超短波雙頻移動通信技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用

超短波是指波長為1.10m，頻率為30.300hz的無線電波。自上世紀(jì)80年代初應(yīng)用于森林防火工作以來,經(jīng)過多年實踐及技術(shù)更新,150兆段的超短波雙頻道單工通信在森林防火工作中始終作為主導(dǎo)通信手段。無線通訊設(shè)備現(xiàn)階段主要有車載臺、手持對講機(jī)、衛(wèi)星移動電話等。1空間波視距、wsfm超短波工作在160MHz的VHF頻段以及360MHz、450MHz和900MHz的UHF頻段,其電波傳播方式為空間波視距傳輸。由于地球的曲率和復(fù)雜地形地勢的影響,直接通信的距離受到很大限制。在森林防火、撲火中所用的手持機(jī)(2W)通信距離僅為5～10km,即使使用高架20m定向天線固定臺通信,其通信距離也僅在20～30km之間。影響通信質(zhì)量的因素有視距傳輸距離、傳播損耗、天線高度、發(fā)射機(jī)最大輸出功率、上下行信號不均等。1.1收縮天線的視距空間波的傳輸距離一般都限于視線范圍內(nèi),由于地球表面是彎曲的,如果通信雙方的收發(fā)天線都很低,則視距很小。由于手持對講機(jī)和車載臺的通信主要是視距通信,臺與臺之間障礙物高低與通信距離和通信效果成反比。1.2信號場強(qiáng)的問題在超短波移動通信環(huán)境中,傳播損耗不僅和頻率、距離有關(guān),還和收發(fā)天線高度、地形有關(guān)。由于移動信道是一個變參信道,要對信號場強(qiáng)進(jìn)行準(zhǔn)確計算非常困難。在工程上通常采用理論分析結(jié)合典型實測數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法,找出各種地形地物條件下的傳播損耗和距離、工作頻率以及天線高度等。1.3發(fā)射天線的布置天線理論高度,可以由傳輸距離、接收天線高度、地球曲率半徑計算出來,實際在架設(shè)發(fā)射天線時,要稍高于理論值。天線有效高度越高,傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn),但是如果天線有效高度過高,可能影響其它遠(yuǎn)方臺站的工作,同時也易接收到來自遠(yuǎn)方的干擾信號。應(yīng)根據(jù)防護(hù)區(qū)范圍,確定設(shè)臺位置,一般設(shè)于基地附近的制高點。1.4功率大的智能化電路設(shè)計發(fā)射功率的大小,決定了超短波通信的有效距離。功率越大,通信距離越遠(yuǎn),但功率大的電臺又容易影響其它臺站的工作。因此要根據(jù)實際的通信距離,選擇好中間的平衡值。1.5網(wǎng)絡(luò)干擾由于通信頻率相近,從而產(chǎn)生相互影響的干擾信號,影響通信質(zhì)量。多個用戶同時使用相同的頻率,擾亂了通信秩序,導(dǎo)致通信不暢。1.6和地面有直接關(guān)聯(lián)的信號比較上、下行信號是指兩部電臺有一部設(shè)在位置相對較高的地方,另一部電臺設(shè)在位置相對較低的位置,由高處電臺向低處電臺所發(fā)出的信號叫下行信號,反之為上行信號。在撲火設(shè)置的固定電臺、半固定電臺和移動電臺位置不同,距離高山、森林等障礙的距離不一樣,各種反射波對接收點場強(qiáng)的影響較復(fù)雜,造成上、下行信號不相等。在山區(qū)架設(shè)基地臺時,因其位置較固定,經(jīng)過調(diào)測電臺和天線,一般都能實現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)定通信,雙方信號能達(dá)到相等。但撲火現(xiàn)場使用的移動電臺(手持機(jī)),因其天線矮小,常被巖石山巒所阻擋,上、下行信號不均等現(xiàn)象十分明顯。