应急通信系统信号与信息处理技术研究

2020-12-04梁云杰

无线互联科技 2020年9期

梁云杰

（应急管理部消防救援局，北京 100054）

信号与信息处理工作始终是应急通信系统的主要组成部分，主要是对信息进行处理与分析，随着科学技术的迅猛发展，信息信号的处理工作获得了广阔的发展前景。

1 应急通信系统信号与信息处理的发展

应急通信系统处理的信号类型是模拟信号和数字信息。系统对获取的信息进行分析并及时为用户提供反馈，其中模拟信号需要以不间断的信号传输作为出发点，而数字信号的处理则需要以间断信号为出发点。从20世纪以来，经过近百年的发展完善，已与人类生存密切相关，信号处理工作的受重视程度也越来越高。20世纪60年代，有学者提出了博里叶变换法，使应急通信系统的信息处理能力和效率都获得了大幅度提升，后来集成电路与应急通信系统的融合又有效节约了应用成本，信号处理工作逐渐进入了人们的日常生活[1]。

2 应急通信系统信号与信息处理技术分析

近年来，我国各行业在科学技术的帮助下获得了迅速的发展，而应急通信系统的信号与信息处理技术也得到了深化发展。同时，技术的优化引起了行业学者和工作人员的重视，其主要技术细节如下。

2.1 语音信息处理技术

应急通信系统的语音通信信号处理工作主要是指移动电话在使用过程中利用信息系统对产生的大量语音信号进行分析、反馈，其中，语音信号频率变换、调节等都需要使用信号与信息处理技术。人的声音频率为20～2.2×104Hz，为保障语音真实性，该系统需要对声音压缩，香农采样定理强调，移动通信的信号信息处理工作中，需要将语音压缩至4.4×104Hz，才能保持人声的真实性。在信息处理的过程中，为节省语音信道宽带，需要深入研究人工智能模型的相关理论技术，并将研究结果在实际语音信号信息处理中应用、检测，以在保障语音不失真的前提下节约信道宽带，推动信号信息处理技术发展，促进应急通信系统能容纳更多用户。

2.2 位置信息处理技术

当前，道路交通蓬勃发展，人们对移动导航的依赖程度逐渐加深，位置信号的处理也成为应急通信系统的主要工作内容。归根结底，导航也是通信的一种，只不过语音或图像的处理分析变成了位置信息，当下位置信息处理技术主要应用在移动设备中的地图导航APP或是汽车导航系统中。

以高德地图为例，其位置信号处理主要通过两种途径完成，一种是GPS卫星定位系统，实现对用户位置信息的实时处理与反馈；另一种是使用移动运营商的信号基站反馈信息。两种信号信息处理系统配合应用，可基本满足用户的位置导航需求。其中，GPS的作用主要是实时监测用户与卫星间的距离，通过全球卫星共同处理，最终确定用户位置坐标，应急信息处理系统再将位置信息转化为电信信号，通过移动基站传输到用户移动设备当中。移动位置服务是将移动运营商的基站作为信息和信号处理的主要设备，测量用户与基站之间的距离，将位置信息直接转化成电信信号，最终传输到用户移动设备中提供服务[2]。

2.3 图像信息处理技术

互联网技术目前十分成熟，已经在各个行业普及，人们对互联网的依赖程度越来越高，促使应急通信系统的图像信息处理技术得到了提高，主要是利用图像处理技术对图片进行压缩、信号收集等。此外，该技术也可以应用在公安部门，例如，某地公安部门为公安人员配置了先进的图片信息处理设备，将设备安装在车载系统中，在使用时，公安人员身上背负图像信号接收装置，系统将图像信号传输至车载终端中，管理人员可以远程指挥公安人员的工作。当公共安全事件发生，警方可以将通信车开到现场附近，车内留一名指挥人员，再由特勤人员管理图像信号接收设备，将现场信号实时传输至车内图像处理终端，指挥人员根据现场情况做出指令，也可以通过卫星等网络传输系统将现场实际情况传输至总部。应急通信系统的图像信息处理技术能够灵活、方便地切换图像画面，且可以回放、快进等，与语音信息处理技术配合还可以实时对特警做出指示，有效提高了公安部门的办事效率。

我国应急通信系统具有一点对多点进行实时分析传输的优势，且根据不同行业的用户需求可以更改图像信息处理频段，与卫星等公共网络互通，适用于多种图像信息处理环境，具有简单、便捷、易操作的特点。

