移动卫星应急通信系统解决方案XX
移动卫星应急通信系统解决方案XX 移动卫星应急通信系统解决方案
,移动卫星车(船)载站
北京XXXXXXX公司
目录
一、公司简
介 ..................................................................... .. (3)
二、概述...................................................................... (3)
三、解决方
案 ..................................................................... .. (4)
四、系统介
绍 ..................................................................... .. (6)
4.1 系统概述...................................................................... ...................................................... 6 4.2 系统功能模块 ..................................................................... .. (6)
4.2.1 移动卫星车载站系
统 ..................................................................... (6)
4.2.2 全天候远程监控系
统 ..................................................................... .. (11)
4.2.3 单兵通
信 ..................................................................... . (15)
4.2.4摄像系
统 ..................................................................... .. (16)
4.2.5 屏幕显示系
统 ..................................................................... .. (16)
4.2.6音响系
统 ..................................................................... .. (16)
4.2.7 视频会议系
统 ..................................................................... .. (17)
4.2.8 远程监示系统(图像回
传) .................................................................... (17)
4.2.9 IP语音电话及集群通信系
统 ..................................................................... . (17)
4.2.9 硬盘录像系
统 ..................................................................... .. (18)
4.2.10 控制计算
机 ..................................................................... . (18)
4.2.11灯光照明系
统 ..................................................................... . (18)
4.2.12空调系
统 ..................................................................... (18)
4.2.12其它设
备 ..................................................................... ....................................... 18 4.3 系统特点...................................................................... .................................................... 19 4.4主要技术参
