導(dǎo)語(yǔ)：天地空融合通信在消防應(yīng)急通信的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化的不斷推進(jìn)，在提升人們物質(zhì)生活水平的同時(shí)也使得消防救援面臨極為嚴(yán)峻的形勢(shì)，救援的難度不斷增加。同時(shí)我國(guó)幅員遼闊，地形地勢(shì)多樣，發(fā)生自然災(zāi)害的概率較大，一旦出現(xiàn)災(zāi)害，須立即投入救援才能最大限度地降低損失，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全不受損失。而在開展應(yīng)急救援的過程中，通信順暢可保障救援有序開展，提升救援效率。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)已經(jīng)搭建出天地空融合通信系統(tǒng)，極大地提升了消防應(yīng)急通信能力。本文分析天地空融合通信的含義，并提出天地空融合通信系統(tǒng)搭建策略，以期為今后開展相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：天地空融合通信；消防應(yīng)急通信；應(yīng)用策略

天地空融合通信技術(shù)相較于傳統(tǒng)通信技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在具體應(yīng)用的過程中受外界因素影響較小，通信保障能力較好，可將救援現(xiàn)場(chǎng)的信息及時(shí)有效地進(jìn)行傳輸，屬于立體通信系統(tǒng)，可以極大地提升我國(guó)消防應(yīng)急救援能力。

1.天地空融合通信概述

1.1天地空融合通信含義

在開展消防救援的過程中，保障通信能力可及時(shí)將救援現(xiàn)場(chǎng)情況傳遞給指揮部，便于更好地制定救援計(jì)劃，更可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整救援計(jì)劃，來(lái)提升救援效率。但在部分救援現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到多種因素影響，如缺乏通信基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施或由于災(zāi)害導(dǎo)致通信系統(tǒng)受到破壞等，都會(huì)導(dǎo)致其喪失通信保障能力，影響救援工作的順利開展。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國(guó)開始組建天地空融合通信系統(tǒng)，來(lái)保障消防應(yīng)急救援工作的順利進(jìn)行。從含義來(lái)看，其指的是在救援現(xiàn)場(chǎng)打造出現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)需全面覆蓋救援現(xiàn)場(chǎng)，并具有一定的靈活性和機(jī)動(dòng)性。而在天地空融合通信中，由各種軌道衛(wèi)星來(lái)打造出的天基網(wǎng)絡(luò)，由各種飛行器打造出的空基網(wǎng)絡(luò)，再結(jié)合傳統(tǒng)地面通信設(shè)備而形成的融合消防應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，立體性極強(qiáng)。在地基網(wǎng)絡(luò)中，還包括蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星地面基站、移動(dòng)衛(wèi)星終端和地面數(shù)據(jù)與處理中心等[1]。相較于傳統(tǒng)地面通信網(wǎng)絡(luò)，天地空融合通信在開展救援的過程中可根據(jù)實(shí)際情況，來(lái)布置空置網(wǎng)絡(luò)，靈活設(shè)置飛行器，整合傳統(tǒng)地面通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及空基網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，更好地保障地面救援順利進(jìn)行，滿足其對(duì)通信保障的更高要求。與此同時(shí)，由于天地空融合通信系統(tǒng)在通信路徑上較多，即使地面的通信基站由于災(zāi)情而受到破壞，也可立即啟動(dòng)空基網(wǎng)絡(luò)和天基網(wǎng)絡(luò)來(lái)繼續(xù)保障通信，利用其中的發(fā)射裝置以及接收裝置來(lái)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳輸，降低由災(zāi)害所導(dǎo)致的通信受阻情況，保障救援順利進(jìn)行[2]。

