翟 帥，饒 俊，王 哲

(1.湖北省武漢市消防救援支隊(duì)，湖北 武漢 430000；2.國(guó)防科技大學(xué) 信息通信學(xué)院，湖北 武漢 430000)

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全國(guó)各類(lèi)工程項(xiàng)目、大型化工園區(qū)、港口以及重大水利工程得以完工，但發(fā)展中難以避免會(huì)產(chǎn)生各類(lèi)的安全問(wèn)題以及隱患，大型的災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，且規(guī)模越來(lái)越大，例如大型的地震、大型火災(zāi)以及南方水系的洪澇災(zāi)害。大型的災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)匯集了全國(guó)各方面的應(yīng)急救援力量，這給應(yīng)急救援工作的指揮協(xié)調(diào)帶來(lái)了很大的困難，必須依賴(lài)于無(wú)線通信技術(shù)手段[1-3]。無(wú)線通信技術(shù)能夠加強(qiáng)救援人員行動(dòng)之間的協(xié)同，必要時(shí)可以將受災(zāi)人員或者受困人員的信息傳遞給救援人員，使得救援隊(duì)伍能夠更迅速地對(duì)受災(zāi)人員展開(kāi)施救，不僅如此，應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)的通信手段還是發(fā)布真實(shí)信息、把握輿情的重要手段[4-5]。

對(duì)于指揮通信的保障，除了保障必要的指揮通信供電之外，還需要保障通信頻譜資源。大多數(shù)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)急通信頻率集中在超短波以及短波通信頻率，與民間的電臺(tái)信號(hào)重合，各類(lèi)用頻臺(tái)站密集部署，極容易因信號(hào)自擾互擾而造成救災(zāi)指令傳達(dá)不及時(shí)、信息錯(cuò)報(bào)漏報(bào)的情況。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，本文提出以下3個(gè)應(yīng)對(duì)措施。

1 提前收集用頻臺(tái)站頻譜數(shù)據(jù)

救災(zāi)過(guò)程時(shí)間緊、任務(wù)重，且由于災(zāi)區(qū)環(huán)境復(fù)雜，臨時(shí)設(shè)置信道和通信頻率難免會(huì)造成自己用頻設(shè)備以及其他救援單位用頻設(shè)備出現(xiàn)頻率重合，也有可能出現(xiàn)互調(diào)干擾現(xiàn)象。如果能在應(yīng)急救援行動(dòng)開(kāi)始前，就掌握所屬隊(duì)伍用頻裝備設(shè)備頻譜發(fā)射參數(shù)以及頻譜接收參數(shù)，了解友鄰單位用頻信息，掌握災(zāi)害發(fā)生地域民用用頻臺(tái)站頻譜參數(shù)信息，就能夠?yàn)閼?yīng)急救援行動(dòng)用頻制定計(jì)劃。收集用頻臺(tái)站數(shù)據(jù)，可以從本單位用頻臺(tái)站數(shù)據(jù)、兄弟單位用頻臺(tái)站以及受災(zāi)地域民用臺(tái)站數(shù)據(jù)3個(gè)方面入手。

(1)收集本單位用頻臺(tái)站數(shù)據(jù)。要清楚本單位用頻設(shè)備型號(hào)、數(shù)量以及使用單位/部門(mén)，最重要的是清楚每臺(tái)設(shè)備頻譜發(fā)射參數(shù)/接收參數(shù)，編制用頻臺(tái)站頻譜參數(shù)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)表，對(duì)于對(duì)講機(jī)這一類(lèi)的用頻裝備，要清楚每個(gè)信道具體的頻率參數(shù)，以便后期制定通信用頻計(jì)劃時(shí)能做到心中有數(shù)。本單位的用頻臺(tái)站可以按照頻段來(lái)分類(lèi)收集，例如短波用頻設(shè)備、超短波用頻設(shè)備以及微波用頻設(shè)備，對(duì)于發(fā)射參數(shù)，要記錄各類(lèi)設(shè)備的工作頻點(diǎn)/頻段、起始和終止頻率、雜散發(fā)射等頻譜參數(shù)，發(fā)射功率的動(dòng)態(tài)調(diào)整范圍，對(duì)于接收機(jī)而言，明確接收機(jī)的接收頻段范圍、設(shè)備的敏感度、設(shè)備的最大承受功率。無(wú)論是接收機(jī)還是發(fā)射機(jī)，都需要明確所使用的天線方向性能，通過(guò)收發(fā)設(shè)備的功率以及天線性能，可以大致估算通信的距離和范圍。

