。在國家、地方發(fā)生突發(fā)事件時，在遭遇中特大自然災(zāi)害時，在公共基礎(chǔ)通信設(shè)備失效的惡劣情況下，這款單兵短波應(yīng)急通信設(shè)備能為防災(zāi)、抗災(zāi)、減災(zāi)提供安全、可靠、堅實的通信保障。