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1 GMDSS 第一章、 G MDSS 的基本概念 GMDSS(Global Maritime Distress and Safety System)的缩写，及全球海上遇险及安 全系统，它是一个服从于1979 年国际海上搜救公约的全球性通信网，是国际海事组织 （IMO）为建立有效的搜救程序，并进一步完善海上通信手段而构建的一整套综合通信系统， 其基本目的是为了最大限度地保障海上人命和财产的安全。 IMO:International Maritime Organization 一、 GMDSS 的功能和作用 GMDSS 系统的基本作用是船舶遇险时能迅速有效地报警，岸上的搜救机构和遇险船附近 的其他船舶能够立即获得遇险船的报警信息，并保证在最短时间内进行协调救助，从而加大 搜救的成功率；系统还提供紧急、安全通信和播发海上安全信息，以保证船舶的航行安全； 同时系统还满足传播常规业务通信的要求。具体来说，GMDSS 系统有以下7 方面功能。 1.遇险报警（基本功能） 立即有效向岸基救助协调中心（RCC ）和附近其他船舶发送遇险信息，包括遇险 船识别、船位、时间、遇险性质及其它。 船对岸、船对船、岸对船三个方向 RCC: Rescue Co-ordination Centre 2.搜救协调通信 接收到遇险报警后，RCC与遇险船、参与救助的船舶、飞机和其它有关搜救机构 间的协调搜救通信 3.现场通信 遇险船、搜救船、飞机之间通信，多用MF/VHF频率 4.寻位 指救助船、飞机发现并找到遇险船舶、救生艇或幸存者。EPIRB/SART. EPIRB ： Emergency position indicating radiobeacons SART ：Search And Rescue Radar Transponder 5.海上安全信息（MSI）的播发和接收 为保证航行安全， 系统发布航行警告、气象警告和预报及其它海上紧急安全信息， 通过 NAVTEX ，Inmarsat的 EGC 系统， MF （ HF ）NBDP 方式播发，船台接收并打印。 MSI：Maritime Safety Information NAVTEX ：Navigational Telex NBDP ：Narrow Band Direct Printing 6.常规通信 除遇险、紧急、安全通信外的船舶业务和公众业务通信。 7.驾驶台对驾驶台通信 驾驶台对驾驶台通信用于狭窄水道和繁忙水道中航行的船舶间联系。 二、 GMDSS 组成 系统主要使用了卫星通信系统和地面通信系统，从功能来分还包括定位寻位系统和MSI 2 播发系统。 1.卫星通信系统包括Inmarsat系统和 COSPAS/SARSAT系统，主要船载设备有： Inmarsat-A/B/C/F/M/P站， 1.6GHzEPIRB,406HzEPIRB 。 2.地面通信系统指MF/HF/VHF通信分系统，主要船载设备有：MF/HF无线电话设备、 VHF无线电话设备、 MF/HF和 VHF数字选择性呼叫终端 （ DSC ） 、 窄带印字电报 （NBDP ） 终端等。 3.定位系统由COSPAS/SARSAT 极轨道卫星搜救系统和406HzEPIRB构成。寻位系统由 搜救雷达应答器（SART ）和搜救船的9GHz雷达组成。 4.MSI播发系统主要包括NAVTEX 系统， Inmarsat的 EGC 系统。 NAVTEX 系统由各国主 管部门指定的岸台在518KHz频率上定时播发MSI，船载台自动接收并打印。EGC 系统主要在A3海区接收MSI。 三、 GMDSS 海区和船载设备 1.海区的概念 A1 海区：指VHF岸台覆盖范围内的海域，一般为25 海里为半径的海域范围。 主要由各国国家公众岸台建设情况决定。用于遇险、协调、常规通信，MSI 用 NAVTEX 系统。 