GMDSS培训教材.docx
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GMDSS培训教材
第一节GMDSS系统基本概念和功能
GMDSS是GloblemaitimeDistressandSafetySistem的缩写，即全球海上遇险和安全系统。
该系统是国际海事组织（IMO）改善旧的海上遇险与安全通信，建立新的搜救程序，并用来进一步完善海上常规通信的一整套综合系统.
全球海上遇险与安全系统（GMDSS）是IMO用以改善原有海上遇险与安全通信，建立新的搜救通信程序，并用来进一步完善常规海上通信的一整套综合系统。
该系统自1992年2月1日起实施，它的主要功能是：
保障遇险船舶能够使用多种手段及时、可靠地发出报警，并被搜救部门和其它船舶收到；保证畅通的搜救协调通信及救助现场通信；提供各种方式和手段预防海难事故的发生；为日常的公众通信服务；以及在狭水道航行时提供驾驶台的通信服务等。
1999年2月1日以后，所有国际航行和国内沿海航行船舶均应配备符合GMDSS系统所要求的设备。
实现GMDSS功能的设备包括卫星船站、数字选择呼叫终端（DSC）、窄带直接印字电报装置（NBDP）、中高频、甚高频遇险通信系统、海上安全报文播发系统及其接收设备（NAVTEX）、应急无线电示位标（EPIRB）、搜救雷达应答器（SART）、双向无线电话等。
GMDSS的基本功能有：
一、遇险报警
遇险报警是指遇险船或遇难者向救助单位或协调救助单位迅速而有效地发射遇险信息。
报警的方向是向岸上某一搜救协调中心（RCC）和附近的船只，称为船对岸和船对船的报警。
RCC收到报警信息后，通过岸台或岸站将此报警信息传送给有关搜救机构和遇险船或遇难者附近的某一船只，去营救或监护，该方是报警称为岸对船的报警。
这种全方位的遇险报警方式，具有信息传送快、成功率高等优点。
二、搜救协调通信
搜救协调通信是指收到遇险报警后，RCC与遇险船、参与救助的单位、陆上其它有关搜救中心和机构之间为协调搜救活动而进行的通信。
这种通信是双向的，可使用无线电话和电传，通过地面通信系统和／或卫星通信系统来进行，这主要取决于船载设备及海事发生的海域。
三、现场通信
在救助现场，救助指挥者、遇险船或救生艇、参与救助的单位间的通信称为现场通信。
现场通信主要使用中频（MF）和甚高频（VHF）无线电话或电传。
四、现场寻位
遇险现场海况往往较恶劣，遇险船或幸存者现在的位置与报警时提供的位置信息间往往存在一定的误差。
为尽快找到幸存者、遇险船或救生艇，需要它们向救助船或飞机提供引航信号，这就是寻位。
GMDSS中寻位是靠雷达应答器（SART）和救助船或飞机上的雷达完成的。
五、常规通信
遇险、紧急与安全通信以外的有关船舶业务和公众业务的通信称为常规通信。
其中有些通信从本质上讲也是为了保证船舶航行的安全，如引航和拖轮需求、货物情况、有关修理、备件需求等。
常规通信可使用电话或传真方式，通过地面通信系统和／或卫星通信系统来进行。
六、驾驶台对驾驶台通信
驾驶台与驾驶台之间（即船与船间）为相互安全避让等而进行的通信称为驾驶台对驾驶台通信。
此通信是用无线电话经VHF电台进行的。
GMDSS的所有功能都是基于航行安全这个角度，其中遇险报警功能是最基本的，只有成功的报警才能提供及时恰当的救助。
数字选择性呼叫终端（DSC）
数字选择性呼叫终端设备（DSC）必须是与中频、高频、甚高频收发信机结合起来使用，是MF/HF/VHF通信设备的一种终端，它具备遇险报警、遇险确认和遇险转播的功能，同时也具有选择性呼叫、值班守听和船舶查询等功能，DSC有三种类型：
A型设备能满足CCIR493-4技术特性和CCIR541-3操作特性中所有功能的设备；
B型设备是一种简化设备，适用于中小型船舶装载要求，仅用于VHF和MF波段；
