中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施中的關(guān)鍵問題及對(duì)策

摘要：應(yīng)急廣播是一項(xiàng)與社會(huì)治安密切相關(guān)的大規(guī)模廣播項(xiàng)目，近年來在我國日益引起重視，同時(shí)，對(duì)其的優(yōu)化也成為當(dāng)務(wù)之急。中波廣播是一種適應(yīng)實(shí)際需求的新方法，具有顯著的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。要提高突發(fā)事件的預(yù)警能力，必須對(duì)中波廣播進(jìn)行深度研究。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急廣播；中波；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、引言

在戰(zhàn)爭與自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，應(yīng)急廣播系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的宣傳告知功能。應(yīng)急廣播系統(tǒng)的穩(wěn)定性不僅關(guān)系國家的公共安全和防災(zāi)減災(zāi)工作的順利開展，更關(guān)系到社會(huì)的安定和人民的財(cái)產(chǎn)安全。中波電臺(tái)是黨和國家聲音的代言人，在民眾影響力、傳播距離和覆蓋面上都具有戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急的優(yōu)越性。中波廣播能夠利用中波電臺(tái)的優(yōu)勢資源，在突發(fā)公共事件中發(fā)揮政策疏導(dǎo)、預(yù)警、安撫民眾、指揮救援等功能。

二、中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)總體架構(gòu)

（一）設(shè)計(jì)原則

1.統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)

根據(jù)應(yīng)急廣播的信息要求，中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)必須具備統(tǒng)一的界面，能與上級(jí)部門進(jìn)行對(duì)接，并在臺(tái)站終端保留與中心平臺(tái)相連的界面，依照實(shí)際所需，可以向直接接收指令層面擴(kuò)展。

2.平戰(zhàn)結(jié)合

中波網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)已在全國各地相繼建立，利用它對(duì)各個(gè)臺(tái)站的發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)測與維護(hù)。當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，應(yīng)急廣播將啟動(dòng)中波突發(fā)事件處理流程，此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)與突發(fā)事件處理系統(tǒng)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)送端的實(shí)時(shí)控制[2]。

3.安全可靠

對(duì)應(yīng)急信息的接入、傳輸和播送環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有高可靠性和高安全性等特點(diǎn)，中波應(yīng)急廣播大多需要對(duì)其命令的安全性進(jìn)行驗(yàn)證，以確保信息命令的可靠傳輸。另外，還應(yīng)對(duì)播放的聲音進(jìn)行采集和測試，以保證聲音內(nèi)容的一致性。

4.可管可控

按照平臺(tái)的需求，在劃定的范圍內(nèi)進(jìn)行中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)的指揮和調(diào)度，并向特定的地區(qū)發(fā)送緊急廣播信息，可以對(duì)該地區(qū)的突發(fā)事件進(jìn)行單體或組合播出，具有良好的控制效果。

（二）中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分析

1.中波應(yīng)急發(fā)布資源的運(yùn)行和維護(hù)管理

中波應(yīng)急發(fā)布資源包括從中波管理中心到各個(gè)臺(tái)站的發(fā)送和播出系統(tǒng)，以及通信鏈路等，需要對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的工作狀況和故障警報(bào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指令和信息的高效發(fā)布[3]。

2.突發(fā)事件的中波緊急情況

中波緊急廣播系統(tǒng)，能夠按照國家應(yīng)急電臺(tái)的命令，準(zhǔn)確地激活中波發(fā)射器。利用多臺(tái)發(fā)射器，將緊急廣播的聲音信號(hào)發(fā)送到臺(tái)站，通過電臺(tái)對(duì)其播出效果進(jìn)行檢查和驗(yàn)證。

3.應(yīng)急演練管理

中波總部負(fù)責(zé)制訂應(yīng)急預(yù)案和執(zhí)行策略，并不定期開展應(yīng)急廣播演習(xí)，檢查和評(píng)價(jià)應(yīng)急廣播系統(tǒng)和臺(tái)站技術(shù)體系的合理性，從而不斷完善系統(tǒng)發(fā)布流程，提高應(yīng)急處置能力。

（三）中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)架構(gòu)

1.中波調(diào)幅應(yīng)急廣播系統(tǒng)

