淺談廣播電視場強覆蓋車載路測系統設計

郭 倩

（北京同方吉兆科技有限公司，北京 100083）

1 引言

隨著廣播電視的發展及全國CMMB網絡建設與運營工作的開展，各省市電視臺都在積極推廣調頻、電視同步網及移動多媒體網絡的建設工作，除了大力進行播出的數字化改造，努力提高節目內容和節目形式的可聽可看性外，還希望擴大播出信號的覆蓋面，掌握信號的發射質量，場強測試在其中就起到了至關重要的作用。為此，研制的車載式場強覆蓋路測系統可實時收集汽車經過路段的場強數據，從而得出全省廣播覆蓋效果的表格和圖形，為省級廣播電臺的決策和運行提供一套技術數據。

2 系統框架結構

根據國內不同標準，可分為地面電視、調頻廣播、移動多媒體廣播等場強覆蓋路測系統。筆者主要針對移動多媒體廣播路測系統進行闡述。

該系統具備對移動多媒體廣播信號高精度的測量和解調能力，可分析信號，并帶有電子地圖，可將采集的數據顯示在相應的地理位置上，圖文并茂，有助于測試人員分析現場狀況及道路導航，同時可對數據進行不同形式的分析處理。根據需要還可擴展其他監測設備，如各種類型的頻譜儀等，具有良好的擴展性。軟硬件合為一體，測試方便，便攜性和穩定性高。

如圖1所示，路測系統由五大部分組成，即信號天線（吸頂式）、GPS 天線（吸頂式）、溫/濕度傳感器、車載逆變器和工控機。其中，工控機中包含了路測儀的硬件系統和軟件系統，實現了路測一體化，操作方便。

3 系統主要模塊功能設計

3.1 系統原理圖

路測儀系統原理如圖2所示。

路測系統主要部分是軟硬件結合為一體的工控機，硬件部分主要完成數據的采集工作，軟件部分主要對硬件采集到的數據進行分析和存儲。使用者只需要接好測試天線、GPS天線及傳感器就可以開始測試，所有測到的數據均由安裝在工控機系統中的監控軟件體現出來，軟件還可以對解調的數據以不同的方式進行分析、回放，也可以遠程訪問。系統可以外接車載逆變器，當工控機電力不足的情況下提供充足的電源，同時還可外接其他設備，如頻譜儀等，方便測量使用，便攜性強。

3.2 路測儀硬件系統

此部分主要負責實時采集GPS數據、溫/濕度數據以及解調、解碼的信號數據，并完成測量頻道電視節目的監聽和監看。

路測儀硬件原理如圖3所示。硬件部分由GPS模塊、溫/濕度檢測模塊、信號解調模塊和電源模塊組成。其中，信號解調模塊輸入端口接測試天線，輸出端口為USB，主要負責將射頻信號進行解調，提供需要監測的數據，然后傳送給PC軟件，如場強、誤包率、音視頻數據等。GPS模塊主要提供地理信息數據，輸入端接GPS天線。溫/濕度傳感器提供測量環境的溫/濕度。GPS模塊與溫/濕度檢測模塊通過一塊數據轉接板供電，該數據轉接板同時負責把兩路數據整合后通過RS-232接口傳送給PC軟件。電源模塊負責給數據轉接板和信號解調板供電。

3.3 軟件系統

軟件采用Visual Basic（簡稱VB）語言編寫。VB具有豐富的數據庫功能，便于對接收到的監測數據進行處理。軟件設計主要包括以下4方面。

1）數據采集處理模塊

主要負責與數據轉接板和解調板通信、數據格式轉換及數據緩存的處理，通信接口為RS-232和USB接口。采集頻率以1 s為周期進行，可同時測量多個頻點，實時反映當前情況，數據包括GPS數據、溫濕度、場強、誤包率等。

2）數據顯示模塊

主要負責對采集數據的各種形式的表征，主要分為本地顯示和遠程監測。遠程監測可以通過以太網或移動通信網回傳數據[1-4]。本地顯示主要包括：

（1）地圖顯示

軟件植入較為精準的電子地圖，可以使用Supermap，Mapinfo和ArcGIS等不同格式的地圖實現對廣播電視監測站點的監控管理，對地理數據的可視化表達是其重要功能之一（見圖4）。通過GIS能夠在地圖上標識出廣播電視監測臺站和監測對象的詳細地理位置，例如數據庫中已知的發射臺地址、監測臺站的站址以及其他相關信息，把采集到的場強數據依照行車軌跡顯示在地圖上，使測試者可以直觀地看到覆蓋情況[5]。同時具備地圖放大、縮小、測距等基本功能，方便使用，還可對實時數據和歷史數據進行顯示。

