北斗系統(tǒng)在海岸電臺(tái)現(xiàn)代化改造中的應(yīng)用展望

◎ 王俊杰 梁都朝 廣州通信中心鮑晶晶 東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院

北斗系統(tǒng)在海岸電臺(tái)現(xiàn)代化改造中的應(yīng)用展望

◎ 王俊杰 梁都朝 廣州通信中心鮑晶晶 東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院

本文探討了在海岸電臺(tái)現(xiàn)代化改造中，應(yīng)用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的定位與短報(bào)文功能，實(shí)現(xiàn)遇險(xiǎn)通信值守、水上安全信息播發(fā)和無(wú)線電報(bào)等主要業(yè)務(wù)的模型。

北斗衛(wèi)星 海岸電臺(tái)改造 遇險(xiǎn)通信 安全信息播放

1.引言

目前，各海岸電臺(tái)的主要設(shè)備是上世紀(jì)90年代實(shí)施全球海上遇險(xiǎn)和安全系統(tǒng)（GMDSS時(shí)建設(shè)的，目的是利用岸基通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)海上遇險(xiǎn)與安全通信，建立全球性的海上搜救通信網(wǎng)絡(luò)。海岸電臺(tái)的主要業(yè)務(wù)可以劃分為兩大類：公益業(yè)務(wù)及公眾業(yè)務(wù)。公益業(yè)務(wù)主要包括遇險(xiǎn)通信值守和安全信息播發(fā)，公眾業(yè)務(wù)包括無(wú)線電話、無(wú)線電報(bào)等。

根據(jù)電磁波的固有屬性、傳輸特點(diǎn)，無(wú)線電通信方式容易出現(xiàn)信道擁擠，并且具有多徑干擾和明顯的衰落現(xiàn)象，受環(huán)境條件影響明顯，通信質(zhì)量不可靠。另外，覆蓋范圍受到頻率的限定，VHF/MF的有效覆蓋范圍只有100海里，HF的覆蓋范圍雖大，但易受電離層及靜區(qū)影響，在遠(yuǎn)海無(wú)法保證可靠穩(wěn)定的通信質(zhì)量。

另一方面，受到衛(wèi)星通信高速發(fā)展和手機(jī)通信普及的影響，在水上通信總量逐年上升的背景下，海岸電臺(tái)業(yè)務(wù)量仍然逐年減少。為了應(yīng)對(duì)這一態(tài)勢(shì)，國(guó)際海事組織和國(guó)際電信聯(lián)盟正在積極推進(jìn)GMDSS現(xiàn)代化，計(jì)劃于2025年左右全面完成現(xiàn)代化改造。因此，海岸電臺(tái)的升級(jí)改造已經(jīng)迫在眉睫，而正在迅速普及且擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)或許正是理想的改造方向之一。

2.北斗衛(wèi)星系統(tǒng)介紹

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由35顆衛(wèi)星組成，其中5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星、3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。目前已成功發(fā)射22顆。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2020年左右北斗將建成覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)的主要功能包括定位、導(dǎo)航、授時(shí)以報(bào)文通信服務(wù)。其中，短報(bào)文功能是北斗系統(tǒng)相對(duì)于GPS、GLONASS、伽利略等其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所獨(dú)有的功能，這使得北斗系統(tǒng)應(yīng)用范圍更加廣泛。短報(bào)文功能一次可持續(xù)傳送1680 bit (約120個(gè)漢字) 或 480個(gè)BCD 碼的信息，傳輸時(shí)延0.5秒，最高頻度1次/秒，傳輸速率約為1.68kbps。雖然速率不高，但由于其抗干擾性和全球覆蓋能力，使得這個(gè)功能非常實(shí)用。下面僅就北斗系統(tǒng)在遇險(xiǎn)通信值守、水上安全信息播發(fā)、無(wú)線電報(bào)三個(gè)方面的應(yīng)用方式與前景展開(kāi)論述。

