應急通信系統(tǒng)信號與信息處理技術研究

梁云杰

（應急管理部消防救援局，北京 100054）

信號與信息處理工作始終是應急通信系統(tǒng)的主要組成部分，主要是對信息進行處理與分析，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，信息信號的處理工作獲得了廣闊的發(fā)展前景。

1 應急通信系統(tǒng)信號與信息處理的發(fā)展

應急通信系統(tǒng)處理的信號類型是模擬信號和數(shù)字信息。系統(tǒng)對獲取的信息進行分析并及時為用戶提供反饋，其中模擬信號需要以不間斷的信號傳輸作為出發(fā)點，而數(shù)字信號的處理則需要以間斷信號為出發(fā)點。從20世紀以來，經(jīng)過近百年的發(fā)展完善，已與人類生存密切相關，信號處理工作的受重視程度也越來越高。20世紀60年代，有學者提出了博里葉變換法，使應急通信系統(tǒng)的信息處理能力和效率都獲得了大幅度提升，后來集成電路與應急通信系統(tǒng)的融合又有效節(jié)約了應用成本，信號處理工作逐漸進入了人們的日常生活[1]。

2 應急通信系統(tǒng)信號與信息處理技術分析

近年來，我國各行業(yè)在科學技術的幫助下獲得了迅速的發(fā)展，而應急通信系統(tǒng)的信號與信息處理技術也得到了深化發(fā)展。同時，技術的優(yōu)化引起了行業(yè)學者和工作人員的重視，其主要技術細節(jié)如下。

2.1 語音信息處理技術

應急通信系統(tǒng)的語音通信信號處理工作主要是指移動電話在使用過程中利用信息系統(tǒng)對產(chǎn)生的大量語音信號進行分析、反饋，其中，語音信號頻率變換、調節(jié)等都需要使用信號與信息處理技術。人的聲音頻率為20～2.2×104Hz，為保障語音真實性，該系統(tǒng)需要對聲音壓縮，香農(nóng)采樣定理強調，移動通信的信號信息處理工作中，需要將語音壓縮至4.4×104Hz，才能保持人聲的真實性。在信息處理的過程中，為節(jié)省語音信道寬帶，需要深入研究人工智能模型的相關理論技術，并將研究結果在實際語音信號信息處理中應用、檢測，以在保障語音不失真的前提下節(jié)約信道寬帶，推動信號信息處理技術發(fā)展，促進應急通信系統(tǒng)能容納更多用戶。

2.2 位置信息處理技術

當前，道路交通蓬勃發(fā)展，人們對移動導航的依賴程度逐漸加深，位置信號的處理也成為應急通信系統(tǒng)的主要工作內(nèi)容。歸根結底，導航也是通信的一種，只不過語音或圖像的處理分析變成了位置信息，當下位置信息處理技術主要應用在移動設備中的地圖導航APP或是汽車導航系統(tǒng)中。

以高德地圖為例，其位置信號處理主要通過兩種途徑完成，一種是GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對用戶位置信息的實時處理與反饋；另一種是使用移動運營商的信號基站反饋信息。兩種信號信息處理系統(tǒng)配合應用，可基本滿足用戶的位置導航需求。其中，GPS的作用主要是實時監(jiān)測用戶與衛(wèi)星間的距離，通過全球衛(wèi)星共同處理，最終確定用戶位置坐標，應急信息處理系統(tǒng)再將位置信息轉化為電信信號，通過移動基站傳輸?shù)接脩粢苿釉O備當中。移動位置服務是將移動運營商的基站作為信息和信號處理的主要設備，測量用戶與基站之間的距離，將位置信息直接轉化成電信信號，最終傳輸?shù)接脩粢苿釉O備中提供服務[2]。

2.3 圖像信息處理技術

互聯(lián)網(wǎng)技術目前十分成熟，已經(jīng)在各個行業(yè)普及，人們對互聯(lián)網(wǎng)的依賴程度越來越高，促使應急通信系統(tǒng)的圖像信息處理技術得到了提高，主要是利用圖像處理技術對圖片進行壓縮、信號收集等。此外，該技術也可以應用在公安部門，例如，某地公安部門為公安人員配置了先進的圖片信息處理設備，將設備安裝在車載系統(tǒng)中，在使用時，公安人員身上背負圖像信號接收裝置，系統(tǒng)將圖像信號傳輸至車載終端中，管理人員可以遠程指揮公安人員的工作。當公共安全事件發(fā)生，警方可以將通信車開到現(xiàn)場附近，車內(nèi)留一名指揮人員，再由特勤人員管理圖像信號接收設備，將現(xiàn)場信號實時傳輸至車內(nèi)圖像處理終端，指揮人員根據(jù)現(xiàn)場情況做出指令，也可以通過衛(wèi)星等網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)將現(xiàn)場實際情況傳輸至總部。應急通信系統(tǒng)的圖像信息處理技術能夠靈活、方便地切換圖像畫面，且可以回放、快進等，與語音信息處理技術配合還可以實時對特警做出指示，有效提高了公安部門的辦事效率。

我國應急通信系統(tǒng)具有一點對多點進行實時分析傳輸?shù)膬?yōu)勢，且根據(jù)不同行業(yè)的用戶需求可以更改圖像信息處理頻段，與衛(wèi)星等公共網(wǎng)絡互通，適用于多種圖像信息處理環(huán)境，具有簡單、便捷、易操作的特點。