圖1顯示了常規(guī)中波臺(tái)站的總體結(jié)構(gòu)。其中，臺(tái)站應(yīng)配備一條或兩條備用線路，有能力的則應(yīng)配備多條備用線路。多個(gè)信源經(jīng)聲頻轉(zhuǎn)換，選擇一路進(jìn)入中波 AM發(fā)射機(jī)，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。在對(duì)已有的中波傳輸裝置進(jìn)行應(yīng)急處理，以及應(yīng)急廣播管理軟件和中波應(yīng)急接收器的基礎(chǔ)上，還需要在原有應(yīng)急程序來源基礎(chǔ)上再加一級(jí)應(yīng)急節(jié)目來源，繼而能接受上級(jí)應(yīng)急節(jié)目，圖2為該體系總體結(jié)構(gòu)。

這種緊急控制信號(hào)處理設(shè)備，用以接收由上級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)發(fā)布的應(yīng)急廣播節(jié)目和緊急廣播指令。在確定之后，切換并控制廣播系統(tǒng)，完成格式轉(zhuǎn)換，信號(hào)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程喚醒指令的插入[4]。該系統(tǒng)的功能是，對(duì)上層的控制命令進(jìn)行語法分析和格式變換，并在無高級(jí)命令的情況下產(chǎn)生下級(jí)命令。在不干擾正常接收器聽音的情況下，插入遙控喚醒命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)中波應(yīng)急接收器的遙控喚醒。

2.中波應(yīng)急控制信號(hào)處理設(shè)備

中波調(diào)幅電臺(tái)因其調(diào)制特性，使得應(yīng)急情況下的消息很難傳遞。針對(duì)當(dāng)前應(yīng)急情況下的需求，提出了一種基于DTMF的突發(fā)事件處理方法。DTMF是將兩個(gè)單獨(dú)的聲音合成后的數(shù)字信號(hào)表示出來的一種編碼方法，DTMF的特點(diǎn)是易于實(shí)施，具有較好的抗噪和抗劣化能力。該裝置實(shí)現(xiàn)了DTMF插入、DTMF編碼、音頻轉(zhuǎn)換、信號(hào)合成等多種功能，聲音轉(zhuǎn)換模塊功能則主要在于當(dāng)?shù)貞?yīng)急呼叫、上級(jí)應(yīng)急呼叫以及轉(zhuǎn)換本地節(jié)目來源等[5]。DTMF編碼部分完成了對(duì)管制數(shù)據(jù)流的DTMF壓縮。DTMF嵌入部分是在單片機(jī)的控制下，對(duì)中波應(yīng)急接收器進(jìn)行遠(yuǎn)距離喚醒。中波應(yīng)急情況下的信號(hào)處理裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

三、中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的關(guān)鍵問題

（一）MSK信號(hào)難以喚醒終端設(shè)備

通常情況下，節(jié)傳鏈路應(yīng)在“校驗(yàn)適應(yīng)碼調(diào)制開關(guān)”上進(jìn)行設(shè)置，并把它放在“聲頻處理器”前面。但在施工完成之后發(fā)現(xiàn)，利用適配器輸出的 MSK信號(hào)來喚醒或休眠遠(yuǎn)程控制終端，會(huì)受到“聲音處理器”的調(diào)節(jié)（特別是國外的 Oben、BW等），從而影響了系統(tǒng)性能，使解調(diào)終端無法準(zhǔn)確地辨識(shí)系統(tǒng)。為了克服以上問題，在“聲頻處理裝置”上設(shè)置了“校驗(yàn)適應(yīng)碼調(diào)制開關(guān)”，在“聲頻處理裝置”上進(jìn)行了配置，如“應(yīng)急廣播裝置改造后的拓?fù)涫疽鈭D”[6]。對(duì)節(jié)傳鏈路進(jìn)行了拓?fù)渥儞Q后，解調(diào)終端可以對(duì)MSK信號(hào)進(jìn)行正確辨識(shí)，但仍存在一個(gè)嚴(yán)峻的問題：由于突發(fā)事件的播出機(jī)構(gòu)或者生產(chǎn)環(huán)境不同，導(dǎo)致突發(fā)事件發(fā)生時(shí)無法及時(shí)準(zhǔn)確地判斷突發(fā)事件發(fā)生的原因，且由于突發(fā)事件的聲強(qiáng)差異較大，特別是當(dāng)大量聲音信號(hào)發(fā)送到發(fā)送器后，可能引起過流保護(hù)，使發(fā)送器功耗下降或保護(hù)關(guān)閉。

