海上數字廣播（NAVDAT）技術在海上安全信息（MSI）協調與播發中的實踐與思考

摘 ?要：海上安全航行一直以來都是航運界的重點關注問題，海上安全信息（MSI）是在航船舶有效了解天氣情況、海域狀況、搜救信息等的關鍵手段，而目前岸基的海上安全信息廣播系統，即NAVTEX系統技術相對落后，無法切實提供現代航運所需信息，海上數字廣播（NAVDAT）由于其優良技術特性將在MSI協調與播發中發揮更有價值的作用。

關鍵詞：海上安全信息（MSI）;海上數字廣播（NAVDAT）;協調;播發

0 引 言

隨著全球航運經濟的繁榮，海上活動日趨頻繁，海洋交通環境日益復雜，這給本就有著高風險的航海業帶來了更多的不安全因素。為此，海事領域在國際海事組織（IMO）的要求下，于1999年2月1日全面實施全球海上遇險與安全系統（GMDSS）[1]，其中的NAVTEX系統則主要負責向近洋航區播發MSI，最大限度保障在航船舶以及人員的安全。但建設于20世紀90現代的NAVTEX系統已逐漸無法滿足現代航運用戶的需求，探究與NAVTEX同頻段的NAVDAT技術在MSI協調與播發中的應用是應對航運需求的重要途徑。

1 現有MSI協調與播發模式

MSI包括航行警告、氣象警告、冰況報告、搜救信息、氣象預報、引水業務信息、電子航行系統更新信息等7種基本類型[2]，NAVTEX系統可播發航警等類型MSI的文字內容，覆蓋A1、A2海區，也即絕大海上活動的區域范圍。

1.1MSI協調模式

根據GMDSS規定，我國主要由海上救助協調中心（RCC）、國家氣象部門以及國家航道部門等向岸臺提供MSI內容，岸臺在近洋航區通過NAVTEX系統協調播發MSI，在遠洋航區主要通過增強群呼（EGC）系統協調播發MSI。同時，為避免同頻干擾，岸基NAVTEX系統采用輪播方式，即每個臺站每隔4 h發送一次電文，一次發送時間不超過10 min。

1.2 MSI播發模式

目前，我國設有大連、上海、福州、廣州、三亞等5座NAVTEX臺站[3]，共同負責國際第Ⅺ航警區域MSI的播發，在國際518 kHz以窄帶直接印字電報方式播發英文MSI[4]、在486 kHz播發中文MSI，可覆蓋我國沿海400 n mile以內的海域。

2 NAVDAT技術在MSI協調與播發上的改進

NAVDAT是國際電信聯盟（ITU）于2011年提出的一種海上數字廣播技術，并劃定495～505 kHz為其播發頻段，可大幅增強海上信息服務能力，是GMDSS現代化和e-航海戰略中的關鍵技術。

2.1 可提供高效數據服務

現代航海對于信息量的需求越來越大，以電子海圖為例，一份更新數據文件大小在10～50 kB，NAVTEX系統50 bps的有效數據傳輸速率無法實現傳輸需求。NAVDAT系統利用擴頻OFDM同步技術、線性均衡OFDM信道補償技術、多速率OFDM信道解碼技術等，實現了中波窄帶信道上高速數字信號的傳播，數據傳輸速率可達12～18 kbps，是現有NAVTEX系統的360倍，可有效傳輸文字、文本文件、圖片等格式的多媒體數據，能播發海圖更新數據、氣象云圖、船舶交通服務數據、氣象水文文件以及更多海事新業務數據等大信息量的MSI，并無縫連接至船舶信息系統。圖1為船舶日常接收的航海通告，船員需根據文字信息手動在電子海圖上進行航線標注。圖2為利用在上海建設的NAVDAT演示驗證系統，將S-57格式的航海通告播發至船載電子海圖終端，海圖系統自動完成航線標注的前后對比圖，海上信息服務能力得到了顯著提升。

