应急通信车载音视频系统设计与实现

许 陵，杨清森，杨仁庆，赵红梅

（南京熊猫汉达科技有限公司，南京 210000）

1 卫星应急通信系统

我国是个多灾多难的国家，近年来地震、洪水、深林大火、森林大火等事件频繁发生。应急机动通信保障在组织抗震救灾、消防救援过程中至关重要，通过配备一个覆盖灾区的指挥所和一个连接后方基地的通信网络，有效地保证现场指挥和情况转播等功能，满足紧急任务的通信需要。

应急通信是指在突发性紧急情况时的通信手段和方法[1]。卫星通信是实现全球应急通信的一种重要手段，具有覆盖范围广大、通信距离远、带宽容量大、机动灵活等优势，在应急通信领域有着巨大的应用价值。卫星通信可以提供电话、图像、视频、数据等联通手段，其中音视频通信是卫星通信中应用最为广泛的是前进指挥，实况反馈的最主要手段[2]。

图1 卫星通信系统

卫星应急通信系统分为中心站和终端站[3]。中心站是星型卫星网络的中心，负责卫星通信系统的控制和网络管理功能，实现对全网卫星资源和地球站用户的管理和通信控制，并具备与外围终端站实现各种类型业务通信的能力。终端站是通信网的重要节点，可分为车载站、便携站等类型。卫星通信车载站（以下简称：车载站）采用车载平台，可在停驻状态下和运动中实现与其他各种站型的话音、数据和图像等类型信息的双向传输，具有机动灵活，功能强大的特点，应用最为广泛。

车载站可为应急通信提供电话、图像、视频、数据等通信手段，与中央站的会议室互联互通。本文仅对车载站上最为常用的音视频通信系统进行设计，实现灵活推送和调度。

2 卫星通信车载站

车载站采用越野车载平台和动中通卫星通信天线，可实现快速机动、动中建链。在使用过程中，车载站可作为专用机动前方指挥所，并以此为中心覆盖整个事件区域，实现现场侦查、时态采集、现场指挥等功能，同时可与控制中心保持热线通信，实现信息通畅。

图2 指挥车示意图示意图

卫星通信车的整体布局如图所示，分为会议室和设备操作间。会议室有领导席位、普通席位、会议桌、电视墙、图像采集设备、音频采集设备等。会议室正前方是有多个显示器组成的电视墙。图像采集设备是两个高清摄像机，一个位于电视墙上方中央，采集领导席位及两侧的席位图像，另一个位于领导席位后侧左上方，拍摄会议室全景图像。音频输出采用环绕立体音响系统，环绕会议桌对称安装提供立体声音响效果。音频采集设备为拾音器位于会议桌周边。

设备操作间有设备机架及操作员席位。设备机架用于固定安装卫星通信及音视频系统设备。操作员席位有操作平台，可对卫星通信设备及音视频系统进行监控，对会议进行保障。

3 音视频系统

车载站的音视频系统由音视频管理服务器、音视频切换分系统、无线图传分系统及控制平台组成，操作员可以通过控制平台进行视频的采集、编码、调度、传输、解码、播放、记录等操作。控制平台是通过Web 页面登录音视频管理服务器实现远程控制，这种控制方式可移植性高，不依赖本地系统及软件。

图3 车载音视频系统

3.1 音视频管理服务器

音视频管理服务器是音视频系统的核心关键，为控制提供后台服务的同时，将音视频切换分系统、无线图传分系统、卫星信道等连接起来，实现音视频数据的互通与共享。音视频切换系统、无线图传分系统以及卫星信道的音视频信号在此汇集，服务器根据控制平台的指令转发和调度这些视频资源。音视频切换系统可通过卫星信道与对端中心站进行音视频信号的交换，实现互联互通，进行视频会议。无线传输分系统的音视频信号可在音视频切换系统进行播放，会议室可实时监控现场动态。同时无线图传分系统的音视频信号经过服务器转发给卫星信道进而发送给中心站，实时汇报现场真实情况。这种音视频管理服务器方式进行信号的软切换，系统的扩展性强。

3.2 音视频切换分系统

车载站采用了全高清的音视频切换分系统，实现对本地音视频信号进行融合和处理，将音视频传输质量提升到了一个新的高度，视频达到1920×1080P的分辨率。该系统包括音视频切换矩阵、硬盘录像机、图像编解码器、车载摄像机、云台摄像机、调音台、电视机、显示器、立体音响等设备[4]。连接关系如图4所示。

图4 音视频切换分系统连接关系图

音视频切换分系统可分为会议室、设备机架、操作席、车顶等几个区域。其中音视频切换矩阵为核心设备，提供32*32路音频接口和16*16路音频接口，连接汇集各路音视频信号，通过控制进行切换，可以做到任意的音视频调度。

图像编解码器可以对音视频信号进行压缩以适应带宽受限的卫星信道传输，在1M 带宽情况下可以传输1080P@60 fps 的高清图像及标准音频。

摄像机和云台可采集车内外实时高清图像，硬盘录像机可选择性的存储、预览、回访，车载电视墙显示视频信号，音响功放输出音频信号。

3.3 无线图传分系统

无线图传分系统由监控设备、音视频采集设备、编码设备、无线传输设备组成[5]，实现附近几千米范围内的无线网络覆盖，增加了车载站视频采集范围和使用灵活性。本方案采用的无线传输设备是宽带移动接入设备。

宽带移动接入设备基于动态MESH 自组织网络，可在移动状态下动态建立最佳路由，具有组网灵活、动态路由、无中心、可靠性高等优点。可实现局域区域范围内的无线网络互联互通，实现高速数据的数据通信与传输。相对传统集群通信系统，该设备无需基站和调度系统支持，利用多跳技术可以突破传输距离限制，解决遮挡问题。

图5 音视频系统演示效果图

4 结束语

本文对卫星通信车载站会议室及音视频系统做了深入探究。通过对音视频管理服务器、音视频切换分系统、无线传输分系统等组成部分进行详细研究，给出了应急机动的车载音视频系统设计方法。

经过实用验证，本文设计的音视频系统实用性强，使用方便灵活，使用效果图如图5所示，可以满足众多应急通信情况的应用需求，具有一定的推广价值。