2.4 雷达信息处理技术

应急通信系统中雷达信息处理技术的使用主要体现在功率谱雷达、时频联合域分析等方面，对于目前的相位控制电子扫描阵列雷达而言，相关技术是在阵列信号的处理基础上发展的，随着不断优化，时空编码技术得到了发展，信号输入输出系统也能够得到发展。

以当下应用较广泛的雷达极化识别技术为例，宽带雷达技术的迅速发展使雷达近距离的分辨率得到了有效提升，20世纪90年代以来，维高分辨雷达的极化识别技术得到了广泛研究，美国学者在1990年提出“目标暂态极化响应”概念，将复杂目标的节后分解成为通过散射中心对应子结构进行描述的技术。在社会不断发展过程中，雷达信息处理技术的应用范围已不再局限于军事领域，而是在各个行业皆体现出信息处理价值[3]。

3 应急通信系统与信息处理技术发展趋势

信号信息处理技术与通信技术、互联网技术都存在密不可分的联系，彼此之间能够互相促进、共同进步，因此，未来应急通信系统的信息处理技术发展智能化是时代必然，智能化信号信息处理技术能够在信息处理过程中总结核心内容，并将信息及时反馈给用户。

3.1 智能化信号处理

现阶段，信息信号处理技术涵盖多个领域，在与互联网等技术融合发展后，为人们的生活和工作带来了便利，但用户不能一味地依赖智能系统，而要注意与自身思维运转结果结合判断信息准确性。未来，各个行业都可以利用智能化信号处理技术减轻工作负担，工作效率也能进一步提升，尤其是在移动通信设备中的应用。当下，许多智能家电已经可以实现语音控制，只需在家电中装配应急通信系统和信息处理技术，与人工智能系统配合，生活将更加趋近智能化。

如当下流行的智能家电控制系统“天猫精灵”，搭载了人工智能和信号信息处理技术，系统接收并分析用户的语音指令，再识别用户语音中的具体内容，实现对家电的远程控制。

3.2 简便化信号处理

社会各行业新技术的高速发展导致数据的复杂程度和数量都大幅度提高，待处理的信息信号成倍增加，相关处理技术需进一步优化，方可满足人们持续上涨的需求。因此，未来的信号信息处理技术将朝着更加便捷的方向发展，充分利用互联网、大数据等技术，不断简化信息信号处理流程，提高工作效率。

例如，未来信号信息处理技术可以从计算机技术入手，优化系统对于信号信息的收集、归纳与整理等能力，快速选中大量信息中的重点部分，并及时对信号信息做出反应，将信息集中处理，充分发挥互联网的信息处理能力，将智能化信号处理技术迅速推广、普及。

3.3 速度化信号网络

效率是永恒主题。当下的应急通信系统信号信息处理技术促使人们能够实现远距离信息的无障碍传输，至今相关技术已基本成熟；未来，信号信息处理技术将朝着速度更快的方向发展，以实现瞬间处理信息为目标，缩短信号信息处理周期。在社会发展过程中，信息网络的高速发展始终是研究的重点，尤其是在学术交流方面，信息传输和处理速度的提升能减少沟通等待时间，帮助学术交流顺利展开。

3.4 继承与融合发展

信号信息处理技术与互联网之间的联系密不可分，对其应用时需应用大量的互联网技术，这也是应急通信系统中信号信息处理技术未来发展研究的基础。信号信息处理技术具有继承性，以X光的发现及应用为例，其自发展以来被广泛应用于医学行业的无损探伤工作中，工作方式逐渐成为直接使用计算机对X图像信息进行处理。X光的发展和应用历程与应急通信系统中信号信息的处理技术发展具有异曲同工之妙。可以预测，在未来的发展历程中，信号信息的处理技术会继续对以往的经验和成果进行优化，同时，也证明了该技术的发展具有继承性。

在信号信息处理技术的发展历程中发现，人类可以通过脑部对信号信息进行速度极快的处理分析。近年来，信号信息处理技术的研究方向呈现与互联网技术融合的趋势，目前，两种技术的融合能够取得事半功倍的效果，可见，信号信息的处理技术具有融合性，可以借助相关学科对自身的技术进行持续提升。

以通过遗传算法选择神经网络分类器为例，将信号信息处理技术与互联网分析技术融合，可以充分发挥两种技术的特点，但两种技术处于平等地位，能够相互依存，在应用过程中充分发挥自身的实用性[4]。