数 ..................................................................... . (19)
一、公司简介
略
二、概述
移动卫星应急通信系统(简称“动中通” )是我公司与航天时代电子公司第十三研究所共同规划开发的、应用惯导技术、卫星通信技术、单兵通信技术及视音频压缩传输等多项领先技术的先进通信系统。
该系统采用自主跟踪、信号闭环、无线视频传输等新技术，实现了移动载体在运动中通过卫星实时不间断传输语音、数据、视频图像、传真、互联网等多媒体信息，该系统的开发实现了应急通信领域的一次重大技术突破。该系统除了具有一般机动卫星通信车可机动布置应急通信外，还可在运动中实时进行10MHz以上带宽卫星通信，业务应用突破了地理位置的局限，灵活机动。系统实现了点对多点的视频、语音和数据等多媒体信息的双向高速传输和移动办公，为突发事件的紧急处理、远程指挥调度、重大军事演习提供了先进、快速、高效的通信手段，是军队系统通信信息平台与信息化应用系统的有效延伸。
该系统机动性强，开通、传送通信业务方便快捷，同样适用于除军队系统以外如公安、消防、煤矿抢险救灾等突发公共事件情况下的应急通信，也可用于重大活动或事件的临时性通信保障。
三、解决方案
根据用户的需求情况，首先需要建立现场到本部间的通信通道，然后基于该通道实现各种应用。采用系统，用户可以根“动中通”系统据现场情况选用卫星通信、地面2M传输、以太网以及CDMA/GPRS等方式建立通信通道。
下图是通过卫星通信建立通信通道的解决方案，通过卫星建立“动中通”系统与卫星地面站的通信。
卫星
视频会议
指挥部
无线视频
调度中心用户网络
远程监控卫星小站专家移动应急通信车服务器群 IP电话与
移动办公
集群通信
基于应急通信车与本部间建成通道，通过应急通信系统可实现如下功能: , 视频会议:通过视频会议系统参加或召开电视电话会议; , IP语音电话:通过IP电话系统与PSTN(普通电话和手机)以及公安程
控交换网内电话通话;
, 调度指挥:单兵系统对现场人员进行指挥和工作调派以及实现现场人员
间的交流;
, 声音图像回传(现场监控):通过网络视频编码系统将现场的声图像通过
网络通道进行回传，然后在单位本部指挥中心显示屏上显示。 , 无线视频:通过单兵无线通信视频系统将现场的声音图像向指挥通信车
进行高品质回传;
, 远程办公:通过笔记本电脑及现场的无线局域网访问公网或专网进行远
程办公;
, 现场照明:通过升降杆照明以及车外照明灯进行现场照明; , 现场扩音:通过喇叭扩音系统进行现场扩音指挥和宣传等; , 全天候远程监控,通过全天候远程监控系统对目标实施远距视频监控。
四、系统介绍
4.1 系统概述
移动应急指挥通信系统配备了视频会议系统、IP语音电话系统、视频监视系统、无线摄像系统、全天候远程监控系统、无线局域网系统、短波/超短波电台、灯光照明系统、喇叭扩音系统、屏幕显示系统、电源系统以及升降照明摄像系统、移动卫星通信等，可以在任何地点、任何如何时间与军队视频会议系统、军队电话
交换系统系统实现互通。该系统基于IP网络，具备强大的扩展性，能够结合各类信息通信应用系统进行设计与升级。
4.2 系统功能模块
4.2.1 移动卫星车载站系统
1. 主要性能指标
1.1 卫星通信性能
a. 工作频率
发送:14.0GHz,14.5GHz
接收:12.25GHz,12.75GHz
b. 信息速率:8192Kbps;
c. 调制解调方式:MPEG-2/DVB-S。
1.2 天线及伺服系统主要指标
a. 天线类型:1.2米环馈天线;
b. 工作频率:Ku;
c. 天线增益:接收42.5+20lg(f/12)db;
发射43.6+20lg(f/14)db;
d. 天线指向范围:方位角:转角不限;仰角30 o,90o;
e. 转台最高跟踪转速:30 o/s;
f. 静态对星精度:0.10 o;
g. 动态跟踪精度:0.2 o;
h. 初始对星时间:?180s;
i. 重捕时间:?10 s;
j. 卫星信号遮蔽稳定时间?30min
1.3 环境适应性
本车应能在未加修整的道路上，在开阔、起伏和丘陵地形上，以及在冰雪、泥泞及沙土路面上行驶工作，并能在下列环境条件下工作、贮存和运输。
a. 温度
工作温度: 0?,+40?(舱内)
-5?,+50?(舱外)
贮存温度:-10?,+60?
b. 相对湿度:95?3,(在30?,60?情况下)
2. 伺服系统
