GMDSS第五章.ppt

1、GMDSS通信设备与业务 第五章 NAVTEX、 SART及船舶备用电源 航海学院通信教研室,5.1 5.2,内容简介：,NAVTEX 系统,搜救雷达应答器,5.3,船舶备用电源,NAVTEX接收机 （1/3）,NAVTEX接收机 （2/3）,NAVTEX接收机 （3/3）,5.1 NAVTEX 系统 5.1.1 NAVTEX 系统介绍 1NAVTEX系统的产生及作用 1)产生过程 ,NAVTEX是Navigational Telex的缩写，可直译为“航行电传”。我国交通部在1985年将其命名为“奈伏泰斯”。,该系统最初由瑞典于1976年提出，目的是为了保障海上安全信息能及时、准确的接收，同时

2、减轻船舶通信人员的工作负担。, ,它是指由NAVTEX岸台采用窄带直接印字电报技术以CFEC方式播发，而由船上的NAVTEX接收机自动接收的海上安全信息系统。,1979年波罗的海沿岸的国家建立了世界上第一个NAVTEX网络，后来演变成NAVAREA 第I区，它主要覆盖了欧洲西北部海域。,该系统经过在NAVAREA区的建立和试用，受到航运界的极大欢迎。于是，经IMO（国际海事组织）、IHO（国际航道测量组织）和ITU（国际电信联盟）的审议，该系统作为一种能使船舶自动、及时、准确地获得沿岸MSI的国际性服务网而被采纳，并成为GMDSS的重要组成部分。,2) NAVTEX作用,负责向A1、A2海区播

3、发MSI。,2NAVTEX系统组成及工作 1)系统组成 （1）由 、 和 三部分构成。,系统组成框图,海上安全信息提供和协调部门,NAVTEX 发射台,NAVTEX 接收机,信息提供和协调部门,NAVTEX发射台,NAVTEX接收机,（2）信息提供和协调部门 责任： 组成：,负责提供海上安全信息并进行播发协调。,信息提供部门包括航行警告信息提供部门、遇险及搜救信息提供部门、气象及冰况信息提供部门，这些部门提供的信息需经过协调机构协调一致后再送NAVTEX发射台发送。,（3）发射台： ,NAVTEX发射台由若干个岸基台链组成，在规定频率（518kHz）上定时播发MSI。,GMDSS实施早期，IM

4、O将全球16个NAVAREA区，分别作为16个NAVTEX服务区。,各区最多可设24个岸台，各台以英文字母AZ进行编号，构成NAVTEX岸基台链。各台所分配的英文字母，称为该台及其覆盖海域的识别码。,为防止相邻两个NAVTEX服务区之间相近的岸台间相互干扰，所有区内各NAVTEX岸台的建立和编码，均以顺时针方向进行（以船在海上看陆地为参考）。,图14-3 国际NAVTEX发射台识别分配,NAVTEX发射台国际分布图,如我国沿海岸台的识别分别为：,2007年2月19-23日在伦敦召开的第11届通信搜救分委会会议上，又通过了在北冰洋地区新增5个NAVAREA区的建议，使NAVTEX服务区扩展为21

5、个。 新增服务区的具体情况为： （）NAVAREA XVII和XVIII 区，协调者：为 ； （）NAVAREA XIX区，协调者是 ； （）NAVAREA XX和XXI区，协调者是 。 （）新区范围及工作安排：,加拿大,挪威,俄罗斯,新的区域延伸到北纬90度。并决定新的区域每天24小时，每周7天发布MSI。,(4)接收机：,NAVTEX接收机用来自动接收、选择、存储并打印发射台播发的有关信息。,2）系统的工作 （1）NAVTEX系统的业务可分为 业务和 业务。 国际业务： 国内业务： 频率的使用：,国际,国内,主要针对远洋船舶，使用英语在专用频率518kHz进行播发；,主要针对近海航行的本国

6、船舶，使用主管机关决定的语言在非518kHz上播发。,518、490和4209.5kHz都属于国际频率。 4209.5kHz主要指配给热带地区使用。,2）干扰问题 问题的提出： 解决方案： 为避免相互干扰，NAVTEX系统采取了三种有效措施。 其一， 其二， 其三，,工作在同频率上,限制岸台的发射功率。通常，夜间播发，功率可降低60% 。每个岸台信号的覆盖半径不得超过400海里。,各区的岸台分时工作。一般每台每隔4小时播发一次报文，每次不超过10min。,规定了报文播发的优先等级。即：VITAL（极其重要）、IMPORTANT（重要）和ROUTINE（常规）。,3NAVTEX报文格式与编码 1

