浅析海事卫星在远程船舶视频监控系统中的应用

中国交通通信信息中心 张 鹏 张 烁 钟 南

本文介绍了使用海事卫星实现远程船舶视频监控功能的方式，分析了海事卫星海上宽带技术应用于视频监控的技术特点，给出了实现远程船舶视频监控的系统范例，对海事卫星海上宽带技术在远程船舶视频监控方面的发展前景做了展望。

海事卫星 海上宽带技术 远程船舶视频监控

一、引言

由于远洋运输船舶工作的特殊性，船舶需要长期独自在茫茫大洋上漂泊，如今海盗事件频发，船舶安全问题成为航行中的重中之重。在有重大安全问题发生时，在岸的船务公司总部领导及安全监管人员需要第一时间知晓船舶周边环境及安保情况，以根据实际情况做出应对措施指挥和部署。另外，船舶在具体工作中，很多情况下需要与在岸的领导和专家进行音视频通信联络，以便得到领导和专家直接、便捷的指挥和指导，提高远洋运输船舶管理工作的效率和效果。海上船舶视频信号现场采集后，需要通过卫星链路实时传送到岸上船务公司总部，这就需要用到海事卫星通信系统。

二、海事卫星通信系统

一个典型的海事卫星船载通信系统主要由三部分组成：卫星、地面站、船载卫星通信终端。如图1所示。

图1 海事卫星船载通信系统示意图

1.卫星

第四代海事卫星采用三颗地球同步静止卫星覆盖全球北纬78°至南纬78°的区域，卫星运行于赤道上方36000km地球同步轨道处，完成通信信号的转发。卫星与船载卫星终端之间使用L波段通信，该频段最大的优势在于具有很强的抗雨雪衰减能力。卫星覆盖图如图2所示。

图2 第四代海事卫星覆盖图

2.地面站

地面站是建立海上船舶经由卫星到陆地通信链路的地面接续枢纽，由抛物面天线、射频系统与通信终端系统、控制系统等组成。地面站提供海事卫星网络与全球电信网、互联网之间的系统连接，一艘装备了船载海事卫星终端的船舶可以与世界上任何地方的电话、传真或数据终端相连。此外，地面站还是卫星和陆地网络通信的关键节点，负责处理船载卫星终端的业务申请、交换，分配用户资源、容量，提供语音、数据通信业务建立等服务。中国境内的海事卫星地面站位于北京上庄，由北京船舶通信导航公司运营维护。

3.船载卫星通信终端

为完成视频传输这样的宽带数据应用，船载卫星通信终端选用海事卫星终端系列中的FB（Fleet Broadband）产品。FB是最新一代海上海事卫星宽带通信设备，可靠、高速的IP通信和常规语音通信可以同时进行。FB产品中的250系列、500系列最高数据速率可以分别达到284kb/s，432kb/s，可以很好地满足视频会议、视频监控高带宽数据速率的要求。

FB设备专门针对海上环境设计，把传统海事卫星话音业务和新的宽带通信结合起来，为船岸通信领域提供了专业的解决方案。FB业务前所未有的带宽可满足用户对高速数据通信的更高需求。视频会议、电子海图信息、在线天气数据、航线计划编制和船员组呼都可以在同一时间完成，为船舶安全航行和高效运营提供了新途径。FB设备具有以下特点：

⊙性能出众。FB提供更快、更高效的数据收发服务，支持语音和多个数据业务同时在线。

⊙安全可靠。FB全球覆盖，业务不受天气和海况的影响，为船舶提供最稳健的通信连接，卫星网络的可用性超过99.9%。

⊙使用灵活。FB提供最新的IP服务支持，还提供传统的电路交换语音和数据服务，根据需要可以在标准IP数据服务和可选带宽保证IP数据服务中自由选择。

⊙业务全面。FB提供话音电话、传真、短信和标准IP数据业务（最高达432kb/s）、可选带宽保证IP数据服务（可选32 kb/s，64 kb/s，128 kb/s，256kb/s）。