C型设备在VHF设备上附加一个DSC编解码器，工作在VHF70频道上，专用于发射/接受遇险报警。
第二节GMDSS系统中的设备及其功能
一、地面通信系统及船用设备
地面通信系统是指使用MF/HF/VHF频段的通信设备及其终端来完成GMDSS功能的分系统。
该系统由船台、岸台和经由岸台中转的国际／国内公众通信网或专用通信网用户构成。
船用设备包括MF/HF通信设备、VHF通信设备、数字选择性（DSC）终端设备、窄带直接印字电报（NBDP）终端设备、NAVTEX接收机、雷达应答器（SART）、VHF和卫星方位标（EPIRB）等。
MF/HF/VHF通信设备是主体，所有终端都必须通过它们才能实现通信。
其冲，DSC终端具有遇险报警、遇险确认、遇险转播、呼出某一电台及接通陆地网的某一用户等功能。
按照电波传播方式，MF/HF/VHF频段的设备分别用于中／远／近距离的通信。
船舶遇险时，遇险报警（包括遇险转播和确认）用DSC进行，岸台收到后立即转往有关搜救协调中心（RCC），RCC将通知有关搜救单位或遇险船的附近船实施救助行动。
搜救协调通信选用MF/HF/VHF频段的适当频率进行，而现场通信基本上使用VHF/MF波段的CH16/2174.5kHz/2182kHz，以电话或电传方式进行。
救助现场的寻位（寻找遇险船或人的位置）靠SART并通过救助单位上的雷达来进行。
船舶间会遇避让通信是靠VHF电话来进行的。
除此之外，在常规通信中，地面通信系统还可用于船岸用户间自动或半自动电话业务、电传业务的通信。
二、卫星通信系统及船用设备
GMDSS中使用了两种卫星通信系统，即INMARSAT系统和COSPAS-SARSAT系统。
使用的船用设备有：
INMARSAT-A/B/C船站，1.6GHzEPIRB,EGC接收机，406/121.5MHzEPIRB。
1、INMARSAT系统
INMARSAT系统由岸站（LES）、卫星（空间段）、船站（SES）、网络协调站（NCS）和网络控制中心（NCC）组成。
NCC位于英国伦敦的INMARSAT总部，其任务是监视、协调和控制INMARSAT网络中所有卫星的工作运行情况。
NCS共有4个，在大西洋西区（AOR-W），大西洋东区（AOR-E），印度洋区（IOR）和太平洋（POR）洋区中各有1个，其作用是分配、控制和监视各洋区内地球站间的通信信道。
目前，在赤道上空静止轨道上运行了4颗卫星，每个洋区有1颗工作卫星覆盖本洋区，并有备用卫星以防不测。
岸站（LES）是INMARSAT网络与国际电信网络间的桥梁，通过它可实现船站（SES）与陆地用户间的直接通信，每个LES至少应开放电传和／或电话业务。
目前，INMARSAT组织开发的满足GMDSS要求的卫星通信系统有INMARSAT-A/B/C/E四种，每一系统均利用相同的空间段设施（4颗卫星），只是每一系统要求（LES）（包括NCS）能单独处理各自系统信号的收和发。
同样，每一系统对船站的（SES）的要求也不一，甚至船站的识别码结构也不同。
2、COSPAS－SARSAT系统
COSPAS－SARSAT系统是用来确定三种信标位置的全球搜救卫星系统，这三种信标是航空信标（ELT）/EPIRB/PLB（陆用信标）。
整个系统由紧急信标、卫星、本地用户终端（LUT）和任务控制中心（MCC）组成。
本系统现使用5颗极低轨道卫星。
船舶遇险时经人工或自动启动的406/121.5MHz卫星EPIRB就会发出遇险信号，该信号被经过它上空的卫星收到后转发本地用户终端（LUT）。
LUT测出信标的位置后，连同警报信息一起通过MCC通报给RCC和其它任务控制中心（MCC）或有关的RCC，救助行动即行开始
第三节GMDSS船载设备配备与要求
IMO于1988年10月通过的SOLAS公约修正案规定，每一公约船应按其工作的航区配备相应的无线电设备，也就是说船载设备应与其所航行的航区相适应。