1.2天地空融合通信系統(tǒng)構(gòu)建思路

天地空融合通信系統(tǒng)屬于綜合性較強(qiáng)的一種通信保障系統(tǒng)之一，各個(gè)系統(tǒng)之間需保持同步通信才能最大限度地發(fā)揮其積極作用。從構(gòu)建思路來(lái)看，需要做好天層、地層以及空層三個(gè)方面的構(gòu)建工作，來(lái)適應(yīng)當(dāng)下復(fù)雜的救援形勢(shì)給消防應(yīng)急通信所提出的更高要求。1.2.1天層在當(dāng)下開展消防救援的過程中，無(wú)人機(jī)的普及率不斷增加，在情況較為復(fù)雜且危險(xiǎn)程度較高的救援現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)人機(jī)可為救援任務(wù)提供數(shù)據(jù)和圖像上的傳輸工作，操作簡(jiǎn)單，使用效果好。與常規(guī)無(wú)人機(jī)相比，運(yùn)用在消防救援過程中的無(wú)人機(jī)，在構(gòu)成上以動(dòng)力系統(tǒng)、飛行系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、發(fā)射平臺(tái)、回收平臺(tái)以及機(jī)身構(gòu)成。無(wú)人機(jī)在使用優(yōu)勢(shì)上具有便捷、操作簡(jiǎn)單且靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，在復(fù)雜救援現(xiàn)場(chǎng)中可發(fā)揮至關(guān)重要的作用[3]。在天地空融合通信過程中，無(wú)人機(jī)屬于天層的重要組成部分，由于其搭載的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備以及傳感器，可及時(shí)升空來(lái)拍攝完整的救援現(xiàn)場(chǎng)，并將現(xiàn)場(chǎng)的圖像信息以及數(shù)據(jù)信息及時(shí)進(jìn)行回傳，便于指揮部門及時(shí)制定符合要求的救援計(jì)劃，并且無(wú)人機(jī)該可搭載音響設(shè)備，可及時(shí)在救援現(xiàn)場(chǎng)播報(bào)信息，發(fā)揮其傳播信息的功能。而在具體應(yīng)用的過程中，需在無(wú)人機(jī)的設(shè)置上根據(jù)所劃分出的片區(qū)的不同，合理配置無(wú)人機(jī)數(shù)量，在無(wú)人機(jī)升空之后，需在飛行高度上有所差別，防止無(wú)人機(jī)之間互相碰撞導(dǎo)致無(wú)人機(jī)損壞。無(wú)人機(jī)在直播推流上分辨率需較高，一般需在1080P左右，并為無(wú)人機(jī)配備充足的電池，盡量保障其工作時(shí)間在9小時(shí)左右，來(lái)更好地為指揮部門提供視頻以及圖像數(shù)據(jù)等素材[4]。如圖1所示。1.2.2地層在天地空融合通信系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的地面通信設(shè)備仍舊占據(jù)重要組成部分，其可承擔(dān)接收信息并接收救援計(jì)劃的重要職能，為開展天層中的無(wú)人機(jī)通信保障以及空層中的衛(wèi)星指明運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行方向。在具體的天地空融合系統(tǒng)中，地面通信設(shè)備一般包括地面信息發(fā)射裝備、地面對(duì)講裝備以及終端顯示設(shè)備等。從具體的設(shè)備功能來(lái)看，終端顯示設(shè)備可將空層中的衛(wèi)星以及天層中的無(wú)人機(jī)所回傳的現(xiàn)場(chǎng)信息以及圖像數(shù)據(jù)資料等清晰展示給指揮人員，便于指揮人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)制定救援計(jì)劃。而地面對(duì)講裝備中的主要設(shè)備為數(shù)字對(duì)講機(jī)，可實(shí)現(xiàn)不同位置的救援人員及時(shí)開展交流，其延時(shí)較少，且效率較高，在清晰度上也較高，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)救援人員的互聯(lián)互通，更好地進(jìn)行救援情況的交流工作。地面發(fā)射裝備中的主要設(shè)備是為救援人員配備的移動(dòng)通信設(shè)備，救援人員可借助這種移動(dòng)通信設(shè)備來(lái)接收與發(fā)射信號(hào)，并利用空層中的衛(wèi)星來(lái)實(shí)時(shí)傳遞信號(hào)。與此同時(shí)，移動(dòng)通信設(shè)備還可將圖像利用專門網(wǎng)絡(luò)即時(shí)進(jìn)行傳輸，其傳輸速度較快且效率較高，可有效降低傳統(tǒng)救援過程中的信息延遲等情況的發(fā)生概率，提升救援效率[5]。而在具體應(yīng)用上，地面設(shè)備一般包括Go-Pro結(jié)合穩(wěn)定器、4G圖傳以及350M對(duì)講機(jī)等通信設(shè)備。