应急通信系统信号与信息处理技术分析

王健

摘要：应急通信中的信号与信息处理是信息科学技术的重要组成之一。顾名思义，信号与信息处理主要就是分析、处理信号和信息，而随着信息科学技术的发展，信号与信息处理已经和通信、计算机、控制等技术紧密的结合在一起，他的主要方法和理论，已经不仅限于信息科学的范围，已经成为了现代科学技术和工程技术经常用到的方法和理论。在科研领域，会有计算机领域的相关技术人员在进行图像信号处理，也会有信号与信息处理相关专业的技术人员在研究计算机网络技术。

关键词：应急通信；系统信号；信息处理；技术分析

1信号与信息处理的发展历史

信号与信息处理主要处理的信号为模拟信号和数字信号。对获取的模拟信号进行处理，就必须要求以不间断的时间信号和不间断的时间系统为出发点。然而对数字信号的处理则不同，它是以间断的、离散的信号为出发点，用数值分析的相关计算理论来进行处理。20世纪以来，经过多年的不断发展，数字信号的处理已经越来越受到重视，到目前为止，已经发展为与人们的生活紧密连接在一起的科学。应急通信中数字信号处理的得益于计算技术的飞快进步，20世纪60年代，J.W.库利和T.W.图基提出了快速傅里叶变换（fastFouriertransform，FFT），这种方法可以利用计算机对傅里叶变换进行快速计算，使得该计算的使用时间非常迅速地减少，尤其是在采樣数量特别多的情况下，快速傅里叶变换表现出了其他算法所不具备的优势，使得应急通信中信号与信息处理的速度大大加快。当然，效率高的数字滤波计算方法的应用，也促进了信号与信息处理的发展。集成电路（IntegratedCircuit，IC）的大量使用，使得信号与信息处理可以在智能设备上使用专用硬件设施来实现，而且随着集成电路技术的飞快发展，专用硬件也已经可以由单片机（Microcontrollers）来取代，这使得信号与信息处理的应用成本大为减少，信号处理的效率大大提高。

2目前应急通信中主要存在的问题

2.1应急通信管理规定有待完善

目前，我国应急通信方面的法律法规还是相对的缺失，虽然还是有些这方面的规定，但多为宏观描述，没有做具体的规定，一定程度上无法让各大通信运营商恢复正常网络。比如，灾后通信话务量会骤增，这很容易造成通信网路的拥堵，以至于大众通信网络的瘫痪，造成无法通信的局面，但是如果实行紧急时候的特殊通信管制，这将很有利于通信网络的正常恢复和运行。实际上我国没有这方面的相关规定。如果灾后能够实现信号终端定位并与就近信号塔连接，这将能够为救援工作提高很大的救援效率。所以，我国应急通信方面的法律法规和其他相关条款制度亟待完善和重新修订，只有完善的应急通信规定出台了，会给灾后救援工作带来很大的便利。

2.2应急通信中调度机制有待健全

在我国通信管理机构上只有工信部信息化部和各省通信管理两个级别的，没有地级市层级的电信管理机构，这导致信息上下级沟通受阻不顺畅，没有办法直接对地级市以下的电信运营机构进行直接管理。现在主要是由当地政府应急协调组来进行政府上下级信息业务的传递，这就使得应急信息传递效率的低下。在地级以下的政府机构中缺少专门做应急通信业务的部门，而主要是由其他部门代替，这不仅使得机构之间传递紧急信息效率低下，也对重要应急情况的信息传递不完善，从而会造成救援工作、指挥调度上的不衔接，严重影响灾后的应急救援工作。因此，需要政府部门高度重视应急通信管理部门和应急通信管理机制的建立，并需要完善国家级、省级和地级之间的信息构架。

2.3应急通信资金扶持力度需要加大

应急通信中资金的扶持是基本和必要前提条件，但是，由于商业竞争，部门架构条块分离等因素的影响，各个电信企业在应急通信上的投入往往是从商业利益方面考虑，主要是把这一部分资金运用于通信网络的运营和维护，导致对紧急灾难上的预备资金往往很少。长期投资的不足，在政府进行应急救援工作时，不能给予大力支持。目前政府这方面的投资也比较欠缺，更缺一套保障应急通信工作的资金管理有效机制。在应急通信需求量快速增长的今天，应急通信资金紧缺的现象较为普遍，导致完善应急通信管理机制的建设工作不能顺利进行，严重阻碍了我国应急通信保障方面的进步与发展。因此，政府部门应该引起重视，及时完善应急通信资金管理机制的建立，进而提高我国应急通信保障工作质量和水平。

3信号与信息处理的应用领域

3.1语音通信的信号处理

现如今，语音通信的信号处理主要指的是移动电话在通信过程中的，对大量的语音信号进行处理的过程。语音信号的变频、调节、检测、参数获取和处理等，均需要用到信号与信息处理技术。人在讲话时，声音的频率区间大约是20Hz～2.2x104Hz，如果想要高度保持人类说话时语音的真实性，则必须对语音进行压缩，从香农采样定理（Shannonssamplingtheorem）我们可以得知，必须将采样的语音频率维持在4.4x104Hz，才能够达到要求。与此同时，为了能够大量的节约信道带宽（ChannelBandwidth），则需要对AR模型（AutoRegressiveModel）的相关理论方法进行研究，在保证语音通信不失真的基础上，大大节约了信道带宽，从而使系统中容纳了更多的通信用户。

3.2位置信号处理

现在我们越来越依赖移动设备的导航功能，位置信号的处理变得越来越重要。导航功能从本质上来说也是通信，只是该通信的目的不是传输语音、文字、图像等，而是为了传输位置信息。位置信号的处理主要有两种途径，第一种途径是以卫星定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）为基础来实现的，第二种途径是以移动运营商的基站为基础来实现的。全球定位系统主要是通过测量使用者与同步卫星之间的距离，再通过全球定位系统中的多枚卫星进行测量，确定使用者的位置坐标，再将位置坐标转换为电信号，传输到使用者的定位设备中。移动位置服务（LocationBasedService，LBS）主要是利用运营商的通信基站，测量使用者与通信基站之间的距离，确定使用者的位置坐标，再将位置坐标转换为电信号，传输到使用者的定位设备中。2.3图像信号处理随着互联网技术的发展，人们越来越依赖于互联网通信技术进行沟通、交流，相应的，应急通信中图像信号的处理越发重要。图像信号的处理主要运用的是数字信号处理技术，图像信号的收集、图像信号的改变、图像的形状尺寸变化、图像白平衡、色温的变化以及图像的压缩等，均需要使用数字信号处理技术。

3.4雷达信号处理

合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，SAR）、脉冲多普勒雷达（Pulse-dopplerRadar）、功率谱估计雷达（PowerSpectrumEstimationRadar）以及时频联合域分析（JointTime-FrequencyAnalysis，JTFA）等都是信号与信息处理技术在雷达信号处理领域的集中应用。相位控制电子扫描阵列雷达（PhasedArrayRadar，PAR）是基于阵列信号处理的发展。阵列信号处理的发展，使得多输入多输出系统（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）和时空编码技术（Space-timecoding）得到了长足的发展。

4结语

在应急通信中，信号与信息处理的研究与应用，对提高人们的生活质量非常重要的意义，与信号处理相比，人们日常生活中更能够接触到的事信息的处理，语音通话、导航定位、搜索识别、指纹解锁等都和现在人们息息相关。信号与信息处理技术的发展，大大缩短了人类信息处理所需要的时间，将会在一定程度上促进人类文明发展的进程，提高应急通信保障能力。

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