海事衛(wèi)星通信的應(yīng)用及發(fā)展思考

宋川川，徐耀耀

（南京熊貓漢達(dá)科技有限公司，江蘇南京，210000）

1 海事衛(wèi)星通信的主要研究內(nèi)容

國際海事衛(wèi)星通信組織（Inmarsat，現(xiàn)名國際移動衛(wèi)星公司）可以追溯到1979年7月，由聯(lián)合國國際海事組織倡導(dǎo)，由美國、英國、中國等30多個國家共同創(chuàng)立。國際海事衛(wèi)星通信組織建立了世界上第一個全球性的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，最初目的是為了實現(xiàn)船舶海上搶險、救援和調(diào)度指揮工作[1]。

海事衛(wèi)星通信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，逐步擴(kuò)大自身的應(yīng)用范圍和通信能力，海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)不僅可以為海上船舶提供穩(wěn)定的寬帶通信，還可實現(xiàn)陸地、航空等領(lǐng)域之間的移動通信保障。海事衛(wèi)星通信目前已廣泛應(yīng)用于船舶救生和遠(yuǎn)洋航行通信、航空移動通信、搶險救災(zāi)等方面。海事衛(wèi)星通信不受地理環(huán)境、極端氣候條件影響，可以實現(xiàn)話音、報文、傳真、數(shù)據(jù)和視頻等業(yè)務(wù)功能，有效地進(jìn)行話音、數(shù)據(jù)和視頻的實時傳輸，在各類搶險救災(zāi)、海上搜救等工作中發(fā)揮巨大作用[2]，是直接參與救援活動的通信保障，也是保障災(zāi)害現(xiàn)場和外部聯(lián)系的重要通信手段。

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)以往的語音、數(shù)據(jù)、短信等功能已經(jīng)不能滿足用戶越來越高的數(shù)據(jù)和通信的要求，未來的海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能需求愈發(fā)的多樣化。例如，基于海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)而實現(xiàn)的船舶監(jiān)視和通信保障以及飛機(jī)全程監(jiān)控引導(dǎo)指揮等功能，特別是在缺少地面基站建設(shè)的海洋和偏遠(yuǎn)地區(qū)，將發(fā)揮重要的作用[3]。

隨著全球信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，遠(yuǎn)洋航行和航空市場對寬帶衛(wèi)星移動通信需求日益增加，第五代寬帶海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用及其重要性越來越凸顯出來。寬帶海事衛(wèi)星通信除了保障高清視頻安全通信外，也可以滿足空中旅客、海上船員日常通信和娛樂休閑的需求。

2 海事衛(wèi)星通信的應(yīng)用

2.1 航海領(lǐng)域的應(yīng)用

海事衛(wèi)星系統(tǒng)，它在船舶航行過程中占據(jù)著主要地位，尤其是在常見的航海作業(yè)中會遇到各種各樣的問題。這時，必須要確保船舶和地面或者是其他船只緊密聯(lián)系，這樣才能夠在最大范圍內(nèi)保證人員安全，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

2.1.1 通信保障系統(tǒng)

船舶的正常運(yùn)行離不開通信保障系統(tǒng)，通信系統(tǒng)的內(nèi)容包括防碰撞系統(tǒng)、港口調(diào)度、信息交換、安全保障等各方面的內(nèi)容。在海上船舶利用海事衛(wèi)星通信、VHF等通信手段，保證地面控制中心與船舶用戶都能實時獲得所需要信息，指導(dǎo)船舶安全航行, 確保交通順暢。

2.1.2 船舶防碰撞系統(tǒng)應(yīng)用

在水上交通事故中，碰撞事故是主要類型。要降低船舶之間的碰撞率，就需要對船舶進(jìn)行精準(zhǔn)定位和導(dǎo)航，以及使用高速傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，實現(xiàn)船舶自身的定位和船舶之間的通信。通過海事衛(wèi)星通信可以將船舶的位置、航向、航速、相對運(yùn)動等信息上傳至地面控制中心，由地面控制中心統(tǒng)一監(jiān)測管理。這樣船舶可以對外傳送自身數(shù)據(jù)并接收其它船舶的數(shù)據(jù)，有利于減少因船舶識別和避碰決策失誤引起的船舶碰撞事故[4]。

