对讲系统设计中的移动网络论文

2022-04-12

今天小编给大家找来了《对讲系统设计中的移动网络论文(精选3篇)》,希望对大家有所帮助。摘要:本设计研究基于一种电话网络的远程监测系统,整个系统分上位机与下位机,本文完成了上位机实现。下位机所监控的设备分散地分布在较偏远的地区,所以系统采用不受地域限制且覆盖面广的电话网络作为远程信号的传输平台,基于DTMF通信原理实现上下位机的远程通信。

对讲系统设计中的移动网络论文 篇1:

楼宇可视对讲系统的设计

摘 要:随着经济的发展,人民的生活水平有了很大的提高。随着城市化进程的推进,越来越多的人搬进了楼房居住。城市是一个人口密集的地方,生活设施比较完善,给人的生活带来了很多的便利。但是小区楼宇还是存在一些不方便的地方。比如,如果没有门禁系统,小区居民的财产安全得不到保障,如果安装了门禁系统,对于一些高层居民的亲友来访时还需要下来开门,这样就带来了很大的不便。随着科学技术的发展,为了解决这些问题,开发了楼宇可视对讲系统,成功地解决了眼下这个问题。最基本的楼宇可视对讲系统可以实现语音和图像的双向传递,而且可以连接相应的门禁设备。更高级的可以扩展成带有红外报警探测器、烟雾探测器以及瓦斯报警器的多功能智能楼宇对讲系统。

关键词:可视对讲 智能 设计

1 樓宇可视对讲系统概述

1.1 楼宇可视对讲系统开发的背景

在人民生活日益提高的今天,越来越多的人住进了小区。但是小区的生活还是存在一些需要解决的问题,那就是安全问题和便捷开门的问题。科技的进步给这些问题带来了很好的解决办法。随着科技的发展,可视对讲技术越来越成熟。把可视对讲技术应用在楼宇门禁系统方面就可以完美地解决现在的安全和便捷开门不能兼顾的问题。

1.2 楼宇可视对讲系统介绍

新型的智能楼宇对讲系统和门禁系统进行整合,住户可以自己用钥匙(IC卡)或者密码开门进入单元楼内。当有亲友来访的时候可以通过可视对讲系统进行判断是否是亲友,住户可以在自己家里给亲友开门,避免了开门不方便的问题,也保障了住户的财产安全。

楼宇可视对讲系统主要由室外机、室内机、传输部分以及监控部分等几个部分组成。室外机负责室外图像的采集和播放、室外声音的采集和播放以及开门和关门的功能。室内机负责室内图像的采集和播放、室内声音的采集和播放。因为室内机整合了很多的传感器,所有室内机具有家庭各安全参数采集的功能。监控部分是小区物业的负责范围,监控部分具有楼宇对讲系统的最高操作权限,监控部分可以全程实时地监控各个室外机的工作状况以及小区门口摄像头的图像,对各种异常状况可以采取紧急的措施。数据传输部分是把几个子部分联系在一起的媒介。数据传输的特点是安全和高效,这个部分可以实现实时的视频对讲还有一些开门和关门的操作。

1.3 设计的原则

坚持应用先进,有发展、有后援,能满足并适应住户需求的技术;应用的产品成熟可靠,具有易集成、扩展、操作、维修的特性,同时尽可能降低系统整体造价的原则,实现真正意义上的统一、实用、高效、便利。在项目总体建设中遵循以下几点原则。

(1)适用性

根据小区工程概况及开发商对于楼宇对讲系统的功能及性能要求,同时考虑到小区住户的需求,需要为本项目选择适合的产品以满足系统在功能、使用、外观、环境等方面的需求。

(2)经济性

楼宇对讲作为小区安全防范系统里面重要的一个组成部分,在选择和设计时应选择质优、价廉的产品,使用有限的资源满足系统的功能、性能要求,获得最优的性价比。

(3)可靠性

在选择和设计产品时我们应充分考虑楼宇对讲系统各组成部分的可靠性要求,加大系统安全工作余量;在完成规定功能的前提下简化系统设计结构,加强系统可靠性。

(4)安全性

楼宇对讲是小区门禁控制的一个主要手段,对系统本身的安全性具有较高的需求,所以在选择和设计产品时应充分考虑系统结构安装、信息传输控制、系统防暴、防雷、防潮、防烟雾等各个方面的安全需求,以配合小区人防、物防以及其他技防设施提高小区的安全性。

