基于dvbip的气象应急卫星通信系统的设计与应用

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1、基于DVB/IP的气象应急卫星通信系统的设计与应用孙娟，杨礼敏，黄云峰，胡平，尹春光，孙骁俊（上海市气象信息与技术支持中心，上海200030）摘要为配合移动多普勒气象雷达车的数据传输、实现应急通讯的会商以及重大天气过程的直播和保障，利用卫星通信、计算机网络、无线通信、图像传输、多媒体制作等多种技术集成设计了DVB/IP气象应急卫星通信系统。该系统从数据收集和通信层面上立足于气象防灾减灾的需求，为气象应急保障服务和领导决策指挥提供了强有力的技术支撑，将对上海市气象局应急处置能力的提高起到一定推动作用。关键词DV

2、B/IP；C波段；卫星通信；气象应急6前言Introduction如何及时快速的应对气象及衍生灾害是气象部门迫切需要解决的问题。随着网络技术、软件技术以及通信技术的飞速发展，特别是3G和卫星网络信号覆盖范围的加大，利用卫星通信、计算机网络、无线通信、图像传输、多媒体制作等多种高科技技术手段以应对不断发生的突发性天气现象和重大天气的保障。建立能处置各类突发性事件的气象应急通信指挥系统是当前非常迫切的工作任务。上海市气象局在引进具有国际先进技术的移动多普勒气象雷达车（以下简称气象雷达车）的基础上，建设卫星链路，开

3、展气象信息节目的卫星电视直播，并通过DVB/IP气象应急卫星通信系统，使气象雷达车与气象局联网，形成一个跨地区的DVB电视直播覆盖网及气象数据信息网络。1.概述Summary相对于传统的通讯方式，卫星通信具有通信范围大、组网灵活、通信链路可靠、不易受陆地灾害影响且易于实现广播和多址通信等特点[1-2]，在应对突发灾害天气方面具有独特的优势。基于DVB/IP的气象应急卫星通信系统，主要完成以下3个功能：（1）气象雷达车通过DVB/IP气象应急卫星通信系统与上海市气象局建立数据通信；（2）应急通讯的会商；（3）重

4、大天气现象的直播和保障；系统结构示意图如图1所示：图1系统结构示意图Fig.1ThediagramofsystemschematicDVB/IP气象应急卫星通信系统的业务类型以混合传输音视频及数据为主，采用星状网的拓扑结构，可以进行点与面之间的视频通信（DVB-S），也可实现点与点之间的数据通信(IP)。图1中，卫星和各地面站之间的单向箭头为DVB-S转播信号走向，将卫星通信车制作的音视频通过卫星广播的方式传送给上海市气象局、电视台以及北京的华风影视等单位。而卫星通信车、卫星及上海市气象局三者之间的双向箭头为

5、IP6数据走向，主要实现气象雷达车观测数据的传送。2．卫星通信系统Satellitecommunicationssystem整个系统是由卫星传输系统、通信网络系统、视音频系统、保障系统和卫星固定站组成，主要实现实时通信、现场指挥、音视频编辑、辅助决策及高清视频会议等基本功能。车载卫星通信系统示意图如图2所示。天线1+1功率合成器BUCBUC1：2分配器合路器编码调制器调制解调器LNBL波段功分器卫星接收机频谱分析仪天线控制器视音频系统视音频系统通信网络系统卫星图2车载卫星通信系统示意图Fig.2Thediag

6、ramofvehiclesatellitecommunicationssystem车载卫星通信系统由编码调制器、调制解调器、BUC（BlockUp-Converter）、LNB（LowNoiseBlock）、1：4功率分配器、卫星接收机、频谱分析仪以及天线（含天线控制器和伺服系统）等组成。上行链路流程：来自视音频系统的数字、模拟视音频信号进入编码调制器，视频信号采用MPEG-2的4：2：2MP@ML和4：2：0MP@ML编码，音频信号采用MusicamMPEG-2层标准编码，编码压缩后的信号被调制为L波段的中

7、频信号。通信网络系统的业务信号流也进入调制解调器解调为L波段的中频信号。2路中频信号合路后送入上变频单元（BUC）变为C波段的射频信号，经高功率放大器、天线发射至卫星转发器。下行链路流程：天线接收的卫星射频信号经低噪声下变频器（LNB-LowNoiseBlock）放大并变频为L波段信号，经1：4功率分配器分为4路信号。其中，1路送至天线控制器，作信号强度指示；1路送至频谱分析仪，检测卫星链路信号的电平和频率；1路送至卫星接收机，自环接收信号送至视音频信号，对接收图像进行监视；1路送至调制解调器，恢复出数字信号

8、送至通信网络系统。下面对系统得几个重要方面作详细阐述。2.1选择C波段载波抵御恶劣气象条件气象雷达车的目标是跟踪预测复杂气象状况，作为数据传输配套的DVB/IP气象应急卫星通信系统需承担在复杂气象条件下将气象雷达车的观测数据实时传送至卫星固定站的任务。因此，卫星信号的传输质量尤为重要。对流层对卫星传输最常见和最显著的影响是雨衰。衰耗的程度因信号频率，雨的大小及信号穿过雨区的路程长短而不同[3]。针对