A2 海区：指 MF岸台覆盖范围内的海域（不包括A1 海区） ，一般为 150 海里为 半径的海域范围。主要由各国国家公众岸台建设情况决定。用于遇险、协调、 常规通信， MSI用 NAVTEX 系统。 A3 海区： Inmarsat静止卫星覆盖区（不包括A1、A2海区），一般指南北纬70 度以内海域。 A4 海区：指A1、A2、A3海区以外的海域，即南北纬70 度以外到两极之间的 海域。 A3、A4 海区的通信网由Inmarsat系统、HF通信系统及COSPAS/SARSAT 搜救卫 星系统等组成，由IMO和 Inmarsat组织统一规划和管理。MSI通过 Inmarsat 的 EGC 系统和 HF的 NBDP 实现。 2.GMDSS 设备配备要求 300 总吨以上的货船和国际航线上的客船均应配置满足GMDSS 要求的无线电设备，配置 原则如下。 船舶应按航行的海区提供执行GMDSS 功能的设备 船舶配置的无线电设备应至少能在两种无线电分系统中工作，以提供两种以上 的通信方式，每种方式应能采用独立设备执行连续报警功能。（可以双配相同 设备、也可以配不同设备） 每种船载设备能执行两种以上功能，并与两种以上的设备进行通信。 设备应操作简单、可靠，且可无人值守。 救生艇配置无线电设备的目的是用于现场通信和发出寻位信号，便于现场搜 救。 A1 A1A2 A1A3 A1 A4 备注 VHF无线电话 +DSC+DSC 值守设备 MF/SSB无线电话 +NBDP+ DSC+DSC 值守设备 MF/HF/SSB无线电话 +NBDP+ A1A3或用 3 DSC+DSC 值守设备Inmarsat船台 Inmarsat-B/C/F+EGC接收机A1A3或用 MF/HF设备 406HzEPIRB NAVTEX 接收机 9GHz SART 每船 2 台 便携式 VHF双向无线电话（16 信 道+1 信道） 每船 3 台 四、 GMDSS 的实施和发展现状 1.无线电人员配置要求 一级无线电电子员证书，操作兼电子通信技术知识 二级无线电电子员证书 通用操作员证书，操作 限用操作员证书 2.GMDSS 设备的有效性和维护要求 满足要求才能离港 船舶应有制造商说明书及维修手册，备有适当的工具、备件和测试设备。 方案： A1、A2 海区双套设备、岸上维修、海上维修之一即可 A3、A4 海区至少使用双套设备、岸上维修、海上维修中的两种。 3.GMDSS 发展现状 岸台的建设 SSAS （Ship Security Alert System） 、VDR （Voyage Data Recorder） 、AIS （Automatic Identification System） 、 LRIT （ Long-Range Identification and Tracking ）等系统的引进。 4 第二章、 电波传输和船用天线 任何无线电通信系统都包括发射端、无线电波传播、接收端三个环节。 一、 无线电波的基本概念 1.电磁波基本概念 无线电波就是空间传播的电磁波，传播过程就是狡辩的电磁场向前波动的过程。它具备 波的反射、折射、散射、绕射、吸收等特性，传播中电磁波强度会衰减、传播方向、速度也 会变化。电磁波包括无线电波、红外线，可见光、紫外线，X射线、宇宙射线等。 2.频率、波长和速度的关系 =v/f 其中 v 为传播速度，只与传播介质有关，空气中和真空中都近似认为是每秒30 万公里， 为波长，它决定了传播特性，f 为频率。 3.