Go-Pro結(jié)合穩(wěn)定器可在救援人員的頭盔上進(jìn)行安裝，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)與現(xiàn)場(chǎng)中的CPE設(shè)備來(lái)進(jìn)行連接，開展視頻直播的推流工作，視頻分辨率為1080P，并配備穩(wěn)定器，實(shí)現(xiàn)一邊充電一邊使用，工作時(shí)間可延長(zhǎng)到12小時(shí)，而視頻也可在直播的服務(wù)器中保存。4G圖傳可架設(shè)在救援現(xiàn)場(chǎng)的制高點(diǎn)上，利用一鍵開機(jī)的形式啟動(dòng)，并利用專網(wǎng)將圖像直接進(jìn)行回傳，全過程可自動(dòng)完成，無(wú)需配備專門的工作人員，同時(shí)圖像的處理也可由指揮人員進(jìn)行，極大地降低了前線人員的工作壓力。350M數(shù)字對(duì)講機(jī)在應(yīng)急救援中十分常用，其便攜性、穩(wěn)定性較好，且待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，受外界影響較少，在當(dāng)下的應(yīng)急救援中十分普及[6]。1.2.3空層隨著我國(guó)通信技術(shù)在近年來(lái)的不斷發(fā)展，空中衛(wèi)星數(shù)量在不斷增加，在類型上也得到了大幅度的增加，極大地提升了我國(guó)消防應(yīng)急救援的通信能力。并且衛(wèi)星具有天然的廣播性，可以在很大的地理范圍內(nèi)向大量終端廣播數(shù)據(jù)，節(jié)省傳輸帶寬，并且各終端之間收到廣播信息的時(shí)延差較小。衛(wèi)星的覆蓋受地形地勢(shì)限制較小，大面積覆蓋所需投入的成本較小。而隨著我國(guó)救援難度的不斷增加，在衛(wèi)星基站的搭建上也出現(xiàn)了專門為消防應(yīng)急救援通信保障而設(shè)置的衛(wèi)星便攜基站。這種專門為消防應(yīng)急通信所設(shè)計(jì)的衛(wèi)星裝備在頻帶上更寬，天線的性能更好，可更好地滿足消防應(yīng)急救援中對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸以及音視頻傳輸?shù)母咭蟆２⑶疫@種衛(wèi)星設(shè)備的兼容性較好，可直接與無(wú)人機(jī)等通信裝備進(jìn)行接入，來(lái)對(duì)不同距離的圖像進(jìn)行拍攝并將信息及時(shí)回傳。在空層設(shè)備中，除衛(wèi)星便攜站之外，衛(wèi)星平板以及衛(wèi)星電話等也較多，這些衛(wèi)星裝備在功能上有著一定的不同之處，不僅可保障音視頻信息以及數(shù)據(jù)圖片的即時(shí)傳輸，在通話能力以及交互能力上也較好，在救援現(xiàn)場(chǎng)原來(lái)配備的通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)癱瘓之后，可將其作為備用系統(tǒng)來(lái)保障通信正常進(jìn)行[7]。在具體的應(yīng)用中，衛(wèi)星便攜基站選用KU頻段，衛(wèi)星的選擇上選用亞洲9號(hào)，其可增益較高，頻帶較寬，可滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集回傳以及實(shí)時(shí)音視頻采集回傳的更高要求。在視頻的接入口上，一般由有HDMI、GNC，前端視頻采集終端可以接入帶HDMI輸出的無(wú)人以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)版本的DV，可以很好地解決終端圖像拉遠(yuǎn)拍攝中存在的問題。衛(wèi)星電話采取天通衛(wèi)星和海事衛(wèi)星共同使用，若公網(wǎng)癱瘓，可立即啟用進(jìn)行通信。衛(wèi)星平板可將一些數(shù)據(jù)量較小的圖片和視頻進(jìn)行傳輸，由于其體積、重量較小，便攜性較好[8]。在設(shè)計(jì)天地空融合通信的過程中，由于救援現(xiàn)場(chǎng)較為復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問題，在設(shè)計(jì)時(shí)，還需針對(duì)不同公網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行天地空融合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。一方面，當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)還能正常使用時(shí)，可利用4G圖傳、無(wú)人機(jī)、Go-Pro等設(shè)備將音視頻通過圖像綜合管理平臺(tái)和直播平臺(tái)回傳，指揮部門可直接利用終端顯示設(shè)備進(jìn)行觀看；另一方面，若通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)癱瘓，可搭建衛(wèi)星便攜站以及衛(wèi)星平板來(lái)作為傳輸渠道，利用無(wú)人機(jī)以及無(wú)線DV音視頻采集終端來(lái)進(jìn)行通信，保障在通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況下也可實(shí)現(xiàn)信息接收與回傳[9]。

