（信息与通信工程专业论文）宁夏气象应急移动指挥系统的建设与应用.pdf

， 独创i t ：( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 弓萤和央 日期：为旧，罗 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅； 校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手 保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：磷自哦日期：卸舰。罗 翩躲名掀眺泖叫一 【 j 2 一 i 与国家防灾减灾和经济社会安全保障的需求不相适应。气象灾害应急监 测预警和应急响应能力严重不足，针对突发社会安全事件、公共卫生事 件、交通运输、核辐射事故、化学品和生产活动造成的环境污染和生态 破坏事件等突发灾害的气象应急响应服务能力缺位，应急技术支持和保 障体系严重滞后对应急保障的反应能力不高。制定防灾、减灾、抗灾决 策，更好的保护人民生命财产安全，迫切需要气象服务提供更具针对性、 准确性的基础保障，迫切需要建立气象应急响应服务体系。气象应急移 动指挥系统具有高机动性、轻便、能深入灾害现场作气象服务，能满足 突发性灾害事件的气象应急服务需求。本文以宁夏在建的气象应急移动 指挥系统为例，以气象探测、通信领域的应用为背景，首先总结此类系 统气象探测技术、通信技术的发展现状及关键技术，重点分析气象应急 指挥系统的各个组成，提出了实现的技术方案。通过对指挥系统系统结 构及技术性能分析引出了宁夏气象应急移动指挥系统工程的实施，并进 一步对气象应急指挥系统在气象应急服务中的应用作了介绍。 关键词气象应急移动指挥系统建设与应用 ， 一、 r n i n g x i am e t e o r o l o g i c a le m e r g e n c ym o b i l e c o m m a n ds y s t e mc o n s t r y c t i o na n d a p p l i c a t i o n i nr e c e n ty e a r s ，e x t r e m ew e a t h e r , c l i m a t ee v e n t sf r e q u e n t l ya f f e c tt h ei n c r e a s i n g l y w i d er a n g eo fu n e x p e c t e dw e a t h e rd i s a s t e r sc a u s e dh a r mt os o c i e t ym o r ea n dm o r e , c h i n a sc u r r e n tm e t e o r o l o g i c a ld i s a s t e r sm o n i t o r i n ga n de a r l yw a r n i n ga n de m e r g e n c y s y s t e ma n dt h e n a t i o n a l d i s a s t e rp r e v e n t i o na n dr e d u c t i o na n de c o n o m i ca n ds o c i a l s e c u r i t yg u a r a n t e en o tm e e tt h ed e m a n d ，w e a t h e rd i s a s t e r s ，e m e r g e n c ym o n i t o r i n ga n d e a r l yw a r n i n ga n de m e r g e n c yr e s p o n s ec a p a b i l i t ys e r i o u ss h o r t a g eo fs o c i a ls e c u r i t y a g a i n s tu n e x p e c t e de v e n t s ，p u b l i ch e a l t h , t r a n s p o r t a t i o n , n u c l e a rr a d i a t i o n a c c i d e n t s ， c h e m i c a lp r o d u c t sa n dp r o d u c t i o na c t i v i t i e s ，e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n de c o l o g i c a l d a m a g ec a u s e db ys u d d e ne v e n t s ，e t c m a d ed i s a s t e r s ，m e t e o