(5)先进性、兼容性、可扩展性

楼宇对讲系统设计应充分考虑系统的先进性,保证系统的功能、性能满足小区安全保障的实际需求;应充分考虑系统的兼容性,以保证安全防范系统设备之间能够得到很好的搭配,提高系统性能;应充分考虑系统的可扩展性,以便在增加最少成本的情况下实现功能上的改变和升级、满足系统新的需求变化。

(6)维修性与维护保障性

系统的可维修性与维护性是保证系统正常工作的关键因素,需要在最短的时间内,用最简单的手段解决系统运行过程当中出现的问题,排除故障,恢复系统运行,才能够保证使用者的使用不受太大影响。因此系统在选择和设计时应充分考虑系统维修、维护的快捷、方便。

2 可视对讲系统的结构设计

明悦数字楼宇对讲系统由以太网络平台、管理中心、小区出入口、单元公共设备、住户内部设备、网络传输设备、供电设备、布线线缆组成。系统采用以太网组网技术,通过小区局域网的高速通道进行传输,将住户室内终端与管理设备连接在一起,构成了一个强大的数据共享信息平台。

2.1 网络部分的设计

系统联网采用标准以太网网络拓扑结构,相关终端设备直接就近接入网络交换机端口实现联网。以太网网络布线符合综合布线标准要求,可采用UTP(超5类双绞线)、多模光纤、单模光纤等连接。

标准UTP超5类双绞线:间距小于100m;

多模光纤:间距小于2km;

单模光纤:间距小于2 km~10km。

联网交换机采用星形布线,建议控制级联数为三级。

外部网络部分推荐采用EPON(以太无源光纤网络)结构,从机房核心交换机通过光纤连接到各楼栋交换机,相关数字终端采用UTP直接接入就近交换机。

此网络可与同样符合以太网传输规范的数字产品在同一网络中传输,不需要独立布线,例如小区宽带,IP监控等,但应通过VLAN(虚拟局域网)技术将不同产品进行有效的通信隔离。如需要进行带宽分配,可视对讲部分参考带宽为15路/100M,可根据实际联网并发通信可能进行设置。

2.2 管理中心的設计

在管理中心配置1台数字管理机,1台计算机,1台发卡器,1个系统电源。数字管理机连接至交换机,可与社区各入口门口机,住户室内机进行可视或非可视对讲,提供远程开锁功能(不含别墅门口),独立使用1个系统电源供电。计算机连接至交换机,安装ABB社区管理软件,进行住户数据库、家庭安防、读卡门禁、巡更、信息发布等功能管理;并根据社区个性化要求定制相关社区服务项目内容。发卡器连接至计算机USB端口实现卡号快速读取和授权功能。

2.3 小区出入口的设计

在小区主要入口各配置1台小区围墙机,数字门口机适配器,1台系统电源。并配置电控锁及其供电电源。围墙机通过数字门口机适配器接入就近以太网交换机中,系统电源连接至适配器为设备供电。访客进入小区之前通过围墙机呼叫中心管理机或者住户室内机,进行身份确认,可接受远程开锁,住户可使用读卡门禁进行开锁。

2.4 楼宇单元公共设备的设计

每单元各入口处配置1台单元门口机,接入交换机;配套1台系统电源连接到数字门口机(适配器)供电。指定出入口配置读卡主机,接入就近网络交换机;并配套系统电源供电。单元门口机可呼叫本单元住户室内机以及联网管理机,实现远程开锁,密码开锁,读卡开锁等各种开锁方式,也可以连接门磁检测开关以及内部开门按钮。

2.5 家庭内部的设计

每户配置1台家庭网关,实现户内外的网络隔离,配置1台无线路由器,连接户内多台数字室内机,每台数字室内机可连接8路报警防区,1个门铃按钮。数字室内机提供一定功率(≤12V/100mA)的报警供电输出,如报警探测器最大总额定功率不超出该范围,则可直接从室内机取电,超出时建议每户独立配置1台报警供电电源。每户建议配置1台系统电源,实现家庭内部多台数字可视对讲设备的集中供电。如有需要用户可自行购买指定移动IOS或Android设备,安装可视对讲客户端软件,通过wifi连接家庭无线路由器,实现无线可视对讲通话,开锁,监视,抓拍存储等功能。

3 系统设计和安装的注意事项

门口机安装:在单元门入口非活动门根据相应尺寸开口安装或者在入口墙体上根据相应尺寸开口安装,可视门口机应避免太阳直射逆光安装,否则会造成图像质量不佳,建议门口机安装高度以摄像头中心距离站立面155~165cm为标准,以保证不同身高的对象使用。

