LRIT相關(guān)知識及檢查要點-LRIT衛(wèi)星通信基礎(chǔ)-杜忠平

杜忠平

中國.大連

2013.8.12中國船舶遠程識別與跟蹤系統(tǒng)（LRIT)衛(wèi)星通信系統(tǒng)原理內(nèi)容1國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)2InmarsatC系統(tǒng)3LRIT系統(tǒng)通信機制4中國LRITCSP和ASP5LRIT船載終端及其他111國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)國際海事（移動）衛(wèi)星系統(tǒng)Inmarsat是國際海事衛(wèi)星組織的簡稱，提供全球范圍移動衛(wèi)星通信服務(wù)。創(chuàng)建于1979年，組織總部設(shè)在英國倫敦，擁有87個成員國。Inmarsat初期時旨在為海上用戶提供移動通信業(yè)務(wù)服務(wù)，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，已經(jīng)成為世界上獨特的為陸?？沼脩籼峁┤蛐l(wèi)星移動公眾通信和遇險安全通信的業(yè)務(wù)提供者。Inmarsat擁有和運營11顆GEO同步衛(wèi)星，包括3顆Inmarsat-2星、5顆Inmarsat-3星和3顆Inmarsat-4星，提供包括陸地、海上和空中的幾乎全球覆蓋（76°N-76°S）的通信服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括語音、傳真，數(shù)據(jù)、跟蹤與定位、遇險報警（GMDSS）等。Inmarsat主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)RegionalMPDS144k(be)VoIP2002RegionalBGANSpotMPDS(be)/ISDN64k√√1999InmarsatGANGlobal/SpotMPDS(be)/ISDN

64k√√2003Fleet-55Global/SpotMPDS(be)/9.6k√√2003Fleet-33Global√MPDS(be)/ISDN64k√√2002Fleet-77SpotMPDS(be)/ISDN64k√√2002Swift-64Global√Digital0.6k√√2002Inm

miniCSpotDigital2.4k√√1997Inm

mini-MGlobal√Digital0.6k√√1991Inmarsat-CGlobal√EPIRB1996Inmarsat-EGlobalDigital0.02k1998InmarsatD+GlobalDigital2.4k√√1993Inmarsat-MGlobal√Digital9.6/64k√√√1993Inmarsat-BGlobal√Analog9.6/64k√√√1982Inmarsat-ABeamGMDSSDataTelexFaxVoiceLaunchService空間段地面站(LandEarthStation)移動終端(MobileEarthStation)Inmarsat系統(tǒng)組成12顆靜止軌道衛(wèi)星(4顆第三代衛(wèi)星主用,多顆備用)4顆衛(wèi)星(POR、IOR、AOR-E、AOR-W)，覆蓋全球，中國及亞洲地區(qū)在IOR和POR衛(wèi)星的覆蓋區(qū)內(nèi)移動終端與衛(wèi)星之間的通信在L波段，即1.5和1.6GHz頻帶Inmarsat空間段赤道北極南極36.000KM4顆衛(wèi)星位于:15.5°W64.0°E54.0°W178.0°E靜止軌道位置4顆靜止軌道服務(wù)衛(wèi)星、1顆備用衛(wèi)星；高軌道,36000km；采用點波束技術(shù)。Inmarsat第三代衛(wèi)星北京海事衛(wèi)星地面站Inmarsat覆蓋范圍Inmarsat總體框架Inmarsat總體框架（二）海事衛(wèi)星將全球分為太平洋、印度洋、大西洋東和大西洋西四個洋區(qū)，在每個洋區(qū)設(shè)置一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站，其主要作用包括：負責(zé)協(xié)調(diào)該洋區(qū)通信；負責(zé)本洋區(qū)的資源分配、信令建立和通信管理等工作；存儲通信呼叫記錄。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站（NCS）的通信協(xié)調(diào)是指，其在管轄的洋區(qū)內(nèi)持續(xù)發(fā)射包含衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信息、信令包。陸地地球站（LES）是衛(wèi)星和陸地網(wǎng)絡(luò)之間的連接樞紐，其最主要的功能是在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和陸地通信網(wǎng)之間路由信，提供的服務(wù)包括存儲報文轉(zhuǎn)發(fā)、遇險報警、遇險優(yōu)先級信息等，222InmarsatC系統(tǒng)InmarsatC業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型說