r o l o g i c a ls e r v i c e s ，e m e r g e n c y r e s p o n s ec a p a b i l i t yi np l a c e ，e m e r g e n c yt e c h n i c a ls u p p o r ta n ds e c u r i t ys y s t e mi ss e r i o u s l y l a g g i n gb e h i n do nt h ea b i l i t yt or e s p o n dt oe m e r g e n c yp r o t e c t i o ni s n o th i g h ，t od e v e l o p d i s a s t e rp r e v e n t i o n , m i t i g a t i o n , r e s p o n s ed e c i s i o n - m a k i n g , b e t t e rp r o t e c t i o no fp e o p l e s l i v e sa n dp r o p e r t ys a f e t y , a n dt h eu r g e n tn e e df o rm e t e o r o l o g i c a ls e r v i c e s ，t op r o v i d ea m o r et a r g e t e db a s i sf o rp r o t e c t i o no ft h ea c c u r a c yo ft h eu r g e n tn e e dt oe s t a b l i s h m e t e o r o l o g i c a le m e r g e n c yr e s p o n s es e r v i c es y s t e m w e a t h e re m e r g e n c ym o b i l ec o m m a n d s y s t e mi sh i g h l ym o b i l e ，l i g h t w e i g h t ，c a nb ei n - d e p t hs i t eo fa d i s a s t e rf o rm e t e o r o l o g i c a l s e r v i c e s ，t om e e tt h es u d d e ne m e r g e n c yd i s a s t e re v e n t s ，t h ew e a t h e rs e r v i c en e e d s i n t h i s p a p e r ，u n d e rc o n s t r u c t i o ni nn i n g x i am e t e o r o l o g i c a le m e r g e n c ym o b i l ec o m m a n d s y s t e m a sa n e x a m p l e ，m e t e o r o l o g i c a l a n dc o m m u n i c a t i o n s a p p l i c a t i o n s i nt h ef i e l do f b a c k g r o u n d ，t h ef i r s ts u mu ps u c has y s t e mm e t e o r o l o g i c a lt e c h n o l o g y ，c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g ys t a t u sa n dd e v e l o p m e n to fk e yt e c h n o l o g i e s ，f o c u s i n go na n a l y s i so fw e a t h e r e m e r g e n c yc o m m a n ds y s t e mt h ec o m p o s i t i o no ft h ev a r i o u st e c h n i c a l s o l u t i o n sa n d s y s t e mc o m p o n e n t s t h r o u g ht h ec h a i no fc o m m a n ds y s t e m s t r u c t u r ea n dt e c h n i c a l p e r f o r m a n c ea n a l y s i s l e a d st on i n g x i am e t e o r o l o g i c a le m e r g e n c ym o b i l ec o m m a n d 4 s y