无线电波的波段划分 按波长分波长按频率分频率传播方式主要应用 超 长 波100-10km 超低频（VLF） 3-30KHz 地波为主远距离通信 长波10-1km 低频（ LF）30-300KHz 地波为主远距离通信、导航 中波1km-100m 中频（ MF ）300KHZ-3MHz 地波为主广播、导航、通信 短波100-10m 高频（ HF）3-30MHz 天波为主中长距离通信、广播 超 短 波10-1m 甚高频（VHF ） 30-300MHz 直射波为 主 短距离通信、电视、雷达 微 波 分米 波 1-0.1m 特高频（LHF） 300M-3GHz 直射波为 主 通信、电视、雷达 厘米 波 0.1-0.01m 超高频（SHF ） 3-30GHz 直射波为 主 中继通信、卫星通信、电视 通信 毫米 波 0.01-0.00 1m 极高频（EHF ） 30-300GHz 直射波 二、 无线电波的传播 无线电波的传播方式与其频率有关。根据这一特性，无线电波的传播主要有以下几种： 1.地波传播： 无线电波沿地球表面传播称为地波传播。超长波， 长波、 中波具有绕射特性，能随地球 的曲率而围绕地球表面传播，其频率越低（波长越长），则传播距离越远，反之则近。 由于地波传播作用距离远，稳定性好， 基本上不受气候条件的影响，因此被广泛应用于 远距离通信、广播等。如各广播电台的中波节目均以地波方式传送。 5 图 1 地波传播 2.天波传播： 是指电波通过距地面5080KM以上的电离层的反射作用来实现传播的，围绕着地球表 面有一层厚度约为400KM的电离层， 具有对相应频率的电波反射的特性。当电波频率较低时 （如中、低频） ，电离层对其吸收较强，当电波频率较高时（如甚高频），则会穿透电离层而 不能反射。只有在短波波段内才能有良好的反射，如图2 所示： 图 2 天波传播 3.视距传播： 视距传播又叫直射波或直线传播。是指在视距范围内，电波从发射天线到接收天线的直 线传播，如图3 所示： 实际上，由于大气层是不均匀的介质，各处的气压、温度、湿度等等都随高度不同而变 化，因此， 电波在空间传播过程中也存在着折射现象。既其空间传播路线不全是直线，而是 略为向下弯曲。 同时视距传播除了直射波之外，还有一部分能量经由地面反射而形成反射波 及对流层和电离层的散射传播，因此，视距传播的作用距离比理论上要大些。 不考虑发射机功率、 天性特性、接收机灵敏度， 只考虑地球曲面因素的视距传播距离公）： D=4.12( 错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。) ， h1 ，h2 为收发天线高度，单位是米。D为通信距离，单位是公里。 三、 各波段电波传播特点 1.中波传播 白天地波传播为主，距离 200 海里左右，晚上因电离层原因，可以地波、天波 同时传播，距离较白天远。 因为多径效应，有衰落现象。 电波的衰落现象： 由于电波的传播往往是经过几条不同的途径到达接收点，因 此，到达同一接收点的几个信号的场强之间会有相位差，当相位差正好为0° 或 360°时，场强叠加后增强；当相位差为180°时，场强经抵消而减弱。在 电离层高度及密度变化剧烈的时候， 相位差变化也较大， 于是接收的强度在不 断地改变着，甚至有时接收完全停止，这就称为衰落现象 6 2.短波传播 地波衰减很快，传播不远 天波传播距离远，但不稳定 存在衰落现象 存在寂静区 静区现象：在离短波发信机较近和较远区域能收到信号，而中间段却有一地区 收不到信号，这个现象称为静区，短波通信中，因为工作的频率较高，地面吸 收损耗大，所以依靠地波传输的距离较短， 而靠天波传输时， 天波要通过电离 层的反射传播到地面。 且每个频率的天波能否有效地反射到地面，与电磁波射 向电离层的角度有关。 恰能使电波反射回地面的射角称为临界角，小于这个角 的电波就不能反射回地面， 频率越高，临界角越大。因此，用某一频率工作时， 在天波最小的可达距离与地波最大可达距离之间是收不到讯号的，产生静区现 象，静区的大小主要由所用的工作频率，电离层情况，通信地段，发射和发射 功率等因素所决定， 船台处于静区时， 船舶电台可试用降低工作频率的方式进 行通信联络。： 综上所述，短波通信的最大缺点就是受电离层影响大。所以，偶然出现讯 号忽强忽弱的情况，我们在信号差时，首先检查天线及联接电缆、接地线， 在确认无误时应考虑是否出现衰落现象或静区现象，对付这两种现象的最有 效方法就是改变通信频率，或离开当前所处地段再设法联络。 