7、）检、纠错技术： 2）NAVTEX岸台发送的报文格式：,报文的信息编码及检纠错技术与NBDP通信完全相同。,（1）定相信号： （2）ZCZC： （3） B1B2B3B4：,起同步作用。首次发射持续10s以上，若是连续发射的报文，只需持续5s。,是报文起始字组，表示发射伊始的定相周期结束，报文发射正式开始。,是报文的技术编码，用于NAVTEX接收机对电报的识别。,B1： B2： B3B4： 特殊规定：,为发播台识别字母，可由使用者选择。,报文的类别标识，表示报文种类。通过该类别标识可实现某种类别电文的接收或拒收。,是对每一类B2报文的编号，从0199，用满后再从01开始。但要避免使用仍然有效的电

8、报编号。,B码的特殊规定： （） （） （ ）,编号不够用时，如有可能，可将电报编入其它有关的电报类别里。,对于航警电文，当编号超过99时，可使用字母L代替字母A重新从01编号开始。,重要的紧急报文，如最初的遇险报文、属于有关人命安全的通知等，可用00编号。00编号受到严格的控制，00编号的报文不可拒收，且必须打印。,B2码种类： A 航行警告（不可拒收） B 气象警告（不可拒收） C 冰况报告 D 搜救信息（不可拒收） E 气象预报 F 引航信息、G 台卡导航信息、H 罗兰C导航信息、I 奥米加导航信息、J 卫导信息、K 其它电子助航信息 L 当航行警告电文编号超过99时，使用L字母可继续从

9、01编号开始（不可拒收）,（4)NNNN: (5)交发时间：,表示报文结束。接收机只有收到NNNN，打印机才不再打印。否则，表示报文误码率太高，还要重新接收和打印。,通常在正文开头有始发电报时间，其格式是：日、时、分、月、年，用UTC表示。,5.1.2 NAVTEX 接收机 1. NAVTEX接收机的组成及工作原理 1)组成： 目前，国内外远洋船舶上安装使用的主要是工作在 频率上的单信道接收机。它主要由 、 、 和 部分组成。,接收 单元,信息 处理,打 印 机,518kHz,天线,接收单元,信息处理单元,打印机,组成框图,2）工作原理 ,NAVTEX接收机使用的天线多数为有源天线，天线本身附

10、有信号放大器。,工作时，由天线感应出电信号并加以放大，再送入接收单元进行选频、放大及解调处理，获得1700Hz85Hz的FSK信号。,最后，将FSK信号送入信息处理单元，还原为4B/3Y码，并完成检纠错功能，实现信息的接收。,打印机通常采用微型打印机，可按设置要求进行电文信息的打印或不打印。, ,接收过程中，首先接收定相信号，以实现与发射台的同步，确立双方之间严格的定时关系。,收到ZCZC时，表明定相过程结束，报文传输开始。,收到的报文信息，暂由信息处理单元存储，待收到NNNN后，算出全文的误码率，对符合误码率要求的报文，控制打印机从NNNN开始倒着打印至报头，同时只将该报文的技术编码予以存储

11、。而对不符合误码率要求的报文，则放弃打印及存储。, ,存储的技术编码会保留一定的时间，在此期间内相同技术编码的报文，除非编号为00，否则不再自动打印。,技术编码可由操作者调出并打印，技术编码存满后，最早存储的内容会自动溢出,或超过存储时限自动丢失。,另外，NAVTEX接收机中的信息处理单元除对所接收的信号进行处理外，还具有对整机各组成部分进行自检测的功能，并可由打印机打印出自检测的结果清单，以供操作员了解整机的工作状态。但自检测程序需由人工启动。,2. NAVTEX接收机的技术特性 1）接收机频率： 单信道接收机，应能接收： 双信道接收机，应能接收： 三信道接收机，应能接收：,518kHz的C

