卫星通信车载视频会议系统技术白皮书.docx

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卫星通信车载视频会议系统技术白皮书

卫星通信车载视频会议系统

技术白皮书

1系统组成

系统拓扑结构图

应急卫星通信系统由一座卫星地面站、三辆动中通应急卫星通信车及两辆静中通应急卫星通信车组成。

卫星地面站系统是整个应急通信网络的核心，为应急通信车提供卫星通信接入平台，可对通信车发送的视频、话音及数据进行管理和调度。

应急通信车作为应急现场的综合通信平台，可通过SCPC卫星链路与卫星地面站进行视频、话音及数据通信。

1.1卫星地面站

卫星地面站拓扑结构图

卫星地面站是应急通信保障的信息枢纽，可直接与应急通信车建立SCPC卫星链路并能够与地面网络互联，主要设备包括：

卫星通信系统（Ku4.5米卫星天线、100BUC、LNB、卫星MODEM等）、视频会议系统（内置MCU）、以太网交换机、VOIP语音设备等。

固定通信站可以同时与应急通信车及地面网络互联互通，能够将应急通信车采集的事故现场信息实时地传输到指挥中心及参与指挥救援的相关部门，并可为应急通信车提供数据网接入。

1.2动中通应急卫星通信车

动中通应急卫星通信车拓扑结构图

系统配备了三辆动中通应急卫星通信车。

在移动通信车车顶安装动中通卫星天线系统及室外视频采集设备，在移动通信车内配备应急通信机柜，将其它应急通信所需的通信设备集成在应急通信机柜上。

移动通信车配备的基本通信设备包括：

动中通卫星天线系统（含40W功放、LNB、天线控制器等）、卫星MODEM、无线单兵视频传输系统、以太网交换机、车载室内/外摄像机、VOIP语音网关、车载电话、会议电视终端及车载供电设备（取力发电机、UPS等）。

应急通信车通过动中通天线系统与卫星地面站建立SCPC通信链路，实现与指挥中心之间的话音、数据和视频传输。

1.3静中通应急卫星通信车

静中通应急卫星通信车拓扑结构图

系统配备了两辆动中通应急卫星通信车。

在静中通应急卫星通信车车顶安装静中通卫星天线系统及室外视频采集设备，在通信车内配备应急通信机柜，将其它应急通信所需的通信设备集成在应急通信机柜上。

通信车配备的基本通信设备包括：

静中通卫星天线系统（含40W功放、LNB、天线控制器等）、卫星MODEM、无线单兵视频传输系统、以太网交换机、车载室内/外摄像机、VOIP语音网关、车载电话、会议电视终端及车载供电设备（取力发电机、UPS等）。

应急通信车通过静中通天线系统与卫星地面站建立SCPC通信链路，实现与指挥中心之间的话音、数据和视频传输。

2系统功能

应急卫星通信系统是动中通、静中通卫星通信系统结合地面传输网络进行应急通信保障的通信系统。

系统可以实现快速的双向宽带卫星链路接入，建立SCPC卫星信道，实现动态图像、话音及数据传输。

2.1视频传输

通信车配备的视频采集和传输设备可过卫星通道将实时采集的视频图像在第一时间回传给指挥中心，为指挥中心提供前方的第一手资料。

在视频采集的同时，现场指挥人员可以随时在移动通信车内同应急指挥中心进行电视会议，及时与指挥中心沟通，完成指挥中心下达的任务。

另外，移动通信车因自然地理条件的限制无法靠近事故现场时，现场动态图像的采集可以由无线视频传输系统完成，即由现场操作人员携带无线视频传输设备及摄像机靠近事故现场进行动态图像采集，先将图像会传给应急通信车，再由通信车将视频转发给应急指挥中心。

2.2话音通信

在应急通信车内配备有VoIP话音通信设备，可以使前方指挥所与应急指挥中心保持实时通话畅通，车内电话既可以拨打内网电话，又可以拨打任意公网电话，如PSTN、移动电话等。

