應(yīng)急通信系統(tǒng)信號(hào)與信息處理技術(shù)淺析

謝建軍

（天津長(zhǎng)榮數(shù)碼科技有限公司，天津 300403）

應(yīng)急通信中的信號(hào)和信息處理是信息科學(xué)技術(shù)中十分重要的一部分。顧名思義，信號(hào)與信息處理具體就是進(jìn)行信號(hào)與信息的分析與處理。而隨著社會(huì)科技不斷發(fā)展，信號(hào)與信息處理已經(jīng)和計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)有效融合，具體理論與方法也有著很大的轉(zhuǎn)變，不再局限于信息科學(xué)范疇。科研領(lǐng)域會(huì)有計(jì)算機(jī)等相關(guān)方面的人才進(jìn)行圖像信號(hào)處理，同時(shí)也會(huì)有信號(hào)與信息處理專業(yè)人才有意識(shí)地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。從這方面來(lái)看，加強(qiáng)應(yīng)急通信系統(tǒng)信號(hào)與信息處理技術(shù)的探究意義重大，具體分析如下。

1 應(yīng)急通信信號(hào)與信息處理的發(fā)展歷程

信號(hào)與信息處理指對(duì)模擬的信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。在處理模擬信號(hào)的過(guò)程中需要以不間斷時(shí)間信號(hào)和不間斷的時(shí)間系統(tǒng)作為出發(fā)點(diǎn)，但在處理數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中，則完全相反，其主要以間斷、離散的信號(hào)為出發(fā)點(diǎn)，然后通過(guò)數(shù)值分析和計(jì)算理論來(lái)處理信號(hào)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，目前數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)逐漸發(fā)展為與人們生活息息相關(guān)的科學(xué)。而應(yīng)急通信數(shù)字信號(hào)處理得以高速發(fā)展主要得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛快進(jìn)步。早在20世紀(jì)60年代J·W·庫(kù)利和T·W·圖基就提出可快速傅里葉變換對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速計(jì)算的方法，此計(jì)算方法可以有效減少計(jì)算的時(shí)間，這一優(yōu)勢(shì)在計(jì)算采樣數(shù)量較多的情況下更為明顯，這是普通算法無(wú)法比擬的。這一算法在應(yīng)急通信信號(hào)與信息處理中的應(yīng)用，極大地推動(dòng)了應(yīng)急通信的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)算法也在不斷更新和進(jìn)步，其中高效率的數(shù)字濾波計(jì)算方法在應(yīng)急通信中的應(yīng)用，有效提升了信號(hào)與信息處理的效率和質(zhì)量。另外，集成電路在應(yīng)急通信中大量使用，且隨著單片機(jī)取代專用硬件后，極大減少了應(yīng)急通信中信號(hào)與信息處理的應(yīng)用成本，同時(shí)信號(hào)處理的效率也得到有效提升。

2 應(yīng)急通信系統(tǒng)的概述

2.1 應(yīng)急通信系統(tǒng)的背景

隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全國(guó)各地經(jīng)常會(huì)舉辦各類大型活動(dòng)，如此一來(lái)，就容易形成局部地區(qū)的話務(wù)熱點(diǎn)，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)突發(fā)話務(wù)沖擊。應(yīng)急通信系統(tǒng)就是為了解決這一問(wèn)題而出現(xiàn)的，通過(guò)應(yīng)急通信手段可以有效解決通信網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)需求，使得通信話務(wù)高峰問(wèn)題迎刃而解。另外，由于中國(guó)近年來(lái)自然災(zāi)害頻發(fā)，如地震、洪災(zāi)、雪災(zāi)等，這些自然災(zāi)害在發(fā)生時(shí)，必然會(huì)給通信網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)一定的損壞。為了確保救災(zāi)過(guò)程中的通信順暢，需要建立健全的應(yīng)急通信保障體系。

2.2 應(yīng)急通信系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求

根據(jù)以上所述，可以將應(yīng)急通信系統(tǒng)總結(jié)為在人為或自然突發(fā)性經(jīng)濟(jì)情況下，綜合利用各種通信手段，確保通信系統(tǒng)通信順暢的一種具有暫時(shí)性的特殊通信機(jī)制。因此，不同緊急情況下，對(duì)應(yīng)急通信的需求及所使用的技術(shù)手段都會(huì)有所不同。應(yīng)急通信系統(tǒng)具有以下顯著特點(diǎn)：①不確定性。時(shí)間、地點(diǎn)和容量需求及通信網(wǎng)絡(luò)本身受損程度具有不確定性。②時(shí)效性。應(yīng)急通信系統(tǒng)必須具備較高的時(shí)效性。③多樣性。信息形式具有多樣性，如語(yǔ)言、圖像、文字、視頻等。④復(fù)雜性。應(yīng)急通信系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境具有復(fù)雜性。

應(yīng)急通信系統(tǒng)與日常通信系統(tǒng)不同，其主要用于重大緊急突發(fā)事件或?yàn)?zāi)難事件的通信中，所以，應(yīng)急通信系統(tǒng)必須要具備以下特性：系統(tǒng)保密性強(qiáng)，易安裝、快布設(shè)，移動(dòng)性強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，良好的節(jié)能性，簡(jiǎn)單易操作，支持多種業(yè)務(wù)，結(jié)構(gòu)靈活，體型較小。

