有关集成化消防卫星单兵通信设备的研究

王金生

（甘肃省消防救援总队，甘肃 兰州 730070）

目前，在我国经济不断发展的环境下，城市中的消防安全问题、自然灾害问题等严重威胁着社会的发展质量，为了给人民群众创造高质量的安全保障，消防救援机构工作任务及压力不断上升。因此，为了有效控制不同情况的安全事故以及灾害、消防通信问题，需要各方单位重视，在经济不断发展的环境下，保证消防卫星单兵通信设备实现升级与完善，为之后的消防工作质量提升做出准备。

1 消防救援现场安全问题中通信现状

1.1 现场通信混乱

（1）信道堵塞。就当前我国消防机构使用的无线通信设备来说，使用的设备主要是半双工通信终端，应用原理为在双方进行通话的过程中，其使用的无线信道可能会被占用，其他通信参与人员在交流中可能会受到外在因素影响。尤其是在一些重特大灾害事故现场，消防各级人员沟通中，均需要使用消防设备。在并未实现信道划分或是信道缺乏明确性的情况下，不同区域消防人员在实际的消防战斗中，会在同一频段之下进行通信，导致消防队伍的指挥人员不知道下达的命令是否准确，消防员也不知道传达的命令是否是对于自身所在的班组，严重影响消防队伍各级救援人员之间的沟通，造成消防救援现场错失最佳救援时机。

为了弥补通信消防单兵中存在的弊端，满足不同救援场景下的需求，卫星消防单兵补充了消防单兵发展技术上的空白，与通信式消防单兵展现出优势互补的效果。在技术发展的环境下，卫星消防单兵的应用逐渐开始普及，通过北斗导航系统的建设，我国的消防单兵呈现高速升级状态，但目前我国的各种类型的单兵仍旧有完善的空间，需要在不断实践与研究中发展。

（2）终端设备冗杂。为保证消防机构中战斗小组的指挥工作的顺利推进，基层的消防队伍现阶段可选择配备的无线通信终端包含多种形式展开工作。具体为终端车载、公网集群、车载台、对讲机等设备。在消防救援队伍处于重特大灾害事故现场或多力量联合作战中，为提升事故现场与外界的沟通质量，现场可以组建通信网络，将该通信网络分成不同级别，分为灭火救援一级、二级与三级网。二级网主要是指挥人员与上级沟通的通信网络。三级网，更多地是指挥人员将任务精准传递到各个消防队伍之中。在极端环境下，消防战斗实际转瞬即逝，这也会导致通信效率随之降低，影响消防队伍指挥人员在事故及灾害现场的决策。引入卫星通信技术的重要性逐渐突显。

1.2 通信终端携带不便

（1）通信终端不利于执勤备战。当前，基层中队使用的设备工作时间难以保证，在目前执勤备战的过程中，需要通过长时间的蓄电准备保证消防救援，这也导致终端存放位置受到局限，各个消防队伍对讲设备存放位置欠妥，可能会因为存放位置缺少统一性而造成遗失、遗漏等问题，在紧急事故的环境下，对讲通信设备的发放耗费大量时间，一分钟出警的要求难以保证。

（2）终端不利于携带。就当前我国部分消防机构的通信设备来说，大量消防机构在对于消防战斗中存在的问题展开分析中发现，通信终端存在大量问题，主要问题就是在电源、体积等方面的问题上。其中，体积是影响消防机构中消防队伍作战质量的重要因素，由于消防队员在执行任务中需要穿戴灭火救援战斗服，服装缺少灵敏性，通信设备的使用便捷度较低，可能会影响事故现场正常的沟通。

2 当前消防单兵通信装备的发展面对的问题

2.1 信道阻塞问题的解决

信道阻塞问题是目前我国消防沟通中最常见的问题，消防机构中各部门在通信信道的使用方面缺少规范性，应急能力仍旧有待完善，信道的通畅度难以保持。消防队伍中，各消防救援站指挥队员通信需要保持通道的一致性，目前，消防单兵通讯设备的信道传输中，仍旧存在阻塞问题，通信装备需进行升级。除此之外，在各消防救援站下辖微型站、小型站需要与其他班组的通信通道保持一致，避免信道交叉问题出现，而消防微型单兵的应用，能够有效控制消防队伍中消防人员的沟通效率，防止消防战斗最佳营救时机抓取出现延误。

2.2 将各类高集成度消防单兵通信设备引入消防工作中

就当前我国消防机构中消防通信的设备来说，部分区域的设备更新仍旧处于滞后状态，且现存的消防通信设备仍旧有大量的传统通信设备，其占地面积较大、质量较重、移动困难，电量存储能力有限。为控制该项问题，我国已经积极展开了通信设备的研究，希望在原有的设备基础上，利用数字化技术以及卫星通信技术，完成消防单兵无线通信设备的升级，加强其余消防人员的联系，提升其使用的便捷性，在通信设备的体积上、重量上加强控制，引进并应用平板天线技术，提升通信效率的同时，保证消防人员携带的便捷性，在蓄电能力上加以研究，提升消防救援速度，并解决其中存在信号阻塞的相关问题，防止指挥人员在使用通信终端应用中产生故障。

