大家好，今天小编来为大家解答隧道全频段调频广播覆盖技术研究这个问题，很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！
北京中交国通智能交通系统技术有限公司
摘要： 隧道由于其封闭的结构特点，一旦发生事故，极易引发二次事故，给救援带来困难。目前，隧道内常采用可变信息板或有线广播等方式在发生事故时发布应急信息，但这些方式信息量较大。存在局限性、抗干扰能力差、发布不及时、效果不理想等问题。一些城市隧道已建有隧道调频广播系统，但仅具有调频信号中继功能。考虑到交通行业日常服务应急调度的需求，提出在隧道内建设具有插播功能的全频段调频广播系统，在日常情况下向隧道内用户提供调频信号，解决了隧道内的调频广播问题。平时隧道内无FM信号；在紧急情况下，可以实现全频段紧急广播，任意频段的电台都可以接收紧急信号。同时对全频段调频广播系统进行了测试，提出了隧道内全频段广播系统布局方案。
关键词：隧道；全频段调频广播；场强；信息发布；
基金资助： 复杂路网环境下车路协同关键技术研究(2019027);江苏省交通工程建设局科技项目《高速公路超长超宽水下隧道营运安全与节能提效技术研究》；
随着全国智慧高速公路建设的发展，高速公路信息发布的方式越来越多，比如利用车路协同、互联网公司发布交通信息等，极大地提高了高速公路的安全性和畅通性。但隧道内的特殊环境意味着没有卫星导航信号，隧道运营商信号较差，给隧道内应急信息的发布带来困难。隧道信息服务成为智慧高速公路建设的难点。随着我国经济的快速增长，我国公路隧道建设日新月异。截至2018年底，全国公路隧道总长度已达17240公里。由于道路狭窄、采光差、视觉场景单一、空间狭小封闭、隧道进出易产生“黑洞效应”等因素，公路隧道经常发生交通事故，造成大量人员伤亡。和经济损失。隧道信息服务已成为交通行业亟待解决的问题。
为了减少事故的发生，交管部门在隧道内外安装了有线广播音箱等多种信息发布设备。当发生拥堵或事故时，扬声器会向车辆大声提醒，防止追尾等事故；出口车辆发布隧道信息。这些方法的效果并不理想，例如隧道内噪音较小，有线广播效果较差，信息牌显示的内容很少，很容易被司机和乘客忽视。
提出一种隧道内发布全频段广播的手段，在日常情况下向隧道内的用户提供调频信号，解决了隧道内平时没有调频信号的问题；在紧急情况下，调频广播可以实现不分任何频段的全频段紧急广播。紧急信号可以通过无线电接收。同时，在隧道内对全频段发射设备的场强、相干面积和实际效果进行了测试。根据测试结果，提出了隧道内全频段调频广播的布设方案。
1 利用全频段调频广播解决隧道应急信息服务问题
隧道信息发布方式多样化，如文字提示的信息牌、语音提示的有限广播、图文提示的导航系统等。提供了多种信息发布方式。然而，如何在紧急情况下准确发布事故信息一直是一个挑战。隧道内亟待解决的问题。随着车辆的增多，现有的广播频道越来越以交通广播为主，驾驶员和乘客收听车载广播节目已成为一种习惯。一些城市隧道已建成隧道调频广播系统，但仅转播调频信号。功能。考虑到交通行业日常服务应急调度的需求，建议在隧道内建设具有插件功能的全频段调频广播系统，在日常情况下向隧道内用户提供调频信号，解决平时隧道内无FM信号的问题；紧急情况任何情况下均可实现全频段紧急广播，任意频段的电台均可接收紧急信号。利用全频段调频广播解决隧道应急信息服务有以下优势：
1.1 不增加用户成本
随着道路信息服务水平的提高，越来越多的信息发布方式采用专用车载终端来实现。如果通过后装方式实现专用车载终端，会增加用户的成本，遇到很大的阻力。每辆车都配备了车载收音机，用户习惯于收听收音机上的节目。如果电台播放交通信息，既满足了用户的习惯，又不会增加成本。
1.2 日常信息服务提供
由于隧道空间有限，广播信号在隧道内被屏蔽，形成盲点。如今，很多司机在开车时都习惯听广播来了解路况或缓解驾驶疲劳。当车辆进入隧道时，无线电信号中断，极大影响用户体验。隧道调频广播可实现隧道内外调频信号的无缝覆盖。
1.3 联动实现紧急情况下的应急信息服务
如果隧道调频广播具有紧急中断功能，当发生紧急情况时，在隧道前端插入紧急信号。隧道内的无线电无论频段如何都可以接收紧急信息，让用户提前做出反应，可以大大减少二次事故的发生。
2 隧道全频段调频广播系统组成
2.1 系统组成