(2)收集一同執(zhí)行救援行動(dòng)的其他地方救援隊(duì)伍的常用頻率，特別是友鄰單位的重要指揮通信用頻，需要進(jìn)行記錄并特殊標(biāo)識(shí)，以便后期制定用頻計(jì)劃。首先，要清楚友鄰單位的組成以及力量編成，大致知道友鄰單位設(shè)備臺(tái)套型號(hào)，明確友鄰單位的常用頻率，從而能夠?yàn)楸締挝辉谕ㄐ旁O(shè)備采購(gòu)以及通信參數(shù)設(shè)置上提供基本遵循，盡可能避免和友鄰單位使用相同的頻率；其次，要清楚友鄰單位頻譜發(fā)射功率以及通信方式，例如信號(hào)的調(diào)制方式、通信的時(shí)間間隔、信號(hào)覆蓋的范圍等，這樣能夠?yàn)楸締挝皇褂猛ㄐ旁O(shè)備提供參考，盡可能在信號(hào)調(diào)制方式以及使用時(shí)間上規(guī)避干擾；最后，要清楚友鄰單位的信號(hào)特點(diǎn)，這樣能夠在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間區(qū)分本單位用頻、友鄰單位用頻和受災(zāi)群眾的求救信息。

(3)收集可能受災(zāi)區(qū)域周邊用頻臺(tái)站頻譜數(shù)據(jù)，特別是大功率電臺(tái)，例如大型化工園區(qū)周邊的民用廣播臺(tái)站頻譜參數(shù)以及周邊無(wú)線電愛(ài)好者群體常用的頻率等，積累這樣的數(shù)據(jù)以后，受到干擾時(shí)能夠迅速查明干擾的來(lái)源?？梢韵日莆罩苓吇镜臄?shù)量位置，民用廣播電臺(tái)也是重要輻射源，廣播電臺(tái)廣泛覆蓋88～108 MHz的超短波頻率范圍，各類(lèi)無(wú)線電愛(ài)好者以及非法用頻也集中于這個(gè)頻段范圍。應(yīng)急救援部門(mén)需要盡可能提前掌握受災(zāi)區(qū)域大功率用頻臺(tái)站信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的威脅和干擾并進(jìn)行規(guī)避，以便于通信指揮頻率不會(huì)受到來(lái)自這些頻率的干擾。

2 制定周密的用頻計(jì)劃

到達(dá)災(zāi)區(qū)之前，應(yīng)急救援隊(duì)伍需要以收集到的頻譜數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)所攜帶的用頻設(shè)備(對(duì)講機(jī)/電臺(tái)等)，結(jié)合友鄰單位用頻設(shè)備頻譜數(shù)據(jù)以及當(dāng)?shù)孛裼秒姶蓬l譜數(shù)據(jù)情況，制定救災(zāi)應(yīng)急通信用頻計(jì)劃，盡可能避免各類(lèi)用頻沖突，消解用頻矛盾，保證在救援過(guò)程中通信頻率處于協(xié)調(diào)有序的狀態(tài)，例如：可以提前制定滅火指揮對(duì)講機(jī)通信頻率，提前規(guī)避當(dāng)?shù)爻Ｓ妹裼脽o(wú)線電臺(tái)頻率，從而最大限度地保證應(yīng)急指揮通信的穩(wěn)定可靠。用頻計(jì)劃包含時(shí)間、空間、頻率以及能量4大要素，如表1所示。

表1 用頻計(jì)劃

頻率計(jì)劃是用頻計(jì)劃制定中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容。頻率計(jì)劃就是為每一臺(tái)設(shè)備劃分具體的頻段，制定具體的工作頻率，盡可能規(guī)避同頻干擾，消解互調(diào)干擾，必要時(shí)在信道調(diào)制方式上予以區(qū)分，以達(dá)到更好的效果。在設(shè)備可能的工作區(qū)間為每臺(tái)用頻設(shè)備選擇合適的工作頻段/頻道，根據(jù)通信距離、通信方式、業(yè)務(wù)容量、地形條件、電磁環(huán)境以及不同頻段電波傳播特性，選擇用頻設(shè)備最為合適的工作頻段供應(yīng)急救援行動(dòng)使用。具體頻點(diǎn)的選配，一般需要注意避免干擾，同時(shí)盡可能提高頻率復(fù)用率。對(duì)于設(shè)立于獨(dú)立地域、單獨(dú)信道的用頻臺(tái)站，主要考慮避免同頻干擾，復(fù)用頻率時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足一定的空間間隔；對(duì)設(shè)于同一地點(diǎn)或地點(diǎn)靠近，發(fā)射功率較大的設(shè)備，尤其是多信道共用系統(tǒng)的基地臺(tái)，在設(shè)置頻率時(shí)應(yīng)盡量避免交調(diào)或互調(diào)干擾。微波由于天線具有極強(qiáng)的方向性，使得頻率在不同方向上可以進(jìn)行復(fù)用。