室内机安装:在每个住户内部入口附近及其它需要的房间或楼层入口附近墙体上适当位置进行安装,建议安装高度为距离站立面中心140cm,以保证不同身高的对象使用。不可将系统设备安装于太阳直接曝晒、雨淋、高温、雪霜、化学物质腐蚀及灰尘太多的地方。所有线接头应该用焊接的方法,确保线路接头的接触良好,为了以后检修方便和系统稳定,所有联网线的接头不能放在管内和容易水浸的地方。

220V直接供电的设备,应该安装在小孩不易触及的地方;系统布线应远离干扰源,在附近存在强电磁干扰的情况下应事先设计好抗干扰措施;与交流供电系统传输线路应保持50cm以上的距离。系统配套用线中UTP(超五类线)应符合24AWG标准,室外布线应采用防水类型线材,并选择有足够抗氧化能力的合格RJ45水晶头,以保证系统长期可靠运行。

4 结语

以上,介绍的就是楼宇可视对讲系统的所有内容,文章从设计原则,设计结构等方面详细展开进行了介绍,对器件的作用也做了说明。最后,根据安装中的经验介绍了一些注意事项,希望该文中的一些内容能给广大的读者带来一定的帮助。

参考文献

[1] 沙占友.单片机外围电路[M].北京:电子工业出版社,2013.

[2] 李朝青.数字IC技术手册[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.

[3]宋谦.楼宇对讲系统设计分析[J].安防科技术,2005.

[4] 李永东,岳继光,李炳宇.单片机在楼宇对讲系统中的应用[J].2011,28(6):50-51.

[5] 李炳宇,萧蕴诗,李永东.AT89C51单片机在多层楼宇对讲系统中的应用[J].2011,16(4):51-53.

[6] 程大章.智能楼宇自控系统[M].北京:中国建筑工业出版社.2005.

[7] 尹世柱.智能小区视频安防监控系统[J].电脑知识与技术,2006(3):47-49.

作者:韩红梅

对讲系统设计中的移动网络论文 篇2:

基于电话网络的远程监测系统设计——上位机实现

摘要:本设计研究基于一种电话网络的远程监测系统,整个系统分上位机与下位机,本文完成了上位机实现。下位机所监控的设备分散地分布在较偏远的地区,所以系统采用不受地域限制且覆盖面广的电话网络作为远程信号的传输平台,基于DTMF通信原理实现上下位机的远程通信。上位机系统在接收到故障信息后,经解码通过GSM网络的短信息业务(SMS)向工作人员传送下位机所检测的检故障信息。本文设计的基于电话网络的远程监测系统对实现远程设备的实时监控提供了简单、可靠、经济的解决方案,有一定的现实意义,具有较好的应用前景。

关键词:MSP430单片机;双音多频;TC35;SMS

作者简介:崔贞子(1983-),女,朝鲜族,北京人,华北电力大学控制与计算机工程学院硕士研究生,中国水利电力物资北京公司(北京 

100053)。(北京102206)

现代电力系统的结构和运行方式越来越复杂,同时现代工业和人民日常生活对电能的质量和供电可靠性的要求越来越高,所以,电力系统的监控管理对电力系统的安全起着重要作用。当设备发生故障或者人为损坏时,如何准确、迅速、经济地找出故障点具有重要意义。然而,许多电力设备分布分散或在偏远地区,这对设备监控和数据通信造成很大困难。本课题设计的基于电话网络的远程监测系统提供了一个简单、可靠的解决方案。

由于电力系统数据信息的采集具有点多面广、通信困难等特点,使得传统的监控方式和数据通信方式都不适用于上述电力系统。然而,由于电话网络覆盖面广,无需重新布线且通信距离不受限制,因此,借助电话网络实现远程监测具有较高的性价比。本系统是实现上位机的功能,当控制中心收到下位机传送来的故障设备的编码信号后,通过GSM网络以短信息的方式实时地反映给工作人员,是一种经济可行的方案。

一、系统功能及原理

1.系统的功能概述

系统把下位机安装在偏远地区,通过检测设备对电力设备进行实时检测,当设备出现故障或被盗时,下位机会通过电话网络与上位机通信。首先下位机向上位机拨号,上位机检测到铃音之后摘机并接收信号,该信号为故障设备编码,是DTMF(双音多频)信号,上位机解码后,对应软件中的短信息,经过上位机系统中的GSM模块通过移动网络以短信息的方式告知工作人员,以实现对电力设备的远程监测。