12、FEC信号；,应能接收518、490kHz和4209.5kHz三频率的CFEC信号,应能接收518kHz和490kHz两频率的CFEC信号,2） 3） 4） 5） 6）,可由操作员自主选择发射台及报文种类。,拒收已正确接收的报文。,能计算误码率，只有在误码率小于4% 时方可判定为有效接收。,能存储72小时内已正确接收的报文的技术编码，且在断电6小时内不丢失。,具有自检测功能。,5.2 搜救雷达应答器(SART) 5.2.1 SART的作用及示位原理 SARTSearch Aid Radar Transponder 1. 作用,当搜救船舶或飞机雷达照射时，发出特定的示位信号，以使搜救者能在复杂的

13、海况下及时发现遇险幸存者，大大地提高救助的成功率。,SART图片,2.示位原理 1）启动： 2）应答：,SART可人工启动，也可在入水后自动启动。,启动后首先处于待命状态，只收不发。收到9 GHz的雷达（亦称X波段雷达或3cm雷达）信号， 会立即进入应答状态，此时既收且发。,在应答状态中，发射一串脉冲信号，该信号在雷达显示器上的标志是同一方位上的至少12个等距离光点。而搜救船舶或飞机上的操作员即可根据该标志的起始点和方位来得出遇险幸存者的确切位置，及时进行营救。,示位原理图,3.雷达操作技巧 1） 2） 3）,双方距离渐进，SART信号也渐强。因而在大光点附近会逐渐出现小光点。这是SART相应

14、雷达波的回扫信号造成的。,距离近至约1海里时，由于旁瓣现象，导致雷达显现器上的标志信号由12个光点逐渐扩展为12条弧线。再近时则可形成12个同心圆。,要求搜救雷达的操作员必须随距离的逐渐接近，适时降低雷达增益。始终保持雷达显示器上的SART标志信号成12个光点状态。,5.2.2 SART的组成及主要性能 1SART的组成及基本工作原理 1）SART的组成 SART主要由 、 、 和 等几个部分组成。,发射机,接收机,扫描信号 产生器,环形器,天线,接收单元,发射单元,电池电源,电池电源,2）基本工作原理 （1）环形器： （2）工作特点： ,SART装置的天线是收、发共用的，环形器的作用是使收、

15、发通道相互隔离。,由于雷达信号较强，SART的接收机采用直接检波和放大。然后，用接收机的输出信号去控制扫描信号产生器产生12个脉冲。最后，经SART的发射机调制并发射。, ,整个过程SART与搜救雷达保持严格同步，即每收到一个雷达触发信号，SART就将发射一组12个脉冲应答信号。,除发射无线电信号外，在SART上还同时设有声、光指示装置，以便遇险幸存者判定设备的工作状态和搜救单位距离的远近。, TRON,以TRON型SART为例，在其处于待命状态时，其上的指示灯以亮0.5s、灭1.5s的2s周期闪动。当收到雷达信号后，其频率加快，改为以亮0.5s、灭0.5s的1s周期闪动。而声响装置在待命状态

16、不发声，在收到雷达信号后，远距离时，能周期性地听到应答时发出的短促声，随距离渐近，周期渐短，直至变成连续的声响，此时表明搜救雷达已经近在咫尺了。若听到几种不同音调的声响时，则可断定有多个救援船舶或飞机到达。,2主要性能要求 SART型号不一，外形各异。但都必须符合规范，满足相关的技术要求。在中华人民共和国交通行业标准中，规定SART的主要性能如下： 1） (ITU-R)M628-2 ：,应符合(ITU-R)M628-2建议书的要求。频率范围为92009500MHz，扫描频率为200MHz/5s。,Technical characteristics for search and rescue r

17、adar transponders,2） 3） 4）,在规定浸水状态和45的热冲击下保持水密。从20m高度掉入水中不损坏，在水深10m时至少5min保持水密。,应能在救助装置的雷达上通过系列等间隔点来显示遇险装置的位置。,能在-20+55环境温度下工作，在-3065环境条件贮存而不至损坏。,在不是救生艇组成部件时，能漂浮在海面上，并不受海水、油的影响。在阳光较长的时间照射下不损坏。,外部结构光滑，并有便于辨认明显的黄色/橙色的标志。,应有充足的电池能量，保持96h工作在准备状态，还能提供连续8h的应答发射。,5） 6） 7）,8）,当X波段航海雷达使用15m高天线，对相距至少5nmile处的S

