动中通车载应急移动通信系统.docx

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动中通车载应急移动通信系统

“动中通”车载应急移动通信系统

摘要:

建立和完善的应急通信指挥体系，进一步提高应急指挥能力，确保在发生重大事件时，各级领导工作能迅速赶赴事发现场建立应急移动指挥系统“动中通”和地面指挥系统（中心站卫星系统），确保与地面指挥中心系统与突发现场之间建立语音、数据和图像传输通信网络，及时传达上级指示精神、上报现场最新信息和战时指挥调度，实现前方移动指挥所会商系统与后方地面指挥所指挥中心形成的一体化的指挥调度系统、确保上级领导指挥命令的顺利传达。

一、概述

建立和完善的应急通信指挥体系，进一步提高应急指挥能力，确保在发生重大事件时，各级领导工作能迅速赶赴事发现场建立应急移动指挥系统“动中通”和地面指挥系统（中心站卫星系统），确保与地面指挥中心系统与突发现场之间建立语音、数据和图像传输通信网络，及时传达上级指示精神、上报现场最新信息和战时指挥调度，实现前方移动指挥所会商系统与后方地面指挥所指挥中心形成的一体化的指挥调度系统、确保上级领导指挥命令的顺利传达。

本方案所设计的“动中通”卫星移动通信系统是为应对抢险救灾、处置突发事件、地质灾害滑坡、水文监测、反恐和各类重大保卫任务，提高指挥调度通信能力，按照应急快速反应机制要求，建设一套符合实战需求、装备技术先进、与各类通信手段能有机衔接的“动中通”卫星通信系统，为各类勤务现场提供图像、话音、传真、数据等多种通信服务，实现勤务现场与后台指挥决策之间实时双向信息传输，确保紧急情况下能快速将勤务现场实况实时传至基地指挥中心，有效保障在各类勤务工作中指挥调度流畅，为指挥决策层总揽全局、果断决策、正确指挥提供强有力的信息通信保障，提升地震救援机关应急指挥调度能力。

本建设项目采用卫星通信、微波通信、移动多媒体及车辆改装等多种技术，建设一套“动中通”卫星通信系统，构成多手段、多业务的移动通信平台，实现实时采集、处理各类勤务现场信息，通过租用的“亚洲”通信卫星资源，实现“动中通”通信车与应急指挥部、静中通卫星通信车之间图像、话音和数据等实时双向传输，并可以在物理上与现有的视频指挥系统、语音通信网、信息网和无线通信系统等实现直连。

“动中通”卫星通信系统建设内容主要包括：

“动中通”通信车一辆及设备集成。

实现车辆在静止和行进中基于卫星系统的图像、数据、语音实时双向通信及固定图像采集、无线通信、移动办公等功能。

快速与卫星地面站、大型指挥车、静中通卫星通信车建立传输链路，实现三车联动通信、实现双向图像、4路语音（2路专线、2路市话、含一路传真）、4路数据（2路专网、2路公网）供车内局域网接入专网和Internet网）的双向传输的应急通信系统。

并根据需要将信号传送到地面到图像控制中心、电话专网、数据网。

二、Vipersat揽星卫星通信系统“动中通”的应用

Vipersat揽星系统设计、开发和制造智能化的IP宽带卫星网络。

其拥有先进的能根据负载和应用而进行交换的带宽管理技术，

Vipersat揽星系统在此基础上提供完全的集成化高效解决方案。

为用户提供基于TDM（DVB）/STDMA技术的IP包交换VSAT系统。

适用于移动的卫星通信动中通、静中通、在卫星通信中并自动调整SCPC载波的大小。

从而达到按需分配带宽，提高转发器使用效率的目的。

Vipersat揽星卫星通信系统是一个基于动态SCPC（dSCPC）技术的智能型的多媒体卫星通信网络，主站向小站方向的业务数据采用TDM方式广播发送，不同目的地、不同业务种类的数据通过统计时分复用的方式共享TDM出境载波；小站向主站方向的入境业务数据可以通过两种方式回传到主站：