本设计为上位机系统,主要实现接收故障信号、解码、发送短信息等功能。系统示意图如图1所示。

2.DTMF通信原理

DTMF(双音多频)作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术,它具有很强的抗干扰能力和较高的传送速度,被广泛应用于电话通信系统中。本系统中上、下位机进行通信的数据就是DTMF信号。

DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码技术。8种不同的单音频信号,分为高频组与低频组,从高频、低频两组中任意抽取2种进行组合,可形成16种不同的组合,即0~9和*、#、A、B、C、D。[1]

3.远程监控系统的实现方案

本设计由单片机控制、振铃检测、自动摘挂机、DTMF收发、短信息发送等功能模块组成,通过对每部分进行硬件电路设计和软件调试来实现系统的功能。

本设计根据实际情况,上下位机采用电话网络进行通信,当下位机发现故障后,向上位机拨号,上位机通过振铃检测电路检测到铃音信号后由单片机控制计数,当振铃响4次后,单片机控制摘挂机电路摘机并向下位机发送校验码,当下位机接收到达成协议的校验码后发送DTMF信号,上位机由DTMF解码电路进行解码,并将解码后的5位数据传送给单片机,单片机对应程序中相应的短信息由单片机控制将故障信息通过GSM模块以短信息的方式发送给工作人员。系统结构框图如图2所示。

二、系统的硬件设计

1.元器件的选型

本系统采用TI公司的MSP430F149单片机作为核心元件,HT9170B和HT9200A分别作为DTMF信号收发芯片,TC35i作为GSM模块,MAX232作为串口通信芯片,AS1117-3作为CPU电源芯片,MIC29302BT作为TC35i电源模块,以下将对各元件功能及原理做简单介绍。

2.系统的硬件电路设计

本系统应用Protel DXP软件对各部分电路进行了设计,以下将对每部分电路设计原理及功能做详细的介绍。

(1)电源电路。

本系统采用AS1117作为电压转换芯片,实验室提供5V电源,即VCC,给HT9200A、HT9170B、MIC29152BT、MAX232等芯片供电。AS1117将5V电压转为3.3V,输出到单片机DVcc引脚,给单片机供电。本电源电路用一个电源指示灯以方便调试,各输入输出端连接电容来改善瞬态响应和稳定性。

(2)振铃检测、自动摘挂机电路。

本系统通过振铃检测电路检测是否有铃音信号,通过单片机控制摘挂机电路实现模拟摘挂机,振铃检测、自动摘挂机电路如图3所示。

当上位机接收到振铃信号时,电话线路上有交流48V的电压信号。电容 C310阻断了直流,只让振铃信号通过,D5将信号稳压,C311将信号滤波,抑制干扰,直流电压被用于驱动光电耦合器的发光二极管。当振铃信号出现时,光电耦合器的集电极电位变低,此信号的下降沿向CPU申请中断。

当单片机检测到事先设定的振铃次数后,单片机P1.1输出一个高电平,使三极管Q1导通,继电器K1闭合,完成电话线路的接通,使整个电路完成模拟摘机。[2]

(3)DTMF收发电路。

本系统采用HT9170B DTMF接收芯片,用数字化计算方法来识别双音频信号,能精确分离出双音频信号中的高、低音信号,能把16个数字的双音频信号解码,并转化为4位并行的二进制数据输出。

HT9170B的VP、VN为双音频信号差分输入端,OE是数据输出使能端,D0~D3为DTMF解码输出端,DV是数据接收有效端,当芯片接收到一个有效DTMF信号时,DV被置高,否则保持低。采用P4.4检测HT9170B的DV端,用P4.0~P4.3接收解码数据。它的1、3脚用来接收来自电话机的双音多频脉冲信号,经过运算后,在其数据输出端输出相对应的二进制码。[3]

本系统采用HT9200A作为DTMF发送芯片,用来向下位机发送校验码,X1~X2是3.579545MHz晶振接入端;CE是片选信号输入端,低电平有效;CLK是串行数据的同步时钟信号输入端;DATA是串行数据输入端;DTMF 是双音多频信号输出端;VDD、VSS是电源正负输入端。[4]

HT9200A通过DATA引脚输入的一个5位的代码来控制不同的DTMF信号输出,这5位代码按照D0~D4的顺序来传输,并且数据要在CLK引脚下降沿到来之前放到输出锁存中。