s t e m se n g i n e e r i n gi m p l e m e n t a t i o n ，a n df u r t h e rm e t e o r o l o g i c a lw e a t h e re m e r g e n c y c o m m a n ds y s t e mi ne m e r g e n c ys e r v i c e si nt h ea p p l i c a t i o na l ei n t r o d u c e d k e yw o r d sw e a t h e re m e r g e n c ym o b i l ec o m m a n dc e n t e rc o n s t r u c t i o na n d a p p l i c a t i o n 5 目录 第一章引言。8 1 1 建设气象应急移动指挥系统的意义、必要性8 1 2 目前国内外发展的现状9 1 2 1 国外现状9 1 2 2 国内现状9 1 3 气象应急移动指挥系统建设对宁夏防灾减灾的重要意义9 1 4 论文的主要工作1 0 第二章建设气象应急移动指挥系统的可行性1 1 2 1 气象应急指挥系统应具备的功能1 l 2 2 气象应急指挥系统关键技术介绍1 1 2 2 1 气象探测技术1 1 2 2 2 各种应急通信技术特点介绍1 3 2 2 3 应急现场组网技术1 6 第三章宁夏气象应急移动指挥系统的系统技术方案1 8 3 1 设计原则1 8 3 2 建设中的关键点1 9 3 3 实现数据传输的技术方案1 9 3 4 实现应急远程会商的技术方案2 l 第四章宁夏气象应急移动指挥系统的系统组成2 2 4 1 宁夏气象应急移动指挥系统系统总体架构2 2 4 2 服务信息处理系统和服务工作平台一2 3 4 3 便携式探测系统2 3 4 4 车载移动式应急气象服务工作平台2 5 4 5 移动多功能通信与网络系统2 5 4 5 1 卫星通信子系统2 6 4 5 2 无线公网通信子系统2 6 4 5 3 现场覆盖无线网状网子系统2 7 4 5 4 光纤通信子系统2 7 4 6 屏幕显示与会商系统2 7 4 7 语音通信与综合接入调度指挥子系统2 9 4 8 计算机网络系统2 9 4 9 安全支撑系统2 9 4 1 0 导航定位系统2 9 4 1 1 应急指挥车3 0 4 1 2 宁夏应急移动指挥系统应急流程3 0 4 1 2 1 建立卫星通信连接3 l 4 1 2 2 现场气象要素和视频信息的采集、传输和存储3 2 4 1 2 3 视频会商和卫星电话通讯3 2 6 4 1 2 4 发布预警信息3 2 第五章宁夏气象应急指挥系统的设备技术性能指标3 3 5 1 气象应急观测系统技术性能要求3 3 5 2 通讯系统3 3 5 2 1 卫星通讯3 3 5 2 2c d m a g p r s 3 4 5 2 3 视频通讯3 4 5 2 4 车内无线有线局域网络3 4 5 2 5a d h o c 无线自组网多媒体传输系统：3 4 5 2 6 天线3 5 5 3 移动指挥车3 5 第六章应用效果3 7 6 1 应急服务举例3 7 6 2 总结。3 8 参考文献。3 9 附录：主要设备选型4 1 致谢4 7 7 第一章引言 1 1 建设气象应急移动指挥系统的意义、必要性 随着全球气候变化影响的日趋明显，近年来极端天气、气候事件频发，影响日趋 广泛，在未来还将呈增加趋势。世界气象组织气候变化政府间委员会( i p c c ) 发表的 评估报告指出，地球表面平均温度在2 0 世纪大约升高了0 6 ，预计在1 9 9 0 - - 2 1 0 0 年全球平均地表温度还要升高1 4 到5 8 。由此引起的气候变化已严重影响到人类 生存的环境和日常生活。自然灾害时有发生，气象灾害占7 0 以上，电闪雷鸣、狂 风暴雨、严寒酷暑，威胁着人们的生产、生活”1 。在我国，随着工业化、城市化进程 的不断推进，人流、物流、信息流等地高度集聚。另外，除自然因素外，由技术原 因、人为因素造成的紧急与灾害事件频频发生，造成的损失和政治影响非常巨大， 所以，紧急与灾害事件的管理( 包括预防、预警、快速反应、处置、恢复) 越来越 重要。另外，从近些年来几次特大气象灾害一1 9 9 8 年罕见洪水、2 0 0 6 年重庆出现百 年未遇的特大旱灾、2 0 0 6 年出现的近5 0 年以来最强台风“桑美 ，以及2 0 0 8 年年 初的大雪冰封南方，汶川大地震，六月的洪涝，七、八月的台风侵袭灾害的特点来 看，气象灾害有向突发性、复杂性和不确定性方向发展的趋势，从某种程度上讲其 具有一定的不可预测性，而现有地面综合探测系统的“固网特征临机应变的能力 不强。如果能采取积极的态度和科学的应对措施，就可以化险为夷、趋利避害。为 了应对灾害性天气和突发公共事件和满足气象灾害监测预警工作的需求，气象部门 迫切需要在现场提供实时的气象保障和气象服务。基于上述需要，气象应急指挥系 统应运而生。