STDMA方式或FDMA/SCPC方式，每一个小站的回传方式由VMS（管理系统）根据应用需要来确定，系统具有多种灵活的切换功能来实现用户的应用需求，系统实现多媒体通信和卫星信道共享的基础也就是这些灵活的SCPC/TDMA切换功能。

同时系统支持带外切换方式，既用作为控制MODEM来使用，可控制其他业务MODEM进行切换。

独特卫星带宽和通信容量调度管理产品，Vipersat系统包括管理系统（VMS）和链路调度系统（VCS），与先进的卫星调制解调器一起，构成可与用户应用系统无缝集成的智能卫星网络。

该系统是以动态SCPC带宽管理（dSCPC）和面向应用的自动切换技术为基础，卫星网络的各个部分均可以通过VMS（管理系统）进行状态调整、设备控制和监控。

卫星带宽自动调度（应用切换和VCS切换）、远端站灵活管理、TPC前向纠错、QPSK/8PSK/16QAM调制、IP网络传输等；

动中通Ku波段的最大问题是雨衰，系统具有DPC（动态功率调整）功能，能够根据接收端反馈的Eb/No值信息动态调整发射端的发射功率，补偿因降雨带来的信号衰减，适合于Ku波段使用。

系统使用Vipersat揽星卫星通信系统的广泛采用的卫星调制解调器，工作稳定可靠，广泛用于公安、电信、军用、地震、及其它通信网系统。

软件方面：

独到的动态SCPC带宽调度功能，具有与应用系统无缝集成的能力，能够自动根据业务数据流的变化自动调度卫星带宽，典型的功能有：

应用切换、负载切换、VESP切换、用户时间表切换等先进功能。

硬件方面：

使用的CDM系列卫星MODEM，具有:

QoS、3DES加密、IP包头压缩、载荷压缩等业务处理功能，还具有TPC前向纠错和8PSK/16QAM等先进的信道传输功能。

为了保证传输信号的保密性要求，在时分链路复用设备与卫星调制解调器加入加密设备，设备之间的接口为同步串行数据口V.35，加密设备由用户指定采购。

另外为了响应关于网管的要求，特在系统内设计网管分系统：

在功放输入端加合路器，通过调制解调器发射信令载波，接收到网管指令后经协议转换器送入另调制解调器进行频率分配。

Vipersat系统应用图

三：

“动中通“通信车卫星通信分系统配置设计

（1）、卫星通信要求

卫星通信链路由“动中通”卫星通信车、“亚洲”通信卫星、卫星地面中心站等传输链路构成。

卫星通信车在移动中和固定现场实现点到点、点到多点图像、数据、语音的传输，实现通信车在省内任何地点甚至是移动过程中快速与卫星地面站（或相关单位）建立传输链路，实现现场与指挥中心之间双向图像、四路语音（2路专线、2路市话一路传真）和四路数据双向传输（2路专网、2路公网英特网）。

