一、项目背景及需求
根据中国民用航空总局令第155号《民用航空器飞行事故应急反应和家属援助规定》(CCAR—399)的规定要求,民用运输机场在本机场及其邻近区域内发生民用航空器飞行事故后,应当对事故现场组织救援,避免损失的扩大。机场应当对发生在机场及其邻近区域内的民用航空器飞行事故作出快速反应,采取适当措施,避免或者减少人员伤亡和财产损失,并为公共航空运输企业的救援和援助工作提供必要的支持。同时规定,机场及其邻近区域内是指机场围界以内及距机场基准位置点8公里范围内的区域。
机场突发紧急事件主要包含航空器紧急事件和非航空器紧急事件。航空器紧急事件主要包含航空器失事、航空器受到非法干扰(包括劫持和爆炸物威胁)、航空器和航空器相撞、航空器与障碍物相撞等;非航空器紧急事件主要包含:对机场设施的爆炸物威胁、建筑物失火、危险物品污染、自然灾害等其他紧急事件。
成都双流国际机场位于川西平原中部,距中国四川省成都市中心西南约16km,是我国西南地区重要的航空枢纽港和客货集散地。作为一个一流的国际机场,在出现突发紧急事件时,如何将事件的详细情况实时地传送到指挥中心,提供尽可能全面的现场第一手资料是急需解决的问题。应对此要求,成都双流国际机场决定采用GQY无线图像传输系统,以应对突发紧急事件,确保在事件发生后,能够快速有效地将现场情况画面传输至危机处理中心,为领导指挥提供决策依据。
二、无线图传技术
GQY无线图像传输系统采用世界先进的COFDM(正交编码频分复用)调制技术,以微波作为视频图像传输链路,以GTVP(GQY Tractarian video protocol移动图像传输协议)为图像传输控制协议,构成具有高质量的、动态图像实时监控功能的网络视频监控系统,它是大范围的、分散的地理区域监控系统的最佳选择。
GQY无线图像传输系统采用3层架构:
第一层(移动端):完成图像采集,包括应急救援指挥车、固定无线监控端及单兵
第二层(接收点/基站):完成图像数据汇集和图像数据转发
第三层(中心):完成接收点/基站监控控制与图像输出显示
系统整体拓扑图如下:
COFDM技术
COFDM(coded orthogonal frequency division multiplexing),即编码正交频分复用的简称,是目前世界上最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理就是将高速数据流通过串并转换,分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。编码(C)是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式,以适应不同重要性数据的保护要求;正交频分(OFD)指使用大量的载波(副载波),它们有相等的频率间隔,都是一个基本震荡频率的整数倍;复用(M)指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上,形成一个频道。
COFDM技术应用于无线图像传输优点有如下方面:
(1)适合在城区、城郊、建筑物内等非通视和有阻挡的环境中应用,表现出卓越的“绕射”、“穿透”能力。
飞机若发生机械故障或机舱内有危险品时,需要进入到机舱内部进行图像的拍摄和传输,采用COFDM技术的微波无线图传可很好地缓解图像的绕射阻挡问题。
(2)适合高速移动中传输,可应用于车辆、船舶、直升机/无人机等平台
机场的应急救援指挥车在高速行驶的过程中,依然可以将车载摄像画面清晰地传回指挥中心。
(3)适合高速数据传输,速率一般大于4M bps,满足高质量视音频的传输
高质量的视音频除对摄像机的要求外,对编码流、信道速率要求十分高。COFDM技术每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制,合成后的信道速率一般均大于4M bps。因此,接收端图像分辨率可达到576×720或480×720,满足后期分析、存储、编辑等要求。
(4)在复杂电磁环境中,COFDM具备优异的抗干扰性能
对抗频率选择性衰落或窄带干扰及信号波形间的干扰性能优越,通过各个子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力。机场电磁环境复杂,COFDM优异的抗干扰能力也为优质的图像传输打下了扎实的基础。
(5) 信道利用率很高
这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要;当子载波个数很大时,系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。频率资源是有限的,因此COFDM技术使提高信道使用效率,能在较窄的频谱内完成高质量的图像传输成为可能。
三、双流机场系统设计
成都双流国际机场无线图像传输系统由单兵系统设备、车载系统设备及危机处理中心设备组成。系统建设设计利用机场的制高点作为信号接收点,配合车载发射机,完成以制高点为中心,周边8公里范围内的无线图传覆盖。其中两套手持式单兵设备可作为车载发射的延伸,以完成车辆无法到达位置的图像采集(如机舱内部)。危机处理中心配置一台42英寸液晶电视,用来观看前端传回的图像,同时通过硬盘录像机进行图像的存储,以备日后调用。
系统结构图如下所示:
系统设计覆盖范围:
系统应用拓扑图如下:
整个系统的建设于2010年11月23日开始,12月1日完成系统的安装调试并通过系统的竣工测试。项目建成后,即投入运行,其间经过多次演习及移动联调测试,在实际应用过程中,2路单兵信号和1路车载摄像信号可同时工作,应急救援指挥车可同时接收这3路前端视频图像,并可通过遥控器将任意一路视频图像同时传到应急指挥车上会议室的液晶电视和指挥中心的液晶电视上显示,使车内指挥人员和指挥中心的首长保持同步观看画面。前端采集系统传回的图像连续、稳定、清晰,系统设备使用方便,实现无线覆盖距离要求,为双流国际机场处理突发应急事件提供了有利的科技保障。
实际测试范围及路线