一種大功率高可靠單兵短波應急通信設備

尹富強

（北京圣非凡電子系統技術開發有限公司，北京，102209）

1 我國短波應急通信的現狀

短波通信具有抗毀能力強、通信距離遠，運行成本低等優點，在發生自然災害，公共基礎通信網癱瘓的情況下，短波仍然可以繼續使用。基于短波的應急通信能夠保障通信暢通，具有巨大的經濟和社會效益潛力。

目前我國的短波應急通信仍以傳統的語音通信為主，功能比較單一，操作人員仍然需要一定的專業知識。短波通信領域仍然存在無線電噪聲干擾嚴重，語音通信效果不穩定的缺點。在地形復雜的區域，尤其是地勢落差大的山區，短波通信設備只能通過背負的方式進入現場。現有的背負式電臺通信距離短，無法對突發事件現場實現全覆蓋，因此急需一種大功率、通信效果穩定的短波通信設備進行應急通信。

2 新式短波應急通信設備的設計

針對上述問題，我們進行了調制解調、通信控制、終端軟件等一系列專門的設計。通過這些設計實現了單兵短波應急通信設備大功率、小型化、通信距離遠、通信效果穩定、可靠的要求。

2.1 調制解調設計

調制解調模塊采用北京圣非凡公司的軍轉民技術，專門針對短波信道特點進行設計。硬件電路以DSP 芯片為核心，由高速數據存儲器、快閃存儲器、音頻接口電路、A/D、D/A 電路等組成。具備糾錯編碼、數字調制、頻偏校正、自適應均衡、數字解調、糾錯譯碼等功能。

調制部分的功能簡介如下：

（1）編碼糾錯電路：編碼糾錯電路完成輸入信號的編碼糾錯，可用的糾錯編碼有卷積碼等；

（2）調制電路：調制電路接收經編碼和交織的信號，完成信號的擴頻調制；

（3）DA 電路：接收調制電路送來的調制數字信號，進行數模轉換，經濾波，變成音頻信號送到短波電臺。

解調部分的功能簡介如下：

（1）AD 電路：接收短波電臺送來的音頻信號，完成A/D 轉換；

（2）信號檢測電路：一旦檢測有音頻信號，啟動解調電路；

（3）同步電路：檢測到信號后完成載波同步、位同步和幀同步；

（4）解調電路：完成擴頻解調；

（5）解交織電路：對解調后的數據進行解交織，恢復原有數據序列；

（6）譯碼電路：去除可以糾正的錯誤，對不能糾正的錯誤通知主電路；

該電路的抗干擾能力強，優于國內同類產品，適合信道惡劣條件下的短波通信。表1 為調制解調電路誤比特率和漏啟率。

表1 調制解調電路誤比特率和漏啟率

2.2 終端軟件設計

作為單兵設備，便攜是一項重要指標，因此控制終端的設計很重要。本著操作簡便、上手容易的原則。我們選用市場上流行的Android 操作系統的手機作為控制終端。

控制終端軟件基于Android 系統開發，軟件界面類似QQ、微信等常用通訊軟件。支持文字信息的編寫發送、接收顯示等功能。軟件具備接口自動識別、選擇功能，控制終端可以自動識別主機設備的端口號，并自動進行連接；軟件具備通信記錄的自動存儲功能，可以對通信記錄進行自動整理、存儲，便于操作人員日后查閱。

2.3 通信控制設計

隨著WiFi、藍牙等物聯網設備的普及，無線通信應用場合越來越多。控制終端采用無線通信方式控制主機設備，可以使得整個整套設備的操作更加靈活方便。WiFi 通信支持多個接入，而且通信距離遠，數據傳輸快。WiFi 通信模塊以STM32F205 芯片為核心，將調制解調模塊的串口數據轉換成TCP/IP 協議，與控制終端進行通信。WLAN 采用IEEE802.11b/g/m 標準，串口波特率2400～119200。其程序流程圖如圖2。

2.4 大功率通信設計

目前市場的單兵短波通信設備，功率最大只有30 瓦。電臺在發射時，其輸出端電壓很高，操作人員在操作電臺時，如果操作不當會有人身危險。

新型的單兵短波應急通信設備，在操作時可以將主機設備放置在地面上，操作人員通過控制終端設備，利用WiFi遠程控制主機的發射，擺脫了數據傳輸線纜的限制，這樣保證了操作人員的人身安全。

在供電方面，選用中原電子特制的大功率鋰電池組。該種鋰電池組，體積小、重量輕、能量密度大，最大輸出電流可達25A，能夠保證電臺在100W 方式下連續工作兩小時。

新的操作方式和供電方式，保證了單兵短波應急通信設備能夠在大功率下進行通信，并且具備很高的安全性，而且設備體積小、重量輕，只有7.5Kg，完全符合單兵使用要求。

圖2 WiFi 模塊程序流程圖

3 設備測試情況

2017 年，我們與國家地震救援隊在四川省北川縣進行了實際通信測試。其中一部單兵電臺放置在北川縣防震減災局，一部進行移動測試。具體實驗數據如下：

表2 移動臺與固定臺通信試驗記錄表

從試驗數據來看，我們的單兵短波數傳應急通信設備抗干擾能力強，無盲區覆蓋整個試驗區域，沒有出現一次數字通信錯誤，能夠完成緊急情況下的應急通信保障。在開坪鄉大橋附近，山高谷深，落差達400 米，測試時無手機信號，語音無法通信，但是單兵短波數傳應急通信設備仍然可以正常數據通信，得到了北川防震減災局和綿陽市防震減災局的一致好評。

此外我們還在甘肅省白水江國家級自然保護區以及內蒙古自治區赤峰林業局、高格斯臺國家級自然保護區進行了實際通信測試，試驗表明在各種復雜地形下，其他通信手段都無法通信的情況下，這種單兵短波應急通信設備能夠成為應急通信的堅實保障，是電力、公安、消防、森林防火、搶險救災等部門應急突發事件較為理想的通信指揮設備。

4 結束語

我國是一個自然災害頻繁的國家，應急通信是應急處理指揮的一個重要環節。單兵短波應急通信設備在應急通信領域具有明顯的優勢，隨著國家對軍民融合力度的進一步加大，這款以軍轉民技術為核心的短波應急通信設備存在廣闊的應用前景，具有巨大的經濟和社會效益。在國家、地方發生突發事件時，在遭遇中特大自然災害時，在公共基礎通信設備失效的惡劣情況下，這款單兵短波應急通信設備能為防災、抗災、減災提供安全、可靠、堅實的通信保障。