系统传输实现链路加密，车载卫星系统具有在图像带宽涌堵时，通过转星仍能保证现场图像正常回传。

采用FDMA/SCPC通信体制可以方便地构建星状、网状或者混合拓扑结构的网络，不同的网络拓扑结构适用于不同的用户业务和应用需求。

在本项目中，用户的业务网需求是点对点双向平衡链路，远端动中通车载终端和中心站之间通过卫星建立一跳连接，固定中心站为网络中心节点，动中通车载终端站为远端节点。

网络拓扑结构

图2-2说明了通过卫星转发信号，在固定中心站和远端动中通车载终端之间建立的点对点卫星通信网拓扑结构和相应的空间载波配置。

（2）、系统基本功能要求：

业务能力

卫星通信总带宽8M，单向2M-4M；可传输路视音频、4路话音（含1路传真）、4路数据（专网、公网）。

图像传输

通过卫星信道与地面指挥中心进行单向和双向的图像传输，图像编码格式为MPEG2/MPEG4。

语音传输

“动中通”卫星通信车与地面指挥中心进行四路话音（包括传真业务）通信。

四路话音为两路专网电话及两路市话。

数据传输

“动中通”卫星通信车与地面指挥中心进行数据通信。

数据通信包括接入信息专网和公网因特网。

无线传输

卫星通信车可直接通过无线图传设备接收一路单兵采集的图像，通过卫星链路延伸至地面站，并能同时通过无线图传设备发射图像信号。

通过车载无线智能调度平台、转信台、350M车载台、手台，实现现场一定范围内的无线通信指挥调度。

动中通系统功能图

车载“动中通”系统组成

四、“动中通”应急卫星通信车系统基本与功能：

（1）系统基本与功能：

实现与地面指挥中心的图像、话音和数据的双向通信；

实现与地面专线和PTSN的电话通话（含传真）；

实现与地面省厅综合信息网和INTERNET的计算机联网；

实现对图像信号的采集、监视、记录、编码、输出及解码；

现场的图像采集可通过车顶的摄像头实现，也可以通过卫星便携站或无线图像采集设备实现；

以“动中通”应急通信车为中心搭建现场无线通信指挥网；

具有卫星自环测试功能；

具有卫星信道集联、电缆集联和无线集联通信能力；

天线具有隐蔽性、自我安全防护监控能力；

（2）“动中通”卫星通信车卫星通信系统配置与接口

“动中通”卫星通信车采用复用器、加密机、图像编解码器，卫星调制解调器。

整个系统可与地面指挥中心及其它通信车进行互联互通。

五、卫星地面中心站建设基本配置与功能：

（1）基本配置与功能

3.7米---4.5米卫星固定站的卫星天线、功放等在楼的室外平台，MODEM、加解密机、复用器、图像编解码器等卫星设备在图像机房，指挥中心位于办公楼。

卫星地面中心站建设Ku波段卫星天线，天线对星方位和俯角可手动调整。

卫星地面中心站由卫星固定站天馈系统、卫星固定站室外单元、卫星固定站室内通信设备及图像显示终端系统组成。

实现的具体功能如下：

实现中心站与”动中通”远端站的图像、声音双向通信。

通过中心站实现”动中通”远端站与专网和PTSN的电话通话。

通过中心站实现”动中通”远端站与省厅综合信息网和INTERNET的计算机联网。

实现对图像信号的编解码输出,卫星地面中心站传输的现场图像信号通过光纤接入厅指挥中心。

卫星地面中心站具有图像信号监视、切换和录制备份的功能。

（2）卫星固定站建设基本配置与接口：

卫星固定站将工作于Ku频段，将建设4.5米的Ku频段卫星天线，采用40W的室外单元，固定站天线为手动调节。

卫星固定站系统包括卫星天线系统、通信系统和音视频系统。

卫星天线系统包括4.5米Ku波段环焦天线、双工器、LNB等；通信系统包括调制解调器、复用器、加密机、图像编解码器等，音视频系统包括音视频分配放大器、显示器、光端机等。

通过亚洲统一租用转发器亚州卫星建立通信卫星链路。

将双向图像（车载与地面）、4路话音（2路专线、2路市话）、2路数据（专网、Internet网公网）连接到地面站中心站，双向图像、语音、数据全省范围内可用度99.9%。

，图像传输压缩编码方式可为MPEG2

有线并接入到专网电话、市话、数据专网、图像监视等网络，实现实时远程监控图像和召开电视电话会议功能。

（3）卫星固定站系统配置图如下所示：

但每个设备的详细参数配置情况需要根据车载站和各种网络的接口与协议等情况，进行现场的配置和调试，以便把各种网络接入到卫星传输中，使得固定站和“动中通”车融为一体。

固定站通过卫星天线的接收、ODU的变频和放大、IDU的解调和复用器的解复后把车上的图像、声音、电话等进行还原后，传送到图像监视中心和会议大厅等指挥场所。

反向提供信号传送给车载卫星通信系统；

将车上的4路话音（含1路传真）连接到PSTN电话公网或电话专网上的程控交换机上（普通电话接口），使车上电话机成为两种网络中的电话（保持原地面网时的号码），可任意拨打市话或专网电话；

