業余無線電在應急通信中的應用探討

胡祥

南京市人防指揮信息保障中心

0 引言

人防指揮通信單位承擔著在突發應急事件中的現場指揮任務，良好的通信網絡是一切決策、指揮和調度的前提。無線通信系統由于具有環境適應能力強、組網方便快速等方面的優點，在應急通信中具有無可替代的作用。

當前，在人防應急通信中使用到的主要包括移動、電信、聯通三大運營商提供的公網移動通信系統，各地人防部門自己組建的專網集群通信系統。由于較少考慮到業余無線電通信系統，因此在應急救援中難以實現與民間救援志愿者之間的有效通信聯絡。

目前人防專業隊大多由來自民間各行各業的志愿者組成，通常都會攜帶一些自己的通信設備。而救援專業隊中，很多救援隊員都是業余無線電系統的愛好者、使用者。如果人防通信系統中缺少業余無線電相關設備及應用，可能會造成通信不暢的問題。例如：某地發生自然災害，運營商網絡遭到損害，無法提供相應的通信服務，民間救援志愿者作為人防專業隊的組成部分，深入災區，由于人防專網覆蓋能力有限，不可能實現全域覆蓋，且終端數量有限，無法發放至全部救援志愿者手里，專業救援隊一般只會攜帶業余無線電設備進行對外溝通。這就需要人防應急通信網絡中要具備與之相關的轉發節點，以便能夠及時準確地將災情上報給指揮所，進行合理決策調度。

但是目前，在人防的應急通信網絡建設中較少考慮到這方面的通信需求，在今后的無線通信網絡規劃建設中需著重加以考慮，在系統中建設一批具備全面無線通信能力的樞紐節點。這種樞紐節點，應該具有公網通信、專網通信以及業余無線電通信等全方面的通信能力，可以將業余無線電臺接收的信息通過專業集群通信系統或者公網通信系統、衛星通信系統等多種方式轉發，實現上可聯通指揮所，下可溝通專業隊員，補足相應的通信短板。

1 業余無線電通信系統

1.1 業余無線電簡介

業余無線電通信是整個無線電通信世界中一個重要的組成部分，是一項鼓勵人們去從事無線電收發信實踐的業余興趣愛好活動。我國有為數眾多的業余無線電愛好者，他們平時從事自己的本職工作，但大多熱心公益活動，在發生突發事件時，這些業余無線電愛好者及其自身持有的業余無線電臺等設備可以很好地參與進人防應急救援活動中。

業余無線電從無線電頻譜使用來看，主要工作在短波及V段/U段超短波頻段。各地無線電愛好者在業余頻段內架設有無線電中繼電臺，實現呼叫轉發功能，有的網絡已能較好地覆蓋城市大部分地區。無線電愛好者自身持有的無線電臺也數目繁雜，有手持臺、背負臺、車載臺及基地臺等多種形式，具有一定的靈活機動性。但與此同時，業余無線電由于受限于頻率帶寬，網絡搭建缺少規劃與前瞻考慮，與運營商公網無線通信系統及人防專網無線通信系統相比，使用時容易出現通聯效果差、信號干擾大、接收效果差等問題。作為解決方式，本文認為，應該依托于建設中的人防專網無線通信系統，在發生應急事件時，人防專網系統應能主動前置，以人防機動指揮系統作為全業務無線通信樞紐節點，與業余無線電系統主動建立聯系，將前方信息實現高質量轉發。

1.2 業余無線電在應急通信中的作用

在歷史上，業余無線電愛好者（HAM）多次參與各種突發重大自然災害的應急通信活動。比如，1985年發生的墨西哥大地震，地震強度8.1級，造成了8000多幢房屋建筑物嚴重受損，7000多人死亡，一萬多人受傷以及數十萬人無家可歸。由于地震破壞，通信中斷，這時候幸虧依靠了一部業余無線電臺，向外傳遞災區信息。又如, 2004年的印度洋9.3級強震引發大海嘯，安達曼和尼可巴群島嚴重受災，只能依靠業余無線電臺為當地實現對外聯系。

在我國歷史上，1988年中日尼三國聯合攀登珠峰的活動，也是通過業余無線電聯系到了日本無線電愛好者，日方人員通過長途電話將登山隊當時遇到的情況傳遞給了北京的總指揮部。

2008年的汶川地震，我國各地很多業余無線電愛好者參與了震后的救災救援活動，在地震后的第二天，5月13日，四川省就組成了業余無線電應急通信網指揮中心，以BY8AA作為主控臺呼號，納入省抗震救災指揮系統。在當地公眾通信網恢復之前，業余無線電通信成為主要通信手段之一。鑒于無線電愛好者在抗震救災發揮的重要作用以及突出表現，受到了政府、無線電管理機構以及當地民眾的贊揚，美國無線電轉播聯盟APRL也將“2008年人道主義獎”授予了四川抗震救災的業余無線電愛好者們。

2 業余無線電在人防應急通信中的典型應用技術

應急通信的主要目的是獲得對象點的地理位置信息，與之建立語音、文字、圖像或者視頻等形式的溝通，從而交流信息。利用業余無線電相關技術，可以實現這一目的。下面簡要探討幾種簡便有效的應用技術，以及如何與人防通信專網、公網相結合，更好地發揮業余無線電應急通信的作用。

2.1 APRS（自動數據報告系統）

APRS是“Automatic Packet Reporting System”的縮寫，即“自動數據報告系統”，它是業余無線電愛好者們通過業余無線電臺傳輸實時位置信息、氣象信息、遙測信息和短消息的一種應用。為了更好地利用APRS系統，實現在人防應急通信中的位置管理功能，我們需要在自己的樞紐節點快速架設自己的APRS網關，基于TCP/IP協議，能夠將接收到的APRS信息上傳至Internet網絡，或者直接利用專用電路上傳至人防IP專網，將前方救援位置實時顯示在后方指揮所大屏。