2.4 雷達信息處理技術

應急通信系統(tǒng)中雷達信息處理技術的使用主要體現(xiàn)在功率譜雷達、時頻聯(lián)合域分析等方面，對于目前的相位控制電子掃描陣列雷達而言，相關技術是在陣列信號的處理基礎上發(fā)展的，隨著不斷優(yōu)化，時空編碼技術得到了發(fā)展，信號輸入輸出系統(tǒng)也能夠得到發(fā)展。

以當下應用較廣泛的雷達極化識別技術為例，寬帶雷達技術的迅速發(fā)展使雷達近距離的分辨率得到了有效提升，20世紀90年代以來，維高分辨雷達的極化識別技術得到了廣泛研究，美國學者在1990年提出“目標暫態(tài)極化響應”概念，將復雜目標的節(jié)后分解成為通過散射中心對應子結構進行描述的技術。在社會不斷發(fā)展過程中，雷達信息處理技術的應用范圍已不再局限于軍事領域，而是在各個行業(yè)皆體現(xiàn)出信息處理價值[3]。

3 應急通信系統(tǒng)與信息處理技術發(fā)展趨勢

信號信息處理技術與通信技術、互聯(lián)網(wǎng)技術都存在密不可分的聯(lián)系，彼此之間能夠互相促進、共同進步，因此，未來應急通信系統(tǒng)的信息處理技術發(fā)展智能化是時代必然，智能化信號信息處理技術能夠在信息處理過程中總結核心內(nèi)容，并將信息及時反饋給用戶。

3.1 智能化信號處理

現(xiàn)階段，信息信號處理技術涵蓋多個領域，在與互聯(lián)網(wǎng)等技術融合發(fā)展后，為人們的生活和工作帶來了便利，但用戶不能一味地依賴智能系統(tǒng)，而要注意與自身思維運轉結果結合判斷信息準確性。未來，各個行業(yè)都可以利用智能化信號處理技術減輕工作負擔，工作效率也能進一步提升，尤其是在移動通信設備中的應用。當下，許多智能家電已經(jīng)可以實現(xiàn)語音控制，只需在家電中裝配應急通信系統(tǒng)和信息處理技術，與人工智能系統(tǒng)配合，生活將更加趨近智能化。

如當下流行的智能家電控制系統(tǒng)“天貓精靈”，搭載了人工智能和信號信息處理技術，系統(tǒng)接收并分析用戶的語音指令，再識別用戶語音中的具體內(nèi)容，實現(xiàn)對家電的遠程控制。

3.2 簡便化信號處理

社會各行業(yè)新技術的高速發(fā)展導致數(shù)據(jù)的復雜程度和數(shù)量都大幅度提高，待處理的信息信號成倍增加，相關處理技術需進一步優(yōu)化，方可滿足人們持續(xù)上漲的需求。因此，未來的信號信息處理技術將朝著更加便捷的方向發(fā)展，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術，不斷簡化信息信號處理流程，提高工作效率。

例如，未來信號信息處理技術可以從計算機技術入手，優(yōu)化系統(tǒng)對于信號信息的收集、歸納與整理等能力，快速選中大量信息中的重點部分，并及時對信號信息做出反應，將信息集中處理，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的信息處理能力，將智能化信號處理技術迅速推廣、普及。

3.3 速度化信號網(wǎng)絡

效率是永恒主題。當下的應急通信系統(tǒng)信號信息處理技術促使人們能夠實現(xiàn)遠距離信息的無障礙傳輸，至今相關技術已基本成熟；未來，信號信息處理技術將朝著速度更快的方向發(fā)展，以實現(xiàn)瞬間處理信息為目標，縮短信號信息處理周期。在社會發(fā)展過程中，信息網(wǎng)絡的高速發(fā)展始終是研究的重點，尤其是在學術交流方面，信息傳輸和處理速度的提升能減少溝通等待時間，幫助學術交流順利展開。

3.4 繼承與融合發(fā)展

信號信息處理技術與互聯(lián)網(wǎng)之間的聯(lián)系密不可分，對其應用時需應用大量的互聯(lián)網(wǎng)技術，這也是應急通信系統(tǒng)中信號信息處理技術未來發(fā)展研究的基礎。信號信息處理技術具有繼承性，以X光的發(fā)現(xiàn)及應用為例，其自發(fā)展以來被廣泛應用于醫(yī)學行業(yè)的無損探傷工作中，工作方式逐漸成為直接使用計算機對X圖像信息進行處理。X光的發(fā)展和應用歷程與應急通信系統(tǒng)中信號信息的處理技術發(fā)展具有異曲同工之妙?？梢灶A測，在未來的發(fā)展歷程中，信號信息的處理技術會繼續(xù)對以往的經(jīng)驗和成果進行優(yōu)化，同時，也證明了該技術的發(fā)展具有繼承性。

在信號信息處理技術的發(fā)展歷程中發(fā)現(xiàn)，人類可以通過腦部對信號信息進行速度極快的處理分析。近年來，信號信息處理技術的研究方向呈現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)技術融合的趨勢，目前，兩種技術的融合能夠取得事半功倍的效果，可見，信號信息的處理技術具有融合性，可以借助相關學科對自身的技術進行持續(xù)提升。

以通過遺傳算法選擇神經(jīng)網(wǎng)絡分類器為例，將信號信息處理技術與互聯(lián)網(wǎng)分析技術融合，可以充分發(fā)揮兩種技術的特點，但兩種技術處于平等地位，能夠相互依存，在應用過程中充分發(fā)揮自身的實用性[4]。

4 結語

逐漸加深對信號信息處理技術的研究，可提高人們的生活質量，促使應急通信系統(tǒng)獲得更好的發(fā)展，且信息處理所需時間大幅縮減，對人類文明的發(fā)展以及應急通信保障優(yōu)化起到推動作用。