3.1 音/视频信息采集

在应急情况下，必须在现场与应急指挥中心之间建立起良好的通信联络，确保语音、数据和视频等应急信息的可靠传输。这其中的前端，就是音频、视频等应急信息的有效采集。

3.1.1 音频信息采集

语音通信是实时地传送短信息中最常用和最适用的通信模式。在紧急情况下，电话仍然是首选的通信模式。音频信息的采集主要由声－电转换设备——传声器来完成。

3.1.1.1 传声器

（1）传声器的种类

通常将传声器分为压强式传声器、压差式（速度）传声器、压强压差组合式和波阻式传声器。压强式传声器的电响应来自于空气压力的变化，因为声压是一种只有大小没有方向的标量，所以压强式传声器的指向性（极性）拾音图是全指向性（无指向性〕的（见图3.1（a））。速度传声器的电响应来自于空气中粒子速度的变化，因为粒子速度是一个有大小和方向的矢量，所以速度传声器的极坐标图是双指向性的（余弦或者8字形的）（见图3.1（b））。压强压差组合式传声器的电响应也与粒子速度变化成比例，它的极坐标图可以是心形（见图3.1（c））、超心形或者一个类似余弦函数的螺旋线的形状，它是固定的或者可调的。

传声器又可分为磁换能器和电换能器两大类。磁换能器的输出电压与振动速度成正比；电换能器的输出电压与可动元件的位移幅度成正比。具体包括：电动式（如动圈式、铝带式等）、电容式（普通电容传声器、驻极体式传声器等）、压电式（如晶体式、陶瓷式等），另外还有电磁式、半导体式、碳粒式等传声器。

（2）传声器的选用

专业级低阻抗传声器的额定阻抗为150～200Ω，对地平衡输出，抗干扰能力较强，可配用较长的话筒线。但这种低阻抗传声器的输出电压较低，必须配接电性能指标较高的前级放大器，故整套设备的成本较高。

在要求较高的场合，如高质量的播音和录音，通常选用频响范围较宽的电容式传声器和高质量的动圈式传声器。而一般作语言扩音时，考虑到语言信号的频率范围不宽，故可采用普通的动圈式传声器。因为普通动圈式传声器的频响不宽，所以讲话的扩音效果更响亮、更清晰。当需要对环境噪声抑制或声反馈抑制的要求较高时，可选用单指向特性较强的或近讲型的传声器，这样能有效地衰减周围的杂音并提高整个系统工作的稳定性。

3.1.1.2 语音终端

在应急通信中，利用现场点到点的电话链路、VHF/UHF电台、卫星电话、广播电台都可以支持电话业务。

（1）电话机

将电话机接入公用交换电话网（PSTN）进行语音通信。由于电话机可以由交换局供电，因而不受家庭或企业断电的影响。

（2）手机或移动电话

突发情况下，只要还有部分基站未被破坏，移动电话系统就能够方便地支持应急通信，并且可以提供清晰的位置信息。即使打电话的人不知道自己在哪里，也可以追踪到他的位置。

（3）卫星终端和卫星电话

国际海事卫星移动终端主要包括四类：① 标准型M终端和微型M终端，支持电子邮件和传真业务；② 标准C终端，是全球水上救援和安全系统（GMDSS）的组成部分，支持电子邮件和电传业务；③ 标准B终端，支持ISDN业务；④ Inmarsat GAN （M4）轻便终端，支持ISDN业务。

手持卫星电话即全球卫星电话，可以在有同步覆盖的地面GSM网络上工作，支持优质电话业务。

（4）无线电对讲机

通常将工作在超短波频段（VHF 30～300MHz、UHF 300～3000MHz）的无线电通信设备都统称为无线电对讲机通信系统。实际上，按照国家标准，应当把超短波调频无线电话机称为无线电对讲机。通常，人们把功率小、体积小的手持式无线电话机叫做“对讲机”；而将功率大、体积较大的可装在车（船）等交通工具或固定使用的无线电话机又叫做“电台”。

