GMDSS.docx

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GMDSS

GMDSS

第一章、GMDSS的基本概念

GMDSS（GlobalMaritimeDistressandSafetySystem）的缩写，及全球海上遇险及安全系统，它是一个服从于《1979年国际海上搜救公约》的全球性通信网，是国际海事组织（IMO）为建立有效的搜救程序，并进一步完善海上通信手段而构建的一整套综合通信系统，其基本目的是为了最大限度地保障海上人命和财产的安全。

IMO:

InternationalMaritimeOrganization

一、GMDSS的功能和作用

GMDSS系统的基本作用是船舶遇险时能迅速有效地报警，岸上的搜救机构和遇险船附近的其他船舶能够立即获得遇险船的报警信息，并保证在最短时间内进行协调救助，从而加大搜救的成功率；系统还提供紧急、安全通信和播发海上安全信息，以保证船舶的航行安全；同时系统还满足传播常规业务通信的要求。

具体来说，GMDSS系统有以下7方面功能。

1.遇险报警（基本功能）

立即有效向岸基救助协调中心（RCC）和附近其他船舶发送遇险信息，包括遇险船识别、船位、时间、遇险性质及其它。

船对岸、船对船、岸对船三个方向

RCC:

RescueCo-ordinationCentre

2.搜救协调通信

接收到遇险报警后，RCC与遇险船、参与救助的船舶、飞机和其它有关搜救机构间的协调搜救通信

3.现场通信

遇险船、搜救船、飞机之间通信，多用MF/VHF频率

4.寻位

指救助船、飞机发现并找到遇险船舶、救生艇或幸存者。

EPIRB/SART.

EPIRB：

Emergencypositionindicatingradiobeacons

SART：

SearchAndRescueRadarTransponder

5.海上安全信息（MSI）的播发和接收

为保证航行安全，系统发布航行警告、气象警告和预报及其它海上紧急安全信息，通过NAVTEX，Inmarsat的EGC系统，MF（HF）NBDP方式播发，船台接收并打印。