交通广播架构由前端接收设备、隧道全频段广播基站、信号发射和传输链路四个层次组成。
图1 隧道全频段调频广播系统组成下载原图
(1)广播前端接收
FM广播信号连接到天线，对信号进行滤波和放大，将信号转换为电信号并传输到传输网络。实现隧道管理站调频广播系统的管理和对话应用，以及分区管理、终端状态、调度操作、排队管理、音乐管理、音源选择、广播管理、录音监控、记录查询、报警隧道内延伸段的管理等。
(2)隧道全频段广播基站
FM广播基站将电信号还原为广播信号并放大，由发射天线发射信号。
(3)发射天线
在隧道中传输调频信号有两种方式：天线和漏泄电缆。
(4)传输网络
调频广播头端与隧道广播基站之间采用IP网络或独立光纤网络。
2.2 系统功能
(1)隧道外FM信号中继
(2) 组载波全频段紧急插入
在紧急情况下（交通拥堵、交通事故、火灾等），FM广播模块可以工作在组载波模式下。在无线电接收频率范围（88-108MHz）内，隧道延伸可以同时产生100个调频广播信号，每个200KHz，每个信号的内容一致。这样，车辆进入隧道后，无论广播在什么频率，都可以通过广播收听隧道管理单元的广播内容，并能及时有效地向车辆乘客广播改道信息。方式。
(3)移动语音服务
管理人员使用配备专用APP的手机等移动终端。完成身份认证后，他们可以通过手机直接向隧道发布语音信息，隧道内的有线广播和调频广播将同步播放。
3 隧道全频段调频广播系统测试
广播电视行业的调频广播有完整的布局规划，根据调频发射天线、位置和覆盖范围选择合适的发射功率。然而，在隧道封闭环境中，信号反射和信号传输与隧道外完全不同，目前还没有成熟的解决方案和经验。因此，在隧道内进行实测，测试隧道内的信号衰减规律，为交通行业提供调频广播布设解决方案。提供证据。
3.1 测试目的
测试不同发射功率下的隧道环境，使用不同的发射天线，测试距离场强、信噪比和主观听音覆盖效果之间的衰减关系；同时测试发射天线方位和接收天线方位、场强、信号在隧道环境中的噪声比的衰减关系。
3.2 系统测试
(1) 隧道入口A点发射信号单点测试
图2 隧道入口A点发射信号单点测试下载原图
隧道入口处的A点通过笔记本电脑和USB声卡输入到基站。基站的射频输出端口连接发射天线以发射信号。 与PR100 进行定点测试，同时使用两个PL380 无线电进行定点接收。到天线的距离为0m、20m、40m、60m、80m、100m。120m、140m、160m、180m、200m、240m、250m距离处的场强和信噪比；
发射天线垂直于地面，发射频率为97.6MHz，基站功率为0.4W、1W、2W、5W、10W、19.6W（具体功率可根据实际情况调整）。使用PR100 进行定点测试并同时进行两个测试。 PL380电台定点接收距离天线为0m、20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m、160m、180m、200m、240m、250m。在不同的定点距离处同时记录信号强度和信噪比。信号强度和信噪比值。
(2) 隧道入口B点信号传输单点测试
图3 隧道入口B点发射信号单点测试下载原图
隧道入口处的A点通过笔记本电脑和USB声卡输入到0dBm调频激励器的AES端口。 0dBm FM激励器的RF输出端口连接到光发射机。光发射机输出的光信号通过250m光缆传输到隧道入口B点，然后发送到隧道广播基站，隧道广播基站的RF输出端口连接到天线发射信号：使用PR100进行定点测试，使用两个PL380电台进行定点接收，距离天线0m、20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m、160m、180m。200m、240m 和250m 距离处的场强和信噪比；
发射天线与地面平行，发射频率为102.1MHz。隧道广播基站的发射功率有0.4W、1W、2W、5W（具体功率可根据实际情况调整）。 PR100定点测试和两个PL380无线电同时使用。定点测量距天线0m、20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m、160m、180m、200m、240m、250m处的信号强度和信噪比，同时记录信号在不同定点距离处测得的强度和信噪比值。
图4 RS PR100测试场强数据平均值对比下载原图