（2）曲線圖顯示

主要對場強和誤碼/誤包率進行實時統計。在測量過程中對數據實時統計，采集到的實時數據以曲線圖方式顯示，縱坐標為數值單位，橫坐標為時間。

（3）柱狀圖顯示

主要對場強和誤碼/誤包率進行歷史數據統計（見圖5）。選擇要統計的數據庫，對數據庫中的歷史數據進行統計，以柱狀圖方式顯示，縱坐標為所占百分比，橫坐標為各門限參考值。

（4）報表顯示

在測量過程中或歷史數據回放過程中，可對場強數據進行實時比較，生成相對應的極值和平均值，便于實時分析。對頻率、坐標范圍、采集時間、數值范圍等可進行多維度組合的查詢，查詢結果可以導出Excel文檔，同時可將導出的數據導入谷歌地圖，可選擇數據庫，對關心的數據進行條件查詢。還可以對地圖中的場強點進行選擇，并顯示所選擇的場強數值及經緯度數據。

3）后續數據處理模塊

本模塊主要實現對采集數據的存儲管理。

首先，應具備數據庫存儲功能，對收集到的數據進行實時存儲。主要包括兩種類型的數據庫：基本測量數據庫，對某時某地測量的數據進行存儲，包括時間、經緯度、各測量數據和溫/濕度；塔坐標數據庫，可在地圖界面設置參考點，以便分析數據，包括經緯度、名稱和備注。

其次，應具備音視頻播放功能，即可設置節目起始時隙來播放想要觀看的節目視頻，同時可對音視頻文件進行存儲（可自選路徑存儲）。

4）設置模塊

為了使測試系統正常工作,在測試前必須通過計算機對測試設備的相關參數進行設置，主要對所要測試的頻率、場強電平及各種誤碼率門限、解調模塊的參數及頻譜儀進行通信地址等信息的設置。

3.4 供電系統

由于是路測系統，一旦硬件設備電源耗盡就要有供電設備為其供電，取電方式可以為汽車點煙器電源供電、汽車發電機供電、車上附加蓄電池供電、UPS供電或車用逆變器供電。電源主要為工控機、數據轉接板、解調模塊供電。應當能夠保證以上設備同時使用3 h以上。這里選擇的是車載逆變器，因為考慮到逆變器的轉換效率一般為70%～80%，而目前插在點煙器上的逆變器最大功率為200 W，大于150 W，需要用電瓶夾從電平取電。系統整體功率為解調模塊、GPS模塊、溫/濕度傳感器和工控機功率之和。

3.5 系統結構

路測系統采用軟硬件一體化，即軟件和硬件部分都封裝在一個工控機中。這樣在測量時可以減少連接設備的數量，方便攜帶，如圖1所示。主要接口應具備USB，RS-232和RJ-45以太網口。由于此設備用于車載，要考慮重量、防震、散熱和工作溫度適當等情況。

4 實際運行情況

路測系統安裝上天線、電源就可投入運行，不分地點，內置電池可持續工作3 h，測試人員可以隨時隨地分析覆蓋效果。目前該系統已經投入到北京、成都等多省市進行組網分析使用，使用效果良好，幫助用戶掌握、了解各頻率節目在地市的覆蓋效果。

[1]余恒，莫釗，夏曉輝.廣播覆蓋效果遠程監測記錄系統的研制[J].廣播與電視技術，2003（2）：80-83.

[2]林燕瓊.基于嵌入式系統的廣播覆蓋效果檢測記錄裝置的設計[D].江蘇：南京理工大學，2006.

[3]劉向陽，陳超，路旭濤.電視信號場強儀的基本原理及功能簡介[J].科技信息，2007（28）：335.

[4]曹麗霞，張理康.淺談廣播電視流動監測車的設計[J].西部廣播電視，2003（3）：50-51.

[5]李光.地理信息系統在廣播電視監測中的應用與探討[J].廣播與電視技術，2007（11）：112-114.