另外在应急指挥中心设置专用热线电话，无需拨号，摘机便可与应急通信车通话。

2.3数据通信

前线指挥部将汇总的数据信息通过应急通信车直接传输到指挥中心为指挥决策提供最新的资料，为应急指挥中心分析事故以及指挥决策提供依据。

3系统特性

1.快速的开通能力：

采用先进的捷联惯导伺服系统，可在5分钟内快速开通，自动寻星和对星，快速搭建卫星通信平台。

2.先进的通信手段：

根据不同的需求，可装备卫星通信设备、视频传输设备、IP电话系统、无线通信设备、数据终端等，集话音、数据和视频于一体。

3.多样的接入方式 ：

可以通过卫星通信、移动通信（GPRS/CDMA）、无线通信等方式实现与主网络的联接。

4.灵活的传输选择：

可实现点对点、点对多点的通信，数据速率可以根据用户需要灵活配置。

主站建有先进的网管系统，卫星电路预先设置，即用即开并自动完成联接，无需对车载站进行复杂调试。

5.标准模块化设计：

各种设备置于经过缓冲设计的标准机柜内，系统的升级、改造和维护保养十分方便。

6.强大的扩展能力：

整车只须对局部设备改造，即可实现整个系统的升级。

基于IP技术的应用设计，可以实现多种多样的网络应用。

7.完备的外部接口：

车体设有外部电源和通信接口，接口箱有防水功能，使用方便。

8.良好的电磁兼容：

从设备的选型以及整车防护、接地等多方面采取策略，使整车具有很强的抗干扰能力，保障设备的稳定运行。

9.舒适的车内环境：

各种操作界面、接口设计人性化，方便，舒适。

●自动捕获卫星，在运动中保持宽带通信信道，机动性高

动中通卫星通信系统可以实时自动建立并保持宽带卫星信道，实现实时的移动视频、话音及数据传输。

●多种通信方式并存，为应急指挥提供多种通信手段

视频通信、数据通信、话音通信可同时开通使用。

●高效的视频编码

系统视频传输采用H.264编码方式，与传统编码方式相比节省一半传输带宽，并具有更强的纠错性能。

●多路全方位动态视频采集

移动通信车内及车外均配备车载高速摄像机，可以进行多路动态视频采集，同时无线视频传输系统可以在其它摄像机无法采集图像时，通过单兵背负方式动态采集图像传回到通信车，再由移动通信车进行图像转发，实现图像传输的接力。

●高效的VoIP话音通信

系统的话音传输采用VoIP方式，其语音编码采用G..723、G.729协议，每路话音所占带宽：

G..7235.3-6.4Kbps、G.7296.4-11.8Kbps，可以有效地节约系统带宽资源。

4系统介绍

4.1系统概述

移动应急指挥通信系统配备了视频会议系统、IP语音电话系统、视频监视系统、无线摄像系统、全天候远程监控系统、无线局域网系统、短波/超短波电台、灯光照明系统、喇叭扩音系统、屏幕显示系统、电源系统以及升降照明摄像系统、移动卫星通信等，可以在任何地点、任何如何时间与军队视频会议系统、军队电话交换系统系统实现互通。

