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Solas IV章 船舶无线电知识 GMDSS全球海上遇险和安全系统产生与发展-绿芒船员学苑

Solas IV章 船舶无线电知识 GMDSS全球海上遇险和安全系统产生与发展

 GMDSS全称为Global Maritime Distress andSafety System,就是“全球海上遇险和安全系统”的缩写。由地面系统和卫星系统两部分组成。地面通信系统是指使用MF/HF/VHF频道的通信设备及终端,使用的...

 GMDSS全称为Global Maritime Distress andSafety System,就是“全球海上遇险和安全系统”的缩写。由地面系统和卫星系统两部分组成。地面通信系统是指使用MF/HF/VHF频道的通信设备及终端,使用的设备有:MF/HF无线电话、VHF无线电话及DSC、NBDP、NAVTEX、SART、EPIRB、便携式双向无线电话。卫星通信系统由INMARSAT和COSPAS-SARSAT两大系统组成。INMARSAT国际海事卫星通信系统,由五部分组成:卫星、LES(岸站)、NCS(网络协调站)、SES(船站)、NCC(网络控制中心),有许多分系统:A、B、C、E、F、M等,各分系统不兼容。COSPAS-SARSAT搜救卫星系统,由四部分组成:卫星、EPIRB、LUT、MCC(任务控制中心),主要用于报警,不能通信。

GMDSS

GMDSS系统自1999年2月1日起在全世界各航运国家全面启用,与在此之前广泛应用的呼救信号“SOS”不同,GMDSS是一个船岸间通信新系统——球海上遇险和安全系统。系统是建立在先进的卫星通信技术、数字技术和计算机技术的基础上,在船只遇难时,不仅能向更大的范围更迅速、更可靠地发出救难信息,还能以自动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。系统的建立为海上人命安全开辟了一条海上快捷生命救援通道。

GMDSS系统产生与发展

最早海上无线电可追溯到一百多年前的1899年,当年11月美国的“圣保罗(StPaul)”号船舶电台与马克尼位于Wight小岛的海岸电台实现人类历史上第一次船舶无线电通信,但是当时海上通信的目的是进行商业信息传输,为海上旅客发送和接收电报,通信对海上航行安全没有被充分重视。海上无线电没有统一的标准和规范,海上电台没有强制安装要求,没有统一值守标准,大量业余电台和商业电台相互交叉干扰。

然而,1912年4月一个寒冷的夜晚改变了一切:当时最先进的客船“TITANIC”与冰山碰撞沉没,导致1500多名乘客定格在那寒冷的春夜。幸运的是,还有700多名旅客获救,这归功于船上两名尽忠职守的无线电人员,是他们通过无线电把发出求救信号,通知附近船舶过来施救,700多名幸运的旅客才得以幸存。遗憾的是当时离事故船距离最近的“California”轮的无线电值班人员刚刚值守完12个小时后离开电台,没有保持值守,是事后别的船舶转发告知他们,但一切都太迟了,1500多条鲜活的生命伴着Titanic沉没在那黑暗冰冷的海底。

Titanic海难

Titanic海难也直接成了国际海上人命安全公约(SOLAS)出台的推手,1914年各海运国家联合制定了首部《国际海上人命安全公约》,首次对海上无线电通信提出了强制性要求,规定以500KHz为遇险和呼叫频率,每艘船舶应有固定的“船舶呼号”,建立报务员的值班制度,船舶在航行期间,对规定的遇险和呼叫频率进行值守,以保证对遇险船舶的收听,同时要求船舶应配备由蓄电池供电的应急无线电收发信机。

明确了具体标准;

——强制要求值守并明确了值守标准;

——规定了海上无线电信息的优先等级,如遇险和交通安全信息为优先等级;

——制定了遇险频率的标准;

——设定无线电静默时刻。

早期电台设备

由于第一次世界大战SOLAS公约被拖延至1920年才生效。此后,无线电科学研究和技术的发展,特别是二战对无线电通信技术应用,使无线电通信的先进技术得到充分发展,如:高频(HF)技术增加了无线通信距离;出现了“船舰通话(TBS)”甚高频(VHF)通话技术直接用于驾驶台与驾驶台之间通话等。1948年,联合国“政府间海事协商组织(IMCO)”在前SOLAS公约基础上制定了《1948年海上人命安全公约》,又规定以2182KHz作为无线电话遇险频率。此后,海上无线电通信系统结合科学技术发展和海上遇险通信有效性,于1981年、1983年对相应的条款进行了修正完善,建立了一套完整的海上通信系统,该系统更多是体现在“海上中心”的概念:遇险报警主要使用MF/VHF收发信设备,用这些频段中的某些频点(频率),以无线电话、莫尔斯电报等通信方式为基础,配合海上搜救(SAR)曾经挽救了海上无数遇险人员生命。1988年对海上无线电通信进行了革命性修订,以全新的全球遇险安全系统(GMDSS)全面取代原来的通信系统。


