浅析“动中通”在马拉松赛事中的技术保障与实践

孔 冰，王福铭

(大连广播电视台 播控中心，辽宁 大连 116029)

浅析“动中通”在马拉松赛事中的技术保障与实践

孔 冰，王福铭

(大连广播电视台 播控中心，辽宁 大连 116029)

“动中通”是移动卫星通信的简称。“动中通”在马拉松比赛的直播过程中起着非常重要的作用，在直播前期对“动中通”的运行路线、视音频信号的编码链路、卫星上行链路、天线伺服系统等各个环节都要进行全方位的测试与维护，总结出了一些行之有效的应对影响信号传输的技术方法，确保马拉松比赛直播信号优质安全地呈现在电视荧幕上。

激光惯性导航技术；天线伺服转台技术；编码器；高功放；天线系统；卫星接收机

移动卫星通信[1]一直是军事活动中的主要通信手段，但是随着广播电视事业日新月异的发展，对新闻播报的及时性和运动赛事直播的实现在技术方面提出了更高的要求，从而促进了移动卫星通信向民用方面发展。2013年7月份由北京星光影视设备科技股份有限公司设计、制作完成的移动通讯系统——“动中通”开始在大连广播电视台正式投入使用，标志着大连广播电视台在新闻播报的及时性方面和运动赛事直播技术实现方面已走在了全国各级电视台的前列，为大连广播电视事业的蓬勃发展提供了有力的技术保障。本文将以2014大连国际马拉松赛事直播为实例，初步解析“动中通”在马拉松赛事中的技术保障与实践。

2014年5月举行的大连国际马拉松赛事是大连广播电视台初次尝试由本台的技术力量独立完成的国际直播赛事。“动中通”[2]作为直播国际马拉松赛事中的关键环节起着非常重要的作用。“动中通”所提供给演播室的画面大约占整个马拉松赛事中画面的80%，其他画面由若干单机点通过光缆或者4G网络传送给高清演播室。大连广播电视台领导对这次直播大连国际马拉松赛事非常的重视，对各个环节都提出了非常严格的要求和期望，在2014年就针对诸多环节进行了严谨的技术分析和部署，确保了“动中通”在比赛当天的安全运行。

1 “动中通”的供电系统的技术保障

“动中通”上的电力提供是非常重要的环节，车载配备了一台功率12 000 kW的熊猫发电机和两台功率5 000 kW的UPS设备，在比赛之前对这3台设备都请专业工程师进行了系统的维护和调试，确保了比赛过程中电力系统工作的安全和稳定。

对于突发供电系统故障无法提供电力，制定了相应的应急预案：当供电系统出现故障时，UPS可以维持一段时间的电力供给，为确保UPS最大时间的提供电力，将关闭卫星上行的备链路设备(备编码器、备高功放)和周边监看设备(频谱仪，解码器)以延长UPS的供电时间；并马上请专业工程师对故障进行排查和抢修。

2 马拉松比赛各路段传输信号的测试与技术保障

2.1 马拉松比赛各路段卫星和4G传输信号的测试

2014大连国际马拉松赛事在风景如画的大连金石滩举行。如图1所示，全程路线：大连金石滩黄金海岸南湖街→金石路→辽河西路，在东北四街的日本电产(大连)有限公司楼前东，南保税区家居市场的21.097 5 km处转折回返至辽河西路→金石路→黄金海岸南湖街终点，全程42.195 km。

图1 大连国际马拉松赛路线图(截图)

由于马拉松比赛路线沿途的建筑和自然条件的影响，使马拉松比赛各路段的信号传输状况变得相当复杂。如图2所示，为赛事起点至折返点“动中通”与4G信号断点对比图；如图3所示，为折返点至终点“动中通”与4G信号断点对比图。“动中通”在马拉松比赛路线行驶过程中传送给高清演播室的画面会因为外界原因的影响出现“马赛克”或者中断，这些都需要马上停车做出标记，对出现“马赛克”或者中断的原因进行判断并作出相应的调整。出现“马赛克”的原因是“动中通”离路边过高的树木或者路边大幅广告牌太近造成的，树木的枝叶和路边大幅广告牌对卫星上行通道有一定的干扰；中断则是路边的比较高的建筑物或者立交桥阻挡了卫星上行的通道造成的。在对卫星上行信号测试的同时又对4G信号的传输进行了测试，对4G信号的测试目的是在卫星上行信号受到影响的情况下，4G信号传输正常就能弥补这一影响。经过技术制作部和播控中心20多次的测试和实验，增加6个单机点通过光缆传送信号以弥补多个断点的影响。

