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(fā)應急事件中的現(xiàn)場指揮任務，良好的通信網(wǎng)絡是一切決策、指揮和調(diào)度的前提。無線通信系統(tǒng)由于具有環(huán)境適應能力強、組網(wǎng)方便快速等方面的優(yōu)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(lián)通三大運營商提供的公網(wǎng)移動通信系統(tǒng)，各地人防部門自己組建的專網(wǎng)集群通信系統(tǒng)。由于較少考慮到業(yè)余無線電通信系統(tǒng)，因此在應急救援中難以實現(xiàn)與民間救援志愿者之間的有效通信聯(lián)絡。

目前人防專業(yè)隊大多由來自民間各行各業(yè)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(yè)隊中，很多救援隊員都是業(yè)余無線電系統(tǒng)的愛好者、使用者。如果人防通信系統(tǒng)中缺少業(yè)余無線電相關(guān)設備及應用，可能會造成通信不暢的問題。例如：某地發(fā)生自然災害，運營商網(wǎng)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(yè)隊的組成部分，深入災區(qū)，由于人防專網(wǎng)覆蓋能力有限，不可能實現(xiàn)全域覆蓋，且終端數(shù)量有限，無法發(fā)放至全部救援志愿者手里，專業(yè)救援隊一般只會攜帶業(yè)余無線電設備進行對外溝通。這就需要人防應急通信網(wǎng)絡中要具備與之相關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)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(diào)度。

但是目前，在人防的應急通信網(wǎng)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(wǎng)絡規(guī)劃建設中需著重加以考慮，在系統(tǒng)中建設一批具備全面無線通信能力的樞紐節(jié)點。這種樞紐節(jié)點，應該具有公網(wǎng)通信、專網(wǎng)通信以及業(yè)余無線電通信等全方面的通信能力，可以將業(yè)余無線電臺接收的信息通過專業(yè)集群通信系統(tǒng)或者公網(wǎng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等多種方式轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)上可聯(lián)通指揮所，下可溝通專業(yè)隊員，補足相應的通信短板。

1 業(yè)余無線電通信系統(tǒng)

1.1 業(yè)余無線電簡介

業(yè)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?nèi)氖聼o線電收發(fā)信實踐的業(yè)余興趣愛好活動。我國有為數(shù)眾多的業(yè)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(fā)生突發(fā)事件時，這些業(yè)余無線電愛好者及其自身持有的業(yè)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(yè)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(yè)余頻段內(nèi)架設有無線電中繼電臺，實現(xiàn)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)功能，有的網(wǎng)絡已能較好地覆蓋城市大部分地區(qū)。無線電愛好者自身持有的無線電臺也數(shù)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(yè)余無線電由于受限于頻率帶寬，網(wǎng)絡搭建缺少規(guī)劃與前瞻考慮，與運營商公網(wǎng)無線通信系統(tǒng)及人防專網(wǎng)無線通信系統(tǒng)相比，使用時容易出現(xiàn)通聯(lián)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(wǎng)無線通信系統(tǒng)，在發(fā)生應急事件時，人防專網(wǎng)系統(tǒng)應能主動前置，以人防機動指揮系統(tǒng)作為全業(yè)務無線通信樞紐節(jié)點，與業(yè)余無線電系統(tǒng)主動建立聯(lián)系，將前方信息實現(xiàn)高質(zhì)量轉(zhuǎn)發(fā)。

1.2 業(yè)余無線電在應急通信中的作用

在歷史上，業(yè)余無線電愛好者（HAM）多次參與各種突發(fā)重大自然災害的應急通信活動。比如，1985年發(fā)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(shù)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(yè)余無線電臺，向外傳遞災區(qū)信息。又如, 2004年的印度洋9.3級強震引發(fā)大海嘯，安達曼和尼可巴群島嚴重受災，只能依靠業(yè)余無線電臺為當?shù)貙崿F(xiàn)對外聯(lián)系。

在我國歷史上，1988年中日尼三國聯(lián)合攀登珠峰的活動，也是通過業(yè)余無線電聯(lián)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(yè)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(yè)余無線電應急通信網(wǎng)指揮中心，以BY8AA作為主控臺呼號，納入省抗震救災指揮系統(tǒng)。在當?shù)毓娡ㄐ啪W(wǎng)恢復之前，業(yè)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(fā)揮的重要作用以及突出表現(xiàn)，受到了政府、無線電管理機構(gòu)以及當?shù)孛癖姷馁潛P，美國無線電轉(zhuǎn)播聯(lián)盟APRL也將“2008年人道主義獎”授予了四川抗震救災的業(yè)余無線電愛好者們。

2 業(yè)余無線電在人防應急通信中的典型應用技術(shù)

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(yè)余無線電相關(guān)技術(shù)，可以實現(xiàn)這一目的。下面簡要探討幾種簡便有效的應用技術(shù)，以及如何與人防通信專網(wǎng)、公網(wǎng)相結(jié)合，更好地發(fā)揮業(yè)余無線電應急通信的作用。