在GMDSS中，根据岸台使用的各种频段无线电波的覆盖范围共划分为四个航区，有时也称海区。
一、GMDSS的海区划分
A1海区：
至少有一个VHF岸台的无线电话覆盖的区域，在该区内能提供连续有效的DSC报警，这个区域可由缔约国政府规定；
A2海区：
至少有一个MF岸台的无线电话覆盖的区域，在该区内能提供连续有效的DSC报警，这个区域可由缔约国政府规定，但不包括A1海区；
A3海区：
在INMARSAT静止卫星的覆盖范围之内，能提供连续有效的DSC报警的区域，但不包括A1海区和A2海区；
A4海区：
A1、A2和A3海区以外的区域。
当在上述各海区中航行时，若船舶发生紧急情况，要求能够提供连续报警。
二、船载设备配备原则
GMDSS中，船舶配备的设备除应与其相应的航区适应外，还应满足GMDSS功能的要求。
船舶设备配备的原则如下：
第一，船舶根据其航区提供执行GMDSS功能的设备；
第二，船舶应能至少以两种分开的独立的手段来发射船到岸的遇险报警；
第三，每一种设备应能执行两种以上的功能，如遇险报警、协调通信和常规通信等；
第四，设备应操作简单，工作可靠，并做到无人值守，自动报警；
第五，救生艇配备无线电设备的目的应该是完成现场通信，以及发出寻位信号，以便顺利地与搜救船只或飞机相配合，完成对救生艇的救助。
三、不同航区船载设备的配备与要求
根据《1977年国际渔船安全公约》的《1993年协议书》规定：
对等于、大于和小于45米在A1、A2、A3、A4不同航区航行的船舶，配备安全通信设备要求如下：
表中的中频（MF）和中/高频（MF/HF）无线电装置，应具有DSC和电话功能。
VHF应在2005年2月1日或主管部门可能确定的其他日期之后具有DSC功能。
表1-1小于45米的船配置要求
设备名称
L<24
m
L≥24m
A1海区
A2、A3海区
甚高频无线电装置（VHF）
11）
乃位台克斯接收机（NAVTEX）
12）
卫星紧急无线电示位标（1.6GHz或406MHzEPIRB）
13）
中频无线电装置（MF）
根据实际海区任选一种1）
中频/高频无线电装置（MF/HF）
INMARSAT船舶地球站
救生艇筏双向甚高频无线电话（Two-wayVHF）
24）
35）
搜救雷达应答器（SART）
25）
渔船用无线电话（27.50MHz～39.50MHz）
1
1
1
1）永远处于编队作业的辅船可免配
2）中文航行告警业务开展前可以免配
3）船长小于37m的现有船应在2005年2月1日或主管机关可能确定的其他日期之后要求配备；
4）仅对渔政船及渔监船有此要求
5）船长小于37m可减少1只
SART的组成及简要工作过程
天线是一个收发共用的缝隙天线。
具有全向水平方向性，环行器相当于一个收发天线转换开关，分时发射和接收信号。
接收部分包括检波器和视频放大器，对雷达信号检波和放大．计时部分包括同步电路、分频器、基准振荡器和抑制电路，它由所接收的雷达信号控制，其作用是产生重复周期1mS同步信号，作为时间的基准，控制指示灯闪烁，产生100µS放波：
抑制100µS以内无其他信号的干扰、使发射部分（包括锯齿波产生器、调制器和微波固态源）在lOOµs宽度内产生12个按锯齿波规律变化的调制信号，最后在100μS内产生12个大约1µS的雷达射频脉冲经环行器、天线，向搜救船舶和直升飞机发射。
在未收到搜索雷达信号前，SART一直处于职守状态，接收到导航雷达搜寻信号后，经检波和视频放大，触发定时部分的同步电路，产生同步信号，同步信号驱动指示灯，使它改变闪烁速度。
根据指示灯的闪烁速度是否改变，SART持有者可得知是否有搜救船舶或直升飞机在靠近他们．同步脉冲又去触发定时分频电路产生100µS宽的波门信号有三个作用（见图6-4）：
一是用它打开微波振荡源．使其在100µS以内发射信号；另一个是在100µS内产生12个锯齿波．每个锯齿波周期为8．33µs，其正程为7.5µs：
