新时代战术通讯设备:mpu5移动自组网手持电台
娘化簧恍
编辑于 2025年05月05日 00:19

不管是射击游戏玩家,关注军事技术发展的军迷,还是研究造型的尼龙玩家,都能在近年的影视剧,训练照或者插画当中看到这样带有三根天线的电台频繁出现在士兵的身上,取代了我们常见的摩托罗拉或者148/152电台,大家也戏称这个电台为“三炷香”。

Pic:124575930

那么这个电台为什么会逐渐流行起来?它表面上没有屏幕,也没有按键,又该怎么发挥作用呢?本期视频我将从六个部分为大家详细介绍这款被称为“世界上第一款智能电台”的mpu5,本期视频参考资料来源于mpu5制造商persistent systems官方官网,yt账号,x上发布的内容以及mpu5的说明书,作者也是搜集了1000多张相关图片,以求尽可能清楚地介绍mpu5的特点,各位读者可放心食用,不用担心阅读门槛。如果本篇专栏大家看得还满意,也请多多点赞。那么我们事不宜迟,快速进入本期的介绍。

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MPU5全称为“MAN Portable unit 5”,直译为“便携式单元第五代”,是一款由persistent systems公司开发的一款基于独家“wave relay”技术开发的便携式自组网智能电台。

Mpu5不仅被军队采购,也在采矿,执法,电视广播,消防以及公共服务等行业所使用。

在此前,persistent systems公司也研发过mpu3,mpu4等产品。但是并没有今天的mpu5那么出名

(mpu3)

(mpu4)

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mpu5主体由一台主机,一块射频模块,gps天线,rj45连接线,三根主天线,以及一块电池组成。

这款电台的重量为860g,尺寸上mpu5与148,152电台相近,非常便于携带,也适合装在各种平台,比如无人机,无人车上面。mpu5的原装电池续航能力为12小时,还可以通用148/152的电池。

Mpu5拥有阳极氧化铝制外壳,不锈钢连接器,防护等级为IP68,防水深度为20m,还可以在-40°到80°的环境下工作,满足军队的使用要求。

在Mpu5的主机正面并没有像常规电台那样设置面板和操作按键,而是有一块巨大的射频模块,并且有5种不同工作频率的模块可以根据不同需求为mpu5进行更换,仅用一把螺丝刀就可以快速实现

那么mpu5为何要这样设计呢?

我们身边的电子设备,无论是手机,对讲机,都是在特定频段工作的,电子设备的射频元件想要覆盖的频段越广,其设计难度也就越高。此外不同的国家对于无线电频段使用的分配也有自己的规定,可能一个电子设备在A国能合法使用,但是在B国就得购买工作频率在B国规定频段内的设备进行操作,不仅是为了合法,也是为了避免干扰。

对此PS公司选择把mpu5的射频元件设计成可以更换的模块,这使得mpu5能够使用的频段变得更多,让用户可以根据要求选择最合适的频段,同时也可以根据不同国家的法律灵活得更换符合当地法律的射频模块。这一特点也使得mpu5非常有利于在各个国家进行推广,而persistent systems公司也确实在全球范围内有7个分销商销售其产品。另外要说明的是,虽然mpu5可以快速更换射频模块,但天线也要更换成对应频段的天线,以实现最佳收发效果。

拥有10w功率的s波段模块是最常见的一款模块,在拥挤且复杂的射频环境下具有良好的抗噪性,非常泛用,在大多数关于mpu5的图片中都能看到这款模块。它可以搭配ant2003防水天线,ant2005鹅颈管天线,以及被称为“大香肠天线”的ant2037水平极化天线。

Bas波段的模块是为广播行业专门设计的模块,mpu5作为自组网电台,无需租用服务器就可以快速搭建数据传输网络,带宽高,延迟低,经常被作为摄像机的图传设备使用,在2017年的一则报道中,就提到了mpu5在超级碗等活动中被作为流视频传输系统使用。

在更高频段上工作的c波段模块则是常见于各种商业用途,比如视频流,设施安全,物联网,无人机操作。而在c波段工作的天线也比s波段的天线要长一些。

L波段的射频模块则很少见,在persistent systems早期的mpu5当中偶尔出现。

在mpu5的顶部,除了天线接口以外,还有一个指示工作状态的信号灯,一个可以接受视频流的3D-SGI接口以及一个可以用于开关mpu5以及切换频道的旋钮。该旋钮还有清空数据的功能,只要把侧边卡扣拉下,再把旋钮拨至“Z”档位,mpu5的所有设置和数据都会被清零,防止被敌方取得电台后泄露信息。