18、ART询问时，SART应能正常工作。当峰值输出功率不低于10kW，距离为30nmile的飞机雷达询问SART应能正常工作。,3SART与普通雷达应答器的区别 普通雷达应答器 两者主要有三方面不同：,也称有源反射器或雷达信标，其作用是自动接收船用导航雷达发射的信号，并自动发射应答信号，供船舶进行识别。,使用目的不同,工作频率不同,发射的标志信号不同,1)使用目的不同 ,普通雷达应答器属于助航设备，安装在陆地或岛礁上，用来帮助船舶导航及识别物标，用于定位。,SART属于船载寻位装置，用来指示海难幸存者位置所在。使用时，要由海难幸存者携带，处于位置变动状态。,2）工作频率不同,普通雷达应答器用途不同

19、、识别的需要不同，工作频率也各有不同。SART仅为同一目的而设，工作频率国际统一。,3）发射的标志信号不同,普通雷达应答器发射的信号是长短脉冲编码。 SART发射的信号是12个同方位、等间距的脉冲信号，很容易识别。,5.2.3 SART的配备、使用及维护保养 关于SART的安装、使用及维护保养，中华人民共和国交通行业标准中作出了如下规定： 1安装 1）,安装前主管部门应认真做好设备的测试，并做好型号、序号、电池的有效期登记。,2） 3）,安装在驾驶室靠近左右门内侧墙适当位置，如安装两台时，左右侧对称各装一台。必须不借助任何工具即可提起雷达应答器。,如安装在救生艇(筏)上，使用时天线高度应高于水

20、面至少1m。,4） 5） 6）,装船的SART应在外壳上标明船名和船舶呼号。,配备可用作系绳的浮索应将其妥善盘起、防止损坏。,安装完毕后，应将有关说明书、各类证明及证书完整移交船舶责任人并应妥善保管。,2使用和维护 1） 2） 3） 4）,船舶出现紧急情况，应由指定人员按船长指示在母船上操作使用。,弃船时，应由指定人员携带到救生艇(筏)上使用。,应按照操作说明书的要求使用。,装船后，有关人员应熟练掌握其性能结构、操作规程和测试方法。,5） 6） 7） 8）,应指定人员负责对雷达应答器进行日常维护和管理。,应定期测试并做好记录，测试的时间应限制在5s内。,应注意电池的有效期，电池的更新由主管部门

21、统一负责安排。,港口国有关部门检查时，指定的管理人员应在场，并给予必要的协助。,3.具体操作说明： 1） 2） 3）,“搜救雷达应答器”历来是港口国控制 (PSC) 检查的严控项目。,要保持SART表面的船名、呼号、MMSI码、电池有效期等标记清晰。,对SART定期测试，一般为三个月测试一次。,4） 5）,测试的具体操作因产品型号不同而各异，相关操作人员必须尽快熟悉和了解所在船舶SART的测试方法。,进行SART测试时，一定不要进行方式信号的测试，以免被他船收到引起误解。,4.SART日常维护实例-以TRON型SART装置为例 A.工作性能检测。,将工作开关置“TEST”位置，观察指示灯是否闪

22、亮，闪亮的同时伴有声响。不要进行发射测试。,B.所配电池的有效期检查。 1) 2) 3),本型号SART所配备的电池要求每4年更换一次。,就电池的更换时间而言，一些稍早些的SART设备要求每2年更换一次。,发展趋势是电池更换周期相对延长，对日常维护保养的要求也越来越低。,5.3 船舶备用电源,电源： 各种电源：,主电源：对所有的用电设备供电，即船舶日常供电； 应急电源：在主电源失电后对于船舶部分重要设备供电； 通信备用电源：的作用是在主电源、应急电源失电后向船舶通信设备及其附属设备和照明供电。,将其它能量转换成电能的装置；主要由发电机组和蓄电池组组成。,5.3 船舶备用电源 5.3.1 GMD