2.1.3 深海通信系統(tǒng)的應(yīng)用

為了實現(xiàn)對船舶的有效定位和實時監(jiān)控通信，我們可以依據(jù)海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)實現(xiàn)船舶與地面之間通信指揮通信。大部分的船舶在運(yùn)作過程中都是處于深海地區(qū)，缺少地面基站建設(shè)，基站通訊方式無法保障船舶航行中通信保障需求，而海事衛(wèi)星覆蓋范圍廣泛，已實現(xiàn)除南北極以外地區(qū)的全球覆蓋，可以滿足船舶遠(yuǎn)洋航行中通信的需求。船舶利用海事衛(wèi)星通信設(shè)備與海事衛(wèi)星連接，通過海事衛(wèi)星向地面控制中心發(fā)送實時位置信息和運(yùn)動信號；地面控制中心需要和船上的人員進(jìn)行及時交流，可以利用海事衛(wèi)星電話實現(xiàn)目的，這樣保證船舶與地面之間能夠?qū)崟r通信，確保船舶的航行安全。此外，船舶航行過程中也可以通過海事衛(wèi)星通信實現(xiàn)彼此之間的實時通信，這也是海事通信在船舶通信應(yīng)用的重要功能，有效的保障船舶之間的通信需求。

2.2 遇險救生應(yīng)用

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點是覆蓋范圍廣泛、不受地理環(huán)境、氣候條件限制，特別適用于地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)不完善或無法建設(shè)的海洋或偏遠(yuǎn)地區(qū)。當(dāng)?shù)貐^(qū)發(fā)生地震、海嘯、洪水等自然災(zāi)害時，可能對地面通信系統(tǒng)會造成嚴(yán)重影響，當(dāng)線路中斷、基站被毀，將無法及時傳遞受災(zāi)情況和救援信息，為救援工作帶來巨大的影響。而衛(wèi)星通信通過衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)，不受限于地面基站建設(shè)，不受各種地面災(zāi)害的影響，尤其海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，已基本實現(xiàn)全球覆蓋，依靠海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)穩(wěn)定的話音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸功能，能夠在各類搶險救災(zāi)、海上搜救等應(yīng)急救援工作中發(fā)揮巨大作用[5]。

2.3 航空領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)階段衛(wèi)星通信已經(jīng)廣泛應(yīng)用到我國很多領(lǐng)域。海事衛(wèi)星通信技術(shù)已在航空領(lǐng)域使用，飛機(jī)飛行過程中可以通過海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可實現(xiàn)全程通信接入服務(wù)。在為航班用戶提供多媒體通信服務(wù)，也可以提供空中交通管制和飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)急通信服務(wù)。海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以提供話音、數(shù)據(jù)、飛行數(shù)據(jù)、航空天氣預(yù)報等通信功能，包括飛機(jī)起飛前的申報和許可、機(jī)場各航站樓的數(shù)字信息服務(wù)、為飛行員提供航站樓氣象信息、指定起飛和降落時間、位置報告、飛行計劃等。寬帶海事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，可以為航班乘客用戶提供無線接入服務(wù)，為具有WiFi功能的終端或智能手機(jī)提供無線通訊連接，從而為用戶提供多媒體服務(wù)[1]。

3 海事衛(wèi)星通信的發(fā)展思考

3.1 現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)階段，我們要建立完善的海事通信系統(tǒng)，一方面保證船舶、飛機(jī)等移動用戶的安全航行，滿足正常運(yùn)營，另一方面海上通信從傳統(tǒng)的燈光信號、旗語經(jīng)過無線電，一直到現(xiàn)在海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，使其通信功能發(fā)生了一定的發(fā)生了前所未有的轉(zhuǎn)變。在進(jìn)入21世紀(jì)以后，海事衛(wèi)星通信和衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)技術(shù)、大規(guī)模集成電路和導(dǎo)航技術(shù)等等進(jìn)行融合，逐步形成的以現(xiàn)代通信技術(shù)為核心的交通管理、水上安全、自動識別等各種智能化方式。對于現(xiàn)有的海事通信技術(shù)來說，它不僅能夠推動航海事業(yè)蓬勃發(fā)展，而且能夠在現(xiàn)實運(yùn)作過程中，充分發(fā)揮信息資源利用和共享的優(yōu)勢。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有以下幾個方面。第一是交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)作時離不開數(shù)據(jù)處理、雷達(dá)監(jiān)控、交通服務(wù)指揮等等。交通管理系統(tǒng)，它能夠?qū)Υ啊w機(jī)等用戶交通進(jìn)行實時監(jiān)督，提供查詢的服務(wù)。第二個是CCTV閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，這是典型的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，它在運(yùn)作過程中離不開圖像采集、數(shù)據(jù)處理、圖像處理等，能夠?qū)M(jìn)出港口的船舶、飛機(jī)等用戶進(jìn)行監(jiān)控，幫助各區(qū)域的管理人員及時的進(jìn)行現(xiàn)場情況的了解，通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸給主管部門。第三個是自動識別系統(tǒng)，船舶自動識別系統(tǒng)在運(yùn)作過程中需要現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機(jī)通信技術(shù)的全力協(xié)作。船舶自動識別系統(tǒng)它能夠進(jìn)行傳播信息、航行狀態(tài)的交換和識別，并對多種傳播進(jìn)行實時定位，提高人員的航行安全[4]。