该信号加到微波振荡源决定振荡频率的变容管上，使微波振荡源的频率在7.5µs内产生线性调频，这样可使3cm（9GHz）的搜救雷达在一个频率段范围内都可以收到应答器发出的应答信号，增加了工作的可靠性和发现概率；第三是100µs宽的方波再去触发产生方波作为禁止信号，用于在收到导航雷达发来的搜寻信号后立即封锁应答器接收机的视放，使应答器在发射100µS射频信号的同时，不再受外来信号的触发，保证应答器的正常发射工作。
实际上，雷达应答器在100µS宽的方波内发射12个射频脉冲信号，而且每一个射频脉冲都不是单一的射频频率，而是一个线性变化的频率段（是9200MHz～9500Mhz中的一段，大约9320MHz～9375MHz左右）。
怎样才能在脉冲期间得到一个线性变化的频率呢？
又怎样使发射变为脉冲信号呢？
主要靠12个线性锯齿波和12个脉冲，在时间上精确的配合（见图2-4）去共同调制微波固态源所获得的。
搜救雷达收到应答器的应答信号并检波后，就得到相应于该雷达能响应的频率范围的12个脉冲信号，就可以在雷达屏幕上显示出应答信号，这个应答信号就是等距的12个同方位亮点，据此可以测定目标的距离和方位。
在荧光屏上由于天线的转动，12个亮点就变成12个圆弧，圆弧的中心就是应答器的方位，屏幕中心到最近的第一个圆弧，就是搜救船到应答器的距离。
SART平时处于接收状态，只有雷达的搜索信号（触发脉冲）作用到SART的天线上并被收到后，SART才会立即向雷达发回应答信号。
应答器的指示灯闪烁时间的变化是由定时电路控的，在等待状态肘．即没有收到导航雷达的询问信号，定时器以2秒钟周期控制指示灯闪烁。
每次亮0.5秒；当应答器对正在搜寻的导航雷达应答时。
定时器将指示灯的闪烁周期缩短到1秒。
遇险幸存者可凭借指示灯闪光周期的缩短，来判断有搜救船舶或直升飞机靠近他们。
当然也可以凭声音来判断。
应答器使用的电池应是耐长期贮存的锂电池或其它类型的高效电池。
这种电池通过水敏开关可实现与应答器的电路自动接通。
要求电池有足够的容量，应保证应答器在待命状态连续工作96小时，然后还能在Ims周期的雷达脉冲作用下，再连续工作8小时。
二、搜救雷达应答器主要性能的要求
SART有多种型号，其外形结构也各不相同。
尽管如此，它们都必须满足一定的技术要求和操作要求，才能保证其在现场寻位中的可靠工作，以实现搜救寻位的目的。
1。
SART的主要技术特性归纳如下：
（1）接收与发射的频率范围：
9200—9500MHz
（2）天线极化方式：
水平极化
（3）水平波束范围：
3600
（4）垂直波束范围：
相对水平面至少为±12．50
（5）接收灵敏度：
优于一50dBm
（6）等效全向辐射功率：
≥400mW
（7）工作环境温度：
一20℃一+550C．
存放环境温度：
一30℃一+650C
（8）电池工作寿命：
在预备状态（仅接收单元工作）：
≥96h
在应答状态（收、发都工作）：
≥8h
（9）作用距离：
搜救导航雷达天线高。
15米以上时，应大于5海里。
直升飞机飞行高度100米以上时，应大于30海里。
2．SART的操作特性
（1）应便于非熟练人员操作，并装有防止意外启动的装置。
（2）应有监听或监视装置，以指示SART的工作状态和告知幸存者已有搜救船只靠近他们。
（3）应能人工启动和关闭，也能在紧急时自动启动。
（4）应提供非触发状态的待命工作指示。
（5）在20m高处落入水中不损坏，在10m深水中，至少保持5min不进水，保持良好的水密性。
（6）自由落入水中，能迅速自动正向立起。
（7）应有一根与SART连接的绳索，以提供给遇险者用于固定。
（8）应抗海水等浸蚀，在长期暴露阳光下及风雨浸蚀下，技术指标不应降低。
（9）SART表面涂桔黄色，以保证具有高的可见度。
（10）SART表面应光滑，以防止损伤救生筏具或遇险人员的身体。