图2 起点至折返点卫星与4G信号断点对比图(截图)

图3 折返点至终点卫星与4G信号断点对比图(截图)

2.2 设置6个单机点弥补多个断点的影响

6个单机点位置为：

1)距离起始点900 m处，在消防高架车上设1个机位；

2)数字3号立交桥，珍奥集团附近设1个机位；

3)双D港附近设1个机位；

4)保税区人行天桥附近设1个机位；

5)在全程转折点设2个单机点，摇臂机位和座机机位。

这6个单机点不仅弥补了“动中通”和4G信号传输存在断点的不足，还极大地增加和丰富了转播画面的多样性。这些技术措施确保了马拉松赛事转播过程中信号传输的全覆盖，保证了转播画面的通畅和稳定，使广大电视观众能够更好地欣赏马拉松赛事，同时这些技术措施的实现又为以后此类赛事节目的转播积累了丰富的实战经验，提升了大连广播电视台的技术力量，使转播水平上升到了一个崭新的阶段，为更

好地服务广大电视观众提供了保证。

3 “动中通”中的卫星上行的实现

3.1 卫星上行系统的构架

大连“动中通”卫星系统如图4所示，数字1～16代表跳线板上的接口序号，以便进行设备测试和应急处理。“动中通”卫星系统技术上采用双链路上行，在主备编码器之间通过DVE1951自动切换；高功放之间通过控制单元RCU5010自动切换，而且在每个关键的节点都做了可跳线处理，无论任何一台设备出现故障，都可以通过跳线板进行应急处理，确保了“动中通”卫星上行的安全和信号的稳定。对于马拉松赛事直播，做了充分的准备，对于突发设备故障能在第一时间就能判断出是哪台设备出现故障，在最短的时间内进行处理，确保“动中通”上的信号传送回高清演播室。

图4 高清移动卫星转播车-卫星系统图

3.2 车载卫星通信天线系统技术特点和自动寻星实现

3.2.1 天线系统的技术特点

天线系统是由中航十三所负责搭建的，采用其独有的两大专业航天核心技术：激光惯性导航技术和天线伺服转台技术，高精度的激光惯性导航系统为天线伺服转台系统提供载体姿态、方位信息，可自主对星及跟踪，不受地磁、天气环境(雨、雪、雾)等外界环境影响[3]。

1)激光捷联惯导系统[4]中的激光陀螺和石英加速度计精度非常高，可以精确测量当地重力加速度和地球转速，从而计算出车体的方位和姿态角，以此为根据驱动天线指向卫星——这就是捷联惯导系统初始对准的过程。当“动中通”开动后，其方位、姿态和位置不断变化。这时，激光捷联惯导系统进入导航模式，实时精确测量方位和姿态的变化，这样就可以驱动电机维持天线的指向。

2)天线伺服转台系统[5]采用航天惯性器件标定用的三轴转台技术，外、中、内三轴均为铸造而成，具有定位精度高、响应快、可靠性高、抗强烈颠簸不变形等特点。提供全自动化对星、自动信标修正，并且具有手动控制和微调的功能；系统可以自测姿态,自动计算卫星指向参数,自动寻北，自动计算卫星指向参数,对天线的方位轴、俯仰轴、极化轴进行精确控制，可以自动跟踪静止轨道卫星。集中控制系统中存储的20个以上卫星数据。

3.2.2 天线系统自动寻星的实现.

