海上數(shù)字廣播（NAVDAT）技術(shù)在海上安全信息（MSI）協(xié)調(diào)與播發(fā)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(guān)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(guān)鍵手段，而目前岸基的海上安全信息廣播系統(tǒng)，即NAVTEX系統(tǒng)技術(shù)相對落后，無法切實提供現(xiàn)代航運所需信息，海上數(shù)字廣播（NAVDAT）由于其優(yōu)良技術(shù)特性將在MSI協(xié)調(diào)與播發(fā)中發(fā)揮更有價值的作用。

關(guān)鍵詞：海上安全信息（MSI）;海上數(shù)字廣播（NAVDAT）;協(xié)調(diào);播發(fā)

0 引 言

隨著全球航運經(jīng)濟(jì)的繁榮，海上活動日趨頻繁，海洋交通環(huán)境日益復(fù)雜，這給本就有著高風(fēng)險的航海業(yè)帶來了更多的不安全因素。為此，海事領(lǐng)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(tǒng)（GMDSS）[1]，其中的NAVTEX系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)向近洋航區(qū)播發(fā)MSI，最大限度保障在航船舶以及人員的安全。但建設(shè)于20世紀(jì)90現(xiàn)代的NAVTEX系統(tǒng)已逐漸無法滿足現(xiàn)代航運用戶的需求，探究與NAVTEX同頻段的NAVDAT技術(shù)在MSI協(xié)調(diào)與播發(fā)中的應(yīng)用是應(yīng)對航運需求的重要途徑。

1 現(xiàn)有MSI協(xié)調(diào)與播發(fā)模式

MSI包括航行警告、氣象警告、冰況報告、搜救信息、氣象預(yù)報、引水業(yè)務(wù)信息、電子航行系統(tǒng)更新信息等7種基本類型[2]，NAVTEX系統(tǒng)可播發(fā)航警等類型MSI的文字內(nèi)容，覆蓋A1、A2海區(qū)，也即絕大海上活動的區(qū)域范圍。

1.1MSI協(xié)調(diào)模式

根據(jù)GMDSS規(guī)定，我國主要由海上救助協(xié)調(diào)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(nèi)容，岸臺在近洋航區(qū)通過NAVTEX系統(tǒng)協(xié)調(diào)播發(fā)MSI，在遠(yuǎn)洋航區(qū)主要通過增強群呼（EGC）系統(tǒng)協(xié)調(diào)播發(fā)MSI。同時，為避免同頻干擾，岸基NAVTEX系統(tǒng)采用輪播方式，即每個臺站每隔4 h發(fā)送一次電文，一次發(fā)送時間不超過10 min。

1.2 MSI播發(fā)模式

目前，我國設(shè)有大連、上海、福州、廣州、三亞等5座NAVTEX臺站[3]，共同負(fù)責(zé)國際第Ⅺ航警區(qū)域MSI的播發(fā)，在國際518 kHz以窄帶直接印字電報方式播發(fā)英文MSI[4]、在486 kHz播發(fā)中文MSI，可覆蓋我國沿海400 n mile以內(nèi)的海域。

2 NAVDAT技術(shù)在MSI協(xié)調(diào)與播發(fā)上的改進(jìn)

NAVDAT是國際電信聯(lián)盟（ITU）于2011年提出的一種海上數(shù)字廣播技術(shù)，并劃定495～505 kHz為其播發(fā)頻段，可大幅增強海上信息服務(wù)能力，是GMDSS現(xiàn)代化和e-航海戰(zhàn)略中的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 可提供高效數(shù)據(jù)服務(wù)

現(xiàn)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(shù)據(jù)文件大小在10～50 kB，NAVTEX系統(tǒng)50 bps的有效數(shù)據(jù)傳輸速率無法實現(xiàn)傳輸需求。NAVDAT系統(tǒng)利用擴(kuò)頻OFDM同步技術(shù)、線性均衡OFDM信道補償技術(shù)、多速率OFDM信道解碼技術(shù)等，實現(xiàn)了中波窄帶信道上高速數(shù)字信號的傳播，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)12～18 kbps，是現(xiàn)有NAVTEX系統(tǒng)的360倍，可有效傳輸文字、文本文件、圖片等格式的多媒體數(shù)據(jù)，能播發(fā)海圖更新數(shù)據(jù)、氣象云圖、船舶交通服務(wù)數(shù)據(jù)、氣象水文文件以及更多海事新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等大信息量的MSI，并無縫連接至船舶信息系統(tǒng)。圖1為船舶日常接收的航海通告，船員需根據(jù)文字信息手動在電子海圖上進(jìn)行航線標(biāo)注。圖2為利用在上海建設(shè)的NAVDAT演示驗證系統(tǒng)，將S-57格式的航海通告播發(fā)至船載電子海圖終端，海圖系統(tǒng)自動完成航線標(biāo)注的前后對比圖，海上信息服務(wù)能力得到了顯著提升。