当重大突发性事件发生后或者大型活动需要时，气象应急指挥车接到 命令即可以迅速到达应急现场附近开始工作，及时将突发现场情况直接传送到远程 指挥中心；远程指挥中心可以看到应急通信车现场图像，随时了解现场情况发展和 控制情况。应急车载系统是应急气象服务的基础工作平台，是固定气象服务系统的 延伸，是气象观测的有效补充，它的建成可有效的扩展气象应急服务的通信能力、 监控能力、反应能力，快速获取第一手现场资料，实现高效、快速服务决策，在气 象灾害频发的今天有很大的发展优势和应用潜力【2 引。 1 2 目前国内外发展的现状 1 2 1 国外现状 科学家们很早就开始了对移动车载系统的研究，并在相关领域得以应 期的大气边界层野外实验中，科学家们就开始把各种尺寸庞大的遥感探测 大型车辆上进行观测【7 。1 0 】，在之后的各种气象科学野外实验中出现了各种车 备和专门设计的移动观测平台【1 1 1 2 1 ，进入九十年代后，世界许多国家相继 在建设大气移动监测系统和平台【1 3 】，以弥补定点观测的不足和实现对特定 踪探测。如美国n c a r 利用车载多普勒雷达( d o w ) 和高分辨率多普勒 ( h r d l ) 等追踪龙卷；德国气象环境综合移动监测车监测城市特定交通路 生活气象环境要素变化。在城市气象观测中，也有车载遥感设备和车载直接观测设 备探测应用的报道，如城市热岛研究人员用微型小拖车对城市楼群进行流动监n t l 4 ； 1 5 1 ；车载激光雷达对大气气溶胶、s 0 2 能见度、臭氧含量的监测【1 6 - 2 0 l 。此外，应急 车载系统在重大活动和重大地质灾害中也有广泛的应用。 1 2 2 国内现状 在我国，很多省市气象局都组建了气象应急指挥系统，在应对重要赛事、突发 事件、大型活动等方面，经常需要应急通信服务。如2 0 0 8 年四川地震中，来自四川 省气象局、国家气象局气象探测系统的应急移动车载系统和移动探测设备奔赴灾区 进行应急保障工作；2 0 0 8 年北京奥运会期间，中国气象局气象探测系统组织移动c 波段多普勒天气雷达、移动x 波段天气雷达、移动l 波段探空雷达和2 部移动应急 观测指挥系统等5 部移动应急系统参与气象应急工作等。 1 3 气象应急移动指挥系统建设对宁夏防灾减灾的重要意义 气象灾害是宁夏主要自然灾害之一，占自然灾害的7 0 以上，据统计，近年来， 宁夏气象灾害造成的直接经济损失年均超过4 亿元，占全区国内生产总值的6 5 左 右。因气象灾害引发的山体滑坡、泥石流、森林火灾、酸雨等气象次生、衍生灾害 也相当严重。宁夏的气象灾害具有种类多、范围广、频次多、持续时间长、灾情严 重、具有群发性和诱发性等特点。为此，宁夏气象部门建立了应急指挥系统，气象 应急载车工作平台是应急气象服务的基础工作平台，具有高度机动性。根据突发气 象灾害和突发公共事件的应急气象服务需要，随时开赴各种事件现场提供应急气象 9 服务。提高对突发性气象灾害的监测、预报、服务能力，保障省级气象部门对突发 性灾害事件的应急服务工作有序进行。 1 4 论文的主要工作 本文的主要研究内容如下： 1 针对中国气象局下发的气象应急移动( 车载) 系统技术规范( 试行) 提 出的气象应急移动指挥系统应具备的功能，对系统中要用到的关键技术进行了详细 的阐述。 2 对宁夏应急移动指挥系统的设计原则，建设中的关键点进行了分析和论述。进 而提出了系统实现数据传输和应急远程会商等功能的技术方案。 3 详细介绍系统架构和系统组成，从而引入各个分系统的实现。 4 介绍了宁夏气象应急指挥系统主要设备的技术性能指标。 5 介绍了宁夏应急移动指挥系统的应用效果。 宁夏应急移动指挥系统以应对全区气象灾害以及重大活动等现场气象服务需求 为目标，集成先进的通讯、信息加工处理等技术和多种气象探测手段，构建满足宁 夏回族自治区应急气象服务需求的机动性强、反应迅速、服务针对性好的具有强大 网络信息通信功能的车载移动式应急移动指挥系统。应急指挥平台的建设，对有效 减少人员伤亡和财产损失，降低生态环境破坏和社会危害程度具有现实意义。 1 0 第二章建设气象应急移动指挥系统的可行性 2 1 气象应急指挥系统应具备的功能 根据中国气象局下发的气象应急移动( 车载) 系统技术规范( 试行) 提出 的气象应急移动指挥系统应具备的功能： ( 1 ) 气象探测数据的采集和传输 ( 2 ) 卫星通信、远程调度通信( v o i p g s m c d m a 卫星电话) 。 ( 3 ) 现场无线组网覆盖功能。 ( 4 ) 现场图像接入、显示。 ( 5 ) 视频会议功能。 ( 6 ) 语音通信与综合接入调度指挥功能，现场调度通信一( v o i p 集群) 。 ( 7 ) 光纤接入功能。 ( 8 ) 公用无线网络接入功能。 ( 9 ) g p s 导航定位功能。 ( 1 0 ) 野外供电功能。 2 2 气象应急指挥系统关键技术介绍 气象应急指挥系统集应急气象探测系统、应急移动服务信息处理与通信系统、 应急移动决策支持系统和指挥调度系统为一体，需要具有强大的探测能力、信息处 理能力和通信能力。