應(yīng)急通信系統(tǒng)信號(hào)與信息處理技術(shù)分析

王健

摘要：應(yīng)急通信中的信號(hào)與信息處理是信息科學(xué)技術(shù)的重要組成之一。顧名思義，信號(hào)與信息處理主要就是分析、處理信號(hào)和信息，而隨著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)與信息處理已經(jīng)和通信、計(jì)算機(jī)、控制等技術(shù)緊密的結(jié)合在一起，他的主要方法和理論，已經(jīng)不僅限于信息科學(xué)的范圍，已經(jīng)成為了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)經(jīng)常用到的方法和理論。在科研領(lǐng)域，會(huì)有計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行圖像信號(hào)處理，也會(huì)有信號(hào)與信息處理相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員在研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信；系統(tǒng)信號(hào)；信息處理；技術(shù)分析

1信號(hào)與信息處理的發(fā)展歷史

信號(hào)與信息處理主要處理的信號(hào)為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)獲取的模擬信號(hào)進(jìn)行處理，就必須要求以不間斷的時(shí)間信號(hào)和不間斷的時(shí)間系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)。然而對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理則不同，它是以間斷的、離散的信號(hào)為出發(fā)點(diǎn)，用數(shù)值分析的相關(guān)計(jì)算理論來(lái)進(jìn)行處理。20世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的不斷發(fā)展，數(shù)字信號(hào)的處理已經(jīng)越來(lái)越受到重視，到目前為止，已經(jīng)發(fā)展為與人們的生活緊密連接在一起的科學(xué)。應(yīng)急通信中數(shù)字信號(hào)處理的得益于計(jì)算技術(shù)的飛快進(jìn)步，20世紀(jì)60年代，J.W.庫(kù)利和T.W.圖基提出了快速傅里葉變換（fastFouriertransform，F(xiàn)FT），這種方法可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)傅里葉變換進(jìn)行快速計(jì)算，使得該計(jì)算的使用時(shí)間非常迅速地減少，尤其是在采樣數(shù)量特別多的情況下，快速傅里葉變換表現(xiàn)出了其他算法所不具備的優(yōu)勢(shì)，使得應(yīng)急通信中信號(hào)與信息處理的速度大大加快。當(dāng)然，效率高的數(shù)字濾波計(jì)算方法的應(yīng)用，也促進(jìn)了信號(hào)與信息處理的發(fā)展。集成電路（IntegratedCircuit，IC）的大量使用，使得信號(hào)與信息處理可以在智能設(shè)備上使用專用硬件設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且隨著集成電路技術(shù)的飛快發(fā)展，專用硬件也已經(jīng)可以由單片機(jī)（Microcontrollers）來(lái)取代，這使得信號(hào)與信息處理的應(yīng)用成本大為減少，信號(hào)處理的效率大大提高。

2目前應(yīng)急通信中主要存在的問(wèn)題

2.1應(yīng)急通信管理規(guī)定有待完善

目前，我國(guó)應(yīng)急通信方面的法律法規(guī)還是相對(duì)的缺失，雖然還是有些這方面的規(guī)定，但多為宏觀描述，沒(méi)有做具體的規(guī)定，一定程度上無(wú)法讓各大通信運(yùn)營(yíng)商恢復(fù)正常網(wǎng)絡(luò)。比如，災(zāi)后通信話務(wù)量會(huì)驟增，這很容易造成通信網(wǎng)路的擁堵，以至于大眾通信網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，造成無(wú)法通信的局面，但是如果實(shí)行緊急時(shí)候的特殊通信管制，這將很有利于通信網(wǎng)絡(luò)的正?；謴?fù)和運(yùn)行。實(shí)際上我國(guó)沒(méi)有這方面的相關(guān)規(guī)定。如果災(zāi)后能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)終端定位并與就近信號(hào)塔連接，這將能夠?yàn)榫仍ぷ魈岣吆艽蟮木仍?。所以，我?guó)應(yīng)急通信方面的法律法規(guī)和其他相關(guān)條款制度亟待完善和重新修訂，只有完善的應(yīng)急通信規(guī)定出臺(tái)了，會(huì)給災(zāi)后救援工作帶來(lái)很大的便利。