3.1.2 视频信息采集

3.1.2.1 摄影成像设备

摄影成像设备通常包括配有光学镜头的照相机、摄像机、红外和微光成像设备等。

（1）照相机

传统照相机是最为常见的成像仪器，是摄影过程中的关键成像系统。数码成像系统是对传统的光化学成像系统的概念革新，因此，数码照相机（Digital Still Camera，DSC）采用CCD或CMOS作为图像的记录器件、取代了传统照相机成像物镜焦平面上的胶片。在曝光过程中，被摄图像被CCD/CMOS面阵上各感光单元——像素所记录，以电荷存储量来表述。通过对像素阵列上电荷的扫描读取、信号放大和A/D转换，得到可以用像素矩阵描述的数字图像。将数字图像进一步压缩与处理后，既可存储在数码相机的存储介质中，又可直接实现与计算机的图像交换。

（2）摄像机

摄像机的基本功能是视频图像信号采集，种类很多，可适用于各种不同的场合。

① CCD摄像机

摄像机的关键部件是光电转换器件，它是一种由很多极其微小的光电转换器件按X-Y纵横向点阵排列组成的光电转换“靶面”（简称为芯片）。光电转换芯片位于成像镜头的焦点处，芯片上的每个微小光电转换器件对应图像的各个像素。图像上每个像素的不同亮度和色彩信息由光电器件转换成相应的电荷并存储起来，然后通过电子束进行逐行扫描，把各个像素中存储的电荷进行逐个放电，变成视频信号。

摄像机通常以光电转换器件的名称命名，光电转换器件主要有三种：电真空摄像管、电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）和互补性金属氧化半导体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS）光电转换器件。电真空摄像管已被淘汰，CCD摄像机已独占市场，CMOS摄像机是后起之秀，性价比高，但光电灵敏度和信噪比低，目前还无法全部替代CCD摄像机。

CCD摄像机可分为黑白型和彩色型两种。黑白型采用单片CCD，具有光电灵敏度高和价格便宜等优点，适宜于极低照度环境中使用。彩色型采用红、绿、蓝三片CCD，采集的图像信息量大，被广泛使用，但价格和光电灵敏度不如黑白型。

② 网络摄像机

网络摄像机是传统摄像机与网络传输技术相结合的一种新一代摄像机产品，可将拍摄的图像直接通过网络传送到另一个远端接收端口。远端接收不需要专用软件便可直接浏览图像，用普通标准的网络浏览器即可收看图像画面。授权用户还可以控制摄像机云台和镜头进行远程操作。网络摄像机内置有一个嵌入式视频压缩芯片，对摄像机输出的模拟视频信号实施高效压缩编码（如采用MPEG-4或H.264编解码协议）。

③ 低照度摄像机

低照度摄像机尚未有统一的照度标准，一般认为彩色摄像机从0.4～1 Lux、黑白摄像机从0.03～0.1 Lux都可称为低照度摄像机。主要有昼夜型（Color/Mono）摄像机、低速快门（Slow Shutter）低照度摄像机和超感光度摄像机（EXVIEW/HAD）3类产品。

（3）镜头

镜头和摄像机采用英制螺纹连接，常用C型和CS型两种连接规格。现在的摄像机和镜头通常都是CS型接口，CS型摄像机与CS型镜头可以直接配接，与C型镜头配接时必须在镜头和摄像机之间增加一个配接环，否则可能会破坏CCD成像面的保护玻璃。C型安装座的摄像机不能和CS型镜头配接。摄像机镜头主要有4种：

① 短焦距镜头

短焦距镜头又称为广角镜头。f <2.8mm的1 in或2/3 in的短焦距镜头，水平视角可达80°以上，可提供较广阔的视野。

② 中焦距镜头

中焦距镜头又称为标准镜头。f=6～12mm的2/3 in或1/3 in的中焦距镜头，可提供30°～40°的水平视角范围；镜头直径越大，视角也越大。

③ 长焦距镜头

长焦距镜头又称为远摄镜头，水平视角在20°以内，可提供远距离拍摄的放大景物图像，但视野范围较小。

④ 变焦距镜头

变焦距镜头又称为伸缩镜头，有电动变焦和手动变焦两种类型。电动变焦镜头用直流电压驱动，便于进行遥控变焦和自动变焦。两种变焦方式的焦距都可以连续调节，焦距的调节范围介于标准镜头和广角镜头之间。变焦距镜头在各类摄像机中使用最为广泛。