而现有的成熟的气象探测技术、通信技术及计算机技术及能比 较好的实现上述功能。 2 2 1 气象探测技术 气象应急移动指挥系统可以承载便携式自动气象站、车载新一代雷达系统、车 载风廓线仪、移动g p s 探空仪、能见度探测仪、车载便携式气象激光雷达和多要素 大气成分观测仪等设备，该系统不但可以实现对温、压、湿、风等常规气象要素的 观测，还能实现对降水云体的强度、分布范围、云顶高度等其它多种要素进行探测； ( 1 ) 自动气象站：是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集 传输的气象站，主要由传感器、采集器、通讯接e l 、系统电源等组成，随着气象要素 1 l 值的变化，各传感器的感应元件输出的电量产生变化，这种变化量被c p u 实时控制 的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，实现工程量到要素量的转换，再 对数据进行筛选，得出各个气象要素值。可用于对风向、风速、雨量、气温、相对 湿度、气压、太阳辐射、土壤温度、土壤湿度等气象要素进行全天候现场监测。可 以通过多种通讯方法( 有线、数传电台、g p r s 移动通讯等) 与气象系统计算机进行 通讯，将气象数据传输到气象系统计算机气象数据库中，用于统计分析和处理。数 据采集频率较高，每分钟采集并存储一组观测数据。 ( 2 ) 车载新一代雷达系统 车载全相参多普勒天气雷达系统不仅具有多普勒的测速功能，而且还具有测量 粒子形状和相态的双线偏振功能；既能测雨，又能测云。机动性能好，便于外场观 测使用的。既能探测云的宏观结构，又能探测云的微观结构；不但能探测到云中的 流场特征，还能探测到云中的相态；可精确探测降水，又可探测降水粒子的形状和 相态。可以大大加强云、雨物理过程的观测研究，增强对暴雨、冰雹、大风等灾害性 天气的监测预警能力和气象防灾减灾能力。x 波段车载型多普勒天气雷达系统的特 点：全天候工作是天气雷达的一大特点。越是在天气恶劣的情况下，越需要获得真 实可靠的气象数据。其次是雷达连续运行时间相对较长，更适应野外全天候的工作。 主要用于一些地区性实时气象业务和科研的外场试验、重大工程建设的气象保障和 防灾抗灾的气象服务。 ( 3 ) 车载风廓线仪 风廓线仪( w p r ) 是近年来各国应用于气象业务探测的新手段。它采用微波遥 感技术应用多普勒原理对大气进行探测，能反演出大气风场垂直结构和辐散、辐合 等信息。风廓线仪增加无线电声学探测系统( r a s s ) 后并与微波辐射仪或g p s m e t 水汽监测系统配合可实现对大气风、温、湿等要素的连续遥感探测，是一种新一代 的高空大气探测系统。 ( 4 ) 移动g p s 探空仪 g p s 探空系统是近年来迅速发展的高空探测技术，并正在被大多数国家采用， 成为主要的高空气象观测业务系统。g p s 探空接收系统是在无线电探空仪上添加具 有定位功能的g p s 信号接收处理模块，利用全球定位系统的功能，完成对探空气球 的自动跟踪，进行高空探测。利用全球定位系统的高精度定位数据确定气球空间位 置，跟踪精度高。地面不需要雷达跟踪，自动化程度高。该系统在2 0 0 公里范围内 用地面跟踪设备接收探空仪的g p s 预处理信息和传感器实测的大气层各个高度上的 温度、压力和湿度数据，经地面基准g p s 接收、差分处理机处理，计算出探空仪的 精确空间位置和速度，用功能强大的数据终端优化处理出高精度的温、压、湿、风 层结曲线，再处理成天气、气候分析预报所需的各种规格的产品数据文件、报文和 1 2 报表，准实时地传送给各种用户使用。g p s 探空系统具有最佳的探空测风性能指标， 测风精度优于o 2 5 米秒，测高误差小于l o 米。 2 2 2 各种应急通信技术特点介绍 提起应急通信，卫星通信微波通信等通信手段由于本来就具备较强的抗毁能力， 是应急通信的主要技术手段。这些通信系统，一般不对普通大众开放，属于专用的 应急通信系统。相对专用的应急系统而言，通过公众电信网提供应急通信服务，也 是一种提供应急通信的方法。无线通信抗毁能力强，具有机动灵活、组网方便的优 点，是应急通信的有效手段。有线应急通信即常规的国内国际电话网互连网等。特 别是有线公众电信网是全国分布最广泛的信息交换网络，它通达范围广适应性强， 费用低，在自然灾害应急通信中是最基本的信息传递手段。利用有线公共电话交换 网的语音信道，通过综合通信终端设备可以方便的实现中央救灾指挥中心与各地指 挥中心的电话、传真、计算机数据等综合信息的传递业务。但有线应急通信主要通 过光缆，电缆进行传输，受到地理条件的限制且抗毁能力差，一旦被摧毁，通信立 刻被阻断且很难恢复【2 8 1 。 突发事件发生后，通信网络应以无线网络为主，有线网络为辅。 固定电话方式的应急通信：固定电话具有覆盖范围广，受众群体大等优点。