3.3 测试记录数据
隧道入口处的A点通过笔记本电脑、USB声卡和音频分配器输入到30W FM激励器。 30W调频激励器的射频输出端口连接发射天线，在隧道入口A点发射信号； 30W调频激励器的射频监控端口连接到光发射机。光发射机输出的光信号通过250m光缆传输到隧道入口B点，然后发送到隧道广播基站。隧道广播基站的射频输出端口连接天线发射信号。
表1 测试记录数据下载原图
两个发射点的发射天线的位置和方向保持不变。 30w调频激励器的发射频率为97.6MHz，发射功率为2W。隧道广播基站的功率输出设置为2w。采用PR100定点测试，采用PL380电台进行定点接收测试。记录相干区域的范围以及相干区域的听音效果。
隧道入口处的A点分别通过笔记本电脑、USB声卡和音频分配器输入到30w调频激励器和0dBm调频激励器。 30W调频激励器的射频输出端口连接发射天线，在隧道入口A点发射信号； 0dBm调频激励器射频输出光发射机输出的光信号通过250m光缆传输到隧道入口B点，然后发送到隧道广播基站。隧道广播基站的射频输出端口连接天线发射信号。
图5 激励器发出不同的功率。下载原图
图6 隧道广播基站发射不同功率下载原图
两个发射点的发射天线的位置和方向保持不变。 30w调频激励器的发射频率为97.6MHz，发射功率为2W。隧道广播基站的功率输出设置为2w。将两个激励器设置为不同的延迟，如1us、10us、1ms、10ms、100ms，使用PR100定点测试和PL380电台定点接收记录相干区的范围、相干区的收听效果，以及聆听效果与延迟的关系。
两个发射点的发射天线的位置和方向保持不变，两个发射点的信号来自同一个激励器。激励器载波频率设置为97.6MHz，调频激励器和隧道广播基站的功率输出设置为2W。分别使用PR100和PR100。 PL380电台在250m测试隧道内同时测量定点信号覆盖效果。整个过程主观测量效果都不错，听时没有感觉到连贯的现象。
两个发射点的发射天线的位置和方向保持不变。两个发射点的信号分别来自30w激励器和0w激励器。两台激励器的发射频率为97.6MHz，30w调频激励器的发射功率和隧道广播基站的功率输出。设置为2W，当两个激励器分别设置为1us、10us、1ms不同延迟时，使用PR100和PL380电台同时测量250m测试隧道内定点信号覆盖效果。整个过程主观测量效果良好。听音时没有明显的相关现象。
3.4 测试结论
按照国家标准在隧道内测试应答效果和技术指标。汽车收音机经过了实际收听测试。从车内和步行的实际收听效果来看，FM收音机的声音清晰流畅，音质良好，没有明显的杂音和失真。按照国家标准GB/T16463-1996 《广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要求》，95%以上的区域收听效果达到4分以上，满足隧道内信号均匀分布的技术要求。
4 系统布局
4.1 前端布局要求
天线应放置在管理中心的屋顶或其周围的空旷区域。天线放置位置的FM信号场强应大于40dBlV。天线与FM广播前端的距离不应大于30m。
4.2 隧道广播基站布设要求
根据测试结果，隧道调频广播信号在隧道内250m处覆盖良好。考虑到隧道内有线广播距离为200m，为了降低施工难度，隧道内大约每隔200m安装一个隧道广播基站。
对于既有隧道，可安装在人行、车辆隧道的侧壁上，安装高度不宜小于2m；在新建隧道中，可与紧急电话柜安装在同一地点，也可安装在紧急电话洞内，安装高度应不小于1.5m。
图7 隧道基站系统拓扑图下载原图
5 结论
在隧道封闭环境下，为维护隧道内交通安全、畅通，需要及时、准确地发布应急信息。在紧急情况下，语音释放是最快、最直接的方法。本文提出采用隧道全频段调频广播，并对隧道内信号场强、相干面积和信号效果进行测试，并根据测试结果提出系统建设方案。该系统不仅提高了日常信息服务水平，还实现了应急预警功能，有效提高了隧道安全水平。
参考
[1] 调频广播隧道覆盖的特点及实现。朱祖来了。电声技术。 2016(10)
[2] 调频广播覆盖影响因素及优化技术浅析。严本芳.通讯世界。 2016(06)
用户评论
这篇文章真是太专业了！对隧道全频段调频广播覆盖技术的理解深入透澈，尤其是部分技术细节的阐述非常棒，很有指导意义!