2.1 系统组成
天控系统主要由八部分组成:激光捷联惯导系统、稳定控制与导航计算机、伺服转台、天线、信标接收机、主控计算机、GPS接收设备、手动调整控制器。天控系统组成原理框图见图2。
卫星
手动控制器人机界面
主控计算机
天线信标A/D接收机
极轴
RS232中框
激光捷联稳控计算机外框惯导系统
RS232
M中框伺外框伺DSCD服电机服电机C
GPSRS232
图2伺服系统组成原理图
3.1.1捷联惯导系统
捷联惯导系统是目前国内先进的惯性导航和姿态测量系统，正逐步应用于航空航天领域。在移动卫星通讯车上，它是车体和天线的方位、水平姿态以及运动状态测量的核心设备。内部包括三只陀螺、三只石英加速度计和相应电路。由于陀螺固态性、线性好的特点，捷联惯导系统具有测量精度高，抗冲击振动能力强，工作寿命长，启动时间短等优点。
3.1.2 稳定控制与导航计算机
稳控计算机使用PC-104，奔腾级CPU。接口电路主要包括IMU数据采集电路(DSC)、伺服电机驱动电路(MDC)等。
3.1.3伺服转台
伺服转台采用航天惯性器件标定用三轴转台技术，为外、中、内三轴结构。外轴控制天线方位，中轴控制天线俯仰，内轴控制极化角。高精度交流伺服电机安装在外、中、内轴上，转台的旋转定位由稳控计算机驱动伺服电机控制。 3.1.4 主控计算机
主控计算机使用Pentium ?工业控制计算机，显示屏为触摸屏。主控计算机通过串口与稳控计算机通讯，从A/D卡采集信标电压。操作人员可以通过主控程序界面完成天控系统各项工作流程。
3.1.5 供电设备
整套系统采用单相220V，50Hz交流电，取自车内电源。 3.2 系统工作原理捷联惯导系统中的陀螺和石英加速度计精度非常高，可以精确测量当地重力加速度和地球转速，从而计算出车体的方位和姿态角，以此为根据驱动天线指向卫星—这就是捷联惯导系统初始对准的过程。当通讯车开动后，其方位、姿态和位置不断变化。这时，捷联惯导系统进入导航模式，实时精确测量方位和姿态的变化，这样就可以驱动电机维持天线的指向。天线的精确指向可以通过信标信号用极值法微调。
显然，只要捷联惯导系统不停止工作，车体的方位和姿态便可实时测出。根据方位姿态的变化信息，稳控计算机解算处理后反向驱动支承天线的方位和俯仰轴电机，维持天线指向不变。由于在天线的指向稳定过程中，不使用卫星信号，因此卫星信号的遮挡或因其它原因造成的信号丢失，都不会影响天线的指向。采用惯性组合或平台组成的动基座上的天线稳定系统不怕遮挡，不怕卫星信号的暂时中断。只要天馈系统正常，随时可恢复通讯。
3.3 系统设计
前已述及天线伺服系统采用了三轴转台技术应用于天线伺服系统设计中，考虑到天线伺服系统的特点:要求支承系统轻巧，有适当的刚度，响应要快，因此在设计上采用了铸铝结构，交流伺服电机加齿轮减速驱动方案，三个轴均配有绝对式编码器反馈位置信息。
3.3.1方位驱动机构
方位轴垂直放置，通过齿轮传动由伺服电机驱动。系统分辨率很高，对跟星不会有不利影响。在用位置微调法精密对星时，系统分辨率高，可更精确对星。
方位轴上还放有绝对式光电编码器，其特点是系统上电后可立即知道天线指向，系统不用做回零动作便可驱动天线到指定位置，加快了对星进程。外框方位轴内还装有波导关节和滑环输电装置。波导关节上行频率为14.0,14.5GHz，插入损耗0.2db，驻波比1.2，平均功率300W，峰值功率300KW;下行频率950,1750MHz，插入损耗0.35db，驻波比1.2，平均功率100W，输电滑环约40环，使用对象为内中轴伺服电机信号，光电编码器信号和限位、保护等信号。 3.3.2 俯仰轴驱动结构
俯仰驱动机构在设计上与方位驱动机构相似，因俯仰轴工作角度范围为30 o,90o，故未装波导关节和输电滑环。但装有机械和电气限位装置，以保护天线系统。天线软波导与方位轴上的上行波导关节相联。
有机械和电气限位装置，工作范围25 o,95o
3.3.3 极化调整机构
极化调整机构与俯仰驱动机构相仿。
3.4 手动控制器
为了便于使用，提高系统可靠性，在天线伺服系统中加入了手动控制器。它独立于由主控计算机和捷联惯组组成的天线伺服控制系统。有自己独立的操控面板和数显装置。它的核心控制器是高可靠PLC控制器，触屏操作。可直按动方向和俯仰键驱动天线转动，完成手动找星，再通过信标机信号手动精确对准。
4 卫星通信系统
4.1系统组成
Ku频段1.2米数字卫星电视传输系统，可用于通信业务的实时传输。该系统主要由以下设备组成:
a.美国XICOM 公司1:1 XTD-750K,XTD-400K内置L波段上变频器(BUC)天
线安装式行波管(TWTA)750瓦和400瓦功率放大器做1:1不对称备份;