三、远程船舶视频监控解决方案

远程船舶视频监控系统可以分为三部分：船舶本地视频采集、卫星链路传输、岸端控制与显示。系统如图3所示。

图3 远程船舶视频监控系统图

1.船舶本地视频采集

如图3所示，在船上罗经甲板的左右舷和大桅上飞别安装三个室外云台摄像机，支持船上和岸段对摄像角度和焦距的控制，实现舱外无可视盲区。根据需要，摄像机可采用红外线低照度摄像头，实现夜间视频监控的需求。

在驾驶台部署硬盘录像机，采用硬盘录像机作为视频监控的核心，与所有舱外云台摄像机连接，摄像机所拍摄的视频画面可以在硬盘录像机中24小时不间断录像并自动保存。同时，船上的摄像头控制键盘也是连接至硬盘录像机，实现对摄像角度、焦距等的船端控制。硬盘录像机支持画面远程传输与本地输出：远程传输可以使岸端人员通过FB设备建立起来的卫星IP网络远程观看到硬盘录像机的实时画面；本地输出是将摄像机的拍摄画面实时输出到驾驶台的视频监视器，一方面使船上人员实时了解岸段人员远程视频监控的画面内容，另一方面在船舶离开或停靠码头时，左右舷的摄像头拍摄画面可以起到汽车“后视镜”的效果，方便船长操作船舶离港或停靠。

船上还可以配备一套移动视频传输终端，包括腰胯式主机、头戴式摄像头、头戴式耳麦，采用Wi-Fi视频传输技术与船上监控中心通信，可由一人携带并在移动中进行单向视频传输和双向语音对讲和图像抓拍，并可经由FB卫星链路实现与岸端进行音视频通信。此项功能的主要用途为船舶机舱设备维修的远程指导、远程医疗等。

另外，还可以在船上会议室或驾驶台安装视频会议终端，将船上的视频监控画面作为一路视频信号输入到视频会议终端，视频会议终端经由FB卫星通信链路与岸端视频会议系统互通，可以使船、岸之间进行便捷、高效的视频会议。

2.卫星链路传输

如前所述，卫星链路传输选用海事卫星FB业务。FB产品中的250系列、500系列最高数据速率可以分别达到284kb/s，432kb/s，可以很好地满足视频会议、视频监控高带宽数据速率的要求。

视频信号在船上发出经由卫星转发在北京海事卫星地面站落地后，还需要地面线路传输到岸端监控中心或会议室。此“最后一公里”的IP连接可以使用Internet连接，也可以使用专线连接。因为视频监控与视频会议对信号的实时性要求比较高，使用专线连接可以达到更好的传输效果。

3.岸端控制与显示

岸端会议室安装一个带有快速切换键和摇杆功能视频控制键盘，经由FB海事卫星网络连接到船上的硬盘录像机，实现对监控画面的切换及摄像机的控制。

岸端会议室安装一台视频会议MCU，可以实现多船同时和岸端会议室视频通信，在管理的船舶数目较多时多点呼入功能就显得至关重要。

为达到较好的显示效果，可以在岸端会议室安装投影仪或组合大屏幕。为节省成本，视频监控和视频会议可以使用同一显示设备，只需加装一台视频源切换设备即可。此外，视频会议还需要配备有源音箱和桌面麦克风，以获得较好的语音通信效果。

四、结束语

随着国际社会对船舶安全的关注程度日益提高，船载远程视频监控与视频会议也得到了越来越广泛的应用。作为卫星传输的一种手段，海事卫星FB业务可以很好地满足视频监控视频会议等高速数据带宽的需求。此外，海事卫星FB业务近期还升级了遇险报警呼叫（“505”呼叫）系统，对船舶安全通信是一个很好的补充。海事卫星FB业务将一如既往地在船舶安全方面发挥至关重要的作用。