2.2 可提供良好協調能力

目前，NAVTEX臺站輪播間隔為4 h，即一份航警自接到至發布的最長等待時間為4 h，MSI播發及時性較差。NAVDAT系統12～18 kbps的數據速率可大大縮短每個臺站的播發時長，進而減少輪播時間間隔，提高全球MSI播發臺站的協調效率。另外，NAVDAT系統可工作在單頻組網模式（SFN），能實現大霧等特殊時段的多臺站同頻聯播而不會造成同頻干擾，為更大范圍用戶協調播發更及時有效的MSI。NAVDAT系統有通播、選擇播發和指定消息等3種工作模式，可將MSI精準發至相關服務對象，避免對無關船舶造成信息干擾，提升了MSI協調水平。

2.3 可提供有力監測評估

影響無線電通信的因素有很多，例如播發功率、系統抗干擾性能、發射和接收天線參數等，但NAVTEX系統對播發信號的監測能力不足，以致缺少合理布局發射臺站、完善播發系統的數據支撐。2019年，在上海建設的NAVDAT試驗驗證平臺選取2個接近在航船舶環境的島嶼建設了陸地監測站，采集信道無線電數據，通過收、發報文數據對比，監視分析信號質量，及時發現問題，調整發信設備部署以及軟件參數，有力保證服務海域在航船舶及時收到更可靠MSI。

3 新技術下的MSI助力e-航海戰略布局

e-航海戰略以保障在航船舶更安全、高效航行為目標，是海事領域技術和業務發展方向的指導。在MSI協調與播發中應用NAVDAT技術可有效助力e-航海戰略布局，并實現以下建設任務：

3.1 向航海者提供清晰的信息

NAVTEX系統只能提供MSI的文字信息，且需要船員以傳真方式接收，與實際海洋環境結合度不高，降低MSI信息的助航能力。NAVDAT系統通過HTML語言，可與電子海圖系統（ECS）、船舶導航信息系統（NIS）無縫連接，實現電子海圖的自動更新，還可將氣象信息、水文信息、航道信息、搜救信息等可視化地發布在海圖、導航畫面上，與其航線監視、狀態顯示等功能融為一體，提升信息內容傳遞的清晰度，提高MSI助航效能。

3.2 實現簡捷而有效的船岸之間的通信

現船臺使用NAVTEX接收機接收MSI，氣象傳真接收機接收氣象圖等，眾多接收終端為航海人員造成極大不便，NAVDAT系統利用多源異構數據編碼技術實現了各類MSI集中化、可視化呈現的功能，便捷了MSI服務方式。

3.3 提高船舶對環境的知曉

NAVTEX系統可播發航行警告等文字類型的小信息量MSI數據，像氣象傳真圖、電子海圖更新文件等MSI無論從信息格式上還是信息大小上都無法利用NAVTEX系統傳輸。目前電子海圖只能采取岸上更新或依靠近海陸地WIFI網絡更新，不利于中遠距離航行船舶對周邊環境的感知，存在一定的安全隱患。隨著航運環境的日益復雜，還將出現更多與環境相關的大信息量MSI服務需求，NAVDAT系統可有效傳輸多格式、大信息量的多媒體MSI，提高船舶對環境狀況的知曉。

4 結 語

如今，海運行業在全球經濟一體化的背景下得到了快速發展，高效、多元、便捷、可靠的MSI是保障現代海上活動安全的最關鍵手段之一，利用NAVDAT技術實現MSI的協調與播發可為在航船舶提供更有價值的信息，降低事故率，提高航運效能，助力航運經濟發展。

參考文獻

[1] 岳信.岸臺DSC系統中設備的保養與維修[C].大連：中國航海學會通信導航專業委員會2003學術年會論文集，2003：73-76.

[2] 鄭磊，孫曉磊，何偉.海上遇險通信GMDSS的軍民融合應用探討[J].船舶物資與市場，2019，（09）：70-73.

[3] 張正弘.項目管理在公益性海上通信建設項目中的應用[D].上海：上海海事大學，2007.

[4] 姜弢，馬紅麗，劉露.新型漢字NAVTEX系統初步研究[J].信息技術，2005，（08）：16-18.

作者簡介：

高迎，女，工程師，13917984453