突发水污染灾害现场应急通信系统的设计1DesignforEmergent.PDF

电子发烧友 电子技术论坛 基金颁发部门：信息产业部 项目名称：基于 3S 技术的江河流域水污染自动化预防和应急处理系统研发与应用 项目编号：信部运[2006]634，项目申请人：李茂堂 突发水污染灾害现场应急通信系统的设计1 李茂堂 韩钢 中国水利水电科学研究院 北京车公庄西路 20 号 100044 摘要：利用卫星通信技术，视频音频压缩技术，为灾害现场的应急通信提供了解决方案，具 有投入较小，可靠性高，实时性好的特点。 关键词：卫星通信；视音频压缩；组播；windows 媒体编程 中文图书分类：TP393 文献标识码： B Design for Emergent Communication System in the Field of Water Pollution Li Maotang Han Gang China Institute of Water Resources and Hydropower Research, 20 Chegongzhuang West Street, 100044 Abstract: supply a solution of emergent communication system in the field of disaster with satellite communication and video impact technology which has advantages including low cost, dependable and real time. Keywords: satellite communication; video an audio impact; multicast; windows multimedia coding 1 概述 卫星通信在突发水污染灾害现场的应急通信中占有重要的地位，因为水域污染灾害现场 的地面通信设施可能已经损坏而无法使用或者灾害现场由于地处偏远地区而没有可用的地 面通信设施。利用卫星通信广播可以为灾害现场提供应急通信，保障现场指挥调度，最大程 度的减小灾害的范围和损失。可以及时将现场的数据、图像、话音信息通过移动应用通信系 统传输到上级指挥部门。 2 卫星通信部分 由于灾害现场的应急通信的实时性的需要，要求通信最好能在移动中进行。所以通信设 备和图像收集等设备会安装在车或者船一类载具上。要求卫星天线的伺服系统能够在载具移 动过程中始终对准转发卫星。 常见的跟踪转发卫星的方式有单脉冲跟踪，相控跟踪和圆锥跟踪等等。其中单脉冲跟踪 跟踪效果是最好的，但是由于单脉冲跟踪的设备比较复杂而且需要专门的馈源导致费用的增 高和安装的困难等不利因素。实践证明，采用传统的圆锥扫描的方式跟踪也可以获得不错的 精度。系统的主要工作过程如下： 2.1 目标捕获 捕获信号来自于卫星的信标信号，经过检波放大后变成直流信号。在初步定位卫星时， 载具保持相对稳定的一个状态。可以通过 GPS 设备得到载具的位置，通过电子罗盘和水平 仪得到载具的姿态，然后根据需要对准的卫星的纬度信息计算出所需要的方位角和俯仰角。 1 基金项目：基于3S技术的江河流域水污染自动化预防和应急处理系统研发与应用；2006年电子信息产业 发展基金资助项目。 电子发烧友 电子技术论坛 如此可认为已经粗略的对准了卫星，可进行下一步的精确定位。 2.2 圆锥扫描跟踪 当检测到信标信号的强度达到一定数值时，就转入最大信号跟踪模式。天线的方位和俯 仰角分别按照正弦和余弦函数变化使天线的运动轨迹为圆形。检测到圆周上信号最大的点和 最小的点，然后让天线延最小点到最大点的连线移动一定的距离。反复进行上述的跟踪直到 圆上的信号大小的差减小到容许值就认为到达了信号最大点。类似数值方法中的最佳梯度 法。由于机械扫描的频率比较低，所以要求载具运动方向和姿态不能变化的太剧烈。 2.3 卫星通信链路的拓展 由于卫星通信在物理上天然具有广播的特性，使得现场的数据可以同时