2.2應(yīng)急通信中調(diào)度機(jī)制有待健全

在我國(guó)通信管理機(jī)構(gòu)上只有工信部信息化部和各省通信管理兩個(gè)級(jí)別的，沒(méi)有地級(jí)市層級(jí)的電信管理機(jī)構(gòu)，這導(dǎo)致信息上下級(jí)溝通受阻不順暢，沒(méi)有辦法直接對(duì)地級(jí)市以下的電信運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接管理?，F(xiàn)在主要是由當(dāng)?shù)卣畱?yīng)急協(xié)調(diào)組來(lái)進(jìn)行政府上下級(jí)信息業(yè)務(wù)的傳遞，這就使得應(yīng)急信息傳遞效率的低下。在地級(jí)以下的政府機(jī)構(gòu)中缺少專門(mén)做應(yīng)急通信業(yè)務(wù)的部門(mén)，而主要是由其他部門(mén)代替，這不僅使得機(jī)構(gòu)之間傳遞緊急信息效率低下，也對(duì)重要應(yīng)急情況的信息傳遞不完善，從而會(huì)造成救援工作、指揮調(diào)度上的不銜接，嚴(yán)重影響災(zāi)后的應(yīng)急救援工作。因此，需要政府部門(mén)高度重視應(yīng)急通信管理部門(mén)和應(yīng)急通信管理機(jī)制的建立，并需要完善國(guó)家級(jí)、省級(jí)和地級(jí)之間的信息構(gòu)架。

2.3應(yīng)急通信資金扶持力度需要加大

應(yīng)急通信中資金的扶持是基本和必要前提條件，但是，由于商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，部門(mén)架構(gòu)條塊分離等因素的影響，各個(gè)電信企業(yè)在應(yīng)急通信上的投入往往是從商業(yè)利益方面考慮，主要是把這一部分資金運(yùn)用于通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，導(dǎo)致對(duì)緊急災(zāi)難上的預(yù)備資金往往很少。長(zhǎng)期投資的不足，在政府進(jìn)行應(yīng)急救援工作時(shí)，不能給予大力支持。目前政府這方面的投資也比較欠缺，更缺一套保障應(yīng)急通信工作的資金管理有效機(jī)制。在應(yīng)急通信需求量快速增長(zhǎng)的今天，應(yīng)急通信資金緊缺的現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致完善應(yīng)急通信管理機(jī)制的建設(shè)工作不能順利進(jìn)行，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)應(yīng)急通信保障方面的進(jìn)步與發(fā)展。因此，政府部門(mén)應(yīng)該引起重視，及時(shí)完善應(yīng)急通信資金管理機(jī)制的建立，進(jìn)而提高我國(guó)應(yīng)急通信保障工作質(zhì)量和水平。

3信號(hào)與信息處理的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1語(yǔ)音通信的信號(hào)處理

現(xiàn)如今，語(yǔ)音通信的信號(hào)處理主要指的是移動(dòng)電話在通信過(guò)程中的，對(duì)大量的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理的過(guò)程。語(yǔ)音信號(hào)的變頻、調(diào)節(jié)、檢測(cè)、參數(shù)獲取和處理等，均需要用到信號(hào)與信息處理技術(shù)。人在講話時(shí)，聲音的頻率區(qū)間大約是20Hz～2.2x104Hz，如果想要高度保持人類說(shuō)話時(shí)語(yǔ)音的真實(shí)性，則必須對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行壓縮，從香農(nóng)采樣定理（Shannonssamplingtheorem）我們可以得知，必須將采樣的語(yǔ)音頻率維持在4.4x104Hz，才能夠達(dá)到要求。與此同時(shí)，為了能夠大量的節(jié)約信道帶寬（ChannelBandwidth），則需要對(duì)AR模型（AutoRegressiveModel）的相關(guān)理論方法進(jìn)行研究，在保證語(yǔ)音通信不失真的基礎(chǔ)上，大大節(jié)約了信道帶寬，從而使系統(tǒng)中容納了更多的通信用戶。