3.超短波和微波传播 频率在30MHz以上的电磁波的传播方式都为直射波。视距传播（直线传播）可简单地 理解为直来直去传播电波。它的传播比较稳定，通信质量高，传播损耗小， 适合于近距离通 信、电视等。船用甚高频无线电话就工作于视距传播方式。 四、常用传播天线介绍 1.船舶常用的地面系统天线 T 型和 型天线 7 直立桅杆式天线 鞭状天线 2.船舶常用的卫星天线 全向型天线，C站使用 抛物面天线，B、M 、 F站使用 3.船用天线的安装和维护 牢固性，抗11 级以上风 远离桅杆 注意绝缘 良好焊接 远离人员可触及的地方 8 第三章、 国际移动卫星通信系统 国际移动卫星组织 （原国际海事卫星组织），全称：International Maritime Satellite Organization，缩写为INMARSAT 。全球 86 个签约国、 260 个合作机构组成的商业机构。 一、 Inmarsat系统概述 1.Inmarsat设备与业务 提供海上和陆上通信业务，终端分为B/C/M/F/P 等站，提供数据、语音、图像传 输等业务。 2.Inmarsat卫星 五颗三代卫星， 64E(印度洋 ) ，15.5W （大西洋东区） ，178E （太平洋），54W （大 西洋西区），25E（西印度洋 - 辅助卫星），支持 64K 准宽带数据业务和永久在线 需求。 三颗四代卫星，64E( 印度洋 ) ，54W （大西洋西区） ，第三颗备用，支持432K 宽带数据业务和永久在线需求。 3.Inmarsat系统优势 即使、可靠、无干扰、容易使用，无需基站 除两极外任何地区、任何时间都可使用 无月租费，按通行时间或流量计费 二、 Inmarsat系统组成和工作原理 空间段，卫星通信地面网络、卫星移动通信终端（MES ）组成 1.空间段（卫星） 静止卫星，覆盖1/3 地球表面积，相邻卫星区相互重叠覆盖，南北纬76 度以上 不能覆盖。 星区之间通信由地面站转发。 2.卫星通信地面网络 网络操作中心（NOC ：Network Operations Center） ，位于伦敦 卫星操作中心（SOC ：Satellite Operations Center） ，位于伦敦 测控站（ TTB2 是报文分类代码， 表示报文种类；B3B4是对 B2 的双字编号，其等于00 表示特别重要报文，不 能拒收。 回车 报文 结束序列NNNN 回车 4.NAVTEX 接收机的组成和性能标准 基本组成：有源天线（含放大器、保护电路）、 518KHz接收单元（单通道接收 机，模拟量转为FSK ，再转为数字信号，F1B模式） 、信号处理单元、打印机。 性能包括：能选台号B1、工作频率518KHz、能自检测、至少存储30 条信息、 判断接收误码率、断电6 小时设置不会丢失等。 三、 增强群呼（ EGC ）系统（略） 四、 气象传真 18 各国气象部门通过海岸电台向各大洋区定时播发气象传真图，种类包括海面分析图、 高空等压分析图、24h/48h/72h/96H气象预报、 海浪预报、 云层、 潮流预报图、 卫星图像等。 我国播发台有北京、上海台，分别是第二区（亚洲），呼号为BAF,BDF2 。 通过船载气象传真机可以接收上述传真图像。气象传真机工作在单边带下边带工作模 式，模式代号F3C。它不是GMDSS 规定配置的设备。 19 第八章、 EPIRB和 SART 系统与设备 在 GMDSS 系统中，卫星应急无线电示位标（EPIRB ）作为船舶必备的无线电设备，是一 种重要且十分有效的船对案的报警设备，其中406MHz EPIRB的可以在全球范围内用于预先 报警，L 波段的 EPIRB是 Inmarsat静止卫星使用的信标，只能在南北纬70 度以内使用。 VHF EPIRB则只能由于VHF70频道。 