時(shí)間計(jì)劃主要包括用頻設(shè)備使用的時(shí)間段，盡可能讓相近頻率的通信系統(tǒng)錯(cuò)開(kāi)用頻時(shí)間，規(guī)定該型設(shè)備在該地域使用的起始和終止的時(shí)間段。因?yàn)殡姶蓬l譜資源是一種無(wú)限的資源，用的時(shí)候被占用，不用的時(shí)候就完全空余，就像沒(méi)有被使用過(guò)一樣，根據(jù)這一特性，若業(yè)務(wù)不是很緊急，可以為每一項(xiàng)業(yè)務(wù)單獨(dú)劃分獨(dú)立的時(shí)間段，若業(yè)務(wù)較緊急，也可以在同一時(shí)間段內(nèi)交替進(jìn)行，或使用不同的頻率，若進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，為每一對(duì)通信系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置時(shí)間，廣播通信時(shí)，各個(gè)接收機(jī)可以使用同一時(shí)間段。

空間計(jì)劃就是規(guī)定該型設(shè)備以及頻率所使用的具體區(qū)域，必要時(shí)控制發(fā)射的功率以及天線輻射方向。例如短波電臺(tái)以及超短波電臺(tái)，天線的輻射形式大多采用全向輻射，接收天線同樣也是全向接收，在發(fā)射時(shí)需要考慮電臺(tái)對(duì)四面八方的影響，接收信號(hào)時(shí)也需要考慮來(lái)自各個(gè)方向的影響，而微波輻射方向性較好，可以朝特定方向進(jìn)行通信，因而在用頻計(jì)劃制定時(shí)，可以通過(guò)空間設(shè)置來(lái)合理規(guī)避各種干擾?？臻g計(jì)劃除了考慮天線輻射方向，還需要考慮具體的地理環(huán)境，例如在山區(qū)中進(jìn)行通信，其信號(hào)覆蓋范圍將明顯弱于平原地區(qū)，而在城市以及高樓林立的環(huán)境展開(kāi)救援，建筑物的遮擋也會(huì)造成很大的影響?？臻g計(jì)劃可以配合時(shí)間計(jì)劃共同制定，這樣可以更充分地利用電磁頻譜資源。

能量計(jì)劃就是控制電臺(tái)的輻射功率，電磁輻射的功率可以通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)來(lái)測(cè)量，也可根據(jù)設(shè)備本身的功能，設(shè)置高功率模式、低功率模式，這些都是按照dBm為單位計(jì)量的射頻輸出功率，通過(guò)天線以及放大器輻射到空間，不同的功率大小決定著不同的作用距離以及范圍。在制定計(jì)劃時(shí)應(yīng)以夠用為標(biāo)準(zhǔn)，盡可能減小用頻臺(tái)站對(duì)周邊的影響，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需要，設(shè)置所需要的功率大小。對(duì)于一般的通信而言，按照通信電臺(tái)的功率區(qū)間進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于功率需求不大的場(chǎng)景，可以在設(shè)備與天線之間串接信號(hào)衰減器，而對(duì)于需要大功率遠(yuǎn)距離的通信業(yè)務(wù)，可以在設(shè)備與天線之間串接信號(hào)放大器，必要時(shí)采用定向天線朝向目標(biāo)進(jìn)行通信。

3 進(jìn)行實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)測(cè)并靈活調(diào)整用頻