在2014年年初邀请航天十三所的工程师对天线系统进行了系统调试，在前期20多次的测试过程中没发生一起故障，在比赛当天提前1个小时让“动中通”反8字和正8字驶，测试天线跟踪状态，保证天线系统的良好运转。以下是天线系统寻星的操作：

1)如图5所示，按天线控制按钮“电源”和“伺服”。

图5 天线系统电源控制面板(截图)

2)打开天线系统专用的车载计算机，双击Dzt-monitor进入移动卫星通信系统的操作界面如图6所示，在系统提示信息窗口会显示：编码器串口初始化成功；信标机串口初始化成功；惯导串口初始化成功，表示初始化成功，如果有初始化失败的，需要检查设备连接，重新启动软件，确认设备状态，必须全部初始化成功才可进行下一步操作。

图6 移动卫星通信系统初始界面(截图)

3)点击“惯组设置”选择将要寻星的方式，选择“动态对准”如图7所示，点击确定。动态对准是指可以在“动中通”行驶过程中实现寻星，前提条件是在无遮挡的情况下，也就是说必须能够接收到卫星的信标状态下进行寻星操作；静态对准是指在“动中通”在接受不到卫星信标的情况下实现寻星，前提是“动中通”必须保证车体的稳定和GPS定位天线工作状态良好；这两种方式适合在不同的条件下完成寻星，对天线系统中的卫星跟踪系统操作没有影响。

图7 移动卫星通信系统惯组设置(截图)

4)点击“更换卫星”选择要上行的卫星，如图8所示，大连地区适合上行的卫星有亚洲五号和亚洲七号，以亚洲七号为例，选择亚洲七号点击确定。

图8 移动卫星通信系统更换卫星(截图)

5)按天线控制按钮“惯导”，观察移动卫星通选系统中的系统提示信息窗口，寻星完成会有提示显示驱动完成如图9所示，强度显示会在9左右，在信标机工作一个小时后会降低一些强度。在自动寻星工作1分45秒后天线会自动转动先进行初步寻星，找到大约位置后会在左右5度范围内寻找到信标最大值，完成寻星大约需要3分钟时间。

图9 移动卫星通信系统寻星完成(截图)

3.3 编码器的技术特性和使用

3.3.1 编码器的技术特性

大连广播电视台采用的是爱立信的AVP 3000 Voyager编码调制一体机，它是市场上最先进的数字卫星新闻采集(DSNG)设备，专为多平台、多屏幕环境而设计，具备目前最高级别的易用性、灵活性和前瞻性。

AVP 3000 Voyager提供高压缩效率，相比MPEG-2视频，在回传速率有超过30%的带宽节省量。它还支持IF和L波段输出上的DVB-S2高阶调制，保证相比DVB-S在传输带宽上有多30%的节省；其内部的x-系列编码模块能够从MPEG-2 SD 4∶2∶0运作一直扩展到最高质量MPEG-4 AVC HD 4∶2∶2 10 bit。通过当前可得到的硬件平台上的许可证和软件升级，还将支持1 080p 50/60这样的功能和包括3D等的多讯道运作；AVP 3000 Voyager内的所有模块都可带电插拔，允许现场维护，扩展设备功能和容易改变设备用途，以适于多种应用。

3.3.2 卫星上行前对编码器的设置

AVP 3000 Voyager可以通过前面板或者与笔记本电脑联网通过浏览器对其参数进行设置。前面板只对参数进行设置，但是对于设备内部的一些板卡的工作状态、告警、更加仔细的调试都需要由PC来完成，下面主要介绍下通过电脑对编码器进行设置。

1)“动中通”上安装了无线路由器，把所有可以通过网络来设置的设备都接入到路由器中，方便对其进行设置和管理。主备编码器的IP地址分别为“192.168.1.41”、“192.168.1.42”。通过PC上的火狐浏览器输入主编码器IP地址，如图10所示，为编码器正常工作下的初始界面。

图10 AVP 3000 Voyager编码器初始界面(截图)

在Dashboard界面，可监测到码流信息、设备板卡信息、设备告警状态等等信息。

2)视频信号接通后，如图11所示，Video Input Lock监看视频显示Yes表明输入视频已锁定。设置视频Input参数：在视频格式下拉菜单中，选择正确的视频格式和帧频，马拉松赛事采用HD1080i25高清视频格式；Source选择视频源为数字格式；Output on video loss当视频丢失输出选择为静帧。

图11 AVP 3000 Voyager编码器设置视频输入(截图)

3)设置视频Encode参数：选择正确的视频输入格式和压缩处理方法，马拉松赛事采用HD H.264[6]High Profile level4.1 4∶2∶0 8 bit,既节省了带宽，又保证了高清图像的传输质量。