（11）SART露出海平面部分的高度（天线的高度）不应小于1m，现在各种SARt的天线高度一般在1～1．5m之间（加支杆）。
三、影响SART被船载雷达检测的因素
影响SART被船载雷达检测的因素很多，其中主要有以下几点：
1、搜救船、直升机雷达的类型和工作人员的操纵使用有很大关系，很明显，一些雷达性能很好。
大型船舶的雷达天线高、安装位置高。
雷达接收机的性能也很好。
发现距离就远。
但是，使用太窄的接收带宽（如置定在短量程上）会降低SART“亮点”的辉度，
于是远距离时不会被发现。
如果接受机增益开得太小，也会影响发现距离。
2．天气条件也很重要
平静的海面会很容易发现SART，如果波浪很大，有时SART仰角抬高，导致SART信号被远距离处接收到。
然而，由于波谷时信号会被挡住，因此只能偶尔地被检测到。
海杂波的消除取决于所用的雷达和操作员的技艺，这一点和常规操作相同,海浪抑制旋钮如果开得很大，会使6海里以内的回波看不见。
3.SART在救生艇上的安装方式
安装方式是SART使用人员能够控制的一个因素。
为获得最大的被视距离，SART应尽可能地安装在高处。
IMO建议的SART的性能标准要求：
SART安装在海面1m以上时，被视范围应在5海里以上。
这是假设搜救雷达满足IMO要求，其天线高度在海面15m以上时的结论。
可见，维持SART的天线高度至少为lm的重要性。
幸存者应注意，不要将SART与雷达反射器安装在同一救生艇上，因为雷达反射器会削弱SART的信号。
中等天气条件下，一个按装很好的SART能被大型船上的雷达在10海里处探测到。
一个按装不太好（如按在救生筏上或漂浮在海面上）的SART，对一个小渔船上的雷达来说，被探测出的距离不会超过视距。
随着SART的灵敏度的不断增加，在3000英尺高度，飞机雷达探测出SART的距离在40海里以上是不成问题的。
四、提高SART的被发现距离的方法
1．SART应尽可能安装于高处。
2．搜寻船舶的雷达控制钮应设置为：
（1）接收增益调到“最大”位置；
（2）“FTC”和“抗雨雪干扰”旋钮应位于“OFF”（反时针到底）；
（3）选择雷达量程，使接机的带宽为“宽脉冲”6海里以上；
（4）当驶近SART时，应降低接收增益来消除同心弧或同心圆，并减小雷达量程以测出SART的准确位置。
★注：
按上述雷达控制钮设置雷达
会使雷达失去正常的现示回波的性能。
因此，
当雷达正用于测定SART位置时，此雷达各旋钮
的位置不得作为正常的导航雷达使用。
五、SART的安装使用与检测
（一）安装
雷达应答器有很多种，安装方法也
不完全相同，下面以McMurdo-S4为例说
明之。
1.图6-5中“固定座”是用来在舱内
固定用的，通常雷达应答器是暂时安装
在驾驶室舱壁上，用4个木螺丝将“固定
座”固定在方便取用的地方，然后将S4插入固定座上即可。
2.遇险时需要上救生艇、筏，必须要带上应答器，将S4从固定座向上拔出即可带走。
在救生艇、筏上安装：
将拉杆支架下头橡皮盖（见图6-5）打开，用力拉出拉杆并拧紧，用力插入连接件底部插入孔，将支撑盖底座与救生艇、筏固定在一起，同时将绳索拉出系到救生艇、筏上。
注意：
S4一定要装在救生艇、筏的最高点。
保证S4高于水面1.5m以上，并确保没有遮挡。
（二）遇险时的使用
当船遇险时，将机身“开关红色保险销”拉断，见图6-6。
将旋转型开关顺时针转到标有“1”的位置（即接通位置）。
此时应答器处于待机状态（并没有发射），只有当搜索雷达电磁波扫到它时，S4即可发出应答信号。
注:
①这一步是在小艇上架高以前做的，因为架高后可能不方便做。
②上面所说的搜索雷达其中包括搜救雷达，另外还有路过附近的船舶上的雷达等，这雷达扫到它后，S4也回答，这时过路的船雷达显示器上也会出现应答标志。
过路船发现后也应该主动参入营救。
（三）维护与检测
1．应尽可能地保持SAR7的清洁，防止受异物浸蚀。