MSI：

MaritimeSafetyInformation

NAVTEX：

NavigationalTelex

NBDP：

NarrowBandDirectPrinting

6.常规通信

除遇险、紧急、安全通信外的船舶业务和公众业务通信。

7.驾驶台对驾驶台通信

驾驶台对驾驶台通信用于狭窄水道和繁忙水道中航行的船舶间联系。

二、GMDSS组成

系统主要使用了卫星通信系统和地面通信系统，从功能来分还包括定位寻位系统和MSI播发系统。

1.卫星通信系统包括Inmarsat系统和COSPAS/SARSAT系统，主要船载设备有：

Inmarsat-A/B/C/F/M/P站，1.6GHzEPIRB,406HzEPIRB。

2.地面通信系统指MF/HF/VHF通信分系统，主要船载设备有：

MF/HF无线电话设备、VHF无线电话设备、MF/HF和VHF数字选择性呼叫终端（DSC）、窄带印字电报（NBDP）终端等。

3.定位系统由COSPAS/SARSAT极轨道卫星搜救系统和406HzEPIRB构成。

寻位系统由搜救雷达应答器（SART）和搜救船的9GHz雷达组成。

4.MSI播发系统主要包括NAVTEX系统，Inmarsat的EGC系统。

NAVTEX系统由各国主管部门指定的岸台在518KHz频率上定时播发MSI，船载台自动接收并打印。

EGC系统主要在A3海区接收MSI。

三、GMDSS海区和船载设备

1.海区的概念

A1海区：

指VHF岸台覆盖范围内的海域，一般为25海里为半径的海域范围。

主要由各国国家公众岸台建设情况决定。

用于遇险、协调、常规通信，MSI用NAVTEX系统。

A2海区：

指MF岸台覆盖范围内的海域（不包括A1海区），一般为150海里为半径的海域范围。

主要由各国国家公众岸台建设情况决定。

用于遇险、协调、常规通信，MSI用NAVTEX系统。

A3海区：

Inmarsat静止卫星覆盖区（不包括A1、A2海区），一般指南北纬70度以内海域。

A4海区：

指A1、A2、A3海区以外的海域，即南北纬70度以外到两极之间的海域。

A3、A4海区的通信网由Inmarsat系统、HF通信系统及COSPAS/SARSAT搜救卫星系统等组成，由IMO和Inmarsat组织统一规划和管理。

MSI通过Inmarsat的EGC系统和HF的NBDP实现。

2.GMDSS设备配备要求

300总吨以上的货船和国际航线上的客船均应配置满足GMDSS要求的无线电设备，配置原则如下。

船舶应按航行的海区提供执行GMDSS功能的设备

船舶配置的无线电设备应至少能在两种无线电分系统中工作，以提供两种以上的通信方式，每种方式应能采用独立设备执行连续报警功能。

（可以双配相同设备、也可以配不同设备）

每种船载设备能执行两种以上功能，并与两种以上的设备进行通信。

设备应操作简单、可靠，且可无人值守。

救生艇配置无线电设备的目的是用于现场通信和发出寻位信号，便于现场搜救。

A1

A1~A2

A1~A3

A1~A4

备注

VHF无线电话+DSC+DSC值守设备

√

√

√

√

MF/SSB无线电话+NBDP+DSC+DSC值守设备

√

MF/HF/SSB无线电话+NBDP+DSC+DSC值守设备

√

√

A1~A3或用Inmarsat船台

Inmarsat-B/C/F+EGC接收机

√

A1~A3或用MF/HF设备

406HzEPIRB

√

√

√

√

NAVTEX接收机

√

√

√

√

9GHzSART

√

√

√

√

每船2台

便携式VHF双向无线电话（16信道+1信道）

√

√

√

√

每船3台

四、GMDSS的实施和发展现状

1.无线电人员配置要求

一级无线电电子员证书，操作兼电子通信技术知识

二级无线电电子员证书

通用操作员证书，操作

限用操作员证书

2.GMDSS设备的有效性和维护要求

满足要求才能离港

船舶应有制造商说明书及维修手册，备有适当的工具、备件和测试设备。

方案：

A1、A2海区双套设备、岸上维修、海上维修之一即可

A3、A4海区至少使用双套设备、岸上维修、海上维修中的两种。

3.GMDSS发展现状

岸台的建设

SSAS（ShipSecurityAlertSystem）、VDR（VoyageDataRecorder）、AIS（AutomaticIdentificationSystem）、LRIT（Long-RangeIdentificationandTracking）等系统的引进。