Mpu5背面还有三个孔位,可以通过安装配件把mpu5装在各种平台上,或者把其他设备安装在mpu5上共同使用。

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mpu5电台的核心技术manet(mobile ad-hoc network),即移动自组网网络,其原理是多台无线电设备之间相互连接,共同形成一个网络,在没有基站覆盖的情况下进行高宽带数据传输。这个网络中没有特定设备作为主节点,每当有设备加入/退出网络,manet算法都会快速适应节点增减的变化,保持信息传输的稳定性。根据电磁波的特性,频率越高,传输距离越短。一般对讲机的工作频段在400mhz左右,手机的工作频段在2.4G或5G上。mpu5的最大传播距离为4.8km,其工作频率最低也在1350Mhz,与prc152这样在30-512Mhz频率工作的电台相比高了很多。对此,mpu5通过自行组网来满足作战中对网络覆盖范围的要求。多台mpu5进行组网之后,每台mpu5既是发信设备,也是中继节点,对接受的信息进行接力传输,网络中的节点越多,这个网络的覆盖范围也就越广,这使得mpu5在拥有较高的数据传输速度的同时也能拥有较远的传播速度。而manet算法可以选择最合适的节点进行信息传输,减少信息传输速度的损耗。

(网络中的每个节点都可以作为中继对信息进行接力传输)

(由多个节点共同形成的网状网络)

据mpu5的规格介绍,mpu5组网的节点数与跳跃次数都没有上限,在一次测试中,共有320台mpu5成功组成了网络,并在谷歌地图上进行了显示。作为强调移动性的自组网技术,manet不仅不需要路由器、网关就可以快速建立高速传输数据的网络(最大速度可达150Mbps+),也可以让高速移动的车辆,飞行器,舰艇作为通信节点加入网络。

(被操纵的无人装备也是一个可以传播信息的中继节点)

虽然mpu5通常会搭配3根主天线,但是自组网电台与多天线之间并不是充要关系,使用多个天线进行工作的技术被称为“mimo”,我们现在的手机就有4根天线进行信息的收发。相对的,使用单根天线进行工作的技术叫做“siso”,mpu5的前代产品mpu4也是自组网电台,但是只有一根射频天线。而mpu5本身也可以选择使用1到3根天线进行工作。

(使用单根天线进行数据传输的mpu4)

(使用三根天线进行数据传输的mpu5)

(通过配置可以选择让mpu5使用两根或者一根天线进行工作)

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作为通信设备,mpu5在传输语音与实时视频上也非常优秀。作为数字电台,mpu5的语音通讯与模拟电台不同,它并不是通过设置多个频率来实现多个频道通信。mpu5的射频模块上虽然标注了范围,但是只能选择特定的频率工作(如2.272Ghz),不能随时更改。mpu5的多频道通信是通过设置多个IPv4格式的多播地址(multicast address)实现的。监听同一地址的mpu5才可以互相进行对话,不会像常规的电台那样受邻近频道的干扰,正因为这种特殊的通信方式,使得每一个组网群都可以拥有属于自己的16个通讯组。

(图为mpu5的配置界面的一部分,展示了10个通讯频道,它们是通过设置ip地址而非无线电频率进行区分)

mpu5表面没有和其他电台一样有一个自带的ptt(push to talk)按键,只有一个切换频道的旋钮。如果想使用mpu5进行语音通讯,就需要安装22针(即mpu5专用的接头)转接6针接头线缆,然后再连接ptt或者手咪。

想要充分发挥mpu5的功能,就要使用mpu5专用的配件dual ptt。

Dual ptt拥有三种上出线,两种用于连接常规的战术耳机,一种用于连接3.5mm耳机,适于低可视度行动。

dual ptt有两个ptt按键,两个切换频道的旋钮和音量调节旋钮,可以让耳机两边各监听一个频道,按下不同按键可以与对应频道对话,同时按下就可以对两个频道同时说话。dual ptt双面都有背夹安装孔位,可以把dual ptt安装在背心任意一侧,便于用户操作。同时按下两个ptt按键两下,即可进入免ptt模式,不用按着ptt也可以随时在频道里说话,这对于在双手操作枪械,设备的情况下保持交流有很大帮助,比如使用破门锯,穿着防化服,操作机枪,攀爬梯子。双击两个ptt按键后再按住,你便可以对网络里的所有节点,也就是所有成员进行广播呼话,这个音频具有最高优先级,能够实现紧急呼救的功能。dual ptt还拥有语音提醒的功能,在切换频道时,耳机会传出预设的频道名称,用于提醒你切换到了什么频道。而频道命名可以在mpu5配置界面自定义。当mpu5处于低电量时,耳机也会传出语音提醒。

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Persistent systems的工作人员在与spiritus systems的工作人员介绍mpu5时强调mpu5是一台“IP based radio”,这一点在mpu5传输即时视频的方式上也有体现。mpu5上面设有一个3G-SDI接头,可以接入各种监控,摄影设备,如mohoc头盔摄像机,而mpu5自带的h.264编码器也可以对视频数据进行处理。在连接监控设备后,mpu5会生成一个多播地址,任何想访问这个实时视频流的成员只要在mpu5内的atak或者像vlc播放器这些可以播放串流视频的软件内输入这个地址,就可以观看到视频。休斯顿广播公司早在2017年就使用mpu5作为图传设备连接摄影机,将图像传输给摄影团队的各个成员,前文提到的bas射频模块就是为广播行业设计的。如果与mpu5连接的监视器还有改变角度或者切换成像方式的功能,那么只要将监视器再与mpu5连接usb数据线,成员还可以通过输入监视器的ip地址实现对其的远程操控。