4)设置音频参数：如图12所示，Input format输入格式选择uncompressed(LPCN)无压缩；Input Source选择嵌入Embedded(SDI1)音频源采用嵌入的数字信号音频第一对；Output on audio loss音频丢失选择silence静音模式源。

图12 AVP 3000 Voyager编码器设置视频参数(截图)

5)设置音频Encode编码参数：Coding Standard编码标准为MPEG LayerⅡ音频编码方式和Bitrate比特率为256 kbit/s。

6)进入Device Configuration界面,设置调制参数：Modulation Standard调制标准为DVB-S、Modulation State调制状态为off、FEC Rate前向纠错为3/4、Modulation调试方式为QPSK、滚降率按照国家规定取0.35，在带宽为9 Mbit/s的情况下，

Symbol Rate符号率应小于等于9/(1+0.35)≈6.66 Msymbol/s，根据以往的经验取6.2 Msymbol/s。

7)设置调制参数：如图13所示，Frequency Input Mode频率输入模式根据惯例选择为Uplink Frequency上行频率、Uplink Frequency上行频率输入卫星公司所给转发器的频点、Nominal L-Band Power开机初始功率为-4 dBm。

图13 AVP 3000 Voyager编码器设置上行频率(截图)

8)与卫星公司联系准备上行，如图14所示，先上单载波Output State选为On(Nominal Power)，待卫星公司核准后，如图15所示，上调制波Modulation State调制状态选为on，完成上行操作。

图14 AVP 3000 Voyager编码器加载单载波(截图)

图15 AVP 3000 Voyager编码器加载调制(截图)

9)与卫星公司协调，调整高功放的上行功率，查看卫星接收机收到的信号电平的门限值，使门限值在5 dB以上，避免小的干扰对图像产生影响，确保高清演播室接收卫星信号的质量良好。

以上就是“动中通”在马拉松赛事中的初次尝试，由于准备充分，顺利完成了转播任务。对于技术人员来说，每一次大型赛事转播都会积累宝贵和丰富的实战经验，为以后更好地完成赛事转播打下坚实的基础。在当今网络通信飞速发展的今天，突发新闻事件的电视直播将成为电视媒体对抗网络媒体的重要武器，“动中通”的使用范围将越来越广泛，需要技术人员提供更加完善的技术支持和保障。如果广大同仁在技术完成上有更好的意见和建议可与作者联系。

[1] 郑宝辉. 移动卫星通信车载站若干关键技术讨论[J].无线电通信技术，2009(1)：1-3.

[2] 林晓尧. “动中通”移动卫星电视直播系统[J]. 现代电视技术,2007(4)：108-112.

[3] 江涛，董海瑞. 车载卫星通信站天线自动控制系统设计[J]. 电视技术,2001，25(11)：34-35.

[4] 任志乾. 激光捷联惯导系统的可靠性强化试验技术[J]. 电子产品可靠性与环境试验, 2008(1)：34-39.

[5] 徐周，李建峰. 基于PCI04的天线转台伺服系统设计[J]. 电子机械工程,2014(1)：61-64.

[6] 于援东,毛莉花. 基于H．264高清记录格式的特点与应用[J]. 电视技术,2008，32(1)：74-76.

“Satellite Communication in Motion” Technical Support and Practice in Marathon Race

KONG Bing, WANG Fuming

(DalianRadioandTVStation,BroadcastControlCenter,LiaoningDalian116029,China)

Satellite communication in motion is the abbreviation of mobile satellite communication. Satellite communication in motion live in a marathon race plays a very important role in the process, in the early stage of live his running routes, the audio signal coding link, satellite uplink, antenna servo system and so on each link to a full range of testing and maintenance, summarizes some effective response to affect the signal transmission technology method, ensure the safety of marathon broadcast signal quality appears on the TV screen.

laser inertial navigation technology；antenna servo turntable techniques；encoder；high attack；antenna system；satellite receiver

TN949

B

10.16280/j.videoe.2015.24.005

2015-08-03

孔 冰(1977— )，学士，主研播控技术和卫星上行；

王福铭(1979— )，学士，主研播控技术和卫星上行。

责任编辑：薛 京