一 般情况下，固定电话网络都是应急通信的首选网络，原因在于其费用较低，容量较 大。如通常所说的1 l o 、l1 9 、1 2 2 等紧急呼叫就是一种传统的应急通信手段。 但是固定电话也有不足之处，就是固定电话受到线缆的限制，并不是任何时间， 任何地点都可以用的。原有的应急通信构架并没有考虑由固定电话网来承担应急通 信，一旦发生紧急情况，政府的决策机构和职能部门便会自动用专有的应急通信系 统( 如卫星、微波等通信系统) ，而企业用户和个人用户能够使用的应急通信手段就非 常有限，只能依靠紧急呼n t t n a 务。 移动方式的应急通信：v o l p 集群、c d m a l x 、e d g e 、3 g 、卫星通信等。 ( 1 ) v o l p 指的是在使用了互联网协议的网络上进行语音传输，其中的i p 是代 表互联网协议，它是互联网的中枢，互联网协议可以将电子邮件，即时讯息以及网 页传输到成千上万的p c 或者手机上。从本质上说，v o l p 电话与电子邮件，即时讯 息或者网页没有什么不同，它们均能在经过了互联网连接的机器间进行传输。这些 机器可以是电脑，或者无线设备，比如手机或者掌上设备等等。需要安装v o l p 软件， 用户可以选择一种v o l p 软件安装至台式电脑或笔记本电脑上，然后通过电脑就可以 进行网上通话了。 ( 2 ) 卫星通信简单地说就是地球上( 包括地面和低层大气中) 的无线电通信 站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信具有通信距离远、覆盖地域广、不 1 3 受地理条件限制、投资与通信距离无关及组网灵活等特点，非常易于实现远距离通 信，是现代通信的一种重要手段，在全球已获得广泛应用。同时具有机动、灵活、 实施性好的特点，当重大自然灾害发生，在地面线路受到破坏时，卫星通信往往能 发挥起独特的作用。 卫星通信的优点：通信距离远，建设成本与通信距离无关；不受地理环境影响； 广播方式，卫星覆盖区域内的任何点可实现通信；通信容量较大；可自发自收。 卫星通信的缺点：信号极弱( 毫微微瓦级) ，对技术和设备的要求较高；时延； 多址问题；存在单一故障点；卫星设备系统造价较高，卫星租用链路成本较高。 中国的北斗卫星系统有一个独特的功能，那就是可以发送文字短信，用户可以 一次传送4 0 到6 0 个汉字的短报文信息。在卫星电话暂时因成本等原因难以普及的 情况下，“北斗”的短信功能非常实用。在汶川大地震中，“北斗一号”卫星导航系统在 抗震救灾中发挥了重要作用。地震发生后，中国卫星导航应用管理系统为救援部队 紧急配备了1 0 0 0 多台“北斗一号”终端机。救灾部队携带的“北斗一号”终端机不断从 前线发回各类灾情报告，为指挥部指挥抗震救灾提供了重要的信息支援。j l ) i l “北斗 一号”1 7 日从前方发回“北川余震不断，海子水位不断上升”的信息得到证实后，救灾 人员迅速处置，险情被及时排除。 ( 3 ) 在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有5 0 0 m h z 宽度，为了全球放大 和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器，每个转发器的工作频带宽 度为3 6 m h z 或7 2 m h z 。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不 同的频率，即采用不同的载波，它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来，已 逐渐采用时分多址技术，即每一地球站占用同一频带，但占用不同的时隙，它比频 分多址有一系列优点，如不会产生互调干扰，不需用上下变频把各地球站信号分开， 适合数字通信，可根据业力量的变化按需分配，可采用数字话音插空等新技术，使 容量增加5 倍。另一种多址技术是码分多址( c d m a ) ，即不同的地球站占用同一频率 和同一时间，但用不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术， 具有抗干扰能力强，有较好的保密通信能力，可灵活调度话路等优点。其缺点是频 谱利用率较低。它比较适合于容量小，分布广，有一定保密要求的系统使用。 ( 4 ) 短波通信：利用短波( 波长在1 0 1 0 0 m ，频率在3 - 3 0 m h z 的电磁波) 进行 无线电通信称为短波通信。短波频率自适应技术的发展和应用，极大地提高了短波 通信的可靠性和有效性。自适应应急电台设备体积小，运输安装方便，操作简单， 比较适合机动通信使用。 短波通信优点：通信距离远：如果利用短波传输，短波单次反射最大传输距 离可达4 0 0 0 k m ，多次反射可达上万千米，甚至环球传播。技术成熟：短波通信元 器件要求低，技术成熟，制造简单、设备体积小、价格便宜，在工业、商业、交通、 1 4 邮政等各部门及军事领域中，都得到了广泛应用。