第二章、电波传输和船用天线

任何无线电通信系统都包括发射端、无线电波传播、接收端三个环节。

一、无线电波的基本概念

1.电磁波基本概念

无线电波就是空间传播的电磁波，传播过程就是狡辩的电磁场向前波动的过程。

它具备波的反射、折射、散射、绕射、吸收等特性，传播中电磁波强度会衰减、传播方向、速度也会变化。

电磁波包括无线电波、红外线，可见光、紫外线，X射线、宇宙射线等。

2.频率、波长和速度的关系

λ=v/f

其中v为传播速度，只与传播介质有关，空气中和真空中都近似认为是每秒30万公里，λ为波长，它决定了传播特性，f为频率。

3.无线电波的波段划分

按波长分

波长

按频率分

频率

传播方式

主要应用

超长波

100-10km

超低频（VLF）

3-30KHz

地波为主

远距离通信

长波

10-1km

低频（LF）

30-300KHz

地波为主

远距离通信、导航

中波

1km-100m

中频（MF）

300KHZ-3MHz

地波为主

广播、导航、通信

短波

100-10m

高频（HF）

3-30MHz

天波为主

中长距离通信、广播

超短波

10-1m

甚高频（VHF）

30-300MHz

直射波为主

短距离通信、电视、雷达

微

波

分米波

1-0.1m

特高频（LHF）

300M-3GHz

直射波为主

通信、电视、雷达

厘米波

0.1-0.01m

超高频（SHF）

3-30GHz

直射波为主

中继通信、卫星通信、电视通信

毫米波

0.01-0.001m

极高频（EHF）

30-300GHz

直射波

二、无线电波的传播

无线电波的传播方式与其频率有关。

根据这一特性，无线电波的传播主要有以下几种：

1.地波传播：

无线电波沿地球表面传播称为地波传播。

超长波，长波、中波具有绕射特性，能随地球的曲率而围绕地球表面传播，其频率越低（波长越长），则传播距离越远，反之则近。

由于地波传播作用距离远，稳定性好，基本上不受气候条件的影响，因此被广泛应用于远距离通信、广播等。

如各广播电台的中波节目均以地波方式传送。

图1地波传播

2.天波传播：

是指电波通过距地面50—80KM以上的电离层的反射作用来实现传播的，围绕着地球表面有一层厚度约为400KM的电离层，具有对相应频率的电波反射的特性。

当电波频率较低时（如中、低频），电离层对其吸收较强，当电波频率较高时（如甚高频），则会穿透电离层而不能反射。

只有在短波波段内才能有良好的反射，如图2所示：

图2天波传播

3.视距传播：

视距传播又叫直射波或直线传播。

是指在视距范围内，电波从发射天线到接收天线的直线传播，如图3所示：

实际上，由于大气层是不均匀的介质，各处的气压、温度、湿度等等都随高度不同而变化，因此，电波在空间传播过程中也存在着折射现象。

既其空间传播路线不全是直线，而是略为向下弯曲。

同时视距传播除了直射波之外，还有一部分能量经由地面反射而形成反射波及对流层和电离层的散射传播，因此，视距传播的作用距离比理论上要大些。

不考虑发射机功率、天性特性、接收机灵敏度，只考虑地球曲面因素的视距传播距离公）：

D=4.12（

+

），

h1，h2为收发天线高度，单位是米。

D为通信距离，单位是公里。

三、各波段电波传播特点

1.中波传播

白天地波传播为主，距离200海里左右，晚上因电离层原因，可以地波、天波同时传播，距离较白天远。

因为多径效应，有衰落现象。

电波的衰落现象：

由于电波的传播往往是经过几条不同的途径到达接收点，因此，到达同一接收点的几个信号的场强之间会有相位差，当相位差正好为0°或360°时，场强叠加后增强；当相位差为180°时，场强经抵消而减弱。

在电离层高度及密度变化剧烈的时候，相位差变化也较大，于是接收的强度在不断地改变着，甚至有时接收完全停止，这就称为衰落现象

2.短波传播

地波衰减很快，传播不远

天波传播距离远，但不稳定

存在衰落现象

存在寂静区

静区现象：

在离短波发信机较近和较远区域能收到信号，而中间段却有一地区收不到信号，这个现象称为静区，短波通信中，因为工作的频率较高，地面吸收损耗大，所以依靠地波传输的距离较短，而靠天波传输时，天波要通过电离层的反射传播到地面。

且每个频率的天波能否有效地反射到地面，与电磁波射向电离层的角度有关。

恰能使电波反射回地面的射角称为临界角，小于这个角的电波就不能反射回地面，频率越高，临界角越大。

因此，用某一频率工作时，在天波最小的可达距离与地波最大可达距离之间是收不到讯号的，产生静区现象，静区的大小主要由所用的工作频率，电离层情况，通信地段，发射和发射功率等因素所决定，船台处于静区时，船舶电台可试用降低工作频率的方式进行通信联络。

：

综上所述，短波通信的最大缺点就是受电离层影响大。

所以，偶然出现讯号忽强忽弱的情况，我们在信号差时，首先检查天线及联接电缆、接地线，在确认无误时应考虑是否出现衰落现象或静区现象，对付这两种现象的最有效方法就是改变通信频率，或离开当前所处地段再设法联络。

3.超短波和微波传播

频率在30MHz以上的电磁波的传播方式都为直射波。

视距传播（直线传播）可简单地理解为直来直去传播电波。

它的传播比较稳定，通信质量高，传播损耗小，适合于近距离通信、电视等。

船用甚高频无线电话就工作于视距传播方式。

四、常用传播天线介绍

1.船舶常用的地面系统天线

T型和г型天线

直立桅杆式天线

鞭状天线

2.船舶常用的卫星天线

全向型天线，C站使用

抛物面天线，B、M、F站使用

3.船用天线的安装和维护

牢固性，抗11级以上风

远离桅杆

注意绝缘

良好焊接

远离人员可触及的地方

第三章、国际移动卫星通信系统

国际移动卫星组织（原国际海事卫星组织），全称：

InternationalMaritimeSatelliteOrganization，缩写为INMARSAT。

全球86个签约国、260个合作机构组成的商业机构。

一、Inmarsat系统概述

1.Inmarsat设备与业务

提供海上和陆上通信业务，终端分为B/C/M/F/P等站，提供数据、语音、图像传输等业务。

2.Inmarsat卫星

五颗三代卫星，64E（印度洋），15.5W（大西洋东区），178E（太平洋），54W（大西洋西区），25E（西印度洋-辅助卫星），支持64K准宽带数据业务和永久在线需求。

三颗四代卫星，64E（印度洋），54W（大西洋西区），第三颗备用，支持432K宽带数据业务和永久在线需求。

3.Inmarsat系统优势

即使、可靠、无干扰、容易使用，无需基站

除两极外任何地区、任何时间都可使用

无月租费，按通行时间或流量计费

二、Inmarsat系统组成和工作原理

空间段，卫星通信地面网络、卫星移动通信终端（MES）组成

1.空间段（卫星）

静止卫星，覆盖1/3地球表面积，相邻卫星区相互重叠覆盖，南北纬76度以上不能覆盖。

星区之间通信由地面站转发。

2.卫星通信地面网络

网络操作中心（NOC：

NetworkOperationsCenter），位于伦敦

卫星操作中心（SOC：

SatelliteOperationsCenter），位于伦敦

测控站（TT&C），每洋区一个，必要时可以替代SOC工作

网络协调中心（NCS：

NetCoordinatingStation），每洋区一个。

地面站（LES:

LandEarthStation），每洋区有多个，其中一个兼作本洋区的NCS。

地面站只能和本洋区卫星直接通信，并提供与地面通信网络的接口。

3.卫星移动通信终端

各种卫星移动终端性能和支持的业务见下表

Inmarsat-B

Inmarsat-M

Inmarsat-C

Inmarsat-Mini-M

Inmarsat-F77

应用前景

替代A站在即后起担当重负

向小型化过渡的桥梁

完全定位的保障经济实惠的选择

最小型的卫星电话最红火的市场需求

现在及未来的趋势，传输大批量数据及图象

启动时间

1993

1993

1991

1997

2002

业务实现

话音电传（2.4kbps）

传真，数据（9.6kbps）

高速数据（55/64kbps）

话音（4.8kbps）

传真（2.4kbps）

数据（2.4kbps）

电传自移动端传真数据（600kbps）

EGC轮向数据报告，Email服务

话音（4.8kbps）

传真（2.4kbps）

数据（2.4kbps）

话音（4.8kbps）,保密话音（3.1kHz）

传真（2.4kbps）,低速数据（2.4kbps）

高速数据（64kbps）,MPDS、ISDN、Email服务

遇险专用信道功能

通信方式

实时

实时

存储转发

实时

实时+包转发

终端重量

25kg

9-12kg

2.5-5kg

2.2kg

天线

方向性

直径约1米

方向性

平板天线阵

全向性

小陀螺状

方向性

A4纸大小

定向性

直径50-60厘米

收发频率

发射：

1625.5-1660.5MHZ 接收：

1525.0-1559.0MHZ  GPS:

1575.42MHZ

信道间隔

20kHz

10kHz

1.25/2.5/5kHz

1.25kHz

1.25kHz

功耗

收：

75W发：

180W

收：

28W发：

105W

收：

15W发：

110W

收：

0.8W发：

12W

EIRP

33/25dBW

25/19dBW

14dBW

17/11dBW

G/T（dB/K）

-4

-12

-23

-17

其他特点

可加密多种接口终端有海用陆用便携车固定式

终端有海用陆用便携和固定式

有海用陆用可内置GPS或外挂

有SIM卡操作可加密内置电池备用50小时可充电

另外可以传输高速数据即时图象和声音

服务对象

适于所有A用户且尤用于野外通信政府军队保密通信高速数据

商旅政府官员偏远野外作业者

海上船舶遇险安全定位管理陆上车队跟踪管理水利电力数据采集

商旅政府官员偏远野外作业者各类需要及时通信的陆上用户

灾害、新闻现场的即时图象语音传输

第四章、MF/HF无线电通信设备

一、单边带通信概述

1.通信的概念

通信就是将信息从一地向另一地传递的过程。

无线电通信就是用无线信道通信。

2.单边带通信原理

单边带无线电台的调制形式是调幅制，在调幅波里有载频、上、下边频三部分，其中载频（载波）不具有信号的内容，被调制的信号对称地包容上、下两个边带之中。

其中任一边带信号即包含全部被调制信号内容，这样，我们滤掉载频和一个边带，只发射另一个边带信号，也能传送全部信号，在接收机中，附加一个与发射机相同的载频，并与接收的单边带信号一起还原为语声信号，这叫单边带通讯。