2.天地空融合通信在消防應(yīng)急通信中的應(yīng)用

為保障天地空融合通信系統(tǒng)的順利構(gòu)建，最大限度發(fā)揮其積極作用，需在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中結(jié)合當(dāng)下實(shí)際情況以及不同救援場(chǎng)景對(duì)于通信的不同要求，來(lái)全面開展設(shè)計(jì)工作，提升其適用性。因此在接下來(lái)的研究中，需加大研究力度，提升其通信能力。在具體的實(shí)施過程中，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

2.1加大消防應(yīng)急救援通信保障系統(tǒng)的演練力度

天地空融合通信屬于理論層面或者說(shuō)技術(shù)層面上的內(nèi)容，在當(dāng)下尚未形成固定的發(fā)展模式。并且由于消防救援形勢(shì)較為復(fù)雜，救援難度在當(dāng)下也在不斷提高，救援現(xiàn)場(chǎng)的情況變化也較快，使得天地空融合通信系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用的過程中難度較大。針對(duì)于此，為最大限度地發(fā)揮其積極作用，需在搭建天地空融合系統(tǒng)之后，針對(duì)不同的救援場(chǎng)景，加大演習(xí)力度，可模擬救援現(xiàn)場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)演練工作，促使天地空融合系統(tǒng)的配合度不斷提升。與此同時(shí)，由于實(shí)際救援現(xiàn)場(chǎng)中出現(xiàn)突發(fā)狀況概率較大，在開展演練的過程中，還需將各種可能出現(xiàn)的突發(fā)情況全面納入到演練范圍中，及時(shí)捕捉突發(fā)狀況，并對(duì)其進(jìn)行分析和推測(cè)，有針對(duì)性地制定應(yīng)急策略，來(lái)為適應(yīng)應(yīng)用天地空融合系統(tǒng)提供技術(shù)支持以及經(jīng)驗(yàn)支持。

2.2提升不同類型設(shè)備的兼容性

在天地空融合通信系統(tǒng)中，由于其屬于融合性質(zhì)的系統(tǒng)，各類通信設(shè)備的數(shù)量和類型較多，對(duì)于各個(gè)設(shè)備之間的運(yùn)行配合度上要求較高。但由于設(shè)備的類型不同，在生產(chǎn)主體上也存在較大的差異，這使得其在兼容性上經(jīng)常出現(xiàn)問題，增加通信故障的出現(xiàn)概率。以無(wú)人機(jī)為例，無(wú)人機(jī)在具體使用中功能較為齊全，但由于無(wú)人機(jī)在集成兼容性上經(jīng)常出現(xiàn)偏差，承載力上也具有對(duì)應(yīng)的負(fù)荷，這使得其搭載的通信設(shè)備兼容性經(jīng)常出現(xiàn)問題，無(wú)法滿足地面通信設(shè)備對(duì)于兼容性的更高要求。由于兼容性較為復(fù)雜，解決難度也較大，除盡量選擇統(tǒng)一的設(shè)備之外，還需不斷提升各個(gè)設(shè)備之間的兼容性，才能更好地解決設(shè)備不兼容的問題。