（二）應(yīng)急廣播停播問題

在中波應(yīng)急廣播工程建設(shè)試驗(yàn)過程中，曾發(fā)生過無線電分平臺(tái)已經(jīng)下達(dá)停止信號(hào)，而轉(zhuǎn)接頭仍處于發(fā)送應(yīng)急信號(hào)狀態(tài)的情況，導(dǎo)致無法繼續(xù)播放正常的節(jié)目。該情況主要是由于適配器未正確地執(zhí)行停播命令，而這種錯(cuò)誤的出現(xiàn)并無規(guī)律性，很難找出程式的失敗點(diǎn)，從而為安全播放帶來了風(fēng)險(xiǎn)。通過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)急電臺(tái)試驗(yàn)中，為了節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，往往采取人工下達(dá)終止命令的方法。這種情況主要發(fā)生在開始指令發(fā)出之后，在很短的時(shí)間內(nèi)又發(fā)出了停止指令，并且隨著時(shí)間的推移，錯(cuò)誤發(fā)生的可能性會(huì)越來越高；這是調(diào)試程序、定位故障點(diǎn)的重要環(huán)節(jié)[7]。

應(yīng)急廣播一般包含開機(jī)命令、應(yīng)急廣播節(jié)目和停止命令等結(jié)構(gòu)。停止指令在開始指令發(fā)出后出現(xiàn)頻繁錯(cuò)誤，這表示在某些情況下，適配器未收到或未處理停止指令。順著這條線回顧一遍直播流程，可以找到一個(gè)合理的漏洞。因?yàn)殚_始與停止的操作包含兩種不同的邏輯，在發(fā)出開始指令時(shí)，如果發(fā)送站的發(fā)射器恰好在停止期間，則必須等到發(fā)射器打開并且其輸出功率達(dá)到閾值才能實(shí)施開始指令[8]。該過程需要30秒鐘的時(shí)間，這時(shí)，如果再發(fā)出一個(gè)停止廣播指令就會(huì)過期，出現(xiàn)一個(gè)邏輯誤差，使檢驗(yàn)適配的代碼調(diào)試開關(guān)仍然將輸出的程序信號(hào)維持在應(yīng)急狀態(tài)，從而導(dǎo)致錯(cuò)播。

四、中波應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施對(duì)策

（一）雙音雙頻技術(shù)

雙音多頻技術(shù)是一種通過電話傳送對(duì)應(yīng)被呼號(hào)碼的通信方式，最早是在電話通信中使用，可以高效地使用FSK。雙音多頻傳輸思想是，通過對(duì)不同頻振源的數(shù)字化控制實(shí)現(xiàn)信息傳輸。構(gòu)建突發(fā)事件信息處理過程中，首先要解決的問題如下：

1.報(bào)文的接收校驗(yàn)適配器

就本裝置而言，當(dāng)它的IP通道面板在中波應(yīng)急廣播時(shí)，可以通過確認(rèn)進(jìn)行程序譯碼?？刂泼姘蹇梢詫?duì)PCM語音代碼進(jìn)行模擬－數(shù)字變換，并通過以太網(wǎng)接口高效地傳送對(duì)應(yīng)的開關(guān)指令。然后通過預(yù)先設(shè)定的延遲，將開始指令傳遞給中波應(yīng)急信號(hào)調(diào)制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音信號(hào)的高效率傳輸。

2.編碼調(diào)制器

中波應(yīng)急電臺(tái)的編碼調(diào)節(jié)器，其主要功能是高效地產(chǎn)生并發(fā)出一條蘇醒命令，通過對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行高效的變換，從而達(dá)到將遠(yuǎn)程接收裝置叫醒的目標(biāo)。.

