《流浪地球》中的信息通信工作淺析

時(shí)間：2025-02-03　來源：網(wǎng)絡(luò)　作者：網(wǎng)絡(luò)　點(diǎn)擊：次

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2019年，基于科幻小說作家劉慈欣原著改編的國(guó)產(chǎn)科幻大片《流浪地球》橫空出世，開啟了中國(guó)科幻電影元年，在2020年院線疫情復(fù)工后又被列為第一批重新上映的影片，總票房達(dá)46億。片中展現(xiàn)了因地球偏離行進(jìn)軌道，一支突擊小隊(duì)奉命完成行星發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置“火石”運(yùn)送任務(wù)的主線故事，其中硬核的科技設(shè)置與豐富的宇宙空間知識(shí)讓科幻迷們振奮不已，筆者試圖從信息化建設(shè)及通信保障角度去解析此部電影,驚訝地發(fā)現(xiàn)：此次解救地球突破“洛希極限”走出“木星危機(jī)”，本質(zhì)上是信息通信工作的全面勝利。

一、通信環(huán)境

電磁波在星球上的傳播，大體上可分為天波，地波，空間波，外層空間微波幾種方式，依據(jù)頻率的增加，波長(zhǎng)減小，直線傳播力減弱。

電磁波類型

普通手持對(duì)講機(jī)工作在VHF130-170MHz，UHF300-500MHz頻段，可以達(dá)到城域范圍內(nèi)通信；而使用0-30MHZ短波頻段，在天線調(diào)諧與功率放大情況下，經(jīng)過電離層的多次折射，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信。

電磁波傳輸示意

影片中地球停轉(zhuǎn)，偏離原有的太陽(yáng)系軌道，地表溫度降到零下80度，人類被迫移居地下5公里的地下城。電離層消失，導(dǎo)致天波通訊失效；海平面上升，地表原有的基礎(chǔ)通信設(shè)施全部故障；在軌同步衛(wèi)星在經(jīng)過行星帶時(shí)墜毀全部失效，原有的衛(wèi)星通訊，全球定位系統(tǒng)失效，因此人類制造了領(lǐng)航員國(guó)際空間站作為領(lǐng)航與通信中繼衛(wèi)星伴隨保障。

領(lǐng)航員國(guó)際空間站

二、通信方式

根據(jù)分析，需要實(shí)現(xiàn)的是地下城與地下城，地下城內(nèi)部，地下城與地面，地面與領(lǐng)航員空間站，民用、軍用車輛之間，單兵與車輛，單兵與單兵的通信聯(lián)絡(luò)。

《流浪地球》通信方式示意圖

車載兩種型號(hào)短波電臺(tái)，分別是工作在短波頻段的艾可幕IC7200與工作在UV頻段的拓鵬TP780，兼顧覆蓋了所有通訊頻段。

車載通信設(shè)備

單兵使用VHF與UHF實(shí)現(xiàn)近距離通聯(lián)，遠(yuǎn)距離通過車載轉(zhuǎn)信臺(tái)進(jìn)行中繼，超遠(yuǎn)距離采用宏基站進(jìn)行中繼，開辟軍用加密信道與民用信道，設(shè)置總調(diào)度臺(tái)。先進(jìn)的數(shù)字制式能夠?qū)崿F(xiàn)用戶身份識(shí)別，便捷呼叫，人員定位，狀態(tài)信息發(fā)送功能。單兵通訊系統(tǒng)按一下，兩下，三下分別對(duì)應(yīng)群呼、組呼、單呼三種模式。

通信器材操作

從電影畫面看到隊(duì)員并沒有使用入耳式的耳機(jī)，因此很可能使用的是戰(zhàn)術(shù)型“骨傳導(dǎo)”耳機(jī)，安全舒適牢固，不占用耳道，不影響聽取環(huán)境音。

骨傳導(dǎo)耳機(jī)

操作員使用5G頻段對(duì)無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與高清圖像實(shí)時(shí)傳輸，傳輸距離可達(dá)80公里，一個(gè)手持遙控器不能達(dá)到如此遠(yuǎn)的距離，從運(yùn)兵車車頂天線與電影設(shè)定分析，車頂應(yīng)設(shè)置有雙工器與功率放大器。

