現(xiàn)代消防通信新技術(shù)探討

摘 要：消防通信是消防工作的一個(gè)重要組成部分，是滅火調(diào)度和組織指揮的神經(jīng)系統(tǒng)。隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國一些城市實(shí)現(xiàn)了由計(jì)算機(jī)、有線、無線通信、圖像傳輸?shù)认冗M(jìn)的技術(shù)裝備組成的消防通信網(wǎng)絡(luò)，從而提高了消防裝備系統(tǒng)的科學(xué)化、自動(dòng)化程度，使部隊(duì)在抵抗火災(zāi)的快速反應(yīng)能力，對(duì)付重特大火災(zāi)，適應(yīng)跨區(qū)域多兵團(tuán)作戰(zhàn)的指揮能力方面等都有了較大提高。消防通信指揮系統(tǒng)作為消防現(xiàn)代化技術(shù)裝備，在城市消防工作中發(fā)揮著重要作用。本文將對(duì)消防通信新技術(shù)的理論研究及應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：消防通信；無線；MPSK；特征提取

中圖分類號(hào)：TN929.5

消防通信是指利用有線、無線、計(jì)算機(jī)以及簡易通信方法，以傳送符號(hào)、信號(hào)、文字、圖像、聲音等形式表述消防信息的一種專用通信方式。消防通信對(duì)內(nèi)是消防部隊(duì)及與消防滅火救援工作直接相關(guān)的部門與單位，對(duì)外是受理社會(huì)公眾的火災(zāi)報(bào)警和其他災(zāi)害事故報(bào)警。消防通信是消防工作中一項(xiàng)必不可少的重要組成部分。在具體運(yùn)用中，對(duì)傳遞消防信息，促進(jìn)隊(duì)伍執(zhí)勤戰(zhàn)備，完成火災(zāi)撲救與搶險(xiǎn)救援任務(wù)，有著不可替代的作用。

1 現(xiàn)代消防通信技術(shù)

1.1 消防通信分類。消防通信按技術(shù)組成可分為三類：即有線、無線、計(jì)算機(jī)通信。（1）有線通信是由消防有線通信設(shè)備與郵電線路中的消防專用線路組成的通信網(wǎng)。它是“119”火災(zāi)報(bào)警的基本方式；（2）無線通信是利用無線電通信設(shè)備傳遞消防信息。能夠增加通信的有效距離，擴(kuò)大消防通信的覆蓋面，是火場與救援現(xiàn)場通信的主要方式；（3）計(jì)算機(jī)通信是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理與滅火救援戰(zhàn)斗有關(guān)的信息、命令，是實(shí)現(xiàn)消防通信自動(dòng)化的主要方式。

1.2 現(xiàn)代消防通信技術(shù)。為了科學(xué)組織各層次指戰(zhàn)員的通信聯(lián)系，及時(shí)使下請(qǐng)上報(bào)，上令下行，通過通信網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)火場或救災(zāi)現(xiàn)場，形成一個(gè)整體，達(dá)到令行統(tǒng)一，確保滅火與搶險(xiǎn)救援任務(wù)的完成。無線通信就顯得尤為重要。隨著微電子學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，特別是數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的發(fā)展，使數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)更為廣泛的應(yīng)用到無線通信領(lǐng)域。

1.3 通信系統(tǒng)中研究信號(hào)特征估計(jì)的重要意義。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信環(huán)境日益復(fù)雜，通信信號(hào)在很寬的頻帶上采用不同調(diào)制參數(shù)的各種調(diào)制樣式。數(shù)字通信特征提取技術(shù)，無論在軍事方面還是在民用方面，都具有廣泛的應(yīng)用背景。本文主要討論多種形式的MPSK信號(hào)的特性及其解調(diào)識(shí)別的問題。

2 MPSK信號(hào)介紹

相移鍵控MPSK調(diào)制及解調(diào)原理：相移鍵控是一種通過改變或者調(diào)制參考信號(hào)（載波）的相位來傳遞數(shù)據(jù)的數(shù)字調(diào)制方式。一般來講，任何一種數(shù)字調(diào)制方式都會(huì)用特定的信號(hào)來表示對(duì)應(yīng)的數(shù)字信息。相移鍵控是用幾種確定的相位來承載信息的，在這種模式下，每一個(gè)相位都代表了一個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制位。相移鍵控（PSK）方便簡化的特點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的技術(shù)，特別是與它的競爭對(duì)手正交調(diào)幅調(diào)制器相比時(shí)，它的優(yōu)勢(shì)極為明顯。

3 MPSK信號(hào)的解調(diào)識(shí)別

3.1 調(diào)制樣式自動(dòng)識(shí)別的一般流程。通信信號(hào)調(diào)制樣式識(shí)別方法雖然多種多樣，但調(diào)制識(shí)別問題實(shí)際上是一種典型的模式識(shí)別問題，其一般過程如圖1所示。