(4)TC35i外围电路。

本系统采用TC35i作为GSM模块,包括电源、处理器、天线、ZIF连接器、SIM卡座等部分。[5]

1)电源电路:由于TC35i工作电压为3.3~5.5V,本系统采用MIC29152BT作为模块电源,该芯片由单片机P6.3控制,当P6.3引脚输出高电平时,该芯片开始给模块供电。

2)启动电路:由三极管和上电复位电路组成。模块上电后,为使之正常工作,必须在15引脚加时长至少为100ms的低电平信号,启动后,15脚的信号由单片机控制P6.4引脚保持输出高电平。

3)通信电路:TC35与单片机采用串口连接,TC35模块的串口工作电平是CMOS电平,单片机串口工作电平是TTL电平,将PC机和单片机的TXD与RXD交叉连接,二者的GND直接相连,来实现通信。

4)SIM卡插座:SIM座只需要与TC35模块的ZIF连接器对应的SIM卡引脚进行连接,只是在需要的地方加电容进行滤波处理。

(5)串口通信电路。

MAX232的接口电路通过TXD、RXD实现PC机与单片机的通信。MAX232外围需要四个电容,是内部电源转换所需要的电容。R1IN、T1OUT与PC机相连,T1IN、R1OUT分别与单片机P3.4、P3.5相连。引脚T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT为接TTL/CMOS电平的引脚。引脚T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN为接RS232电平的引脚。因此TTL、CMOS电平的T1IN、T2IN引脚应接单片机的串行发送引脚TXD;R1OUT、R2OUT应接单片机的串行接收引脚RXD。[6]

(6)控制电路。

本系统的控制电路中采用MSP430F149单片机作为核心控制器,通过I/O口输入输出来控制振铃检测、自动摘挂机电路、DTMF收发电路、TC35i模块控制、串口通信等。单片机电路中包括复位电路、电源电路、晶振电路、I/O口等。

三、系统的软件实现

1.程序设计

本系统采用IAR的Embedded Workbench的C430编译器分别设计了系统振铃检测、摘挂机程序、DTMF收发控制程序、GSM模块程序,并对每部分进行调试,最后将程序整合,完成软件设计,具体实现如下。

(1)主程序设计。

根据系统实现方案和硬件电路,设计了各部分程序。系统初始化后检测振铃信号,当累计4次铃音后,随后摘机并发送校验码,之后HT9170B接收5位的检测信息,经单片机处理后通过GSM模块将信息发送至工作人员,随后控制HT9200A发送确认码,整个过程结束。[7]

(2)振铃检测、自动摘挂机程序设计。

当有铃音信号到来时,在电话线两端会出现高压,使二极管发光,光电耦合器的发光二极管中有电流流过,光电耦合器的光敏三极管受红外光的照射而导通,而使CPU的外部中断P1.2出现低电平,每出现一次低电平,CPU的P1.2申请一次中断处理,计时变量自加1。当P1.2检测到4次低电平、计数变量等于4时,P1.1输出一个高电平,使三级管导通,继电器闭合,完成摘机;当发送完确认码后,P1.1输出一个低电平,完成挂机。[8]

(3)DTMF收发控制程序设计。

经过振铃检测和自动摘挂机,此时单片机已控制摘机,这时将由HT9200A向下位机发送校验码,然后再接收DTMF信号。

首先,单片机P5.0置低,HT9200A芯片的片选输入端CE(低电平有效)被置低电平,单片机P5.2置为高,CLK串行数据的同步时钟信号输入端置为高电平,HT9200A被开启允许发送数据,P5.1向HT9200A的DATA引脚逐位发送二进制码,二进制码从DATA引脚输送到HT9200A,由内部电路处理产生DTMF信号,由DTMF引脚输出DTMF信号,再经过音频隔离变压器发送到电话线上。[9]

接收DTMF信号时,单片机P5.6、P5.7置低,P4.5置高使HT9170B的OE(输出使能端)端置为高电平,接收并解码DTMF信号,当HT9170B接收到了一个完整的DTMF信号后,其DV端输出高电平,以致单片机的P4.4被置为高电平,允许接收D0~D3,分别传输到单片机的P4.0~P4.3,完成解码。

(4)短信息发送控制程序设计。

所有AT指令的指令符号、常数、PDU数据包等都是以ASCII编码形式传送的;单片机控制TC35i工作,必须把短信息工作模式设置为PDU格式,即通过指令AT+CMGF=0完成;然后通过AT指令发送信息长度与信息内容。