我們在樞紐節點搭建的APRS網關需要具備的功能有：向RF（無線電波）和APRS-IS（互聯網服務）網絡發送自身的臺站信標，接收APRS-IS網絡中的實時數據并顯示，接收RF網絡中的信標、氣象報告等APRS數據并傳入骨干網，傳遞和收發APRS短消息等等。搭建一個APRS網關需要一部電臺、一個KISS模式的數字通信節點控制器（Terminal Node Controller，簡稱TNC，可理解為APRS數據的編解碼器，KISS是TNC使用的一種通信協議，因此又稱KISS TNC、KISS MODEM）、一個運行APRS軟件的終端（電腦、路由器等），以及他們之間的連接線、供電設備等。

APRS網關搭建及地圖位置分別如圖1和圖2所示。

圖1 APRS網關架設

圖2 APRS地圖位置

通過可視化的地圖位置及軌跡顯示，后方指揮所內的指揮員可以方便地了解應急救援活動救援點的確切位置，并可與之發送短信息聯系，為指揮、調度、決策提供現場依據。我們可以利用人防現有的指揮通信車作為一個與業余無線電愛好者通信的樞紐節點，人防指揮通信車裝備有衛星、4G/5G、人防超短波專網等多種通信設備，具有IP互聯及轉發能力，可將音視頻以及計算機IP信息以視頻會議或者內網互聯方式傳送給后方指揮所。在樞紐節點，需要裝備高增益的U/V段天線，利用業余無線電頻率，可以覆蓋數十公里范圍，也就能直接接收到數十公里內救援隊員攜帶的業余無線電設備發送的位置信息。如果救援地域公網通信未中斷，也可以利用4G/5G網絡實現手機APRS位置報告，更加方便地了解救援人員的實時位置信息。

2.2 SSTV（慢掃描電視）

在突發應急救援活動中，有時候單純建立語音通信是難以了解事發點真實完整的現場情況的。但限于業余無線電系統的頻率帶寬以及編碼調制方式，很難實現運營商4G/5G或者寬帶化專網通信系統的實時視頻通信方式。但是，有一種SSTV的數據傳輸技術可以實現較為清晰的圖片傳輸。

SSTV是英文Slow Scan Television的簡稱，中文的意思是慢掃描電視。具體地講，SSTV就是將視頻設備所取得的圖像，經掃描變換器變換后，通過無線電發送出去，再由接收設備接收。由于設備比較簡單，只能以單張圖片為單位接收傳送，速度較慢，故稱為慢掃描電視。SSTV屬于一種窄帶電視模式，普通的電視需要的帶寬較寬，一般需要數兆帶寬，而SSTV占用的帶寬則小得多，僅需要數KHz帶寬，一般在數秒到數分鐘時間內完成靜態圖片的傳輸。典型的SSTV連接如圖3所示。

圖3 SSTV連接示意圖

SSTV系統利用發射端的電腦軟件，將現場圖片編碼成連續的音頻信號，再通過連接的無線電臺發射出去。接收端無線電臺接收到連續的音頻信號后，輸入進接收端電腦，軟件再將音頻信號解碼為現場圖片。

在突發應急救援活動中，與APRS系統相似，也是利用人防機動指揮車搭建的樞紐節點，接收搜救隊員傳回的應急地點現場圖像。搜救隊員僅需要攜帶便攜式電腦以及業余無線電臺即可聯通樞紐節點，操作便捷。樞紐節點接收到這些現場圖像后，可以再利用車載衛星通信系統，或者專網通信系統等方式將現場圖像傳輸給后方指揮所，能讓指揮員更全面地了解現場真實情況。

2.3 短波、莫爾斯碼

短波通信作為人防應急通信的保底通信手段，一直在人防應急通信中具有重要的作用。在現有的機動指揮車及指揮所建設規范中，都明確了需要配備短波電臺。很多業余無線電臺也具有短波通信能力，這對于遠距離跨區通信具有一定的現實意義。畢竟在運營商公網系統不能使用的時候，人防專網集群是不可能完成全域覆蓋的。同時，限于超短波系統傳輸距離有限，如果需要遠距離通信，只有選擇短波通信方式。

在眾多業余無線電愛好者中有不少人參與過短波通信及莫爾斯碼收發報訓練，很多愛好者甚至會參加一些CW（等幅報）模式的莫爾斯碼抄收報比賽，能熟練利用相關設備，具備良好的操作技能。利用莫爾斯碼在短波電臺CW模式下抄收報文，發送簡短信息，得益于CW模式所需設備簡單、占用頻帶很窄而發送效率較高，可以有效地實現應急情況下的遠距離通信。本文認為，在人防平時短波訓練中，可以適當邀請業余無線電愛好者參與，進行短波通聯測試，將一些核心的業余短波電臺納入人防短波呼叫表中，為日后的應急通信做好準備。在應急通信中，利用人防機動指揮車中配備的短波電臺作為樞紐節點，架設新一代主動磁小環等接收效果好的短波天線，可以增強與業余短波電臺的聯通能力。

3 結束語

通過一些契合的應用技術及手段，可在應急通信中實現與以業余無線電愛好者為主體的民間救援力量進行信息傳遞，為指揮員指揮決策提供更多更全面的現場信息依據。

正因如此，今后在人防應急通信建設中應該對業余無線電通信系統加以綜合考慮，在機動通信車內架設業余無線電臺及高增益天線等設備，健全人防全業務節點通信能力，實現公網通信、專網集群通信、衛星通信與業余無線電通信的有效聯通，這將在應急通信中發揮不可替代的巨大作用。