将2路IP数据连接到专网和Internet上，使得车上计算机随时可以登陆专网和Internet查阅相关资料和信息。

提供系统外接口、故障弱化和远程（专网及公网）诊断功能。

固定站通信子系统相关指标：

工作频段：

Ku频段；

上行频率14～14.5GHz；

下行频率12.25～12.75GHz；

天线口径：

4.5米；

信道编码方式：

含Turbo乘积码（TPC）、维特比（Viterbi）、里得－所罗门和网格编码调制（TCM）的前向纠错（FEC）选择；

传输容量：

从2.4Kbps到20Mbps；

调制方式：

BPSK／QPSK；

承载业务：

双向传输4路话音、2路数据、1路图像；

七、“动中通”车载通信主要系统如下

移动指挥调度会商系统

1、车内信息采集子系统：

“动中通”通过车内摄像机实时采集指挥车内的图像和声音，并通过有线、无线等方式传回应急机动指挥平台，以便召开视频会议。

系统配备有一套车载自动气象仪，用于采集现场的温度、湿度、风速、光照度。

子系统方案设计如下：

信息采集子系统图

信息处理子系统是在车内搭建一套10M/100M自适应的局域网网络，并在指挥桌面，舱壁预留有信息接口。

该局域网络可以通过有线和无线通信的方式接入到人防专网。

系统配备一台多功能一体机，用于打印、传真、复印和扫描。

系统配置经过加固处理的车载计算机终端和便携式计算机终端各一台，用于机动指挥车内的信息存储和处理。

军用加固计算机输出的VGA信号和音频信号输出到车内主显示器，车内会议摄像机输出的音视频信号、视频会议终端接收的音视频信号通过AV矩阵在主显示器切换显示和输出。

系统配置的网络交换机是子系统的核心，便携式笔记本电脑、视频会议终端等设备均接入该网络交换机，实现双向数字数据通信。

机动指挥车上配备无线AP同市本级通信车组成一个小型无线局域网，方便数据的交互。

同时还配备了一对光纤收发器，可以通过有线的方式实现与市本级通信车之间的高速数据通信。

信息处理子系统是对信息进行显示、存储和处理，完成信息的整理，存储，显示以及远程传输。

子系统方案设计如下图所示

信息处理子系统图

3、车载指挥控制子系统：

车载指挥通信系统要处理视频信号源和VGA信号源，指挥控制子系统要实现的主要功能就是充分、合理地利用显示终端，将多路视频、VGA信号方便、灵活地按需显示，以达到更加人性化的设计。

指挥控制子系统提供了车内（外）的信息显示、切换、扩声功能，接入车内的各种音视频信号源都能够灵活地显示、切换及控制。

为了实现方便灵活的信息切换和显示，系统配置了一台矩阵切换器、一台等离子主显示器以及一台辅助显示器，用以显示车内摄像机采集到的音视频信息、笔记本电脑和计算机终端输出的计算机信号以及视频会议终端接收到的音视频信息。