当单片机接收到DTMF解码信号后,将P6.3置为高电平,使MIC29152BT工作,给GSM模块供电,延时后将P6.4置为高电平,使IGT控制位置低,使TC35开始工作,短息发出后,将P6.3置为低电平,关闭MIC29152BT停止给GSM模块供电。

2.软件调试

在调试过程中,曾遇到过一些难题。如在电话网络中,每隔五分钟就会有一个检测信号,这严重影响了振铃检测部分的可靠性,所以在程序设计中,设置了计数变量清零,防止检测信号的干扰。

本设计在调试过程中对每部分进行了分块调试,应用Workbench软件编程并调试,应用串口调试助手进行串口调试。经整体调试,实现了预期的功能。

四、结论

本文研究了上位机系统的方案设计和结构组成,对其各部分的软硬件设计,包括振铃检测、自动摘挂机、DTMF收发控制、串口通信、短消息发送等功能模块的电路设计和软件实现。运行结果证明整个系统稳定、可靠,满足设计要求。

由于时间和水平有限,本系统有很多细节还不够完美,使整个系统具有很多局限性。相信随着进一步完善和研究,希望最终能把监控系统发展为远程控制系统,最终实现通过手机进行远程控制,使其能适用于更多的领域。

参考文献:

[1]周向红,李建军.基于C8051F的智能电话远程监控系统设计[J].微处理机,2008,(1):141-143.

[2]江世明,刘湘涛.基于单片机的智能电话控制系统的研制[J].船电技术,2006,(2):60-63.

[3]李移伦,杨利军.DTMF通信在智能可视对讲系统中的应用[J].电子工业专用设备,2006,(11):67-70.

[4]曾刚,等.DTMF远程通信的软硬件实现技术[J].电子技术应用,2000,(5):23-24.

[5]秦龙.MSP430单片机应用系统开发典型实例[M].北京:中国电力出版社,2004.

[6]李雪梅,李秋红.AT89C51单片机在电话远程控制器中的应用[J].现代电子技术,2006,(20):34-35.

[7]胡大可.MSP430系列单片机C语言程序设计与开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[8]秦龙.MSP430单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2006.

[9]周见豪.基于MSP430的电话解码报警器[J].成都信息工程学院院报,2006,21(6):879-881.

(责任编辑:苏宇嵬)

作者:崔贞子

对讲系统设计中的移动网络论文 篇3:

卫星网络融合平台

【摘要】    本文介绍了卫星网络融合平台在应急行业中的应用,具体介绍了VSAT卫星通信系统、Ka卫星通信系统、天通一号卫星移动通信系统、北斗卫星导航系统、指挥调度系统五大业务模块。并对卫星通信装备管理、统一位置信息管理、应急信息发布、现场信息采集、在线会商、卫星通信调度、系统管理、卫星资源动态管控、综合态势分析等功能进行了详细的介绍。最后介绍了卫星网络融合平台应用的重要意义。

【关键词】    卫星网络融合平台    VSAT卫星通信系统    天通一号卫星移动通信系统    北斗卫星导航系统

引言:

当前我们拥有Ku频段通信卫星、Ka频段通信卫星、天通一号通信卫星、北斗通信卫星等卫星资源,不同的通信卫星对应有多种通信终端。在应急事件发生时,卫星网络融合平台可通过VSAT卫星通信系统、天通一号卫星移动通信系统、北斗卫星导航系统,实现视频会议系统与对讲系统的无缝对接,具备卫星通信装备管理、位置信息管理、应急信息发布、现场信息采集、在线会商和卫星通信调度等功能。为指挥中心领导在第一时间实现对现场应急指挥提供重要保障。

一、系统介绍

1.1系统组成

卫星网络融合平台包括VSAT卫星通信系统、Ka卫星通信系统、天通一号卫星移动通信系统、北斗卫星导航系统、指挥调度系统五大业务模块,可实现卫星通信装备管理、统一位置信息管理、应急信息发布、现场信息采集、在线会商、卫星通信调度、系统管理、卫星资源动态管控、综合态势分析等九大功能,实现资源的统一管理、统一控制、统一调度。