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我一直对无线信号在复杂环境中的传播特性感兴趣，这篇论文就让我更加了解了隧道内的特点。 不过对于一些特定的应用场景，比如高速行驶时收听广播，能进一步论证其效果是否足够理想吗？
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文章分析得非常全面，从原理到技术方案都有详细的讲解。 作为对无线通信技术的爱好者来说，读了这篇论文收获满满！
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隧道里信号接收一直是个难题，没想到全频段调频广播覆盖技术可以有效解决这个问题！ 我想这应该会改进很多老旧道路的安全状况吧！
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我觉得文章有些理论性太强，缺乏一些工程应用案例的支撑。 如果能加入一些实例分析，更易于读者理解和消化知识点。
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对隧道全频段调频广播覆盖技术的研究很有意义，尤其是对于改善交通运输信号覆盖、提高安全性的措施具有重要作用！希望未来能看到更多的实践应用结果。
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看了文章发现，这项技术的实施确实需要考虑很多因素，比如信号干扰、成本控制等等。 作者在这方面有没有给出详细的解决方案呢？
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关于信号覆盖范围是否足够广，以及在隧道长度过长情况下是否能够有效保持稳定传输，这些问题还需要进一步探讨和解决。
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这篇论文从理论上分析了技术原理，但实际应用场景中可能会遇到一些难以预料的挑战。
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我倒是觉得这篇文章写得太深入了，对我不太了解无线通信技术的读者来说，有些内容理解起来比较困难，可以适当降低文章的技术门槛。
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很有意思的研究方向啊！ 改善隧道内信息传输，提升行车安全确实很重要。期待未来的研究能更好地阐述具体实施方案!
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对于我这样对高科技事物有一定了解的人来说，这篇论文还是有点枯燥乏味，我希望作者以后能结合实例进行讲解，让文章更加生动有趣。
有14位网友表示赞同！
隧道全频段调频广播的覆盖技术听起来很厉害，希望能早日投入使用！ 相信这会为人们出行提供更多的安全保障和便利!
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这篇文章让我对隧道内信号传播有了更深入的理解。 我觉得这项技术的应用确实很有潜力，能有效改善目前的交通运输条件！
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虽然文章内容很专业，但我感觉一些关键信息没有特别突出。比如在不同类型隧道的应用场景和效果差异，以及该技术与其他覆盖解决方案相比的优缺点等等。
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我一直以来都认为隧道内信号接收是个需要重视的问题，很高兴看到这项研究正在积极探索解决方案。
有10位网友表示赞同！
文章的分析非常专业，对具体技术方案的阐述也比较清晰。 我希望能了解更多关于该技术的应用案例和未来发展方向。
有8位网友表示赞同！
虽然我理解这篇论文的专业性，但我还是觉得缺乏一些通俗易懂的解释， 让普通读者更方便地理解这项技术的作用和意义.
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