b.美国RadyneComStream公司的SE4000型L波段输出的MPEG-2 DVB-S编码
/调制器(在试验系统中为70MHz中频输出)和TDR60型IRD接收机及LCD
专业电视监视器;
c. Ku频段高频旋转关节、L波段同轴旋转关节、软波导、射频电缆、LNB、
电源等配件。
数字卫星电视传输系统组成和连接关系图如下图所示。
XTD750KXTD400K空负载
音频XTC-110DSE4000Ku波段关节1.2m环焦天线视频编码/调制器1:1控制器TDR60L波段LNBLCD显示器L波段关节卫星接收机功分器
转台卫星信标
控制计算机接收机
4.2 系统特点
Ku频段1.2米数字卫星电视传输系统紧密结合卫星地球站的应用特点，集成化程度高，体积小，重量轻，对准卫星信号方便、快捷。各设备的具体特点表现为以下几个方面:
(1)Ku 频段1.2米天线平台为环焦正馈式天线，在满足29-25logθ和
IESS601、Intelsat的特性的同时，该天线的相关技术指标都能满足国际卫星组织及我国广电部的入网标准。
(2)系统采用符合标准MPEG-2/DVB-S技术规范的技术体制，不仅适用于单向视音频广播，而且可支持双向通信业务。系统配置灵活，可根据用户需要灵活选择70/140MHz中频、L波段、C、Ku、DBS、X等输出频段。
(3)系统采用通用MPEG-2/DVB-S 编码调制器，L波段输出，有效减少链路和连接环节。功放采用美国Xicom内置BUC室外型XTU-400K，和400瓦XTU-750K和750瓦行波管(TWTA)功放，两功放做1:1不对称功率备份。该功放面向室外恶劣条件设计，可靠性高，性能稳定，体积小，安装方便。还可提供50/60W/100W SSPA 和200W/400W/750W TWTA 多种选择。
(4)下行链路由LNB提供TDR60接收机的电视监视信号。
4.3系统设计
Ku频段1.2米数字卫星电视传输系统以传输一路8Mbps TS流为设计目标，根据MPEG-2视频、音频压缩算法，该TS流至少可容纳一路视频和一路伴音(两路单声道或一路立体声)以及辅助的数据业务。卫星信道采用符合DVB-S的信道处理技术，包括能量扩散、卷积交织、FEC内编码、188/204 RS外编码和QPSK调制等技术，使得在较低的信噪比条件下，信道达到准零误码。以3/4FEC、188/204 RS和QPSK调制为例，要达到这样的信道质量，Eb/N0只需要5.5dB 。因此，MPEG-
2/DVB-S技术规范是卫星数字广播电视的一次革命，不仅提高了传输质量，而且有效降低了天线和功放配置，大大减少用户在设备和租用转发器上的投入。伴随着DBS大功率卫星转发器的使用，设备配置和投入会进一步降低。 4.2.2 全天候远程监控系统
全天候远程监控系统是一种新型远程视频监控系统。是针对重要军事国防和政治经济基地,以及水陆交通要道等目标实施远距视频监控的需要,结合我国的需求现状,精心研制成功的新型遥控遥测视频监控智能化工作平台。 1.系统应用及技术特点,
, 采用了独创的图像增强技术。对雾天和沙尘暴天气的目标的图像具有明显的增强作用,有效地延伸了探测距离。
, 采用了独创的主动红外照明及摄像技术。在夜间无灯光的条件下,能发现3.5 公里内的人物和车辆。
, 采用了独创的远程摄像镜头。 1900 mm 长焦距能观测到20公里的目标。 , 可采用以太网和路由器,支持TCP/IP和10M/100M自适应以太网等协议。支持光纤、数字微波等广域线路。
, 可灵活设定监控目标区域,具有自动报警和图像自动记录的功能。 , 体积小、重量轻、按装调试简便,适用于车载和船载,实现灵活的流动监控站的功能。
2.监控效果图
1)、远距离监控效果图
目标距离:25公里，时间:2005年10月22日10:22，晴
目标距离:2.75公里，时间:2005年5月10日18:08，广州黄埔港晴2)、雾天监控效果图
目标距离:4公里，时间:2005年10月18日07:51，中雾
3)、红外主动激光照明及摄像效果图
目标距离,2公里,时间,2006年01月24日19,36,上海
红外激光器关闭
红外激光器启动
3.系统组成
全天候远距视频监控系统是由光学系统、红外激光照明系统、伺服系统、图像记录与传输系统、监控主机和专用软件组成的遥控遥测的智能化的工作平台。
整机包含: 光学系统(包括二个长焦距光学镜
头、一个高分辨率超低照度摄像机和光学系统、一个高分辨率彩色摄像机) 光学系统、云
红外激光、台及控制箱
云台、控制箱、
显示器, 和
控制计算机。
4.系统指标,
, LRSS-3S, (10–200)X2 mm 变焦镜头 1个
焦距1900mm,口径125mm 固焦镜头 1个
5瓦红外激光器 1个
