海上数字广播（NAVDAT）技术在海上安全信息（MSI）协调与播发中的实践与思考

摘  要：海上安全航行一直以来都是航运界的重点关注问题，海上安全信息（MSI）是在航船舶有效了解天气情况、海域状况、搜救信息等的关键手段，而目前岸基的海上安全信息广播系统，即NAVTEX系统技术相对落后，无法切实提供现代航运所需信息，海上数字广播（NAVDAT）由于其优良技术特性将在MSI协调与播发中发挥更有价值的作用。

关键词：海上安全信息（MSI）;海上数字广播（NAVDAT）;协调;播发

0 引 言

随着全球航运经济的繁荣，海上活动日趋频繁，海洋交通环境日益复杂，这给本就有着高风险的航海业带来了更多的不安全因素。为此，海事领域在国际海事组织（IMO）的要求下，于1999年2月1日全面实施全球海上遇险与安全系统（GMDSS）[1]，其中的NAVTEX系统则主要负责向近洋航区播发MSI，最大限度保障在航船舶以及人员的安全。但建设于20世纪90现代的NAVTEX系统已逐渐无法满足现代航运用户的需求，探究与NAVTEX同频段的NAVDAT技术在MSI协调与播发中的应用是应对航运需求的重要途径。

1 现有MSI协调与播发模式

MSI包括航行警告、气象警告、冰况报告、搜救信息、气象预报、引水业务信息、电子航行系统更新信息等7种基本类型[2]，NAVTEX系统可播发航警等类型MSI的文字内容，覆盖A1、A2海区，也即绝大海上活动的区域范围。

1.1MSI协调模式

根据GMDSS规定，我国主要由海上救助协调中心（RCC）、国家气象部门以及国家航道部门等向岸台提供MSI内容，岸台在近洋航区通过NAVTEX系统协调播发MSI，在远洋航区主要通过增强群呼（EGC）系统协调播发MSI。同时，为避免同频干扰，岸基NAVTEX系统采用轮播方式，即每个台站每隔4 h发送一次电文，一次发送时间不超过10 min。

1.2 MSI播发模式

目前，我国设有大连、上海、福州、广州、三亚等5座NAVTEX台站[3]，共同负责国际第Ⅺ航警区域MSI的播发，在国际518 kHz以窄带直接印字电报方式播发英文MSI[4]、在486 kHz播发中文MSI，可覆盖我国沿海400 n mile以内的海域。

2 NAVDAT技术在MSI协调与播发上的改进

NAVDAT是国际电信联盟（ITU）于2011年提出的一种海上数字广播技术，并划定495～505 kHz为其播发频段，可大幅增强海上信息服务能力，是GMDSS现代化和e-航海战略中的关键技术。

2.1 可提供高效数据服务

现代航海对于信息量的需求越来越大，以电子海图为例，一份更新数据文件大小在10～50 kB，NAVTEX系统50 bps的有效数据传输速率无法实现传输需求。NAVDAT系统利用扩频OFDM同步技术、线性均衡OFDM信道补偿技术、多速率OFDM信道解码技术等，实现了中波窄带信道上高速数字信号的传播，数据传输速率可达12～18 kbps，是现有NAVTEX系统的360倍，可有效传输文字、文本文件、图片等格式的多媒体数据，能播发海图更新数据、气象云图、船舶交通服务数据、气象水文文件以及更多海事新业务数据等大信息量的MSI，并无缝连接至船舶信息系统。图1为船舶日常接收的航海通告，船员需根据文字信息手动在电子海图上进行航线标注。图2为利用在上海建设的NAVDAT演示验证系统，将S-57格式的航海通告播发至船载电子海图终端，海图系统自动完成航线标注的前后对比图，海上信息服务能力得到了显著提升。