顽存性强：短波通信设备目标 小、架设荣誉、机动性强、即使遭到损害也容易修理。由于其造价相对较低，可以 大量装备，因而系统顽存性强。卫星通信系统虽然同样具有远距离通信能力大，而 且容量大，传输可靠，但是其设备复杂，价格相对较高，且安装调试相对复杂。 短波通信缺点：信道拥挤：由于短波通信的信道拥挤、频带窄，因此采用特 殊的调制技术，如单边带调制。这种方法比调幅节省一半带宽，由于抑制了不携带 信息的载波，因而节省了发射功率。但是，短波信道的时变和色散特性，使通信中 可用的瞬时频带变窄，限制了传输速率。天线匹配困难：由于短波波段为1 5 3 0 m h z ， 相对波长为1 0 2 0 0 m ，覆盖了多个倍频程。因此，研制高速全频段跳频且阻抗匹配良 好的宽带天线的难度很大。 ( 5 ) 蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线 通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性， 并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系 统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业 务。在通常情况下，由于通信车在较广阔的范围内移动，并且与指挥调度中心的距 离较远，难以架设线缆，无法利用传统的有线连接方式进行通信。目前通信车采用 的移动卫星通讯系统进行通信造价异常昂贵。每套卫星通信系统的成本为5 0 1 0 0 万 元左右。如果架设基于微波扩频通信技术的专用无线网络，需要建立多个中心基站 进行覆盖，由于城市范围广阔，微波扩频通信设备价格昂贵，网络铺设成本也将很 高，同时施工周期长，而且因为树木和高楼大厦等物理因素的障碍阻挡而影响数据 传输。鉴于以上原因，目前公网上的g s m 和c d m a 网络技术已经成为应急车通信 接入常用的接入技术 ( 6 ) e d g e 是英文e n h a n c e dd a t ar a t ef o rg s me v o l u t i o n 的缩写，即增强型数 据速率g s m 演进技术。e d g e 是一种从g s m 到3 g 的过渡技术，它主要是在g s m 系统中采用了一种新的调制方法，即最先进的多时隙操作和8 p s k 调制技术由于 8 p s k 可将现有g s m 网络采用的g m s k 调制技术的信号空间从2 扩展到8 ，从而使 每个符号所包含的信息是原来的4 倍。之所以称e d g e 为g p r s 到第三代移动通信 的过渡性技术方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的g s m 资源。因为它除 了采用现有的g s m 频率外，同时还利用了大部分现有的g s m 设备，而只需对网络 软件及硬件做一些较小的改动，就能够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏览、 视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务，即在第三代移动网络商业化 之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。 ( 7 ) 3 g ：第三代移动通信技术( 英语：3 r d g e n e r a t i o n ) ，是指支持高速数据传输 的蜂窝移动通讯技术。3 g 服务能够同时传送声音( 通话) 及数据信息( 电子邮件、即时 l5 通信等) 。代表特征是提供高速数据业务。3 g 能够在全球范围内更好地实现无线漫游， 并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子 商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这 种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行 车的环境中能够分别支持至少2 m b p s ( ；l e 比特每秒) 、3 8 4 k b p s ( 千比特每秒) 以及 1 4 4 k b p s 的传输速度( 此数值根据网络环境会发生变化) 。 3 g 主要特征是可提供移 动宽带多媒体业务。 ( 8 ) 互联网应急通信 与固定电话移动通信卫星通信相比，互联网应急通信可能并不会被大多数人所 了解，但互联网在应急通信中的确发挥着作用，而且其作用比其他应急通信方式相 比有过之而无不及。 首先，互联网作为通信网络不仅仅在进行e m a i l ，q q ，m s n ，短消息之类的 传递，而且还传递着其他种类繁多，数据量巨大的消息。如在韩日世界杯上，一些 著名的新闻网站打开一个网页甚至需要好几分钟的时间，给使用者带来极其不便。 