3 消防卫星单兵集成优化

3.1 消防卫星单兵通信装备构成

当前，我国便携式单兵卫星通信设备主要被分成几个类别，包含全自动与手动卫星通信装备，主要有天线、馈源、BUG、LNB、MODEM、支架、自动调星系统、手动寻星仪、便携供电设备及通信终端设备构成。BUG即上变频功率放大器，功能是将卫星MODEM输出的L波段无线信号转化成为高频的射频信号传送至C波段、KA波段或是KA波段卫星。

图1 国内消防单兵便携式卫星通信装备现场测试图

LNB为低讯降频放大器，LNB构成为LNB与LNC组成，其中LNC包含混频器、本机振荡器等组合而成。LNB按照工作频段一般可分为C频和KU频。主要是由于卫星信号在抵达天线时已经处于较为微弱的状态，且无线电信号在同轴电缆传输之中频率越高信号损耗越大，因此需要通过LNB将信号放大，以保证信号质量，防止其他外在因素对信号产生影响。

图2 便携式消防单兵卫星通信装备构成图

3.2 天线优化

传统模式下，探险接收系统的主要构成为，抛物面反射板、馈源、高频头、卫星接收机等组合而成，形成地面接收站。其中抛物片反射板的主要工作内容为将形成的卫星信号反射到相应的设备之上，反射角点主要为馈源与高频头之中。馈源其主要功能被分成两个部分：

（1）完成电磁波信号的接收工作，保证天线的接收信号质量，转换成为信号电压，完成传递工作，终端为高频头。

（2）完成接收电磁波的极化转换工作。我国1990年左右，卫星通信行业处于高速发展阶段，其具有质量较轻、体积小、占用空间较小、风阻小以及传输效率高等特点，其在出现之后，获得了行业内各方人员的关注。新型天线相较于传统的天线来说，二者有很大区别，反射式抛物面天线的接收方式为，一次或二次反射式天线接收形式展开。但是，新型的平板式接收天线接收方式更加直接。除此之外，受当时该项技术的发展影响，该项技术拥有主体主要是在其他的亚洲国家手中，我国以引进方式为主，需要投入大量资金获取仪器，价格相对较高。

近年来，板状卫星天线的应用被行业中各用户重视，这些天线以国产为主，价格相对较低，应用的普及度较高。现今，世界上的平板天线类型呈现不断增加的趋势，种类繁多，具体被分成振子式、缝隙式等多种，应用的优势主要为占用的空间较小、移动灵活度较高、风阻小、拆解难度低，天线内置的高频头是提升设备一体化的重要形式。同时，板状天线的信号接收效率与传统反射式抛物面天线相比较高，比较适用于开发便携式消防单兵装备，能够降低消防人员的负重负担，为之后的消防通信提供便利。

3.3 设备集成

当前，我国集成化消防单兵应用中，便携式消防单兵装备数量庞大、普及度较高，若采用的反射式抛物面天线，在运输过程中会利用集装箱完成包装：（1）体积大、携带难度大。（2）其他功能难以与天线完成结合，导致其便捷性与适用性难以保证。平板天线投入使用中，天线内置高频头有效保证了设备的一体化特征，与此同时，不同设备能够以固定的形式安装在板状天线的背部，保证其一体化性能。

3.4 供电方式

当前，我国集成化便携式消防单兵相较于预期的便携单兵应用目标，仍旧有一定的差距，主要是在消防救援车辆进入现场的过程中，到达现场之后由单兵选取车辆附近的空地完成卫星通信工作。由于装备附近存在可以利用的供电设备，没有必要研发其他供电设备。就目前我国消防单兵的应用来说，在功能得以保证的情况下，移动终端设备的供电需要保证，防止在作战中出现失联问题，难以精准报道现场位置以及战斗情况，就目前我国移动通信设备的问题来说，通信信号保证的同时，使用时长也应不断提升，尤其是在面对严重火灾问题、洪水灾害、以及其他极端天气的情况下，长时间的作战需要通信上的支持，手持通信设备需要选择体积小、存电能力强的电池，锂电池是当前的最佳选择，如有需要，可配备手持型发电设备，为长时间的作战做好保障。

4 集成化卫星消防单兵升级展望

4.1 集中供电

消防卫星单兵通信系统的建设中，可以加强对于我国其他机构及相关部门的学习。例如，我国的特警通信装备中，卫星通信设备集成度较高，可在特警人员的作战服之上安装可移动的供电设备，设置充电端口，使移动终端设备始终保持在蓄电状态。因此，消防队伍在外出作战之中，也可以采用该种作战服的设计、完成移动通信设备在作战服上的安装。由于消防机构在作战中需要进入火场，作战具有特殊性，移动电源使用可能存在危险，在提升移动通信设备蓄电能力上可加强重视，消防队伍人员在未作战状态下，通信设备处于充电状态，在消防人员着装之前将电源断开即可。

4.2 提升集成化卫星消防单兵使用便捷度

消防人员完成作战服穿戴之后，消防队伍成员为保证手部运用的灵活性，只需要将作战服上的耳机带到头上，即可保证即时沟通的目标达成，集成装置中包含2套通信设备，一套为向上级指挥人员沟通，另一套为同级之间的交流，规避交流传输出现混乱的问题。

5 结语

综上所述，本文主要针对集成化消防单兵通信设备的使用现状，以及我国消防战斗中通讯问题展开研究。在了解消防单兵集成通信设备的应用原理的同时，分析其中存在的问题，并通过各种手段完成优化，提升消防人员在实际作战中的战斗效率，抓住最佳的救援时机，为之后的消防机构作战质量提升打牢基础。