子系统方案设计如下图所示：

车载指挥控制子系统图

4、车载专网通信子系统

通信子系统用于实现指挥所和现场专业组之间、与地面／指挥中心、上／县级指挥所等的图像／话音／数据的通信，接入方式包括：

1.有线接入：

光缆、铜缆、被复线；

2.无线接入：

短波通信、超短波通信、无线AP等。

系统留有外接有线接口，通过光缆、铜线、被复线可以接入人防有线专网或者公共电话网、数据网。

通过短波、超短波、有线、无线等通信方式实现与其他车或者固定指挥中心之间的语音、图像和数据通信；系统配置车载GPS导航设备，以实现车辆的行驶导航。

通信子系统是指挥中心之间信息共享、信息交换的桥梁，采用有线和无线等多种通信手段，实现信息传输业务。

利用信息处理子系统的以太网交换机为车内多种业务的接入提供平台，子系统方案设计如下图所示：

车载专网通信子系统设计图

5、综合保障供电子系统

供配电系统是为保证指挥通信车正常工作时，对外来电网电压进行稳压后再进行分配的系统。

主要由：

配电盘、隔离变压器、UPS电源、电子稳压器、发电机及空调系统、照明系统、电缆盘系统等组成。

具体电路请见下图：

整个供电系统的设计分为主供电系统和辅助供电系统。

主供电系统为市电220V供电，辅助供电系统为发电机供电,在配电盘上设有发电机和市电的转换开关。

当接入市电时，将转换开关旋到市电挡，则市电被接入车内，当使用发电机供电时，将开关旋转到发电机即可。

综合保障供电子系统图

八、专网通信分系统方案设计

专网通信系统是专用的无线指挥调度系统，其特点是：

满足应急救援行动快速反应和协同作战的需要，调度指挥既灵活机动又有保密性，具有公众网不可替代的优势。

（1）超短波通信系统

超短波电台应满足机动指挥通信系统现场指挥和行进中车辆之间通信要求，并能通过中继设备实现与固定指挥中心的通信。

常规转信通信系统组建以现场通信车为中心3-5公里半径范围内的3常规通信网。

无线通信系统依托通信网、集群/常规通信网，为指挥人员提供现场指挥调度通信保障，与指挥中心进行远程语音通信联络。

在集群通信网覆盖区域，使用手台、车台沟通与省指挥中心集群基地台之间的通讯，选用日本KENWOODTK-885集群通讯车载台，（使用16个信道）常规转信台，工作频率在350-400M。

在本系统中选配健伍TKR－850全双工转信台。

技术特性：

•工作频率范围:

136∼150,146∼174/400∼430,450∼480MHz

•高稳定度晶振,100%连续工作

•16个全双工信道

•频道间隔：

25KHz∼12.5KHz

•QT/DQT连DSP数字信号解码

•可编程宽带/窄带频宽

•射频输出功率：

25∼40W（可调整）

•优先扫描及优先PTT

•FlashROM存储器

•暗藏留言及密码进入

•铝合金框架

（2）车载集群通信系统

无线集群调度通信系统可根据当地集群无线网的条件，构建机动式无线指挥调度网。

在集群通信网覆盖区域，使用集群车台沟通与指挥中心集群基地台之间的通讯，实现群呼、选呼、紧急呼叫及与有线电话的汇接功能，可接入无线专网和公共移动网，充分发挥集群通信网的优势，实现无线指挥调度的快速灵活性。

配备的常规转信台，快速、简便和经济地解决特殊的覆盖范围问题，组建以通信指挥车为中心10公里半径范围内的常规通信网，进行现场的指挥与调度。

车内集群手台，集群车台、常规转信台选用公安常用设备。

集群车台超短波集群车台选用建伍TK-885MPT集群车载机。

建议选用集群车台建伍TK-885MPT车载机。

集群车载台技术特点：

•工作频率范围:

350～450MHz

•MPT集群通讯制式,MPT-1327/1343完全兼容

•常规通讯制式,提供32个单工信道

•工作模式:

CPS或MPT-1343集群模式

•MPT集群呼叫方式及功能,个别呼叫，组呼、会议呼、广播呼、跨区/跨队呼，PABX/PSTN呼、优先呼、紧急呼、状态呼等

（3）“动中通”集群通信系统图

（4）短波通信系统

短波通信系统

短波电台应选用能与军用短波电台互通的数字化自适应电台，具有定频、跳频、组网、数据传输、猝发和极低速通信能力。

本系统125W车载短波电台短波自适应短波单边带电台，0～2000公里行进中不间断通信在现场通信车行进和工作期间沟通与指挥中心短波基地台的语音通信。

适用的频率范围为1.6MHz∽30MHz。

电台除了体现CODAN居于HF射频技术前沿的通常特征外，还有用户操作友好的手持机、高级的主叫性能、轻松交谈等特点。

系统具有可选的CODAN自动链路管理（CALM）能力，以及可选的GPS、传真、数据、电子邮件的发送等。

“动中通”通信车短波系统主要由车载短波电台和自调谐式天线系统构成，实现与信息通信处、指挥中心及各地、州、市短波基地台的语音通信。

移动通信中通过异频转接器差转可使多部超短波手持机之间延长通话距离或超短波手持机通过异频转接与几百公里以外远端短波电台进行通话指挥；短波电台基站同样也可以安装异频转接器组成本地的短波/超短波指挥通信网实现了两个超短波电台之间几百公里的通话联络。