圖1　 基于北斗系統(tǒng)的遇險(xiǎn)通信值守模型

3.北斗系統(tǒng)在遇險(xiǎn)通信值守中的應(yīng)用

基于北斗系統(tǒng)的定位功能及短報(bào)文功能，當(dāng)船舶遇險(xiǎn)時(shí)，可以通過(guò)船載北斗終端一鍵發(fā)送包含經(jīng)緯度、航向、航速、MMSI碼、遇險(xiǎn)類型在內(nèi)的DSC短報(bào)文至海岸電臺(tái)，并在短報(bào)文中約定后續(xù)MF/HF SSB或VHF無(wú)線電話的通信頻道或頻率；海岸電臺(tái)接收到來(lái)自船載北斗系統(tǒng)的DSC遇險(xiǎn)呼叫短報(bào)文后立即回送收妥確認(rèn)短報(bào)文，并按約定后續(xù)通信頻率進(jìn)行通信。這樣，就保證了海上遇險(xiǎn)通信DSC不會(huì)受到氣象、距離等因素的影響，在任何天氣、任何海區(qū)都可以穩(wěn)定、可靠、便捷的進(jìn)行遇險(xiǎn)呼叫。此外，海岸電臺(tái)還可以通過(guò)接收到的遇險(xiǎn)船舶位置信息在電子海圖或AIS系統(tǒng)搜索正在附近海域或即將路徑此處的船舶，篩選合適的船舶通過(guò)北斗短報(bào)文向這些船舶定向組播或單播遇險(xiǎn)救援信息，結(jié)合船載北斗衛(wèi)星緊急示位標(biāo)展開(kāi)救援，從而更精確、更科學(xué)地指導(dǎo)救援行動(dòng)。

圖2　 基于北斗系統(tǒng)的遇險(xiǎn)通信值守流程圖

圖3　 基于北斗系統(tǒng)的水上安全信息播發(fā)模型

4.北斗系統(tǒng)在水上安全信息播發(fā)中的應(yīng)用

當(dāng)前海岸電臺(tái)的水上安全信息播發(fā)主要通過(guò)中頻NAVTEX和高頻FEC廣播進(jìn)行定時(shí)播發(fā)，存在單向播發(fā)、覆蓋范圍有限等缺點(diǎn)。使用北斗系統(tǒng)的短報(bào)文系統(tǒng)，不僅可以進(jìn)行不受距離限制的安全信息廣播，更可以實(shí)現(xiàn)由船對(duì)岸主動(dòng)發(fā)起的實(shí)時(shí)點(diǎn)播功能：當(dāng)船舶需要了解氣象、搜救、航行等安全信息時(shí)，可以通過(guò)北斗短報(bào)文功能向岸臺(tái)發(fā)送請(qǐng)求，由岸臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別后通過(guò)北斗短報(bào)文自動(dòng)回復(fù)相應(yīng)類別的安全信息。此項(xiàng)功能從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，更可以在信息類別上進(jìn)行升級(jí)，提供包括港口信息、泊位信息、引航信息等定制化的信息服務(wù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了從單向廣播到雙向點(diǎn)播、從定時(shí)廣播到實(shí)時(shí)廣播、從通信運(yùn)營(yíng)到信息服務(wù)的跨越，使信息播發(fā)更加靈活方便，更符合信息時(shí)代人們獲取信息的日常習(xí)慣。

5.北斗系統(tǒng)在無(wú)線電報(bào)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

無(wú)線電報(bào)業(yè)務(wù)主要是指窄帶直接印字電報(bào)NBDP業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)船岸間、船舶間、經(jīng)岸站延伸到用戶間的自動(dòng)電傳業(yè)務(wù)。而基于北斗系統(tǒng)的短報(bào)文功能，我們一樣可以實(shí)現(xiàn)類似NBDP的各類雙向或多向無(wú)線電報(bào)業(yè)務(wù)。

6.結(jié)語(yǔ)

由于國(guó)際海事衛(wèi)星系統(tǒng)INMARSAT及GPS系統(tǒng)都掌握在外國(guó)政府或公司手中，在使用中容易受人制肘，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)或許是我國(guó)海岸電臺(tái)現(xiàn)代化改造的最優(yōu)選擇方向。北斗系統(tǒng)強(qiáng)大的定位功能以及新穎獨(dú)特的短報(bào)文功能，為實(shí)現(xiàn)海岸電臺(tái)的遇險(xiǎn)通信值守和水上安全信息播發(fā)等主要業(yè)務(wù)提供了天然的優(yōu)良載體，只要稍加開(kāi)發(fā)，就能在這個(gè)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出完全實(shí)現(xiàn)海岸電臺(tái)現(xiàn)有各項(xiàng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用功能，為海岸電臺(tái)在航海保障事業(yè)中持續(xù)發(fā)揮顯著作用提供有效助力。

[1]徐曾強(qiáng).e-Navigation戰(zhàn)略下海岸電臺(tái)發(fā)展的思考.中國(guó)新通信,2015.15.

[2]李作虎,吳海玲,汪陶勝,王如龍.北斗海事國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)總體研究及發(fā)展思考.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2015.04.

[3]石晶,劉婧,史永恒.全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)通信現(xiàn)狀及缺陷.中國(guó)水運(yùn),2014.06.