2002年,在北京舉行的“中日友好馬拉松”比賽現(xiàn)場(chǎng),將一種名為“動(dòng)中通”的設(shè)備用于賽事直播。而在此之前,直播馬拉松賽事,大概需要架設(shè)20到30個(gè)微波中繼站,參加直播的工作人員大概需要200多人。而這次直播馬拉松比賽,只用了兩輛“動(dòng)中通”車。
所謂的“動(dòng)中通”,其實(shí)是相對(duì)于傳統(tǒng)的載體衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng),在與衛(wèi)星通訊的過程中,是靜止不動(dòng)的。即便是衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播車,也是要等到停下不動(dòng),才能進(jìn)行轉(zhuǎn)播工作。此類需要靜止才能進(jìn)行衛(wèi)星通信的系統(tǒng)被稱為“靜中通”。而文章開頭所提到的“動(dòng)中通”,通常安裝在移動(dòng)載體上,例如列車、輪船或汽車等,在載體移動(dòng)的過程中,動(dòng)中通系統(tǒng)可以通過調(diào)整天線的方向,自動(dòng)跟蹤衛(wèi)星,使通信不被打斷。
早在20世紀(jì)80年代,美國(guó)就開始了動(dòng)中通的研究,并成功將其運(yùn)用于軍事上。現(xiàn)如今,在民用領(lǐng)域也慢慢得到推廣,類似于搶險(xiǎn)救災(zāi)、電視轉(zhuǎn)播以及公共安全等。2008年北京奧運(yùn)的火炬?zhèn)鬟f過程中,動(dòng)中通便發(fā)揮了重要的作用。
動(dòng)中通系統(tǒng)主要由三部分組成,包括通信系統(tǒng)、天線系統(tǒng)和天線控制系統(tǒng)。其中,通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)信號(hào)的處理,天線系統(tǒng)負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)射和接收,天線控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)衛(wèi)星信號(hào)的追蹤。在天線控制系統(tǒng)的內(nèi)部,有一個(gè)綜合控制器,控制器的主要部分是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。慣導(dǎo)系統(tǒng)通過測(cè)量角速度和加速度的變化,并進(jìn)行捷聯(lián)解算,輸出載體的姿態(tài)、速度和位置的變化量,再轉(zhuǎn)換成天線的角度變化量,最后由伺服機(jī)構(gòu)調(diào)整天線的方位角、俯仰角和極化角,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)時(shí)追蹤??梢哉f,整個(gè)動(dòng)中通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)便集中在這個(gè)慣導(dǎo)系統(tǒng)上。早期動(dòng)中通內(nèi)部的慣導(dǎo)系統(tǒng),以光纖陀螺儀或激光陀螺儀為主,價(jià)格高,例如國(guó)內(nèi)由原重慶巴山儀器廠生產(chǎn)制造的移動(dòng)衛(wèi)星通訊車。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,利用MEMS加工技術(shù)生產(chǎn)的慣性原件開始進(jìn)入市場(chǎng),彌補(bǔ)了其在低端電子市場(chǎng)的空白,動(dòng)中通的成本也終于大幅度降低。
目前所說的慣性原件包括兩大類:加速度計(jì)與陀螺儀。自iPhone4以后,幾乎每部手機(jī)都配有陀螺儀。在今年的里約奧運(yùn)上,作為黑科技亮點(diǎn)之一的Hysko智能拳擊手套,其內(nèi)部的主要元件也由陀螺儀與加速度計(jì)組合而成。以上這些都是單個(gè)的慣性原件,精度較低,屬于電子消費(fèi)級(jí)別產(chǎn)品,造價(jià)大概在幾美金左右。除此之外,類似荷蘭的XSENS與美國(guó)的MicroStrain,這些公司的產(chǎn)品一般將陀螺儀與加速度計(jì)進(jìn)行封裝,并內(nèi)置卡爾曼等濾波器,以整套的慣導(dǎo)系統(tǒng)推向市場(chǎng),其精度可達(dá)到10°/h。這些產(chǎn)品基本到了工業(yè)應(yīng)用的級(jí)別,能實(shí)現(xiàn)較高的動(dòng)中通系統(tǒng)對(duì)精度的要求,造價(jià)在1000美金以上。相對(duì)于激光陀螺儀動(dòng)輒十幾萬幾十萬的價(jià)格,算是便宜了。