2解決方法2.1采取方式增加有效通信距離,增加相互通信由于超短波移動電臺不涉及天線架設(shè),攜行方便、機(jī)動性強(qiáng),在有效范圍內(nèi)的滅火戰(zhàn)斗中,利用同頻單工“一呼百應(yīng)、上下貫通”的通信方式,保持彼此間的信息聯(lián)系,解決撲火最前沿的小范圍內(nèi)的協(xié)同聯(lián)絡(luò)。為了增加有效通信距離,指揮員可以使用高增益天線或選擇較高地勢站立點的方式來增加有效通信距離。建議以地勢相對較高的護(hù)林站為基地設(shè)立超短波中繼站,這樣不但可以有效地解決中繼站的日常維護(hù)問題,還可以充分利用護(hù)林站已有的小型電話交換機(jī)資源,使有線用戶也可以通過中繼站與超短波移動電臺通話。為了解決滅火戰(zhàn)斗中滅火機(jī)具噪音對通信指揮信息的干擾,有條件的情況下應(yīng)為滅火隊員配置頭戴式耳麥。2.2單雙頻兼容的通信由于超短波電臺通信距離近,覆蓋范圍小,為了解決較大范圍內(nèi)的滅火通信傳輸,可以通過事先設(shè)置的中繼站或臨時設(shè)立的車載中繼站來擴(kuò)展有效通信距離。在中繼站的轉(zhuǎn)接下,通信半徑視火場地理環(huán)境的不同,可以達(dá)到十幾千米至幾十千米。在中繼條件下,為了減少分散作業(yè)的前線滅火點對整個中繼網(wǎng)的干擾,建議采用單雙頻兼容的方式進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。具體方法是:現(xiàn)場指揮員通過同頻單工方式對滅火現(xiàn)場進(jìn)行橫向的戰(zhàn)術(shù)指揮,利用異頻單工方式通過中繼站與前指保持伴隨通信,隨時接收前指的調(diào)度?，F(xiàn)場指揮員利用單、雙頻信道自動輪流值守功能,在保障現(xiàn)場指揮不間斷的情況下,實現(xiàn)前指命令的優(yōu)先接收。2.3超短波規(guī)定網(wǎng)絡(luò)相互干擾的穩(wěn)定性在較大的森林火災(zāi)撲救戰(zhàn)斗中,因火場面積較大,并受地理環(huán)境的影響,一次中繼很難覆蓋整個火場,并且一次中繼形成的“局域網(wǎng)”相互之間無法聯(lián)絡(luò),有時也可能出現(xiàn)某個電臺進(jìn)入另一個“局域網(wǎng)”而與原“局域網(wǎng)”失去聯(lián)系,不利于信息的反饋和命令的下達(dá)。這時,應(yīng)根據(jù)火場通信的實際需要,及時啟動二次、三次中繼站形成“全局網(wǎng)”,使所有在火場上的超短波電臺都能夠?qū)崿F(xiàn)相互間的溝通。但當(dāng)超短波中繼網(wǎng)內(nèi)電臺數(shù)量很多時,由于話務(wù)量大,特別是二次或二次以上的中繼后,會產(chǎn)生相互干擾。為解決信道阻塞,必要時,可以暫時停止二次中繼,恢復(fù)為一次中繼狀態(tài)進(jìn)行工作,這樣可以避免網(wǎng)絡(luò)間的干擾。2.4信中的波長通信設(shè)備在無線電通信領(lǐng)域中超短波設(shè)備應(yīng)用極為廣泛,經(jīng)過高山中繼臺的差轉(zhuǎn)使得兩部手持對講機(jī)之間的通話距離從幾千米延伸到幾十千米甚至上百千米。然而在有些平原、沙漠、無人區(qū)、原始森林以及機(jī)動通信中,往往難以找到合適的超短波中繼臺與外界溝通,這將使得滅火伴隨通信的時效性變差。常規(guī)通信中的短波通信設(shè)備具有通信距離遠(yuǎn)、不需要中繼設(shè)備、使用機(jī)動靈活、更不需要通話費(fèi)用的特點。但常規(guī)的短波電臺與超短波電臺相比體積較大,話音信號背景噪聲大,值機(jī)時間過長會使人煩躁,不如超短波通話的語音清晰且背景噪聲小。澳大利亞柯頓公司生產(chǎn)的新概念NGT短波電臺具有體積小巧、接收靈敏度高、頻率穩(wěn)定度高、具有DSP消噪及智能選呼等功能,非常適合車載使用。國內(nèi)某通信技術(shù)公司根據(jù)用戶實際需求研制開發(fā)的RHU-100異頻轉(zhuǎn)接器,將NGT短波電臺的智能消噪功能與超短波車載臺有機(jī)結(jié)合在一起,通過個性化編程操作可自動或手動轉(zhuǎn)換超短波手持機(jī)之間的差轉(zhuǎn)、超