23、SS设备对船用电源的要求 1. 2. 3.,所有GMDSS设备必须既能在船舶主电源供电下工作，又能在备用电源供电下工作。,船舶配备应急电源，且完全符合国际公约的要求，备用电源的供电时间的具体要求是1小时。 船舶配备应急电源，但是不完全符合国际公约的要求，对备用电源的供电时间的具体要求是6小时。,按CCIR要求，应急情况下，船舶的备用电源必须能同时保证VHF设备和另外一台适合所在海区使用的报警设备有效工作。,5.3.2 备用电源的分类与特性 目前，船舶备用电源基本上是由各类电池来承担的。电池的种类主要：,一次性电池,充放电电池,铅酸电池,镍镉、镍氢电池,锂离子电池,1）,2）,3）,1一次性电池

24、 1） 2） 3）,种类很多，不能再充电。如干电池、碱性干电池、氧化银电池、银汞电池、一次锂电池等。,一次性电池的电容量取决于内部活性物质的量与特性。,不同种类电池的端电压也不相同，干电池为1.5V，氧化银电池为1.55V，银汞电池为1.3V，一次性锂电池为3V。,4)搁置寿命： 5）锂电池的搁置寿命：,习惯上用“搁置寿命”作为衡量一次性电池质量好坏的指标。所谓“搁置寿命”是指电池生产出来后，搁置起来不用，直到其不能用时所需的时间。,锂电池搁置5年，其能量内耗仅为2%。所以，GMDSS设备中EPIRB所使用的一次性电池，基本上为锂电池。,2充放电电池 目前，常见的充放电电池有铅酸电池、镍镉电池

25、、镍氢电池、锂离子电池等。 1）铅酸电池 （1）,最常见。能量密度大（其容量应至少为144安时），对环境温度适应性强，性能优越且价格便宜，可用时间也相对较长。 在GMDSS系统中，船站设备、单边带设备及VHF设备等，均以此作为备用电源使用。,（2）单节端电压 （3）化学成分： 反应方程式：,单节端电压2V，实际应用中采用多节串联以获得6V/12V/24V直流输出。,铅酸电池是利用二氧化铅和硫酸的化学反应来储存和输出电能的。,一般由 、 、和 三部分构成。充放电期间，变化最明显的是电解液的比重。,（4）结构：,容器,极板,隔离层,容器,极板,隔离层,早期生产的铅酸电池为开放式结构，最大优点是耐用

26、，但电池的维护却麻烦。 因此，目前多采用阀控式密封免维护铅酸电池：,（5）阀控式密封免维护铅酸电池特性： ,安全、密封、免维护。不需检测电解液比重，不需添加蒸馏水。电池的端子多由铜或铅合金制成，也无需进行防锈处理。,适用温度范围大。3060,寿命长、可靠性高。 使用寿命可达320年，电池充放电次数可达2501000次。, ,抗过充、过放和振动，无腐蚀性气体产生。无流动电解液，不外泄。,内阻小，输出功率大。,自放电小，一般在20条件下，每个月自放电小于2%。,装有防爆的气体释放安全阀，内部气压过高时，可自动打开排气，而后又自动关闭。,2）镍镉、镍氢电池 （1）,镍镉充电电池以碱液为电解液，放电性

27、能比干电池好，内阻比较低，允许大电流放电，但记忆效应较强，正常寿命在400次到1000次充放电之间。在GMDSS设备中，镍镉电池主要用于便携式VHF对讲机。,镍氢电池具有更大的容量，一般在1100mAh2100mAh之间。内阻也更低，更适合大电流放电，记忆特性几乎没有，寿命多达1000次充放电。所以，镍氢取代镍镉已经是必然趋势。,镍镉电池与镍氢电池的标称电压是1.2V。,（2） （3）,3）锂离子电池,最新一代高能电池，具有端电压高，容量高，内阻低，性能稳定，寿命长的特点（充放电3001000次）。其端电压约为3.6V。整个放电过程端电压始终平稳，直到电量将尽时电压才会迅速下降。锂离子电池在形状上可做到薄形化、任意容量。,5.3.3 各类电池的维护保养 1铅酸电池的维护保养 1)阀控式密封免维护充电电池 2)开放式铅酸电池： （1）,对于阀控式密封免维护充电电池，仍要尽量避免过充、过放，定期检查其端子的连接情况。,航次结束，应全充全放。放电后应及时充电，不得搁置12小时以上。,（2） (3),禁止过充过放,以防极板硫化。充满时，电解液密度接近1.260；而放电时电解液密度不能低于1.180。一旦极板硫化，程