GMDSS系统的船载设备


(一)数字选择性呼叫(DSC)

数字选择性呼叫(DSC)实际上是一个无线电寻呼系统,使用数码,使一个无线电台与另一个电台或一组电台建立联系和传递信息。DSC设备是一个终端设备,与甚高频(VHF),中频(MF)和高频(HF)无线电设备连接,提供遇险、紧急、安全和日常通信呼叫。DSC报警器可自动报警,无需人工值守。

DSC的功能

1. 遇险报警、遇险转发、遇险收妥

利用DSC可以迅速发出遇险报警,并能很快建立遇险通信。采用数字选择性呼叫(DSC)方式报警, 可适用于任何海区,并具有三方向性,即:船到船、船到岸、岸到船。DSC遇险报警能够直接被附近的船舶收到,而几乎没有报警延迟。

(1)VHF CH70信道传播距离最近,大约20海里左右。在A1海区使用VHF设备在VHFCH70信道上进行遇险报警,该海区的VHF海岸电台和遇险事件附近的船舶会迅速被报警。而在任何海区使用VHF进行遇险报警,附近的船舶也会迅速收到。

VHF终端

(2)在中频(MF)波段进行DSC遇险报警能传播200海里左右,晚上传播可能还远一些。在A2海区使用DSC遇险安全呼叫频率2187.5KHZ上进行遇险报警,该海区的MF海岸电台和遇险事件附近的船舶会迅速被报警。而在任何海区在该频段上进行遇险报警,附近的船舶也会迅速收到。

(3)在高频(HF)波段进行DSC遇险报警能实现远距离遇险报警,但各频段传播距离有所不同。一般地说频率越高,传播距离越远,晚上较低频率也可传播很远。并且在高频波段使用使用DSC遇险安全呼叫频率上进行遇险报警,远距离的海岸电台和船舶都会迅速被报警。


MF\HF终端

2. 值守功能

船舶配备VHFCH70 DSC值守机和MF/HF DSC遇险安全频率值守机,保持24小时连续值守。

海岸电台也在DSC遇险安全频率上保持24小时连续值守。完全取代了500KHz和2182KHz上的遇险报警和遇险值守功能,更增加了遇险报警被成功接收的可靠性。

3. 查询和船位报告功能

利用DSC进行船位报告,使船舶报告当时航行的位置更快捷和简便。现在船舶正在安装的船舶自动识别系统(AIS)收发机,也是使用的DSC通信技术。

NBDP窄带直接印字电报

窄带直接印字电报设备(NBDP)是MF/HF无线电通信系统主要终端设备之一,它用电传机或键盘操作代替了传统的人工莫尔斯报拍发,具有的文字编辑功能和自动打印功能。由调制解调器(MODEM)、微处理器(CPU)、存储器、打印机、显示器和键盘等组成。调制解调器(MODEM)经接口线路与组合电台的发射机和接收机相接。

NBDP提供的业务有:船到船、船到岸、岸到船的电传业务;单船或岸台向一组船舶播发的电传业务。


船载设备

GMDSS船载系统作为一个庞大的海上通信系统,根据不同的性能和用途,对其组成的划分方法也不尽相同,GMDSS船载系统划分为四大组成部分如下:

NAVAERA

A.卫星通信设备

INMARSAT--InternationalMaritime Satellite Organization,即国际海事卫星组织,1979年7月16日成立的一个政府间商业性合作的国际组织,1994年改名为国际移动卫星通信组织( International Mobile Satellite organization),已开发的INMARSAT系统有:INMARSAT-A、INMARSAT-B、INMARSAT-C、INMARSAT-M、INMARSAT-E、INMARSAT-AERO和INMARSAT-P。系统由运行在赤道平面上空37500公里的四颗静止卫星和一些备用卫星组成,覆盖地球上南北纬75o之间的四个洋区:大西洋东区(AOR-E)、大西洋西区(AOR-W)、太平洋区(POR)和印度洋区(IOR)。移动终端通常称为移动地球站(Mobile Earth Station,MES)。水上移动终端简称船站,包括INMARSAT-A、INMARSAT-B、INMARSAT-C和INMARSAT-M船站,常见的是INMARSAT-A和INMARSAT-C船站。