1.2 VSAT卫星通信系统

VSAT卫星通信系统一般使用地球同步轨道卫星,可以工作在C、Ku和Ka频段。Ku频段与C频段相比具有不存在与地面微波线路相互干扰、允许的功率通量密度高、天线尺寸小等特点,所以目前大多数VSAT系统主要采用Ku频段。VSAT卫星通信系统能够支持图像、话音、数据等多媒体信息的单向或双向通信。动中通的应用是通信领域的一次重大突破,特别是在动基座上的(车载、舰载、机载)宽带卫星通信是现代应急通信的发展方向,也是未来应急通信领域中的重要通信手段[1]。

Ka频段宽带卫星通信具有高通量、低成本、广覆盖、终端小等优势特点,且通常采用星状结构,特别适合开展IP类业务、企业网延伸等。Ka频段宽带卫星通信网络所承载的业务,实现了从低速的数据及话音到全新的、高速的、交互式的因特网和多媒体业务的转变,并几乎覆盖了所有通信和广播电视领域[2]。

1.3天通一号卫星移动通信系统

天通一号01星被誉为“中国版的海事卫星”,其成功发射标志著我国进入到了卫星移动通信的手机时代,填补了国内空白,具有重要的里程碑意义[3]。

天通一号卫星移动通信系统可为各个领域的不同用户提供全天候、全天时、稳定可靠的移动通信服务,支持语音、短消息和数据业务。其最主要的优势体现在终端的小型化、手机化,便于携带。天通卫星通信终端在天通信关站落地,接入天通统一接入服务系统,再通过专线可接入用户指挥中心。

1.4北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统是中国研制的全球卫星导航系统,可在全球范围内为不同用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,并且具有短报文通信服务功能。

1.5指挥调度系统

应急指挥调度系统是建立在VSAT卫星通信系统、天通一号卫星移动通信系统、北斗卫星导航系统基础上的一套视音频可视化的系统。工作人员可通过指挥调度系统实时建立卫星通信链路,将突发事件现场情况第一时间传送给指挥中心的相关领导,便于领导的指挥决策,最终实现有效调度、协同指挥。

卫星网络融合平台可有效的利用现有的各种通信设备和资源,构建一张共用的无线宽带专用通信网络,实现专网专用、可靠大数据传输、宽带多媒体指挥调度、实施掌握现场的真实情况,成为现阶段城市综合管理和应急通信的必要需求。[4]

二、系统功能

2.1卫星通信装备管理

卫星网络融合平台能够与 VSAT 卫星通信系统、天通一号卫星移动通信系统、北斗卫星导航系统、指挥调度系统等进行无缝对接,实现VSAT 中心站、VSAT 二级网管站、VSAT 远端站、天通卫星移动手持终端、天通宽带便携终端和数字防爆对讲机等卫星通信装备的统一可视化管理和设备状态呈现。具备装备属性管理、装备信息录入与维护和装备查询统计等功能。

2.2统一位置信息管理

卫星网络融合平台支持 VSAT 远端站、天通卫星移动手持终端、天通宽带便携终端、北斗终端和数字防爆对讲机等应急通信装备的位置信息统一接入和存储,并提供位置展示、位置跟踪和轨迹回放等功能。

2.3应急信息发布

卫星网络融合平台支持通过VSAT 卫星通信系统、天通一号卫星移动通信系统和对讲系统等进行应急信息的快速发布,提供通知、告警和指令下发等应用。包括天通点对点短信、天通群组短信。应急信息发布提供点到点、群组发布等功能。应急信息发布主要负责收集、发布与事故现场有关的各类信息,现场的各类灾情信息是“专家在线会商”的数据基础之一[5]。

2.4现场信息采集

现场信息采集利用分布在现场的各类终端,对应急救援现场的情况根据终端的配置情况,通过文字、语音、图片、视频和文件等多种方式向指挥中心进行汇报,采集到的信息利用卫星链路实时回传至平台,平台软件将接收到的现场信息进行存储和可视化展示,并提供事后的查询统计分析。

2.5在线会商

卫星网络融合平台通过多种技术手段,将应急中所涉及的视频会议、视频监控、微波图传、3G/4G图传、语音系统等原本各自分散独立的音视频系统有机融合,构建一个集视频会商、现场(卫星、3G/4G)图传、态势展现等功能于一体的多元化音视频在线会商系统,实现指挥专网、互联网、3G/4G/5G公网、卫星网、PSTN等多网络的音视频资源共享、显示、交换和存储。系统支持音频会商、视频会商和混合会商等多种会商模式, 同时支持电子白板、协同标绘等功能。