搜救雷达应答器（SART ）作为 GMDSS 系统中重要的寻位装置，与搜救船的9GHz雷达配 合组成寻位系统，从而有助于发现遇难幸存者或救生筏，也是船舶必备的无线电设备。 一、 COSPAS/SARSAT 系统 COSPAS/SARSAT系统是利用极轨道卫星进行搜救定位的系统，用于陆、 海、空遇险时间 的搜救业务， 遇险者利用自身携带的EPIRB手动或自动启动并发射预先报警信号，系统接收 报警信号并迅速定出遇险者位置。 1.示位标 船用为 121.5 MHz 、406 MHz。 飞机用叫ELT, 121.5 MHz 陆用叫 PLB 2.极轨道卫星 7 颗近极轨道卫星，运行时间100 分钟，目标对卫星可视时间为10-15 分钟。 采用实时和存储转发模式 定位原理是卫星与示位标之间的多普勒效应，示位标本身并没有位置信息发出 3.区域用户终端 区域用户终端LUT,将信息转给MCC 4.任务控制中心 集中管理、协调报警信息 二、 EPIRB 主要性能和信号格式 1.主要性能 定位精度为2-3 海里 50 秒发一次 功率 5W 工作时间48 小时 2.信号格式 载波： 160ms 位同步： 15bit 帧同步： 9bit 电文： 88bit （提供位置信息的bit位，但目前没用） 长格式附加数据 三、 EPIRB 示位标及使用方法 1.使用方法 能自动或手动脱离并启动 能与卫星配合提供全球覆盖，并能被迅速检测到 20 发射信息中有船舶标识码 应有船载、漂浮、救生艇三种类型 2.组成部分 主机部分，包括外壳和电路部分 接口部分，电池目前寿命为5 年 释放机构，也有有效期 四、 搜救雷达应答器 搜救雷达应答器SART （Search And Rescue Radar Transponder ）作为 GMDSS 系统中重 要的寻位装置，GMDSS 规定每船必须配置。 实现搜救船舶或飞机雷达上显示SART 确切位置，持有SART的人或救生艇能确认有船 或救生飞机靠近他们两项功能。 1.SART 的基本工作原理 由搜救船的9GHz雷达信号触发，发出12 次 9.2-9.5GHz和 9.5-9.2GHz的脉冲波束， 在搜救雷达上显示12 个等距光点信号。同时显示自己被雷达信号触发，处于附近某雷达的 工作范围内。 2.主要性能指标和要求 电池寿命为96 小时（预备状态） 、8 小时（应答状态） 。 20m高处入水不损坏 10m深水保证5min 不进水 五、 SART的使用与维护 1.SART 的作用距离 与 SART安装高度、雷达天线高度有关，IMO建议 SART 安装高度高于海平面1m以上， 雷达天线高度在15m时，距离为5 海里以上。 2.SART 的使用、日常维护和保养 安装在驾驶台两侧容易接触到的地方，遇险时专人使用或携带 平时关机、遇险时取出置于STANF-BY状态。 保持清洁 保持电池处于有效期内 21 第九章、 G MDSS 船舶电源 一、 船舶电源的配置及要求 设备电源由主电源、应急电源、备用电源组成。电源系统要求如下： 船舶在海上时， 应始终备有足够的电源供无线电设备工作，并未无线电设备的 一个或多个备用电源组成部分的蓄电瓶充电 船舶应配备有一个或多个备用电源，当主电源和应急电源故障时，向无线电设 备供电，以便进行遇险和安全通信。 有应急电源的，备用电源供电1h 以上 没有或不符合要求时，备用电源供电6h 以上。计算公式为1/2 发射电流 +接收 电流 +附加电流 一个或多个备用电源应独立于船舶推进系统及船舶电力系统 除 VHF无线电设备外， 一个或多个备用电源在完成上述规定的供电时间内，应 同时向其它无线电设备供电 一个或多个备用电源可以向应急电力照明供电 当备用电源由个或多个可充电电瓶组成时，应备有可对其充电的装置，该装置 应在 10h 内将电瓶充至最小容量要求；船舶不出海时。12 个月内应对电瓶进 行检测，保证其性能。 二、 船舶备用电源 主要有一次型电池和充放电电池（二次电池） 大部分设备都用二次电池 一次性电池主要用于双向无线电话