2.2 可提供良好協(xié)調(diào)能力

目前，NAVTEX臺站輪播間隔為4 h，即一份航警自接到至發(fā)布的最長等待時間為4 h，MSI播發(fā)及時性較差。NAVDAT系統(tǒng)12～18 kbps的數(shù)據(jù)速率可大大縮短每個臺站的播發(fā)時長，進(jìn)而減少輪播時間間隔，提高全球MSI播發(fā)臺站的協(xié)調(diào)效率。另外，NAVDAT系統(tǒng)可工作在單頻組網(wǎng)模式（SFN），能實現(xiàn)大霧等特殊時段的多臺站同頻聯(lián)播而不會造成同頻干擾，為更大范圍用戶協(xié)調(diào)播發(fā)更及時有效的MSI。NAVDAT系統(tǒng)有通播、選擇播發(fā)和指定消息等3種工作模式，可將MSI精準(zhǔn)發(fā)至相關(guān)服務(wù)對象，避免對無關(guān)船舶造成信息干擾，提升了MSI協(xié)調(diào)水平。

2.3 可提供有力監(jiān)測評估

影響無線電通信的因素有很多，例如播發(fā)功率、系統(tǒng)抗干擾性能、發(fā)射和接收天線參數(shù)等，但NAVTEX系統(tǒng)對播發(fā)信號的監(jiān)測能力不足，以致缺少合理布局發(fā)射臺站、完善播發(fā)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐。2019年，在上海建設(shè)的NAVDAT試驗驗證平臺選取2個接近在航船舶環(huán)境的島嶼建設(shè)了陸地監(jiān)測站，采集信道無線電數(shù)據(jù)，通過收、發(fā)報文數(shù)據(jù)對比，監(jiān)視分析信號質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整發(fā)信設(shè)備部署以及軟件參數(shù)，有力保證服務(wù)海域在航船舶及時收到更可靠MSI。

3 新技術(shù)下的MSI助力e-航海戰(zhàn)略布局

e-航海戰(zhàn)略以保障在航船舶更安全、高效航行為目標(biāo)，是海事領(lǐng)域技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展方向的指導(dǎo)。在MSI協(xié)調(diào)與播發(fā)中應(yīng)用NAVDAT技術(shù)可有效助力e-航海戰(zhàn)略布局，并實現(xiàn)以下建設(shè)任務(wù)：

3.1 向航海者提供清晰的信息

NAVTEX系統(tǒng)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(huán)境結(jié)合度不高，降低MSI信息的助航能力。NAVDAT系統(tǒng)通過HTML語言，可與電子海圖系統(tǒng)（ECS）、船舶導(dǎo)航信息系統(tǒng)（NIS）無縫連接，實現(xiàn)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(fā)布在海圖、導(dǎo)航畫面上，與其航線監(jiān)視、狀態(tài)顯示等功能融為一體，提升信息內(nèi)容傳遞的清晰度，提高M(jìn)SI助航效能。

3.2 實現(xiàn)簡捷而有效的船岸之間的通信

現(xiàn)船臺使用NAVTEX接收機(jī)接收MSI，氣象傳真接收機(jī)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(tǒng)利用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)實現(xiàn)了各類MSI集中化、可視化呈現(xiàn)的功能，便捷了MSI服務(wù)方式。

3.3 提高船舶對環(huán)境的知曉

NAVTEX系統(tǒng)可播發(fā)航行警告等文字類型的小信息量MSI數(shù)據(jù)，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(tǒng)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(wǎng)絡(luò)更新，不利于中遠(yuǎn)距離航行船舶對周邊環(huán)境的感知，存在一定的安全隱患。隨著航運環(huán)境的日益復(fù)雜，還將出現(xiàn)更多與環(huán)境相關(guān)的大信息量MSI服務(wù)需求，NAVDAT系統(tǒng)可有效傳輸多格式、大信息量的多媒體MSI，提高船舶對環(huán)境狀況的知曉。

4 結(jié) 語

如今，海運行業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景下得到了快速發(fā)展，高效、多元、便捷、可靠的MSI是保障現(xiàn)代海上活動安全的最關(guān)鍵手段之一，利用NAVDAT技術(shù)實現(xiàn)MSI的協(xié)調(diào)與播發(fā)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(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 岳信.岸臺DSC系統(tǒng)中設(shè)備的保養(yǎng)與維修[C].大連：中國航海學(xué)會通信導(dǎo)航專業(yè)委員會2003學(xué)術(shù)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(yīng)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(shè)項目中的應(yīng)用[D].上海：上海海事大學(xué)，2007.

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

作者簡介：

高迎，女，工程師，13917984453