第二，电子商务和电子政务的发展离不开互联网。在2 0 0 3 年非典期间，电子商 务和电子政务引起的作用是有目共睹的。 第三，计算机网络一般都是与互联网相连的；通过该连接方式，可以与指挥中心 内部的局域网络相连接，完成数据的交换。 2 2 3 应急现场组网技术 应急通信情况紧急，要求快速组网。在前期完成对设备的简单配置后，无线网 络设备如路由器只要接通电源即可实现自身系统连接，完成组网。 ( 1 ) 应急现场立体组网结构 应急指挥移动平面立体组网如图2 1 ，该组网方案以现场应急指挥车为系统，相 关音视频内容通过3 g 或c d m a 网络经由地面网络传送至上级指挥系统，当地面网 络通讯受阻时可通过海事卫星或宽带卫星将信息传送至上级指挥系统。 1 6 。戤 蠢乙 h _ 单 图2 - 1 突发事件现场应急指挥移动平台立体组网 ( 2 ) 应急现场平面组网结构 突发事件现场应急指挥移动平台地面组网如图3 5 ，该组网方案以突发事件现场 应急指挥移动平台为系统，通过指挥车的视频采集设备，并辅以a dh o e 单兵设备所 组成的多媒体信息采集网，对突发事件形成全面掌控。现场指挥车对现场实时情况 全面掌控的同时，可以经由当地3 g 或c d m a 网络将现场情况经由地面网传送至上 级指挥系统当地面网络出现无法通讯时，亦可由海事卫星或宽带卫星进行传输， 保证上级指挥系统实时了解突发事件现场的最新状况略，。 图2 2 突发事件现场应急指挥移动平台平面组网 ( 3 ) a d h o c 无线自组网多媒体传输系统 ；爨。p一 乳， 3 1 设计原则 的系统技术方案 ( 1 ) 兼容性 统一标准，互相兼容。系统建设所采用的技术体制及标准遵循中国气象局指定 的相关规定和要求，同时考虑与专网和公网的互连，实现相互兼容，达到了互连互 通的要求。 ( 2 ) 先进性 充分运用现代通信与网络技术，提高建设起点，缺报系统先进性、确保系统具 有较长的生命周期、系统机动灵活，操作简单方便、信息交互流畅、系统安全稳定， 具有一定容错能力和抗毁能力的“可移动 的服务体系。 ( 3 ) 可扩展性 系统具有扩展的功能，能满足该领域业务发展的需要，方便应用范围扩大和应 用水平提高，系统中预留设备空间，作为设备省级和扩展的基础；配置的软件便于 维护、升级和扩充，支持二次开发；具有支持多种信息接口的能力。 ( 4 ) 适用性 系统设计和研制充分考虑地域环境的差异，保证在各种恶劣的交通、通信环境 下，系统仍具备机动灵活性、信息( 语音、数据和视频) 对外交互能力和保障工作 人员安全的能力。 ( 5 ) 经济性 系统设计遵循了效益最大化的原则。设计开发充分考虑包括载车、硬件以及其 它资源的合理配置。 ( 6 ) 可靠性 系统设计充分考虑了载车的可靠性，系统的关键设备将采用冗余设计，提高系 统的容错能力，保证系统正常运行，并在系统出现问题时能够及时、自动报警，以 便技术人员能迅速做出反应，及时解决问题。 ( 7 ) 安全性 系统设计充分考虑系统的安全性，包括信息安全、物理安全和电气安全。系统 有完整的、同一的用户权限管理机制，防止非法访问、越级访问和非法操作；同时 系统具有提供安全同志的功能；另外，系统具有可靠、完备的数据备份和数据回复 1 8 的解决方案，缺报数据的安全和完整；此外，系统在供电和环境监控方面采取了有 效措施为服务车提供较好的物理安全和电气安全。 ( 8 ) 可维护性 系统设计充分考虑了系统的可维护性。提供的系统具有简单、直观、方便维护 和管理手段，尽量减少了维护和管理环节。 3 2 建设中的关键点 ( 1 ) 突发事件现场需要迅速建立现场通信网络、远程通信网络和现场应急指挥 系统。 ( 2 ) 突发事件现场一般是一个面，需要建立多个监控点，现场和远程应急指挥 系统必须全面了解事态发展。 ( 3 ) 现场和上级指挥系统之间需要建立稳定、多种传输方式互为备用的可靠通 信网络，便于专家分析诊断和领导指挥决策。 ( 4 ) 信息的安全性至关重要，必须采用相应的加密措施对语音、数据和图像等 多媒体信息进行加密。采用对每个信道进行的加密方式，与数据通信科学技术研究 所合作，安全可靠，并可与国家应急指挥平台互联互通。 ( 5 ) 单一的语音交互是不够的，应急指挥系统、领导和专家组需要通过视频、 图片、数据、文字和语音等信息的交互，才能及时了解紧急事件发展态势，启动相 应的应急预案，进行指挥决策。视频采集传输设备和平台软件与国务院应急指挥平 台具有同样的结构和设计，在系统建立后可与国务院应急指挥平台平稳对接，达到 互联互通。 ( 6 ) 供电 可采用电池供电和车载供电两种方式，车载供电可采用车载电源逆变设备，考 虑稳定和可靠的问题，建议配车载发电机。 ( 7 ) 防雷 防雷的问题在用电设备中必不可少。在车辆改装时需要对整车进行全面的防雷 改装。 3 3 实现数据传输的技术方案 气象应急移动指挥系统可选的数据传输方案有：v o l p 、卫星通信、超短波通信、 蜂窝移动通信技术( g p r