我们可以看出，单边带就是除掉载频和一个边带剩下的另一个边带。

英文简称SSB，按所得到的是上，下边带可分为USB，（上边带），LSB，（下边带），统称SSB。

目前，我司所用的方式为上边带。

从数学推导公式可以看出。

从语音到单边带信号实质上是一个线形频率搬迁过程，反之亦然。

由于推导过程繁琐。

此处略去。

3.单边带通信的特点

频带窄，由于单边带省去载频和另一个边带，因此，频带可节约一半。

这样，在相同波段内，所容纳频道数目可增加一倍，大大提高短波波段的利用率。

功率小：

由于省去载波和另一边带，在接收机获得同样信噪比时，所需功率只要双边带电台的1/6。

当两种电台的功率一样时，则单边带接收的信噪比提高，通信距离增加。

也就是说，单边带制能获得更好的通信效果。

抗干扰性能较强：

由于衰落现象是对不同频率而言的，双边带制中，如果载频的特点正好衰落，则整个信号变得不稳定。

而单边带不存在载波，而在一个边带内不同频率分量的衰落不会影响话音的可懂度。

也就是说，单边带制的选择性衰落现象要轻得多，即抗干扰能力较强。

频率稳定性要求高：

同于不传播载波，而调制，解调信号要求载波要严格一致，这样收发信号机内部就要有一个极稳定的频率源，使二者频率高度一致。

当频率合成技术发展成熟后，这一问题得到了很好的解决。

目前我们可以做到的信道间隔为100HZ，频率稳定度为

。

二、MF/HF电台组成及工作种类

1.MF/HF电台的组成和工作方式

船用MF/HF电台实现船舶间和船岸间的中远距离通信，并可以转接陆上有线网络。

一般由控制台、收发单元、天线调谐器、电源等部分组成

工作方式分为单工、双工、半双工

2.MF/HF电台的工作种类

工作类型表示方法

第一位字符是字母，表示主载波的调制方式：

A（双边带调制）、B（独立边带）、C（残留边带）、F（频率调制）、G（相位调制）、H（单边带全载波）、J（单边带抑制载波）、R（单边带减幅载波）。

第二位字符是数字，表示调至信号的性质：

1（不用调制副载波的单路的包括数字的信息）、2（采用调制副载波的单路的包括数字的信息）、3（单路的包括模拟的信息）、7（双信道或多信息，包括量化或数字的信息）

第三位字符是字母，表示所发送信息的类型：

A（人工接收的无线电报）、B（自动接收的无线电报）、C（传真）、D（数据传输）、E（无线电话）、F（电视）。

船用电台主要工作种类

J3E:

即单边带电话

R3E：

减幅载波单边带电话，载波用于收发同步

H3E：

全载波单边带电话

A1A：

双边带单路人工抄收报（等幅报）

F1B（J2B）：

调频单路自动接收报，NBDP和DSC与电台连接使用，实际上是FSK（移频键控）

F3E（G3E）：

调频（调相）单路无线电话，VHF使用

F2B（G2B）：

调频（调相）单路自动接收报，DSC与VHF连接使用

三、MF/HF发射机

1.MF/HF发射机的主要性能要求

工作频率和工作方式:

1.6-30MHz,F1B\J3E\H3E

频率稳定度

输出功率：

60-400W（HF），《=1500W

持续工作时间

控制和指示

保护措施

2.MF/HF发射机的工作原理

激励器（调制器、边带滤波器、混频器、低通滤波器）

功率放大单元

天线调谐网络

频率合成器单元（鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、可变分频器、本振）

电源单元

四、MF/HF接收机（略）

第五章、数字选择性呼叫及DSC终端

数字选择性呼叫DSC（DigtialSelectiveCalling）是遇险通信的主要设备，具有遇险报警、遇险确认和预先转播的功能。

在常规通信中具有选择性呼叫、值班守听、船舶查询等功能。

一、DSC设备的组成和技术特性

1.DSC终端的组成

调制解调器、微处理器、存储器、输入输出设备

2.DSC终端的功能和主要技术性能

功能：

遇险呼叫、全呼、群呼、海呼、选呼、自动/半自动业务呼叫

性能：

呼叫序列能编辑、MMSI码可输入、船位信息可自动更新、收到遇险报警和相关呼叫能报警等

3.DSC呼叫的类别

遇险呼叫、紧急呼叫、安全呼叫、船舶业务呼叫、常规呼叫

4.DSC终端的识别码

DSC船岸电台的海上移动业务识别码（MMSI）由九位数字组成，还设置了群呼识别码。

船舶电台：

MIDXXXXXX。

岸台：

00MIDXXXX

群呼码：

0MIDXXXXX

MID为海上识别数字，我国分配到的为412、413，目前413尚未使用。

二、DSC呼叫序列的组成

呼叫序列包括下列内容：

点阵（起始码）

定相序列

格式符（说明呼叫性质）

地址（被呼叫地址）（遇险呼叫没有被叫地址）

呼叫类别（优先级）（遇险呼叫由格式符表示，也没有优先级，实际上是最高级）

自识别（自己的九位MMSI码）

电文1（表示遇险性质）1个字节

电文2（表示遇险坐标）10个十进制数，第1为表示象限，2-5表示纬度，6-10表示经度。

电文3（表示遇险时间）4个十进制数，UTC时间，小时和分钟各用2个数

电文4（表示遇险船舶要求的遇险通信使用的手段，默认为无线电话）

序列终止符

差错校验符

第六章、甚高频（VHF）无线电通信

VHF通信是水上移动业务中近距离通信的一个系统。

GMDSS系统规定A1海区必备。

一、VHF通信概述