1/2英寸,580TV线,最低照度0.006 lux 高分辨率彩转黑摄象机1个
1/2英寸,580TV线, 高分辨率彩色摄象机 1个
1/2英寸,580TV线,最低照度0.0005 lux 超低照度黑摄象机1个
目标探测距离,白天 20公里,夜间3.5公里,发现人和车辆，
目标识别距离,白天识别2公里的车辆牌照，3公里的轮船船牌， , 云台:水平扫描范围0-360度; 垂直扫描范围-30,30度，回归精度,?0.1
度，
, 主控计算机: 工控机3.4G CPU, 512MB, 160GB硬盘, 图像采集及增强卡; , 图像增强软件在雾天能提高能见度一倍;
, 控制器及罩壳: 云台控制、激光控制、变焦控制、聚焦控制、温度控制。4.2.3 单兵通信
单兵通信系统可支持1-5公里1,8路的高品质双向无线音、视频传输;
1系统组成
单兵通信系统主要由AP宽带无线基站接入端、CPE宽带无线单兵用户端
等部分组成
1.1 AP宽带无线车载基站
AP宽带无线车载式基站可组建一个随时机动、灵活的综合多媒体接入网，
通过与移动卫星系统的连接，实现随时随地与骨干网的沟通。AP基站外
接端口包括一个单一同轴馈线、-48VDC电源和GPS UTC(全球定位系统，
用于在同一地理区域内使基站同步)。基站采用标准全向天线配置，频道
的设定或更改可由网络管理系统远程控制，无需在现场操作，AP基站的
最大输出功率可选为2W或5W，在选用5W时需使用频道滤波器附件;AP
基站的网络接口是一个标准的10/100BASE-T以太网接口，并使用特殊的
防水连接器，AP基站的参数配置可通过本地串行端口、Telnet或Web界
面进行，也可通过使用基于SNMP的网络管理系统来实现;其安装时包括
为每个基站设备提供瞬时电压干扰抑制模块(TVS)，TVS模块含有一个全
波整流器，因而基站可使用-48V、+48V、交流220或浮动48V电源，此外
为蜂窝中的基站设备供电，还可选用双冗余备份电源系统。 1.2 CPE宽带无线单兵用户端
CPE宽带无线单兵用户端在时速80KM/H以下的高速移动车载中提供稳
定的双向数据接入服务，可以提供无线/移动视频会议、无线/移动视频监控和广播、FTP文件下载、宽带数据网络接入、VoIP电话语音、指挥控制系统等。
4.2.4摄像系统
, 一台摄像系统机:车顶摄像机为高倍摄像机，带云台，随升降杆进
行升降。
, 外接音视频的输入输出:车辆到现场后，可将现场其他音视频设备
的音视频信号接入车内系统，并可将车内系统显示内容通过接口输
出到周边设备进行显示。
, 辅助设备:
云台(颈)控制器:支持对摄像机的云台或云颈的控制。
音视频矩阵:支持8路音视频输入输出切换;
4.2.5 屏幕显示系统
配合系统的使用，车中配备如下显示设备:
, 车内会议显示器:包括主显示器(42寸液晶屏):以及两个辅显示器，
用于参加会议及现场指挥等;
, 其它显示设备:系统主监视器、小监视器(显示各摄像机图像)、电
脑显示器等。
4.2.6音响系统
, 麦克风:配备有线有源麦克风与无线麦克风各一套，可以作为应用
系统与音响系统的声音输入。
, 功放:带有广播电台功能的功放机，用于切换音响的输出选择。
, 车内音响:车厢内嵌入4个环绕高保真音箱。
, 车顶扩音喇叭:车顶四个方向装有4个扩音喇叭，可应用于现场指
挥。
, 显示同步音频:显示器自带扩音功能，可以与视频图像同步播放音
频。
4.2.7 视频会议系统
通过视频会议系统，用户可以参加或召开电视电话会议，该系统具有以下特点: , 支持多种网络:IP网络上(H.323或SIP)速率可达2Mbps， ISDN或
外部网络上(H.320)可达512kbps
, 支持H.264标准，提供高清晰的视频质量
, 标配最高级别加密标准(AES和DES)
, 真正的CD级音频质量
, 支持自动降速和智能包丢失恢复IPLR，可防止点对点和多点会议中
出现网络中断,保证呼叫连续进行
4.2.8 远程监示系统(图像回传)
除了通过视频会议系统进行音视频信息的回传外，还可以通过车中配备的视频
编码器将音视频信号进行编码，然后通过网络传回总部，经解码器解码形成模拟信
号在显示设备上进行显示。
系统采用Mpeg-4编码方式，512K带宽即可获取较为清晰流畅的画面。 4.2.9
IP语音电话及集群通信系统
车中提供IP电话，用户可通过基于IP网络的IP电话与总部及军队程控交换
网和PSTN中用户进行通过。
集群对讲系统(客户提供我方负责集成)为用户提供3-5公里区域内的对讲通
话，便于进行现场指挥。此外系统支持与IP电话的通信连接，指挥部工作人员可
以直接播打对讲机进行远程指挥，现场人员也可以通过车载电话拨打普通电话与总部进行联络。