2．要保持SART表面各种记录标志的清楚。
3.要定期更换电池，S4应答更换电池的方法很简单，松开机身两个固定螺丝慢慢分开机身，更换2节电池，再旋紧2个螺丝（注意水密圈的水密）。
最后在表面标记电池有效期。
4．要定期对船上SART进行试验检查，以观察其能否正常工作。
但要注意不要使SART长时间启动，以免对其它船雷达造成干扰或虚警，也尽可能减少电池的损耗。
检测SART好坏的方法：
检测雷达应答器不需要特殊仪表（测试技术参数除外）。
我们通常只测试应答器是否发射信号即可。
测试在雷达室进行：
开启雷达、预热、操作雷达发射并正常显示目标（如没有目标使各旋钮在正常工作位置，测程放6海里）。
这时将雷达应答器S4旋转开关反时针转到“TEST”（测试）位置保持2～3秒钟时间（开启时间不能太长，一免干扰其他雷达工作和造成不必要的错觉），同时观察雷达显示器，应有类似图2-2（b）的图像，但园环还要粗、大，充满整个荧光屏（因距离很近）。
说明应答器工作正常。
紧急无线电示位标EPIRB
一、应用与分类：
EPIRB（EmergencypositionIndicatingRadioBeacon）它是一种能发射无线电信号的信标,它的用途是利用本身发射的信号表示自己存在的状态和位置，以期使搜寻它的接收装置找到它。
在遇险救助及GMDSS系统中，它作为一种重要的船对岸的报警装置得到广泛应用，在20世纪90年代，国际海事组织就规定在海船上安装该设备，至今发展的越来越完善，而且已成为船上的必装设备。
EPIRB按其用途可分三种：
1、海用EPIRB。
2、空用ELT（EmergencyLocatorTransmitter）。
3、个人陆用PLB（PersonalLocatorBeacon）.
按工作频率也可分三种：
1、工作在121.5/243MHz的示位标。
这种示位标满足国际民用航空组织（ICAO）的标准，主要用在轻型飞机上。
国际联合的卫星搜救系统（COSPAS-SARSAT）对它没有提出规范和要求。
这种示位标目前尚存以下缺点：
（1）示位标和陆地综合信息台必须同时处在卫星覆盖区才能处理该报警
信号。
否则搜救中心不会收到报警信号。
（2）定位精度差。
（3）示位标没有自己的识别信息不利于确定遇险者。
（4）受干扰较多。
2、工作在406MHz的示位标（通常称406示位标）。
这就是我们用得最多的示位标。
它和其他示位标相比具有以下优点：
（1）加了全球覆盖模式，无论示位标在地球的什么位置，只要有卫星通过都可以成功报警。
（2）因为频率稳定度高，所以定位精度高。
（3）示位标有唯一的识别码。
（4）示位标格示中有运载体和遇险有关信息。
（5）系统容量大。
（6）所受干扰小。
实际上，406MHzEPIRB同时含有载频为121.5/243MHz、周期为1/3s的1600Hz～300Hz滑音信号。
因为406MHz示位标可用于海、陆、空，所以启动方式有撞击或水敏的自动方式与手动方式两种。
下面我们重点介绍406MHz海用示位标。
三、安装、使用与检测（以SAMYUNGSEP-406为例）
（一）安装
406MHzEPIRB,装船使用的型号有30多种，虽然型号不同但其结构形式基本类似。
现代生产的示位标主体基本都装在带释放器的箱内，带释放器的箱（支架）再安装在船体上。
所谓安装就是选择适当位置如何安装带释放器的箱体（支架）的问题。
1.EPIRB安装位置一般选择在驾驶室外，方便检查、维护、拿取、又不影响通行、作业的地方。
如驾驶室门外的舱壁或栏杆上，根据支架螺孔尺寸焊固定座，用螺栓将支架固定好即可。
2.安装好后，将释放器的插销轻轻抽出，慢慢将箱盖打开（防止示位标滚出摔坏），将示位标取出，然后将示位标上的一卷线索抽出一段
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