無人機(jī)控制器

行星發(fā)動(dòng)機(jī)依山而建，高度在8公里至11公里，以此高度架設(shè)天線傳輸效率很高，作為宏基站組成蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在冰天雪地，斷層嚴(yán)重的地面鋪設(shè)光纜困難重重且不利于維護(hù)，所以宏基站之間不能采用傳統(tǒng)光攬進(jìn)行連接，更有可能使用微波進(jìn)行組網(wǎng)，以多頻并發(fā)的技術(shù)形式提升帶寬。宏基站敷設(shè)5公里的光纜垂直到地下城，實(shí)現(xiàn)地面與地下城的通信，地下城內(nèi)部采用微基站分布架設(shè)，為城內(nèi)個(gè)體移動(dòng)終端之間的通信提供服務(wù)保障。

微波中繼塔

領(lǐng)航員號(hào)與地面使用2.4GHz微波頻段進(jìn)行空間通訊，帶寬大，傳輸效率高。預(yù)留了高權(quán)限的全球廣播信道，而電影中也正是劉培強(qiáng)中校在最后緊急關(guān)頭申請(qǐng)為韓朵朵開啟了預(yù)留的全球廣播信道，為凝聚救援力量起到了關(guān)鍵作用。

接通全球廣播

劉培強(qiáng)中校在空間站直接用私人信道與駕駛運(yùn)載車的韓子昂建鏈通話，車輛與領(lǐng)航員號(hào)的通信，可以用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是使用“動(dòng)中通”天線結(jié)合功率放大裝置，使用微波頻段直接與領(lǐng)航員號(hào)通聯(lián)，一種是用VHF與UHF頻段接入到最近的宏基站，由宏基站微波接力轉(zhuǎn)信與領(lǐng)航員號(hào)實(shí)現(xiàn)通聯(lián)。無線通信由于環(huán)境的不可控因素，至少要保證兩種以上通聯(lián)方式，以上兩種通聯(lián)方式都應(yīng)該存在。

接通私人頻道

領(lǐng)航員國(guó)際空間站具有導(dǎo)航，預(yù)警，通信保障功能，具有不可替代性，爆炸之后只能再造一顆進(jìn)行部署。

劉培強(qiáng)駕駛領(lǐng)航員空間站自毀

三、幾點(diǎn)啟示

1.處于零下84度低溫下的各類電子設(shè)備均能正常工作，說明電子元件能在溫差巨大的工況下工作，半導(dǎo)體技術(shù)取得了大幅進(jìn)展；電池技術(shù)取得了突破，不僅大幅提高了能質(zhì)比，也解決了低溫條件下電池能效低活性差的問題。

地表溫度

2.點(diǎn)燃木星，跳線鏡頭。老王提醒需要采用“硬件輔助”的方式進(jìn)行破解。加載“春節(jié)十二響”破解程序?qū)嵸|(zhì)上是給發(fā)動(dòng)機(jī)的底層ROM重新安裝驅(qū)動(dòng)程序，就是通常所說的“刷新固件”，固件作為硬件設(shè)備的基礎(chǔ)引導(dǎo)程序，對(duì)穩(wěn)定性要求極高，因此刷新時(shí)都要通過專門設(shè)置的按鈕或者跳線進(jìn)行刷新，并有相應(yīng)的操作指示圖（電影中的應(yīng)急對(duì)應(yīng)表），防止誤操作。

加載發(fā)動(dòng)機(jī)破解程序

3、劉慈欣本人曾是計(jì)算機(jī)工程師，有很強(qiáng)的科學(xué)素養(yǎng)，寫過號(hào)稱《三體》前傳的《球狀閃電》，而讀過他《全頻帶阻塞干擾》這一本書時(shí)，我恍然大悟，原來大劉是位通信專業(yè)的隱藏人物。P.S.最新消息《全頻帶阻塞干擾》也將被拍成電影，非常期待。