3.聲音的智能化開關(guān)

這臺(tái)裝置的首要任務(wù)是在普通節(jié)目和應(yīng)急廣播節(jié)目之間迅速轉(zhuǎn)換，通過接收確認(rèn)適配器發(fā)出的對(duì)應(yīng)命令，高效地向主/備用發(fā)射機(jī)傳送這兩個(gè)信號(hào)；在收到開機(jī)命令后，可以將普通的聲音迅速轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的應(yīng)急廣播聲音頻道。

（二）數(shù)字水印技術(shù)

數(shù)字水印技術(shù)是通過數(shù)字信號(hào)處理方法，將一組記號(hào)隱藏起來，并使用特殊的探測器進(jìn)行信息的提取。同時(shí)，中波應(yīng)急情況下，也是基于數(shù)字水印的應(yīng)急情況下，對(duì)用戶進(jìn)行遠(yuǎn)距離喚醒和分區(qū)播放的控制問題。在此基礎(chǔ)上，通過高效完成數(shù)字信號(hào)的嵌入，可以在廣播體制下進(jìn)行數(shù)位信號(hào)的傳送。另外，通過正確使用這種方法，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)終端的有效控制。實(shí)施原則如下：

首先，聲音掩蔽作用。它是一種在對(duì)應(yīng)的更強(qiáng)烈的信號(hào)掩蓋下，使被掩蔽的人很難聽見的聲音。通過對(duì)“屏蔽”的仿真，可以得到最小的“屏蔽閾值”，當(dāng)其達(dá)到最小閾值時(shí)，就可以達(dá)到無失真的目標(biāo)。其次，基于人耳的聽力模式，提出了一種擴(kuò)大光譜的方法。將無線網(wǎng)絡(luò)中采用的擴(kuò)頻思路應(yīng)用于數(shù)字水印技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)窄帶數(shù)據(jù)在一個(gè)比較寬的頻段內(nèi)進(jìn)行，從而促進(jìn)了數(shù)字水印與偽隨機(jī)代碼的對(duì)應(yīng)操作。而且還能與原有聲音重疊。最后，結(jié)合人耳的心理－聽覺模型，對(duì)數(shù)字水印進(jìn)行了嵌入?？紤]耳朵對(duì)語音的靈敏度不同，如果在全頻域內(nèi)完成了高效的數(shù)值運(yùn)算，則此時(shí)添加數(shù)字水印并不會(huì)對(duì)人耳的聽力產(chǎn)生任何影響。將此原理與人耳的聽覺特性相融合，能夠建立人耳對(duì)某一聲音特性的掩蓋曲線。而數(shù)字水印則是利用發(fā)射機(jī)，將隱藏在對(duì)應(yīng)的控制命令中的信息高效地發(fā)送出來。在正常的廣播信號(hào)接收過程中，可以對(duì)有水印的信息進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)分區(qū)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以保證同時(shí)發(fā)生應(yīng)急廣播程序和控制信息。

（三）中波數(shù)字廣播技術(shù)

中波數(shù)字播出是目前較為成熟的一項(xiàng)數(shù)字化處理方法。利用中波數(shù)字 AM技術(shù)，可以進(jìn)行緊急情況下的廣播，其主要優(yōu)點(diǎn)有：第一，它具備建立中波數(shù)字通道的單頻段通信系統(tǒng)的技術(shù)依據(jù)，能夠節(jié)約頻譜資源。第二，它可以實(shí)現(xiàn)各種媒介形態(tài)的傳播，包括突發(fā)事件的傳播。第三，通過采用數(shù)碼壓縮的方法，可以使中頻電臺(tái)的接收品質(zhì)發(fā)生本質(zhì)的變化，保證了在不同的空間范圍內(nèi)，接收結(jié)果的一致性。第四，該方法具有傳輸能量大、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的緊急通信需求。第五，采用合適的通道規(guī)劃方法，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)和服務(wù)的同時(shí)傳送，提高用戶的反應(yīng)速度；與此同時(shí)，還能夠改善信號(hào)的接收精度。中波數(shù)字電視的構(gòu)成包括：數(shù)字中間波多路復(fù)用器、數(shù)字信號(hào)調(diào)制器、數(shù)字轉(zhuǎn)接器、緊急信息接收和校驗(yàn)適配器，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)控制和信息交換。

五、結(jié)束語

綜上所述，中波廣播是一種適應(yīng)實(shí)際需求的新方法，具有顯著的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。因此，要提高突發(fā)事件的預(yù)警能力，就需要對(duì)中波廣播進(jìn)行深度研究，將中波廣播技術(shù)運(yùn)用到突發(fā)事件中，并考慮突發(fā)事件的地域特點(diǎn)。為了保證中波傳輸?shù)陌踩?，?yīng)持續(xù)完善系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)計(jì)。

作者單位：戚敏 山東省廣播電視傳輸保障中心

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