3.2 新一代海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

新一代的海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的作用是不言而喻的。目前，該系統(tǒng)提供全球海事衛(wèi)星通信服務(wù)，第四代海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)已具備了在陸地、海上、空中等等提供便捷、快速的移動寬帶衛(wèi)星的服務(wù)能力。第五代海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)帶寬與4G帶寬相當(dāng)，一方面可以為海上、陸地或空中用戶提供實時、高質(zhì)量的視頻圖像，提供更加完善的通信保障服務(wù)；另一方面，新一代的海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)也能夠進(jìn)行寬帶網(wǎng)絡(luò)的接入，滿足由用戶多媒體應(yīng)用的需求，支持用戶的視頻監(jiān)控、視頻會議等應(yīng)用，為海事衛(wèi)星通信的應(yīng)用深度拓展更大的空間[1]。

3.3 數(shù)字海洋技術(shù)

數(shù)字海洋技術(shù)在實施過程中并不是一揮而就的，它是一項長期而又系統(tǒng)的復(fù)雜工程。站在現(xiàn)有的科學(xué)角度，地球科學(xué)、海洋科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)等等，逐步地為人們認(rèn)識、為探索海洋奠定了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。數(shù)字海洋技術(shù)，在應(yīng)用過程中要結(jié)合現(xiàn)有的遙感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬技術(shù)、可視化技術(shù)等等，為海洋建設(shè)提供強(qiáng)力的技術(shù)支撐。現(xiàn)有的海事通信，它的數(shù)字化、自動化、智能化逐步提升。其一，海事衛(wèi)星通信的自動避碰系統(tǒng)在使用過程中能夠?qū)较颉⒑剿佟⑾鄬\(yùn)動等各類參數(shù)進(jìn)行測量。也能夠和船舶的自動識別系統(tǒng)進(jìn)行融合，能有效地減少由于船舶識別或避碰決策失誤引發(fā)的故障。其二，在進(jìn)行交通管理突發(fā)事件處理過程中，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r的監(jiān)控海上所有的船只，尤其是港口、航道等敏感區(qū)域。其三，在自動導(dǎo)航系統(tǒng)使用過程中，能夠分析船舶的位置、船速、航向，在海事。衛(wèi)星通信系統(tǒng)上進(jìn)行標(biāo)繪。其四，通信與信息交換系統(tǒng)通信。它是信息交互的重要內(nèi)容，在海上可以使用衛(wèi)星通信、交通管理系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)等一系列的內(nèi)容，實現(xiàn)信息交換模塊的實現(xiàn)信息的交換，全方位的進(jìn)行信息共享[4]。

3.4 新一代寬帶無線移動通信技術(shù)

新一代的寬帶無線移動通信技術(shù)可以用在環(huán)境惡劣、船舶移動、目標(biāo)分散等狀態(tài)中，該技術(shù)經(jīng)過一系列的發(fā)展，逐步成熟。對于第二代、第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)來說，技術(shù)成熟，然而通信距離短，在海上移動基站建設(shè)又較為困難；對于海事衛(wèi)星體系業(yè)務(wù)來說，覆蓋范圍廣且不受地域條件限制，但運(yùn)行成本較高；對于無線局域網(wǎng)來說，該技術(shù)在使用過程中有不同的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，無線局域網(wǎng)構(gòu)成許多系統(tǒng)，常見的有WiFi、超寬帶等等。在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)背景下，我們在對海洋開發(fā)和利用的同時，要充分發(fā)揮海上通信技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)海陸網(wǎng)絡(luò)一體化，更好地推動海上通信系統(tǒng)建設(shè)工作順利開展[4]。