3.1.2.2 非可见光下的摄影成像设备

非可见光下的摄影成像设备主要包括红外和微光成像设备、合成孔径雷达等。

（1）红外和微光成像设备

① 红外摄像机

红外摄像机是运用物体自然发射的红外辐射或运用不同物体对红外辐射的不同反射率而进行成像的，它将红外图像转变为可见光图像，从而把成像由可见光范围拓展到远红外。红外摄像机可分为红外夜视仪和热成像仪两类。其中红外夜视仪具有红外光源、运用物体对红外辐射的不同反射特性而进行成像，属主动式红外成像系统；热成像仪是运用物体自然发射的红外辐射进行成像，属被动式红外成像系统。

红外摄像机主要用于夜间电视监控系统以及夜间视频采集。

② 红外微光成像系统

微光成像系统是一种利用光增强技术的光电成像系统。利用它可以大大改善人眼在微光下的视觉性能，由于系统可以在极低照度（10-5 Lux）下工作，因而在军事、天文、公安执法、医疗生物研究等领域得到迅速发展和广泛应用。

微光成像系统分为直视系统和间视系统两种，直视系统又称为微光夜视仪，间视系统又称为微光电视摄像机。

（2）遥感成像系统

① 合成孔径雷达成像

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）集中体现了雷达技术的进步，它的出现扩展了原始的雷达概念，使雷达具有了对目标进行成像和识别的能力。SAR是一种获得高分辨率图像的雷达模式，其突出的特点是具有很高的方位分辨率。

SAR利用微波遥感技术，不受气候和昼夜影响，能够全天候、全天时工作，并具有多极化、视角可变、有穿透性等特点，已广泛应用于军事侦察、地质普查、地形测绘和制图、灾情预报、海洋应用等领域。

② 机载激光扫描成像系统

机载激光扫描成像系统是在20世纪末迅速发展起来的快速获取地面三维信息的新型技术，主要在地区三维信息获取、局部地形地貌信息获取，尤其是在冰雪、沙地、湿地、森林等困难地区的地形地貌信息获取方面，在需要高密度、高精度测量和需要快速反应的应用领域如自然灾害监测、超级设施监测方面，以及在带状地物监测等方面具有重大作用。

3.1.2.3 视频图像信息采集

视频图像信息采集通常由视频监控前端设备完成，主要包括摄像机、镜头、云台以及相应的编/解码器等，它们可以按照球形机或枪式机等方式进行安装。

（1）云台

云台是安装摄像机的工作台，用于摄像机与安装架之间的连接。它有手动云台（又称为半固定支架云台）和电动旋转云台之分，手动云台用于定点拍摄，电动旋转云台可用控制电压驱动云台在水平和垂直两个方向进行全方位扫描，在视频监控系统中得到广泛应用。云台的主要技术性能指标有承载能力、旋转范围、旋转速度和抗环境性能等。

（2）球形机

球形机即球形（或半球形）一体机，它把CCD摄像机、光学镜头、旋转云台、控制镜头和云台的解码器、防护外罩和安装底座等集成在一个球罩内，结构紧凑，可采用悬吊、吸顶或支架等方式安装，一般以室内应用为主。

（3）枪式机

枪式机也把CCD摄像机、光学镜头、旋转云台、控制镜头和云台的解码器等集成在一个安装底座上，但防护外罩只保护摄像机和光学镜头。具有很好的抗环境性能和抗电磁干扰性能，室内、室外均可应用，但体积较大，只适合支架式安装。

3.1.2.4 移动视频信息采集

移动视频信息采集主要由车载视频采集终端和便携式视频采集终端完成，便于相关人员实时了解现场状况、态势和应急处理过程等。

便携式视频采集终端即移动终端，可以是PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）、手机，也可以是笔记本+无线上网、手持摄像机+无线电台等，主要利用公用无线网络上传采集到的视频信息。