3.2位置信號(hào)處理

現(xiàn)在我們?cè)絹?lái)越依賴移動(dòng)設(shè)備的導(dǎo)航功能，位置信號(hào)的處理變得越來(lái)越重要。導(dǎo)航功能從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)也是通信，只是該通信的目的不是傳輸語(yǔ)音、文字、圖像等，而是為了傳輸位置信息。位置信號(hào)的處理主要有兩種途徑，第一種途徑是以衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，第二種途徑是以移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的基站為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。全球定位系統(tǒng)主要是通過(guò)測(cè)量使用者與同步衛(wèi)星之間的距離，再通過(guò)全球定位系統(tǒng)中的多枚衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量，確定使用者的位置坐標(biāo)，再將位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸?shù)绞褂谜叩亩ㄎ辉O(shè)備中。移動(dòng)位置服務(wù)（LocationBasedService，LBS）主要是利用運(yùn)營(yíng)商的通信基站，測(cè)量使用者與通信基站之間的距離，確定使用者的位置坐標(biāo)，再將位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸?shù)绞褂谜叩亩ㄎ辉O(shè)備中。2.3圖像信號(hào)處理隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越依賴于互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行溝通、交流，相應(yīng)的，應(yīng)急通信中圖像信號(hào)的處理越發(fā)重要。圖像信號(hào)的處理主要運(yùn)用的是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，圖像信號(hào)的收集、圖像信號(hào)的改變、圖像的形狀尺寸變化、圖像白平衡、色溫的變化以及圖像的壓縮等，均需要使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

3.4雷達(dá)信號(hào)處理

合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR）、脈沖多普勒雷達(dá)（Pulse-dopplerRadar）、功率譜估計(jì)雷達(dá)（PowerSpectrumEstimationRadar）以及時(shí)頻聯(lián)合域分析（JointTime-FrequencyAnalysis，JTFA）等都是信號(hào)與信息處理技術(shù)在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域的集中應(yīng)用。相位控制電子掃描陣列雷達(dá)（PhasedArrayRadar，PAR）是基于陣列信號(hào)處理的發(fā)展。陣列信號(hào)處理的發(fā)展，使得多輸入多輸出系統(tǒng)（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）和時(shí)空編碼技術(shù)（Space-timecoding）得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

在應(yīng)急通信中，信號(hào)與信息處理的研究與應(yīng)用，對(duì)提高人們的生活質(zhì)量非常重要的意義，與信號(hào)處理相比，人們?nèi)粘Ｉ钪懈軌蚪佑|到的事信息的處理，語(yǔ)音通話、導(dǎo)航定位、搜索識(shí)別、指紋解鎖等都和現(xiàn)在人們息息相關(guān)。信號(hào)與信息處理技術(shù)的發(fā)展，大大縮短了人類信息處理所需要的時(shí)間，將會(huì)在一定程度上促進(jìn)人類文明發(fā)展的進(jìn)程，提高應(yīng)急通信保障能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟慶昌.應(yīng)急通信系統(tǒng)中頻譜分配技術(shù)的研究[J].信息與電腦（理論版），2017（17）：191-192.

[2]沈建軍.應(yīng)急指揮通信工程實(shí)施管理[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)，2017，6（08）：55-56.

[3]黃賀平.便捷式一體化應(yīng)急通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字通信世界，2017（02）：159-161+153.

[4]肖祎杰.無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信覆蓋的研究[D].北京郵電大學(xué)，2017.