3 應(yīng)急通信系統(tǒng)信號(hào)與信息處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 語(yǔ)音通信中的應(yīng)用

就目前情況來(lái)看，語(yǔ)音通信信號(hào)處理具體指在移動(dòng)電話具體通行過(guò)程中，對(duì)各種語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行有效處理的過(guò)程。例如語(yǔ)音信號(hào)的參數(shù)獲取、調(diào)節(jié)以及變頻等，都得用到該項(xiàng)技術(shù)。人們?cè)谥v話的時(shí)候，聲音的頻率區(qū)間為20～22 000 Hz，要想有效保證人類說(shuō)話時(shí)的語(yǔ)音真實(shí)性，需采用合適的措施壓縮語(yǔ)音。從香農(nóng)采樣定理角度看，需將采樣的語(yǔ)音頻率保持在44 000 Hz才可以滿足相關(guān)要求。除此之外，為了有效節(jié)約信道帶寬，還得對(duì)AR模型相關(guān)理論方式展開(kāi)深層次的研究，在節(jié)約信道帶寬、確保語(yǔ)音通信真實(shí)性的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)可以容納更多的通信用戶。

3.2 位置信號(hào)處理

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的導(dǎo)航功能的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，具體表現(xiàn)為當(dāng)前的小汽車上很多都設(shè)置了導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)人們的手機(jī)中也安裝了一系列導(dǎo)航APP，如百度地圖、高德地圖等，由此可見(jiàn)位置信號(hào)處理的重要性。從本質(zhì)上看，導(dǎo)航功能也屬于通信，不過(guò)這種通信的目的并不是進(jìn)行文字、語(yǔ)言等傳輸，而是位置信息的傳輸。從整體情況來(lái)看，當(dāng)前位置信號(hào)的處理方式具體有以下兩種：借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的基站為基礎(chǔ)來(lái)傳輸。

對(duì)于全球定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要通過(guò)測(cè)量使用者和同步衛(wèi)星間的距離，之后再借助全球定位系統(tǒng)中的衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量，最終確定使用者的位置坐標(biāo)，并將這種坐標(biāo)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，傳輸至定位設(shè)備中，為使用者提供優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)航服務(wù)。對(duì)于移動(dòng)位置服務(wù)而言，具體就是借助運(yùn)營(yíng)商的通信基站，測(cè)量應(yīng)用者與自身之間的距離來(lái)確定其位置坐標(biāo)，之后進(jìn)行電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，并將這種信號(hào)傳輸至定位設(shè)備中。兩種方式存在著很大的相通之處，并且目標(biāo)也是一致的。

3.3 圖像信號(hào)處理

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展十分迅猛，并且已然成為人們生活中不可或缺的重要部分。人們借助互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行交談、工作等。相應(yīng)的，應(yīng)急通信中的圖像信號(hào)處理也顯得越來(lái)越重要。就圖形信號(hào)處理來(lái)說(shuō)，具體就是借助數(shù)字信號(hào)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不論是在信號(hào)的收集、改變，還是壓縮與變化尺寸等，都離不開(kāi)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的支撐。

3.4 雷達(dá)信號(hào)的處理

在當(dāng)前的雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域中，信號(hào)與信息處理技術(shù)得到了十分廣泛的應(yīng)用，并且取得了顯著的成效。具體來(lái)說(shuō)，在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域中比較常用的技術(shù)具體有功率譜顧及雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等。相位控制電子掃描陣列雷達(dá)的發(fā)展離不開(kāi)陣列信號(hào)處理的有力支撐。同時(shí)，陣列信號(hào)處理技術(shù)的不斷進(jìn)步還給時(shí)空編碼技術(shù)、多輸入多輸出系統(tǒng)等的發(fā)展提供了很大的助力。

4 應(yīng)急通信系統(tǒng)信號(hào)與信息處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)科技不斷發(fā)展，人工智能也迅猛發(fā)展起來(lái)，5G通信技術(shù)獲得了很大的突破，而信號(hào)與信息處理技術(shù)也不例外，必定會(huì)朝著模式識(shí)別的方向不斷前進(jìn)。模式識(shí)別處理已經(jīng)不再是之前滯后、陳舊的信號(hào)，而是一種更深層次的信息。從當(dāng)前情況來(lái)看，模式識(shí)別的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，例如人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、指紋識(shí)別等，這些都是當(dāng)前十分熱門(mén)的研究方向，并且已經(jīng)得到了初步應(yīng)用，如門(mén)鎖、手機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域。需要注意的是，模式識(shí)別能夠應(yīng)用到的技術(shù)不僅有通信技術(shù)，同時(shí)還有其他一些先進(jìn)的技術(shù)，如模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及人工智能等，有著十分廣闊的發(fā)展前景，所以需要各方面對(duì)此加強(qiáng)重視。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在應(yīng)急通信中加強(qiáng)信號(hào)與信息處理技術(shù)的探析非常有必要，有助于促進(jìn)人們生活質(zhì)量進(jìn)一步的提高。相比較于信號(hào)處理，人們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|更多的還是信息處理，比如導(dǎo)航定位、語(yǔ)音通話、指紋解鎖、搜索識(shí)別等。信息和信息處理技術(shù)的發(fā)展，可以極大縮減人們處理信息的時(shí)間。由此可見(jiàn)，提高應(yīng)急通信保障能力，對(duì)于促進(jìn)人類文明發(fā)展的進(jìn)程具有重大意義。