1.INMARSAT-A船站

INMARSAT-A标准船舶地面站由舱外设备(ADE)和舱内申报(BDE)两部分组成。舱外设备主要包括抛物面天和控制天线转的的机械装置、射频单元、电源和控制单元等;舱内设备主要包括收发机和电话、电传、传真机等终端设备。

(1)频率范围:1535.0-1543.5MHz为接收频率,1636.5-1645.0MHz为发射频率,能协调到339个频率对上工作,频道间隔为25kHz。

(2)主要业务:遇险通信,电话,电传,传真通信。

(3)天线:右旋圆极化,可人工或自动调节指向卫星。

(4)GMDSS功能要求:

a.应能从船舶通常驾驶位置和专门用于遇险报警的任何其他位置上,用无线电话或直接印字电报启动和发送遇险信号;

b.启动和接收遇险优先信号;

c.对岸至船的遇险报警保持值守;

d.用无线电话或直接印字(NBDP)电报进行日常通信。

(5)INMARSAT-A标准船舶地面站识别码由7位8进制组成,具体形式是:1MIDZ1Z2Z3。MID是3位数国家码,由国际电信联盟统一分配,如中国“412,413,414”;Z10-7,

2.INMARSAT-C船站

INMARSAT-C系统是一个处理数字化信息的数字卫星通信系统,它没有电话功能,其终端设备可与劳兰C和GPS等导航设备接口,以输入船位信息。INMARSAT-C船站可与增强群呼(EGC)接收机组合在一起,用于接收海上安全信息。INMARSAT-C船站由收发机、视频显示单元、键盘、打印机和天线组成。

C-站系统简图

(1)频率范围:1530.0-1545.0MHz为接收频率,1626.5-1646.5MHz为发送频率,频道间隔为5kHz。

(2)主要业务:遇险报警,遇险优先电文,日常电传通信。如果与EGC接收机组合在一起的C站还应提供EGC业务。

(3)天线:右旋圆极化,小型全向天线。

(4)INMARSAT-C船站功能:应能发送和接收直接印字电报;应能在船舶通常驾驶位置和专门用于遇险报警的任何其他位置上启动和发送遇险呼叫;可提供EGC功能。

(5)INMARSAT-A标准船舶地面站识别码由7位8进制组成,具体形式是:1MIDZ1Z2Z3。MID是3位数国家码,由国际电信联盟统一分配,如中国“412,413,414”;Z10-7,

--使用直接印字(NBDP)电报发送和接收遇险和安全通信;

--启动发送并接收遇险优先呼叫,通常设置了遇险专用键,保证一键式完成;

--保持岸对船遇险报警的值班,包括对特别定义的地理区域的遇险报警的值班;

--使用无线电话或直接印字电报发送和接收一般无线电通信。

B. 定位和寻位设备

船舶遇险时,为便于寻找遇险的移动单位或幸存者,确定其位置可以发射寻位信号。其中包括搜寻单位发送的和由遇险移动单位、救生艇筏、漂浮式无线电应急示位标(EPIRBs)、卫星EPIRBs以及搜救雷达应答器(SART)为协助搜寻单位所发送的信号。

1. 无线电应急示位标(EPIRB)

线电应急示位标实例

EPIRB是作为船至岸第二种报警手段的重要设备,包括:

(1)卫星应急无线电示位标(S-EPIRB):INMARSAT系统的1.6GHzEPIRB,适合于A1,A2,A3海区;COSPAS-SARSAT系统的406MHzEPIRB,适合于A1,A2,A3,A4海区。

卫星应急无线电示位标报警设备系统图


(2)甚高频应急无线电示位标(VHF-EPIRB),VHF Ch.70,仅用于A1海区。

2. 搜救雷达应答器(SART)

救生艇筏上使用的搜救现场通信设备,功能是寻位,工作在9GHz频带上。当搜救船或飞机以X波段(9GHz)雷达搜寻时,SART被触发,在手机雷达显示屏上显示12个亮点,同时SART本身也发出声光信号表示搜救者正在接近,增强求生者信心。