2.6卫星通信调度

卫星网络融合平台可实现图上一键通信、圈选群呼、电子围栏、地图标绘和救援信息呈现等卫星通信调度功能,提升应急管理的图上通信调度能力。

一键通信:实现图上基于 VSAT 的电话、视频会议终端、天通卫星移动手持终端、天通宽带便携终端和数字防爆对讲机的一键音视频通话,进行快捷调度。

圈选群呼:基于位置圈选平台管理的各类通信终端,实现不同制式通信终端快速组会;支持的会议类型包括音频会议、视频会议;

电子围栏:支持创建任意形状的电子围栏区域,对围栏区域内的应急装备和在线数进行实时统计;支持围栏管理功能,包括添加、编辑、删除、围栏属性等。

地图标绘:采用态势标绘技术,用于对事件描述、标注等,为应急指挥提供辅助决策。

救援信息呈现:支持呈现天通卫星移动手持终端上报的救援信息。

2.7系统管理

系统管理主要包括用户管理、用户鉴权和日志管理。

用户管理:支持建立不同级别的用户,并根据不同的用户职责,授予不同的系统管理权限。

用户鉴权:通过用户名和口令进行登录,对用户身份进行识别,保障系统使用的安全性。

日志管理:系统能够自动记录用户的登录及操作,形成相应的日志,并可按关键字(如用户名、时间段)进行查询。

2.8卫星资源动态管控

合理分配带宽资源是宽带卫星资源管理中不可或缺的重要一环【6】。卫星资源动态管控主要功能是对多星、多转发器卫星带宽资源进行统一管控,实现带宽资源的DAMA和PAMA分配,以及对卫星信道设备资源进行统一调配,实现各被管控子系统资源的手动与按需动态分配。

支持卫星带宽资源动态分配策略,确保卫星资源高效使用。在系统运行过程中,通过监测和分析资源利用率变化趋势,支持动态调配带宽资源(DAMA)和手动分配卫星资源(PAMA),保證卫星资源的高效利用。

面向任务的资源动态管控实现对卫星资源的维护、应急救援任务的全生命周期管理和任务的监控,同时支持应急救援任务通信保障预案管理。

2.9综合态势分析

综合态势分析可实现对卫星资源、应急通信网络、应急救援任务、系统运维等综合监视。可在VSAT卫星通信系统运行过程中,动态展示全网卫星地球站的实时状态信息,并实时动态分析各种资源的运行情况,使用图形、表格等可视化形式进行呈现。通过分析故障关联的历史及当前性能数据,分析查看告警设备及相关设备性能指标及性能劣化趋势,辅助判断故障发生位置[7]。

三、应用的意义

卫星网络融合平台可有效的利用现有的各种通信设备和资源,构建一张共用的无线宽带专用通信网络,实现专网专用、可靠大数据传输、宽带多媒体指挥调度、实施掌握现场的真实情况,成为现阶段城市综合管理和应急通信的必要需求。通过卫星网络融合平台的建设,我们可以实现统一指挥、有效调度的高效管理,实现及时、有效地应急决策和指挥调度。做到“情况看得见、指令下得去、情报上得来”,真正实现无缝隙应急管理,切实提高政府应急指挥及决策能力。

参考文献

[1]杨春香,赵书伦,杨帆.现代应急卫星通信系统应用综述.导航与控制.2011.2

[2]谢瑞强.我国卫星移动通信系统首发星“天通一号”发射成功[J].中国航天,2016(08):9.

[3]我国首颗移动通信卫星成功发射[J].数字通信世界,2016(08):11.

[4]赵书伦,杨春香,周少玮.无线宽带多媒体数字集群指挥调度系统[J].导航与控制,2016,15(03):33-38.

[5]李群.突发事件应急会商与预案交互生成系统设计与实现.中国安全生产科学技术.2017,13(05),34-40.

[6]覃落雨,陶滢,沈宇飞,陈晓露.宽带卫星通信系统无线资源管理技术研究.空间电子技术. 2017,14(01),25-30.

[7]李欢,闫成俭.基于CSSCI来源数据的高校思想政治理论课发展态势综合分析[J].滁州学院学报, 2020,22(06):60-66.

杨春香(1979,10-),女,汉族,山东烟台,硕士研究生,高级工程师,研究方向:卫星通信。

作者:杨春香 苗晓峰 肖攀 李佳希

本文来自 99学术网(www.99xueshu.com),转载请保留网址和出处

上一篇:新型农村养老保险模式研究论文下一篇:事业单位财务制度会计监督论文