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Mpu5不仅能在单一频段实现多频道对话,还可以通过线缆与其他电台相连接,拥有在射频模块频段外通信的能力。mpu5提供的线缆非常丰富,不仅有u329 6针接口,摩托罗拉接口,以及prc163,prc148e的接口,还拥有建伍k头以及背负电台使用的5针接口,也就是说你可以用mpu5连接uv5r甚至是prc150电台,现实中也真这么做过()

(身价9000刀的mpu5与90块的uv5r)

在接入mpu5之后,你可以为被连接的电台设置在dual ptt上要使用的频道与多播地址,这样你不仅可以用dual ptt连接的耳机接受语音,还可以通过dual ptt将语音信号传输到电台中发射信号。而其他人也可以通过向自己的mpu5中输入这组多播地址,使用这台被连接的电台进行通信,这台电台实际上成为了整个小队都可以自由使用的资产。假设你的团队配备了mpu5,与一群使用xts电台的执法单位共同行动,只要有一台mpu5与xts电台连接,那么不仅你的团队可以通过这对电台对执法单位说话,执法人员也可以通过xts电台向这对电台发送信息,与你的团队沟通。当然,接入更多的xts电台会让通信更加稳定。

另一种使用方式是将mpu5与车载卫星通信电台相连接,那么任何人都可以在只携带mpu5的情况下使用卫星通信电台的通信功能。因为mpu5拥有在多个节点跳跃传输信号的特点,因此mpu5可以在城市,地下,森林,海事等复杂环境下保持稳定通信的能力

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Mpu5对外宣传是“世界上第一台基于智能手机的电台”,mpu5内置安卓5.0系统,处理器配置为4核1Ghz,有4g运存,128g储存,就性能而言没法与今年的手机相比,但是就运行atak以及无人机操作软件而言大概是足够了,而mpu5高速的网络传输速率也让实际体验并不差。mpu5的大部分设置都是通过rj45网线连接电脑,在浏览器输入mpu5的ip地址后再wave relay管理界面中完成的,包括组网功能,通话组群设置,编码器,软件安装。虽然mpu5管理页面复杂,功能繁多,但是你不必依次对团队要用的mpu5连接电脑手动配置每一个选项。你可以在完成对一台mpu5的配置之后,将其配置文件导出到电脑上,在连接下一台mpu5时只需导入这个文件就能完成配置。在设置中,你甚至可以为网络中的每一个成员一键安装软件(这下真可以为所有群友一键安装原神了)。

Mpu5的安卓界面可以在电脑的wave relay管理界面中打开;用22针转hdmi数据线连接显示器投屏;用数据线连接手机显示安卓界面,或者使用线缆将mpu5与persistent systems专门开发的专用的rdc作为显示屏。除了安卓系统自带的软件以外,mpu5还带有atak软件,也可以安装其他公司的uav/ugv操作软件,这些软件的操作方式也更符合日常使用智能手机的习惯。

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Mpu5的拓展性也很强大,在机身表面有三个22针接口,persistent systems也开发了大量线缆,包括usb公头和母头,hdmi接头,u328、u329(即北约六针的母头和公头),rj45网线,DB9串行接口,以及eud设备专用的6针接头,甚至还有22针直接u94的接头,有种真兵也用小钢蝎的美()。mpu5相比过去连接多设备的所需的线缆大为减少,同时自己也集合了电台,路由器,电池的功能。在wave relay的系统,有为车辆设计的gvr5,为空地通信设计的追踪天线,可以安装在舰艇桅杆上的MMCU(桅杆通信单元),还有可以安装在k9身上的ghost k9 camera。对mpu5而言,这是拓展了它的功能。对网络成员而言,这是将多种设备都作为全队都可以使用的共同资产。在不久前,persistent systems发布了pt5,这个配件可以让各种wifi设备也接入到mpu5当中,还可以插入sim卡,使用蜂窝网络作为通信线路,进一步加强了mpu5的通信功能。

gvr5

跟踪天线

MMCU桅杆通讯单元

ghost k9 camera

pt5

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操控各型无人机,无人车以及传感器也是mpu5的一个重要能力。persistent systems在2017年推出了一款嵌入式模块,任何开发者都可以通过将该模块集成到自己的无人机上,让其可以利用manet网络进行操作与数据传输,目前已有十几家无人机制造企业与persistent systems进行合作,形成了共同以manet网络作为信息传输基础的无人机生态系统。通过将多个系统集合到一个网络中,不仅可以减少在携带与操作无人机上的复杂性,也可以使得团队中的任何人都可以轻松使用从uav/ugv收集的各种信息。

关于mpu5的基本介绍就到这里,像是目前为止有哪些部队已经装备了mpu5这样的问题,作者暂时没对这方面进行考据了,希望有其他老师进行补充。国内关于mpu5的资料并不多,查找整理起来不容易,希望各位能点赞收藏,支持一下。₍˄·͈༝·͈˄*₎◞ ̑̑