2.2 可提供良好协调能力

目前，NAVTEX台站轮播间隔为4 h，即一份航警自接到至发布的最长等待时间为4 h，MSI播发及时性较差。NAVDAT系统12～18 kbps的数据速率可大大缩短每个台站的播发时长，进而减少轮播时间间隔，提高全球MSI播发台站的协调效率。另外，NAVDAT系统可工作在单频组网模式（SFN），能实现大雾等特殊时段的多台站同频联播而不会造成同频干扰，为更大范围用户协调播发更及时有效的MSI。NAVDAT系统有通播、选择播发和指定消息等3种工作模式，可将MSI精准发至相关服务对象，避免对无关船舶造成信息干扰，提升了MSI协调水平。

2.3 可提供有力监测评估

影响无线电通信的因素有很多，例如播发功率、系统抗干扰性能、发射和接收天线参数等，但NAVTEX系统对播发信号的监测能力不足，以致缺少合理布局发射台站、完善播发系统的数据支撑。2019年，在上海建设的NAVDAT试验验证平台选取2个接近在航船舶环境的岛屿建设了陆地监测站，采集信道无线电数据，通过收、发报文数据对比，监视分析信号质量，及时发现问题，调整发信设备部署以及软件参数，有力保证服务海域在航船舶及时收到更可靠MSI。

3 新技术下的MSI助力e-航海战略布局

e-航海战略以保障在航船舶更安全、高效航行为目标，是海事领域技术和业务发展方向的指导。在MSI协调与播发中应用NAVDAT技术可有效助力e-航海战略布局，并实现以下建设任务：

3.1 向航海者提供清晰的信息

NAVTEX系统只能提供MSI的文字信息，且需要船员以传真方式接收，与实际海洋环境结合度不高，降低MSI信息的助航能力。NAVDAT系统通过HTML语言，可与电子海图系统（ECS）、船舶导航信息系统（NIS）无缝连接，实现电子海图的自动更新，还可将气象信息、水文信息、航道信息、搜救信息等可视化地发布在海图、导航画面上，与其航线监视、状态显示等功能融为一体，提升信息内容传递的清晰度，提高MSI助航效能。

3.2 实现简捷而有效的船岸之间的通信

现船台使用NAVTEX接收机接收MSI，气象传真接收机接收气象图等，众多接收终端为航海人员造成极大不便，NAVDAT系统利用多源异构数据编码技术实现了各类MSI集中化、可视化呈现的功能，便捷了MSI服务方式。

3.3 提高船舶对环境的知晓

NAVTEX系统可播发航行警告等文字类型的小信息量MSI数据，像气象传真图、电子海图更新文件等MSI无论从信息格式上还是信息大小上都无法利用NAVTEX系统传输。目前电子海图只能采取岸上更新或依靠近海陆地WIFI网络更新，不利于中远距离航行船舶对周边环境的感知，存在一定的安全隐患。随着航运环境的日益复杂，还将出现更多与环境相关的大信息量MSI服务需求，NAVDAT系统可有效传输多格式、大信息量的多媒体MSI，提高船舶对环境状况的知晓。

4 结 语

如今，海运行业在全球经济一体化的背景下得到了快速发展，高效、多元、便捷、可靠的MSI是保障现代海上活动安全的最关键手段之一，利用NAVDAT技术实现MSI的协调与播发可为在航船舶提供更有價值的信息，降低事故率，提高航运效能，助力航运经济发展。

参考文献

[1] 岳信.岸台DSC系统中设备的保养与维修[C].大连：中国航海学会通信导航专业委员会2003学术年会论文集，2003：73-76.

[2] 郑磊，孙晓磊，何伟.海上遇险通信GMDSS的军民融合应用探讨[J].船舶物资与市场，2019，（09）：70-73.

[3] 张正弘.项目管理在公益性海上通信建设项目中的应用[D].上海：上海海事大学，2007.

[4] 姜弢，马红丽，刘露.新型汉字NAVTEX系统初步研究[J].信息技术，2005，（08）：16-18.

作者简介：

高迎，女，工程师，13917984453