海洋氣象信息預(yù)警智能傳播系統(tǒng)

趙興友 程立渤

摘要：介紹了對石島海洋氣象廣播電臺進行數(shù)字化升級，改造原有單一語音功能的短波接收機，建設(shè)“海洋氣象信息預(yù)警智能傳播系統(tǒng)”，信道、主控兩方面都得到很大提升。

關(guān)鍵詞：海洋氣象信息預(yù)警智能傳播系統(tǒng);Android操作系統(tǒng);GPS定位系統(tǒng)

中圖分類號： 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0223-02

1引言

2009年4月3日石島海洋氣象廣播電臺開播，2014年10月，石島海洋氣象廣播電臺被納入省政府海上安全生產(chǎn)組織體系。為進一步提升公共氣象服務(wù)能力，為廣大涉海部門提供準確及時的海洋氣象預(yù)警信息，做好海洋氣象服務(wù)工作，我們對石島海洋氣象廣播電臺進行數(shù)字化升級，改造原有單一語音功能的短波接收機，建設(shè)“海洋氣象信息預(yù)警智能傳播系統(tǒng)”，信道、主控兩方面都得到很大提升。

2設(shè)計思路

2.1系統(tǒng)設(shè)計思路

“海洋氣象信息預(yù)警智能傳播系統(tǒng)”，主要包括氣象預(yù)警發(fā)布控制中心、數(shù)字化岸臺站和數(shù)字化船臺站。

新建氣象預(yù)警發(fā)布控制中心，在原有語音播報的基礎(chǔ)上，建設(shè)氣象預(yù)警發(fā)布操作臺，氣象預(yù)警發(fā)布管理軟件，提供具有文本短信、海圖顯示且可標注的海洋氣象信息發(fā)布、船臺管理的平臺。

改造固定岸臺站只有定頻功能的短波發(fā)射機，進行數(shù)字化升級。內(nèi)容包括：對短波發(fā)射機的控制軟件進行升級，在保留電臺原有的定頻通信、自動控制通信的通用版模式下，增加專門用于氣象發(fā)布的定制模式;對調(diào)制解調(diào)器進行優(yōu)化升級，采用適用于海洋氣象災(zāi)害預(yù)警發(fā)布的特殊短波通信體制，完成數(shù)據(jù)信號或話音信號的調(diào)制發(fā)射，保證下行數(shù)據(jù)和語音的可靠通信，同時提高數(shù)據(jù)發(fā)送速率。改善短波天饋系統(tǒng)，增強可靠性。

新建數(shù)字化船臺站，改造原有單一語音功能的短波接收機，采用附帶海圖顯示、可圖文并茂進行氣象播報的數(shù)字化氣象接收。接收機運用最新的射頻數(shù)字化技術(shù)、Android嵌入式技術(shù)結(jié)合GPS定位功能，集成度更高，功能更強大，可靠性更強。

2.2應(yīng)用軟件設(shè)計思路

應(yīng)用軟件開發(fā)主要包括氣象預(yù)警發(fā)布管理軟件和氣象接收應(yīng)用軟件的開發(fā)。應(yīng)用軟件充分考慮安全性，確保系統(tǒng)發(fā)布信息的完整性、正確性和防插播、防串改能力;充分考慮穩(wěn)定性，可確保24小時不間斷業(yè)務(wù)運行;充分考慮了易用性，界面友好、操作直觀清晰;充分考慮可擴展性，對支持的信息內(nèi)容格式和多語種方面具有可擴展性，可升級。

3系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)分為三層。第一層為融合處理中心，第二層為數(shù)字化岸臺系統(tǒng)，第三層為數(shù)字化船臺系統(tǒng)。

3.1融合控制中心

融合控制中心是氣象預(yù)警發(fā)布，船臺指揮、管理和控制中心。所有核心平臺部署在控制中心的通信機房內(nèi)，控制操作終端部署在控制中心的控制室內(nèi)。

硬件主要包括信息融合處理服務(wù)器（圖1）、圖文信息操作終端、語音終端等，軟件包括語音融合處理軟件、數(shù)字化氣象預(yù)警發(fā)布軟件以及遙控軟件等。

具體功能如下：

（1）各類融合處理軟件的載體，對傳輸過來的語音和圖文信息進行歸類整理，通過信息融合算法可實現(xiàn)各路信息的對接和交互。

（2）設(shè)置電臺的頻率，添加/刪除管理員和修改管理員密碼等操作。

（3）實現(xiàn)用戶搜索、用戶注冊（補發(fā)）、用戶繳費（補發(fā)）、修改用戶信息和注銷用戶功能。

（4）實現(xiàn)短消息、商務(wù)信息、一般氣象信息、緊急氣象信息的發(fā)布。

3.2數(shù)字化岸臺系統(tǒng)

對原有固定臺站進行數(shù)字化升級改造，完成數(shù)據(jù)信號和語音信號的調(diào)制和解調(diào)，采用多頻點輪播組合發(fā)送的模式，保證信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