SART测试

3. 救生艇筏用双向甚高频无线电话(TWO-WAY VHF)


用于遇险时救生艇筏之间、艇筏与传播之间、艇筏与搜救单位之间现场通信。工作频道应有Ch.16和至少另一频道,且能在一切环境光线下指示出Ch.16已被选择。



C.地面通信设备

GMDSS系统中,地面无线电通信系统是指使用MF/HF/VHF收发通讯设备及其终端进行遇险报警、搜救协调通信、现场通信及日常公共通信的系统;主要有中短波收发信机和甚高频无线电话设备以及各种终端设备组成。


1. VHF 系统

用于驾驶台至驾驶台通信,近距离船至岸、岸至船通信。


(1)GMDSS功能:

--遇险报警与安全呼叫(DSC,另有VHF EPIRB专用于遇险报警);

--驾驶台至驾驶台通信、搜救协调和遇险现场通信(RT);

--日常通信(RT、DSC)


(2)频道:国际电信联盟(ITU)将VHF划分为01-28、60-68共57个信道,另加AIS1(161.975MHz)和AIS2(162.025MHz)两个AIS专用信道。GMDSS中要求的几个特别频道:

--Ch.16(156.800MHz),国际无线电话遇险与安全通信频道,也是常规无线电话呼叫频道。

--Ch.70(156.525MHz),水上移动业务VHF波段的DSC呼叫频率,用于遇险、紧急、安全、日常DSC呼叫。

--Ch.06(156.300MHz),船舶和从事于协调搜救工作的飞机间的现场及安全通信。

--Ch.13(156.650MHz),船舶间的航行安全通信,也可用于港口作业、船舶动态。

(3)GMDSS中强制要求的遇险与安全通信频率:

波段

DSC

RT

NBDP

VHF

Ch.70

Ch.16


2. MF 系统

用于中近距离船对岸、岸对船、船对船双向通信。

(1)GMDSS功能:

--遇险报警与安全呼叫(DSC及NBDP);

--搜救协调和遇险现场通信(RT);

--日常通信(RT)。

(2)频带:2MHz。

(3)GMDSS中强制要求的遇险与安全通信频率:

波段

DSC

RT

NBDP

MF

2187.5kHz

2182 kHz

2174.5 kHz

2. HF 系统

用于远距离船对岸、岸对船、船对船双向通信。


(1)GMDSS功能:

--遇险报警与安全呼叫(DSC及NBDP);

--搜救协调(RT、NBDP);

--日常通信(RT、NBDP)。


(2)频带:4,6,8,12,16,22MHz。

(3)GMDSS中强制要求的遇险与安全通信频率:

波段

DSC

RT

NBDP

MF

2187.5kHz

2182 kHz

2174.5 kHz

HF 4MHz

4207.5kHz

4125 kHz

4177.5 kHz

HF 6MHz

6312kHz

6215 kHz

6268kHz

HF 8MHz

8414.5kHz

8291kHz

8376.5 kHz

HF 12MHz

12577kHz

12290 kHz

12520 kHz

HF 16MHz

16804.5kHz

16420 kHz

16695 kHz

D.海上安全信息接收设备

主要任务是及时有效地向船舶提供有关海上航行安全信息,确保船舶航行安全。

1. 航行警告电传接收机(NAVTEX)


NAVTEX系统是用来为海上航行在NAVAREA区的船舶播发航行警告和气象警告、气象预报和其他重要海上安全信息(MSI)的国际直接印字电报业务。主要在518kHz上用英文播发MSI,该频道是NAVTEX主频道;490kHz则是以本地非英语的第二种语言广播;4209.5kHz主要是在热带区域,但并不常用。


2.EGC(EnhancedGroup Call)系统。是INMARSAT 系统中的一个分系统,它开放两种业务,即安全网业务(Safety Net)和商用网业务(Fleet Net)。Safety Net是通过INMARSAT卫星向固定的海域、临时规定的预定船舶群或所有船舶提供自动卫星广播业务,它弥补了NAVTEX系统的空白,使NAVTEX台覆盖不到的远洋区域,或那些没有能力建立NAVTEX 台的区域及由于船舶密度太低而不开放NAVTEX业务的沿海区域,只要配备INMARSAT系统的相关设备,就同样能接收到海上安全信息。Fleet Net业务则主要是向预定船舶、船队或所有船舶提供公众和商业广播服务。

  • 发表于 2023-04-24 17:29
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  • 分类:海员培训

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