该系统基于IP网络，具备强大的扩展性，能够结合各类信息通信应用系统进行设计与升级。

4.2系统功能模块

4.2.1移动卫星车载站系统

1.主要性能指标

1.1卫星通信性能

a.工作频率

发送：

14.0GHz～14.5GHz

接收：

12.25GHz～12.75GHz

b.信息速率：

8192Kbps；

c.调制解调方式：

MPEG-2/DVB-S。

1.2天线及伺服系统主要指标

a.天线类型：

1.2米环馈天线；

b.工作频率：

Ku；

c.天线增益：

接收42.5+20lg（f/12）db；

发射43.6+20lg（f/14）db；

d.天线指向范围：

方位角：

转角不限；仰角30º～90º；

e.转台最高跟踪转速：

30º/s；

f.静态对星精度：

0.10º；

g.动态跟踪精度：

0.2º；

h.初始对星时间：

≤一八0s；

i.重捕时间：

≤10s；

j.卫星信号遮蔽稳定时间≥30min

1.3环境适应性

本车应能在未加修整的道路上，在开阔、起伏和丘陵地形上，以及在冰雪、泥泞及沙土路面上行驶工作，并能在下列环境条件下工作、贮存和运输。

a.温度

工作温度：

0℃～+40℃（舱内）

-5℃～+50℃（舱外）

贮存温度：

-10℃～+60℃

b.相对湿度：

95±3％（在30℃～60℃情况下）

2.伺服系统

2.1系统组成

天控系统主要由八部分组成：

激光捷联惯导系统、稳定控制与导航计算机、伺服转台、天线、信标接收机、主控计算机、GPS接收设备、手动调整控制器。

天控系统组成原理框图见图2。

2.1.1捷联惯导系统

捷联惯导系统是目前国内先进的惯性导航和姿态测量系统，正逐步应用于航空航天领域。

在移动卫星通讯车上，它是车体和天线的方位、水平姿态以及运动状态测量的核心设备。

内部包括三只陀螺、三只石英加速度计和相应电路。

由于陀螺固态性、线性好的特点，捷联惯导系统具有测量精度高，抗冲击振动能力强，工作寿命长，启动时间短等优点。

2.1.2稳定控制与导航计算机

稳控计算机使用PC-104，奔腾级CPU。

接口电路主要包括IMU数据采集电路（DSC）、伺服电机驱动电路（MDC）等。

2.1.3伺服转台

伺服转台采用航天惯性器件标定用三轴转台技术，为外、中、内三轴结构。

外轴控制天线方位，中轴控制天线俯仰，内轴控制极化角。

高精度交流伺服电机安装在外、中、内轴上，转台的旋转定位由稳控计算机驱动伺服电机控制。

3.1.4主控计算机

主控计算机使用PentiumⅣ工业控制计算机，显示屏为触摸屏。

主控计算机通过串口与稳控计算机通讯，从A/D卡采集信标电压。

操作人员可以通过主控程序界面完成天控系统各项工作流程。

2.1.5供电设备

整套系统采用单相220V，50Hz交流电，取自车内电源。

2.2系统工作原理

捷联惯导系统中的陀螺和石英加速度计精度非常高，可以精确测量当地重力加速度和地球转速，从而计算出车体的方位和姿态角，以此为根据驱动天线指向卫星—这就是捷联惯导系统初始对准的过程。

当通讯车开动后，其方位、姿态和位置不断变化。

这时，捷联惯导系统进入导航模式，实时精确测量方位和姿态的变化，这样就可以驱动电机维持天线的指向。

天线的精确指向可以通过信标信号用极值法微调。

显然，只要捷联惯导系统不停止工作，车体的方位和姿态便可实时测出。

根据方位姿态的变化信息，稳控计算机解算处理后反向驱动支承天线的方位和俯仰轴电机，维持天线指向不变。

由于在天线的指向稳定过程中，不使用卫星信号，因此卫星信号的遮挡或因其它原因造成的信号丢失，都不会影响天线的指向。

采用惯性组合或平台组成的动基座上的天线稳定系统不怕遮挡，不怕卫星信号的暂时中断。

只要天馈系统正常，随时可恢复通讯。

3.3系统设计

前已述及天线伺服系统采用了三轴转台技术应用于天线伺服系统设计中，考虑到天线伺服系统的特点：

要求支承系统轻巧，有适当的刚度，响应要快，因此在设计上采用了铸铝结构，交流伺服电机加齿轮减速驱动方案，三个轴均配有绝对式编码器反馈位置信息。

3.3.1方位驱动机构

方位轴垂直放置，通过齿轮传动由伺服电机驱动。

系统分辨率很高，对跟星不会有不利影响。

在用位置微调法精密对星时，系统分辨率高，可更精确对星。

方位轴上还放有绝对式光电编码器，其特点是系统上电后可立即知道天线指向，系统不用做回零动作便可驱动天线到指定位置，加快了对星进程。

外框方位轴内还装有波导关节和滑环输电装置。

波导关节上行频率为14.0～14.5GHz，插入损耗0.2db，驻波比1.2，平均功率300W，峰值功率300KW；下行频率950～1750MHz，插入损耗0.35db，驻波比1.2，平均功率100W，输电滑环约40环，使用对象为内中轴伺服电机信号，光电编码器信号和限位、保护等信号。

3.3.2俯仰轴驱动结构

俯仰驱动机构在设计上与方位驱动机构相似，因俯仰轴工作角度范围为30º～90º，故未装波导关节和输电滑环。

但装有机械和电气限位装置，以保护天线系统。

天线软波导与方位轴上的上行波导关节相联。

有机械和电气限位装置，工作范围25º～95º

3.3.3极化调整机构

极化调整机构与俯仰驱动机构相仿。

3.4手动控制器

为了便于使用，提高系统可