圖1 解調(diào)識(shí)別的一般流程圖

調(diào)制識(shí)別過程的基本框架包括三部分：信號(hào)預(yù)處理部分、特征提取部分和分類識(shí)別部分。信號(hào)預(yù)處理部分的主要功能是為后續(xù)處理提供合適的數(shù)據(jù)；特征提取部分是從輸入的信號(hào)序列中提取對(duì)調(diào)制識(shí)別有用的信息；分類識(shí)別部分的主要功能是判斷信號(hào)調(diào)制類型的從屬關(guān)系。

3.2 通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù)發(fā)展。（1）基于特征提取的模式識(shí)別方法?；谔卣魈崛〉哪Ｊ阶R(shí)別方法包括：基于直方圖特征的識(shí)別方法。用信號(hào)瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)相位和瞬時(shí)頻率的直方圖作為分類特征；基于統(tǒng)計(jì)矩特征的識(shí)別方法。常用的分類特征是信號(hào)瞬時(shí)幅度、相位和頻率函數(shù)的各階統(tǒng)計(jì)矩特征；基于變換域特征的方法。把信號(hào)變換到其他特征空間，利用新特征空間中的特征參數(shù)來識(shí)別調(diào)制類型；（2）自動(dòng)調(diào)制方式識(shí)別的研究方法。自動(dòng)調(diào)制方式識(shí)別的研究方法主要可以分為3類：基于假設(shè)檢驗(yàn)的最大似然方法、基于特征提取的模式識(shí)別方法和幾何方法?；谔卣魈崛〉哪Ｊ阶R(shí)別方法在模式失配的情況下比最大似然法要穩(wěn)健，并且計(jì)算復(fù)雜度低，因而受到了廣泛的關(guān)注。模式識(shí)別方法主要包括3個(gè)部分：數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、分類器判決。首先，預(yù)處理一般包括載波頻率、載波相位、符號(hào)率、載波頻率偏移估計(jì)，定時(shí)、預(yù)均衡和波形恢復(fù)；其次，從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取需要的特征參數(shù)，用于調(diào)制方式識(shí)別分類器判決；最后，用已知的特征參數(shù)去訓(xùn)練分類器，跟據(jù)所需達(dá)到的分類性能，設(shè)定分類器的判決門限或分類函數(shù)的參數(shù)，并將需要識(shí)別的信號(hào)的特征參數(shù)輸入分類器，根據(jù)分類器的判決識(shí)別不同調(diào)制類型的信號(hào)。幾何方法是通過獲得符號(hào)率采樣的調(diào)制信號(hào)在星座圖上的平均分布情況，直接識(shí)別調(diào)制信號(hào)。

假設(shè)經(jīng)過預(yù)處理后，復(fù)基帶模擬信號(hào)的模型為：

a（k）是符號(hào)序列，A是一個(gè)未知的幅度因子，p（）是由發(fā)端的脈沖成形濾波器、收端的接收濾波器信道和多徑效應(yīng)合成的等效信道響應(yīng)，T是符號(hào)周期，t0代表定時(shí)誤差，f0是載波頻率偏移，θ和θn是相移，n（n）和n（t）是平穩(wěn)復(fù)加性高斯低通噪聲。

在大部分調(diào)制識(shí)別方法中要把接收信號(hào)分為七段，對(duì)每段信號(hào)做識(shí)別，再重復(fù)k次。對(duì)每次觀測(cè)到的一段信號(hào)y（t），f0是未知恒定的，θ或θn是一個(gè)隨機(jī)變量。a（k）是從K個(gè)已知符號(hào)分別為{u1……uk}的星座圖集合中得到，s1第l個(gè)星座圖的符號(hào)數(shù)，其中l(wèi)≤l≤K。

由于數(shù)字通信信號(hào)和信道噪聲一般建模為隨機(jī)過程，加上未知的信道衰落、多徑傳播和干擾的影響，給定選擇調(diào)制方式集合，調(diào)制識(shí)別在本質(zhì)上是一個(gè)具有多個(gè)未知參量的多元模式分類問題。

4 結(jié)束語

通過在調(diào)制識(shí)別的分析中，對(duì)參數(shù)的提取方法進(jìn)行理論研究，給出了數(shù)字調(diào)制信號(hào)識(shí)別的通用方法，仿真試驗(yàn)結(jié)果證明，在低信噪比的條件下，對(duì)調(diào)制信號(hào)的識(shí)別正確率高。通過研究和仿真實(shí)驗(yàn)，該方法在民用和軍事領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。

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作者簡介：李征（1984-），男，邢臺(tái)人，碩士，參謀，助理工程師，畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器專業(yè)，研究方向：消防工程；張濤（1982-），男，碩士研究生。

作者單位：邢臺(tái)市公安消防支隊(duì)，河北邢臺(tái) 054000；邯鄲市公安消防支隊(duì)，河北邯鄲 056000