2.1 APRS（自動數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)）

APRS是“Automatic Packet Reporting System”的縮寫，即“自動數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)”，它是業(yè)余無線電愛好者們通過業(yè)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(tǒng)，實現(xiàn)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(jié)點快速架設自己的APRS網(wǎng)關(guān)，基于TCP/IP協(xié)議，能夠?qū)⒔邮盏降腁PRS信息上傳至Internet網(wǎng)絡，或者直接利用專用電路上傳至人防IP專網(wǎng)，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(jié)點搭建的APRS網(wǎng)關(guān)需要具備的功能有：向RF（無線電波）和APRS-IS（互聯(lián)網(wǎng)服務）網(wǎng)絡發(fā)送自身的臺站信標，接收APRS-IS網(wǎng)絡中的實時數(shù)據(jù)并顯示，接收RF網(wǎng)絡中的信標、氣象報告等APRS數(shù)據(jù)并傳入骨干網(wǎng)，傳遞和收發(fā)APRS短消息等等。搭建一個APRS網(wǎng)關(guān)需要一部電臺、一個KISS模式的數(shù)字通信節(jié)點控制器（Terminal Node Controller，簡稱TNC，可理解為APRS數(shù)據(jù)的編解碼器，KISS是TNC使用的一種通信協(xié)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(wǎng)關(guān)搭建及地圖位置分別如圖1和圖2所示。

圖1 APRS網(wǎng)關(guān)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(nèi)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(fā)送短信息聯(lián)系，為指揮、調(diào)度、決策提供現(xiàn)場依據(jù)。我們可以利用人防現(xiàn)有的指揮通信車作為一個與業(yè)余無線電愛好者通信的樞紐節(jié)點，人防指揮通信車裝備有衛(wèi)星、4G/5G、人防超短波專網(wǎng)等多種通信設備，具有IP互聯(lián)及轉(zhuǎn)發(fā)能力，可將音視頻以及計算機IP信息以視頻會議或者內(nèi)網(wǎng)互聯(lián)方式傳送給后方指揮所。在樞紐節(jié)點，需要裝備高增益的U/V段天線，利用業(yè)余無線電頻率，可以覆蓋數(shù)十公里范圍，也就能直接接收到數(shù)十公里內(nèi)救援隊員攜帶的業(yè)余無線電設備發(fā)送的位置信息。如果救援地域公網(wǎng)通信未中斷，也可以利用4G/5G網(wǎng)絡實現(xiàn)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(fā)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(fā)點真實完整的現(xiàn)場情況的。但限于業(yè)余無線電系統(tǒng)的頻率帶寬以及編碼調(diào)制方式，很難實現(xiàn)運營商4G/5G或者寬帶化專網(wǎng)通信系統(tǒng)的實時視頻通信方式。但是，有一種SSTV的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以實現(xiàn)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(jīng)掃描變換器變換后，通過無線電發(fā)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(shù)兆帶寬，而SSTV占用的帶寬則小得多，僅需要數(shù)KHz帶寬，一般在數(shù)秒到數(shù)分鐘時間內(nèi)完成靜態(tài)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(tǒng)利用發(fā)射端的電腦軟件，將現(xiàn)場圖片編碼成連續(xù)的音頻信號，再通過連接的無線電臺發(fā)射出去。接收端無線電臺接收到連續(xù)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(xiàn)場圖片。

在突發(fā)應急救援活動中，與APRS系統(tǒng)相似，也是利用人防機動指揮車搭建的樞紐節(jié)點，接收搜救隊員傳回的應急地點現(xiàn)場圖像。搜救隊員僅需要攜帶便攜式電腦以及業(yè)余無線電臺即可聯(lián)通樞紐節(jié)點，操作便捷。樞紐節(jié)點接收到這些現(xiàn)場圖像后，可以再利用車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)，或者專網(wǎng)通信系統(tǒng)等方式將現(xiàn)場圖像傳輸給后方指揮所，能讓指揮員更全面地了解現(xiàn)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(xiàn)有的機動指揮車及指揮所建設規(guī)范中，都明確了需要配備短波電臺。很多業(yè)余無線電臺也具有短波通信能力，這對于遠距離跨區(qū)通信具有一定的現(xiàn)實意義。畢竟在運營商公網(wǎng)系統(tǒng)不能使用的時候，人防專網(wǎng)集群是不可能完成全域覆蓋的。同時，限于超短波系統(tǒng)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(yè)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(fā)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(guān)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(fā)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(fā)送效率較高，可以有效地實現(xiàn)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(yè)余無線電愛好者參與，進行短波通聯(lián)測試，將一些核心的業(yè)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(jié)點，架設新一代主動磁小環(huán)等接收效果好的短波天線，可以增強與業(yè)余短波電臺的聯(lián)通能力。

3 結(jié)束語

通過一些契合的應用技術(shù)及手段，可在應急通信中實現(xiàn)與以業(yè)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(xiàn)場信息依據(jù)。

正因如此，今后在人防應急通信建設中應該對業(yè)余無線電通信系統(tǒng)加以綜合考慮，在機動通信車內(nèi)架設業(yè)余無線電臺及高增益天線等設備，健全人防全業(yè)務節(jié)點通信能力，實現(xiàn)公網(wǎng)通信、專網(wǎng)集群通信、衛(wèi)星通信與業(yè)余無線電通信的有效聯(lián)通，這將在應急通信中發(fā)揮不可替代的巨大作用。