硬件主要包括短波數(shù)字化大功率發(fā)射機、岸臺天饋系統(tǒng)等。

具體功能如下：

（1）為整個系統(tǒng)提供短波鏈路，發(fā)射功率不小于1000w。

（2）對數(shù)字化岸臺基站電臺的遙控及參數(shù)注入。

3.3數(shù)字化船臺系統(tǒng)

在原廣播電臺基礎(chǔ)上，新增具有文本短信、海圖顯示的海洋氣象信息發(fā)布平臺;通過串口與短波遙控器連接發(fā)送氣象信息，完成人機界面，客戶資料、數(shù)據(jù)庫信息的各種處理。

硬件為短波數(shù)字化氣象接收機（圖2）。

具體功能如下：

（1）增加GPS定位系統(tǒng)和海區(qū)圖，采用圖形化的氣象信息標注方式，實時接收岸臺語音和數(shù)據(jù)信息，包括風向、風速、能見度、潮汐、海浪、風暴潮和海上風險預(yù)警、搜救及通航等預(yù)報預(yù)警信息。

（2）能夠顯示臺風等緊急氣象信息，并標注臺風代號和經(jīng)緯度坐標。

（3）可進行短波參數(shù)設(shè)置，包括不同信道的頻率設(shè)置和頻偏設(shè)置。

（4）ID號碼設(shè)置以便岸臺中心可以遠程控制。

（5）接收機具有通播和選播短信的解調(diào)功能，可以接收岸臺發(fā)送的信息并顯示。

4技術(shù)特點

4.1系統(tǒng)技術(shù)特點

4.1.1設(shè)計模塊化、通信數(shù)字化、軟件化

系統(tǒng)各設(shè)備硬、軟件的設(shè)計符合“通用化、系列化、組合化（模塊化）”的思想。其中短波發(fā)射機采用模塊化結(jié)構(gòu)，收、發(fā)一體化。通信功能軟件化、可編程，可以通過程序注入方式更換系統(tǒng)內(nèi)的所有功能軟件，無須打開電臺加注。

4.1.2功能體現(xiàn)標準化、兼容性、可擴展性

新體制、新功能按國軍標和國標短波通信設(shè)備要求的工程標準設(shè)計，與現(xiàn)有設(shè)備具有良好的兼容性、繼承性，并在軟件上留有擴展余地。新功能重點體現(xiàn)在氣象預(yù)警發(fā)布操作臺上。

4.1.3技術(shù)先進性和實用性有機結(jié)合

系統(tǒng)各設(shè)備采用先進的數(shù)字通信技術(shù)，融合多種抗干擾技術(shù)手段，實現(xiàn)可靠通信。

4.2創(chuàng)新點

4.2.1氣象預(yù)警發(fā)布

軟件架構(gòu)設(shè)計合理，方便擴展其他氣象發(fā)布功能。

智能氣象發(fā)布，可實現(xiàn)氣象文檔的導入和自動識別并按照設(shè)計協(xié)議發(fā)布出去，使得接收機可以準確解析出來，并圖文并茂的顯示在接收機的海圖上。氣象發(fā)布方式新穎，使用圖文并茂的方式進行氣象發(fā)布，具有和接收端同步的氣象接收效果。

4.2.2氣象預(yù)警接收

短波通信平臺搭載Android智能終端，氣象信息采用圖形化的形式標注，常規(guī)天氣信息（天氣圖標、風標和預(yù)警圖標），緊急災(zāi)害性天氣信息（臺風軌跡、臺風風圈）均可在海圖上標注;1920×1200分辨率的8寸大液晶顯示屏，顯示直觀，操作簡單。

4.2.3適用于海洋氣象預(yù)警發(fā)布的短波通信體制和特

殊信息處理流程

鑒于短波通信傳輸?shù)奶攸c，在短波頻率上調(diào)制數(shù)據(jù)信息，該系統(tǒng)采用多頻輪播的方式來確保終端數(shù)據(jù)信息接收完好率，最大限度地降低誤碼率。

5結(jié)語

“海洋氣象信息預(yù)警智能傳播系統(tǒng)”在不同天氣、不同地點、不同時間、不同頻率的反復試驗，其傳輸距離可達距海岸線3000km左右，抗干擾，無誤碼，有實際應(yīng)用價值。

該系統(tǒng)采用國內(nèi)先進技術(shù)，配備自動升級功能的接收機，具有GPS定位系統(tǒng)和海區(qū)圖，采用Android操作系統(tǒng)，圖形化的標注方式，實時接收海上預(yù)報預(yù)警信息和搜救信息。實現(xiàn)了海洋氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布的全天候、廣覆蓋，解決了海上氣象信息傳輸“最后一公里”難題，在海上生產(chǎn)運輸、搜救以及環(huán)渤海區(qū)域的發(fā)展，尤其是對防御自然災(zāi)害，減少損失等方面具有重要作用。現(xiàn)已安裝到漁政、海警執(zhí)法船等作業(yè)船只上，在保障海上安全生產(chǎn)方面，起到了不可替代的作用，還將在海上捕撈、海產(chǎn)養(yǎng)殖、遠洋運輸、護航巡航、港口引航、資源開發(fā)和搶險救援等生產(chǎn)活動中發(fā)揮重要作用。