在應(yīng)急救援過(guò)程中，開(kāi)展對(duì)災(zāi)區(qū)電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)是有必要的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)頻譜參數(shù)收集并制定合理的用頻計(jì)劃，只能夠消解一些已知的用頻矛盾風(fēng)險(xiǎn)，而一些突發(fā)情況，包括受災(zāi)地域臨時(shí)開(kāi)設(shè)的大功率電臺(tái)、各類(lèi)新聞報(bào)道信息的傳輸、老百姓的求救電臺(tái)以及地方各類(lèi)民間組織的電臺(tái)等，都會(huì)造成計(jì)劃外的電磁干擾，這需要應(yīng)急救援部門(mén)實(shí)時(shí)掌握災(zāi)區(qū)當(dāng)?shù)氐碾姶怒h(huán)境信息，需要依賴(lài)電磁頻譜監(jiān)測(cè)力量及手段。

電磁監(jiān)測(cè)是獲取空中信號(hào)頻譜及相關(guān)參數(shù)的一種技術(shù)手段，其目的是為應(yīng)急救援通信提供周?chē)碾姶怒h(huán)境信息。應(yīng)急救援部門(mén)可以通過(guò)電磁頻譜監(jiān)測(cè)獲得更多當(dāng)?shù)仉姶怒h(huán)境信息，了解電磁頻譜占用情況，還可以發(fā)現(xiàn)用于求救的用頻臺(tái)站，找到需要幫助的受災(zāi)群眾。應(yīng)急救援部門(mén)可以向地方無(wú)線電管理部門(mén)尋求技術(shù)支持，或自己組建頻譜監(jiān)測(cè)力量，第一時(shí)間獲取周?chē)姶怒h(huán)境數(shù)據(jù)。電磁頻譜監(jiān)測(cè)包括頻譜占用情況監(jiān)測(cè)、信號(hào)分析以及測(cè)向定位等。電磁頻譜監(jiān)測(cè)按照頻段劃分包括短波監(jiān)測(cè)、超短波監(jiān)測(cè)以及微波監(jiān)測(cè)。其中短波監(jiān)測(cè)是指對(duì)頻率在3～30 MHz的無(wú)線電波進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這個(gè)頻段信號(hào)密集度高、場(chǎng)強(qiáng)差別大，需要大型監(jiān)測(cè)設(shè)備；微超短波監(jiān)測(cè)對(duì)VHF和部分UHF頻段內(nèi)無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，這個(gè)頻段的電磁波主要是視距波，該頻段也是最值得關(guān)注的頻段，集中了廣播、電視、導(dǎo)航以及移動(dòng)電臺(tái)等業(yè)務(wù)，與短波相比，其傳輸特性比較穩(wěn)定，信息傳輸量大，但傳輸距離有限，通常情況下覆蓋半徑10～30 km。微波監(jiān)測(cè)的頻段主要在300 MHz～300 GHz，主要涵蓋一些衛(wèi)星通信、地面移動(dòng)通信等。監(jiān)測(cè)頻譜如圖1所示。

圖1 某地域電磁頻譜監(jiān)測(cè)

通過(guò)車(chē)載式頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)至受災(zāi)地域展開(kāi)頻譜監(jiān)測(cè)，或者在受災(zāi)地域臨時(shí)架設(shè)便攜式,或者手持式電磁頻譜監(jiān)測(cè)以及測(cè)向定位設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該地域頻譜占用情況，可以根據(jù)頻譜占用情況靈活調(diào)整通信用頻，若發(fā)現(xiàn)突發(fā)的電磁信號(hào)對(duì)現(xiàn)有的用頻產(chǎn)生了干擾，則應(yīng)該及時(shí)干預(yù)，更換新的通信信道，若干擾信號(hào)不明，或有求救信息，則可以通過(guò)測(cè)向定位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)的地理位置，若是受災(zāi)群眾進(jìn)行無(wú)線電求救，則可在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并展開(kāi)救援。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)急救援行動(dòng)中指揮通信至關(guān)重要，災(zāi)區(qū)地域用頻臺(tái)站密集，各類(lèi)通信、媒體、無(wú)線電用頻集中，造成了復(fù)雜的電磁環(huán)境，極容易對(duì)應(yīng)急救援指揮通信造成干擾，為了規(guī)避這樣的問(wèn)題，本文給出了應(yīng)對(duì)措施。從災(zāi)害之前的用頻臺(tái)站數(shù)據(jù)建設(shè)，到救災(zāi)行動(dòng)前用頻計(jì)劃制定，最后到救災(zāi)過(guò)程中電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)和臨機(jī)改變用頻計(jì)劃3個(gè)方面，論述了應(yīng)急救援行動(dòng)中通信頻譜資源保障方法，可以作為今后救援行動(dòng)通信保障的依據(jù)。