超短波电台经过短波中转再与超短波电台通话示意图

125W车载短波自适应短波电台图示

125W车载短波自适应短波技术指标

频率范围发射1.6~30MHz，接收0.25~30MHz

信道数目15

工作方式J3E（LSB，USB）、H3E（AM）

工作温度-30°C~+60°C

工作电压12VDC，负极接地

计算机接口RS232，波特率300~19200baud

输出功率最大125WPEP

自调谐式天线系统：

无线通信车载天线是在运动中实现通信的重要环节，短波自动调谐式车载鞭状天线能有效地消除盲区，这款优秀的天线系统能够有效地改善目前短波移动台的通信效果。

天线的基本特性：

•0～2000公里行进中不间断通信

•2～27M全频段自动调谐

•保持最佳工作状态

•有效改善短波通信

•盲区不需另外天调

•可用于自适应通信

•可用于高速数传与传真通信

•安装方便，不损伤车身

天线技术性能

频率范围接收250KHZ－30MHZ连续可调，发射2MHZ－27MHZ

耐受功率150WPEP

电源电压12VDC（由电台供电）

消耗电流调谐时1A、静态时150mA

工作温度－40℃～+60℃

调谐速度2秒以内

全长2470mm（基座长：

890mm鞭：

1580mm）

重量5.8公斤

短波电台应选用能与军用短波电台互通的数字化自适应电台，具有定频、跳频、组网、数据传输、猝发和极低速通信能力

短波车载与地面设备联接图

（4）、有线通信系统功能：

设备配置—选用16门交换机、合适数量电话机（其中2部子母话机），

实现功能—由卫星通信复用器提供四路卫星电话、配合无线综合指挥调度台、全球星卫星电话和GPRS移动通信终端提供的电话组成专、公网电话指挥网络；利用卫星信道及时与地面进行电话专网（二路专线、二路市话）通信，具有500米距离临时铺设有线电话的能力。

配合无线综合指挥调度台完成有线无线调度功能。

有线指挥调度系统功能：

（5）、计算机数据通信系统：

设备配置—选用由8口以太网交换机，机架抽拉式笔记本电脑。

配置的GPRS/GSM及CDMA终端设备，

实现功能—车载笔记本电脑通过车内的卫星系统实现公安专网信息查讯，通过CDMA/GPRS无线上网设备访问Internet。

公网，使数据专网与公网物理隔离，符合部计算机管理规范要求，可通过车外RJ45接口，在有条件同内部网络接口的地方，与网络连接；

（6）车载海事卫星通信系统

（7）安全子系统

为了保证整个指挥通信系统的安全，车载系统设计上充分考虑信号/电源方面接地/防雷的设计配置。

导线、电缆的选择和布线，设计上要符合《军用通信车电磁兼容性规范》的要求。

机械安全

车厢结构强度可靠，适合各种路面状况的行驶。

所有机械连接牢固可靠、不松动，重量较重的设备采用预埋件安装。

机柜等设备的外露部位、拐角、边缘处均倒圆。

电气安全

电源引入处设有漏电、过压、过流等保护功能，能有效地保证人机安全。

整车设有接地端子，可保证车厢及车内用电设备可靠接地。

信息安全

配置先进的通信传输手段，在恶劣的工作环境中，也能确保信息传输的可靠和安全。

信息传输提供数字签名手段、信息完整性保护、鉴别手段以及收发双方的身份互相鉴别手段。

从硬件平台到软件系统，构造安全环境，并对安全事件进行审计。

所有系统软件均具备加密功能，选择对文件加密，防范数据的丢失盗用，确保信息安全。

防火安全

车内饰材料应采用防火材料，车内各工作区域适当位置处均应安装灭火器。

防雷安全

自然界的雷击分为直击雷和雷电感应高电压及雷电电磁脉冲辐射（以下简称感应雷）两类，对于本系统来说，直击雷主要会通过强大的冲击电流对球体、地面车辆和活动人员造成危害，而感应雷则通过电源线、信号传输线和天馈线等感应的雷电高电压，侵入电子设备内部损坏电子器件。

为保证整车的安全性，在车辆天线馈线、电源线等线缆上应加装避雷设施。

同时车顶升降杆顶部预置安装避雷针，车底安装有接地链，接地链一方面经避雷电缆与避雷针相连，另一方面与整车电子设备接地点相连。

雷雨天气时，通过升降杆将避雷针升到整车