一城一北斗|窄帶衛星語音圖像壓縮算法及產業化

申報單位：廣州磐鈷智能科技有限公司

聯合申報單位：

主要完成人：羅志生、歐陽明俊、黃達慶

一、案例簡介

廣州磐鈷智能科技有限公司深耕北斗衛星通信領域，聚焦應急救援與安全監控需求，研發了北斗對講 機、北斗應急救援頭盔、北斗哨等核心產品，在公網盲區通信、精準定位及數據回傳等場景中發揮關鍵作 用，技術水平達國內領先。北斗對講機集成北斗短報文雙向通信、公網POC對講及DMR數字模擬對講功

能，采用窄帶衛星物聯網技術實現低碼率語音壓縮(0.45kbps,MOS≥3.0),解決偏遠地區信號中斷難題， 使救援效率提升40%,成為野外救援“保底通信”利器。北斗應急救援頭盔集北斗短報文通信、實時定位、 SOs一鍵報警及落水檢測功能于一體，適配森林消防、邊防巡邏等復雜環境。吉林省消防總隊部署后，消 防員位置信息可定時回傳至指揮中心，救援響應時間顯著縮短，有效保障一線人員安全。北斗哨兵聚焦無 信號地區低功耗數據傳輸，利用深度學習算法實現高分辨率圖像漸進式壓縮(壓縮比≥30%,PSNR≥

20dB),廣泛應用于水庫、水電站等遠程監控。在青海鹽湖監測中，其通過短報文功能將無人值守檢測站 的水文地質數據回傳至千里外的監控中心，徹底解決戈壁荒漠“信息孤島”難題。

三款產品以多網融合通信技術為核心，覆蓋應急救援、水利監測、電力巡檢等多場景，為公共安全與 資源管理提供了“通信-定位-監測”一體化解決方案，技術水平達國內領先，已在消防、醫療、水利等多 場景規模化應用。

二、技術方案

針對應急救援與安全監控場景的公網盲區通信、精準定位及數據回傳需求，廣州磐鈷智能科技有限公 司推出了北斗多模對講機、北斗應急救援頭盔以及北斗哨兵三大核心產品。

1、產品技術架構

1)北斗多模對講機：集成了北斗短報文、4G公網和DMR數字模擬對講功能，支持語音、圖像、位

置信息的實時傳輸。該設備采用IP67三防標準，適應-25°C至70°C的寬溫域環境，能夠滿足森林巡護、 海洋漁業等復雜場景的需求。

2)北斗應急救援頭盔：融合了北斗RDSS短報文通信與RNSS定位技術，支持一鍵報警、自動位置

上報及軌跡回放功能。它配備IP67防護結構，兼容“天地衛通”小程序遠程監控，適用于森林消防、邊防 巡邏等高強度防護場景。

3)北斗哨兵：采用天線主機一體化設計，集成了北斗RDSS短報文功能，可支持低功耗數據采集，

如水文、氣象參數等。該設備適應-40°C至85°C的極端環境，能夠覆蓋沙漠、海洋等“信息孤島”區域， 有效解決了無信號地區遠程監控的難題。

2、核心技術體系

1)低碼率語音壓縮：基于深度學習模型，引入過渡段清濁音判決與非對稱窗技術，在0.45kbps的極 低碼率下實現了語音自然度(MOS≥3.0),抗誤碼能力較傳統算法提升40%,有效解決了衛星鏈路高誤碼

率下語音質量下降的問題。

2)抗誤碼圖像壓縮：改進了傳統圖像數據壓縮算法，結合動態碼率調整與冗余編碼，支持1024×768 分辨率圖像30%壓縮比(PSNR≥20dB)。進一步通過漸進式傳輸方式，平衡了預覽與高質量需求，降低了 衛星帶寬限制的影響。

3)多網融合通信：整合了北斗短報文衛星、天通衛星、寬帶衛星及寬窄帶自組網，實現了對山區、 海洋等公網盲區的覆蓋。其中，北斗多模對講機支持“北斗短報文+4G+DMR”三模切換，確保在極端環 境下通信的連續性。

3、融合應用與場景適配

1)應急救援場景：北斗應急救援頭盔能夠實時回傳受災區域的高清畫面及救援人員的位置信息，為 路徑優化提供支持；北斗對講機則保障了救援隊伍內外的實時語音通信。

2)安全監控場景：北斗哨兵依靠低功耗設計和定時拍攝功能，結合北斗定位技術，為水庫、水電站 等關鍵設施提供了全天候的監控服務。

4、規模部署與運維管理

1)部署方案：在應急救援領域，采用“裝備+平臺+服務”的模式，為救援隊伍配備相應的設備并搭 建專用的指揮平臺，以實現對救援全過程的管理；在行業監測領域，則采用分布式部署方式，設置多個北 斗哨兵監測點，通過衛星將數據回傳至云端進行集中監控。

2)運維管理：在設備端，采用模塊化設計與自我診斷技術，能夠實時監測設備狀態并進行預警修復； 在平臺端，通過數據加密、備份恢復等技術手段保障數據安全，并利用自建的“北斗衛星地面站”支持遠 程診斷與升級；在服務端，提供包括技術培訓、設備維護等在內的全周期服務，以確保設備的長期穩定運 行。

三、創新亮點

1)硬件設計創新：適配極端環境。北斗應急救援頭盔，采用IP67防護等級設計，具備防塵防水、抗 電磁干擾特性，可在森林火災、暴雨洪澇等惡劣環境下穩定工作；結合人體工程學優化結構，輕量化設計 減輕救援人員負擔，提升佩戴舒適性。北斗哨兵，創新采用太陽能供電與低功耗芯片結合方案，實現設備 無限續航，無需外接電源，顯著降低偏遠地區部署的運維成本與難度。

2)軟件算法創新：突破傳輸瓶頸。圖像壓縮算法，基于深度學習技術，自適應優化不同類型圖像的 壓縮參數，在保證關鍵信息不丟失的前提下，實現高分辨率圖像30%以上壓縮比，且在10-?誤碼率下PSNR 損失<3dB,有效解決窄帶衛星通信帶寬限制問題。語音壓縮算法，自主研發低碼率語音壓縮技術，基于 MELP模型結合深度學習優化，實現0.45kbps極低碼率下高保真語音傳輸(MOS≥3.0),較傳統算法抗誤

碼能力提升40%,顯著提高語音通信效率。

3)技術突破：多維度場景適配。多模通信融合，北斗對講機支持“北斗短報文+4G+DMR”三模切換， 解決傳統設備單一通信模式局限性；頭盔集成短報文與定位功能，哨兵實現低功耗數據回傳，覆蓋“通信

-定位-監測”全場景。抗惡劣環境設計，IP67防護結構(防水、防鹽霧)與-40°C至85°C寬溫域適配， 保障沙漠、海洋、高海拔等極端環境下設備穩定運行。低功耗高可靠，哨兵終端采用專用DSP+FPGA架 構，功耗<2W,支持全年無間斷工作，滿足偏遠地區長期部署需求。

4)場景創新：覆蓋多領域需求。應急救援，首創4G+DMR+北斗短報文的多模對講機。如吉林省消防 總隊部署頭盔后，消防員位置信息定時回傳率升高，救援時間縮短。安全監控，北斗哨兵應用場景從水庫、 水電站拓展至輸電線纜、鐵塔覆冰、野外動物監測等領域。如青海鹽湖監測中，哨兵通過短報文將無人值 守檢測站的水文數據回傳至千里外的監控中心，填補戈壁“信息孤島”監測空白。