2.3強(qiáng)化薄弱地區(qū)的建設(shè)力度

從當(dāng)下天地空融合通信系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，由于其整體較為復(fù)雜，涉及的環(huán)節(jié)和流程較多，在實(shí)際建設(shè)的過程中，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，消防應(yīng)急通信裝備的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平較高，設(shè)備配備較為完善，實(shí)現(xiàn)天地空融合通信更為方便。但在部分地區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不高，消防應(yīng)急通信設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度不足，一旦出現(xiàn)需要進(jìn)行救援的情況，極容易出現(xiàn)由于通信功能不完善，使用天地空融合通信系統(tǒng)功能受限的問題，無(wú)法最大限度地發(fā)揮其積極作用，也在一定程度上影響了消防救援水平的提升。對(duì)此，在今后的發(fā)展方向上，需在這些經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)、消防應(yīng)急通信保障薄弱的地區(qū)加大投入力度，打造以衛(wèi)星平板和衛(wèi)星便攜站為主要傳輸渠道，結(jié)合無(wú)線音視頻采集系統(tǒng)以及無(wú)人機(jī)等為一體的天地空融合通信系統(tǒng)，全面提升其應(yīng)急通信保障能力帶動(dòng)其消防救援能力的不斷提升。

結(jié)語(yǔ)

隨著消防救援形勢(shì)的不斷復(fù)雜化，傳統(tǒng)單一的地面通信設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足復(fù)雜環(huán)境下對(duì)于通信的更高要求。對(duì)此，我國(guó)不斷加大對(duì)天地空融合通信系統(tǒng)的研究力度，來(lái)提升我國(guó)消防應(yīng)急通信能力。由于當(dāng)下的技術(shù)水平尚不成熟，在今后的發(fā)展中，須加大研究力度，加大演練力度，提升不同設(shè)備的兼容性，強(qiáng)化薄弱地區(qū)的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平，來(lái)最大限度地發(fā)揮天地空融合通信的積極作用，提升我國(guó)消防救援水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐陽(yáng)加俊.天地空融合通信在消防應(yīng)急通信中的運(yùn)用[J].數(shù)字通信世界,2021,(3):45-46,75.

[2]張玲翠,許瑤冰,李鳳華,等.天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)安全動(dòng)態(tài)賦能架構(gòu)[J].通信學(xué)報(bào),2021,42(9):87-95.

[3]羅志勇,黃澳,孫韶輝,等.天地融合網(wǎng)絡(luò)中基于博弈論的分布式卸載算法研究[J].無(wú)線電通信技術(shù),2021,47(6):740-745.

[4]丁海煜,崔航,程錦霞,等.“空天地”融合技術(shù)為應(yīng)急通信提供有力保障[J].通信世界,2021,(16):12-14.

[5]羅志勇,王西提,辛寧,等.基于GRU機(jī)器學(xué)習(xí)的天地融合網(wǎng)絡(luò)頻譜感知技術(shù)研究[J].無(wú)線電通信技術(shù),2021,47(5):627-632.

[6]李鳳華,郭云川,耿魁,等.天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)安全動(dòng)態(tài)賦能研究[J].無(wú)線電通信技術(shù),2020,46(5):561-570.

[7]林彬,張治強(qiáng),韓曉玲,等.“空天地海”一體化的海上應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜述[J].移動(dòng)通信,2020,44(9):19-26.

[8]張更新,丁曉進(jìn),曲至誠(chéng).天地一體化物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及干擾分析研究[J].天地一體化信息網(wǎng)絡(luò),2020,1(2):22-33.

[9]徐暉,繆德山,康紹莉,等.面向天地融合的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和傳輸關(guān)鍵技術(shù)[J].信息網(wǎng)絡(luò),2020,1(2):1-10.

作者：李鵬飛 單位：中國(guó)救援新疆機(jī)動(dòng)專業(yè)支隊(duì)