明存儲報文轉(zhuǎn)發(fā)報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)，強制選項遇險呼叫包括遇險報警和遇險優(yōu)先級消息，強制選項增強性組呼(EGC)陸地網(wǎng)對終端廣播消息，包括安全信息（SafetyNET）和船隊信息（FleetNET）兩種，強制選項詢呼(Polling)通過信令信道對終端發(fā)起快速、小數(shù)據(jù)量的通信方式，可選選項數(shù)據(jù)報告(DataReport)終端相應(yīng)詢呼的工作方式，可選選項存儲轉(zhuǎn)發(fā)報文（Message）存儲轉(zhuǎn)發(fā)報文（StoreandForwardMessageTransfer）業(yè)務(wù)是船岸間一種可靠的數(shù)據(jù)或報文通信手段，包括到終端（ToMobile）、自終端（FromMobile）和終端到終端（MobileToMobile）三種。通信發(fā)起者在通信完成后會收到通信成功或失敗的確認，一次通信的最大長度可達32K字節(jié)。該業(yè)務(wù)也可以用作船與船之間通信。遇險呼叫（Distress）遇險呼叫（DistressCalls）業(yè)務(wù)包括遇險報警（distressalerts）和遇險級別報文（distressprioritymessages）兩種。遇險報警是船舶通過終端的一鍵報警按鈕發(fā)送出來，報警通過信令信道經(jīng)地面站直接投遞到搜救中心，地面站在收到報警后會立即給予確認，遇險信息的內(nèi)容通常還包含船舶經(jīng)緯度等位置信息。遇險級別報文比其他報文有更高級別的優(yōu)先級。增強型組呼（EGC）增強型組呼（EnhancedGroupCalls）業(yè)務(wù)是一種消息廣播服務(wù)。它可以對特定船舶或特定區(qū)域內(nèi)船舶實現(xiàn)消息廣播通信，從而更好的保證航行安全。EGC包括安全信息（SafetyNET）和船隊信息（FleetNET）兩種詢呼(Polling)&數(shù)據(jù)報告(DataReport)詢呼（Polling）業(yè)務(wù)實現(xiàn)岸對船發(fā)送輪詢指令或數(shù)據(jù)信息。該業(yè)務(wù)可以完成對船舶的位置或數(shù)據(jù)信息的詢呼、控制船舶的報位間隔或向船舶發(fā)送報文消息，詢呼通常和數(shù)據(jù)報告配合使用，具有速度快的特點，包括單呼、組呼和區(qū)域呼叫等。數(shù)據(jù)報告（DataReport）業(yè)務(wù)是一種船舶向外發(fā)送短數(shù)據(jù)（如位置等）或短消息的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)工作在信令信道上，因而比存儲轉(zhuǎn)發(fā)報文速度更快，但數(shù)據(jù)量較小，更適合實效性要求高、數(shù)據(jù)量不大的業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括位置、水文和狀態(tài)報告等。InmarsatC信道組成InmarsatC信道組成（二）網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站的NCSTDM信道是時分多工的工作方式，每幀長為8.64秒，持續(xù)的向洋區(qū)內(nèi)衛(wèi)星船站發(fā)送網(wǎng)絡(luò)、信令和EGC廣播等信息。正常情況下，處于空閑狀態(tài)的衛(wèi)星船站守聽在這個信道上。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站的信令信道是終端用來登陸等通信用的，信令信道工作在ALOHA模式，即以搶占的方式向網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站發(fā)送信息。衛(wèi)星地面站的TDM信道和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站的TDM信道結(jié)構(gòu)和特性相同，衛(wèi)星地面站通過這個TDM信道向正在和其進行通信或守聽該信道的衛(wèi)星船站發(fā)送網(wǎng)絡(luò)和信令信息。衛(wèi)星地面站的信令信道和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站的信令信道工作方式和特性也一樣，每個地面站根據(jù)其業(yè)務(wù)負載的大小，可以有一個或多個信令信道。衛(wèi)星地面站的消息信道工作在時分多址（TDMA）模式，被衛(wèi)星船站用來進行消息通信InmarsatC通信機制補充說明1234InmarsatCServices9位碼441371710DNID:10824MemNo:001-256典型通信流程-陸地用戶發(fā)起請求典型通信流程-陸地用戶發(fā)起請求（二）C系統(tǒng)船舶定位通信過程是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站、衛(wèi)星地面站和衛(wèi)星船站配合完成的，下面分別就用戶向終端發(fā)起詢呼通信請求，以及終端通過數(shù)據(jù)報告將船舶位置和其他相關(guān)信息發(fā)送回來的流程。當(dāng)陸地用戶準備發(fā)起一個對終端的通信時，通過陸地通信網(wǎng)絡(luò)將通信請求發(fā)送到衛(wèi)星地面站，地面站檢查終端的狀態(tài)是否可用，若可用則在網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)站的TDM信道上廣播通信請求，終端在收到對自己通信請求的廣播時，向衛(wèi)星地面站發(fā)出響應(yīng)，地面站向終端發(fā)送信息包，并將終端置為忙碌。地面站完成向終端發(fā)送信息后，向終端發(fā)送確認請求，終端返回確認包，表示收到信息。最后地面站進行拆線，并將終端狀態(tài)置為空閑。典型通信流程-衛(wèi)星終端發(fā)起請求典型通信流程-衛(wèi)星終端發(fā)起請求（二）當(dāng)終端準備通信時，它會調(diào)諧到地面站的TDM信道，并在地面站信令信道上發(fā)送請求通信（REQUEST）包，地面站在收到請求包后，會要求終端切換到消息信道的某個頻率上發(fā)送報文，發(fā)送完畢后地面站進行確認，終端完成通信重新切換到洋區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站的TDM信道上。333LRIT系統(tǒng)通信機制船舶定位應(yīng)用框架船舶定位應(yīng)用框架（二）船舶定位系統(tǒng)框架可以簡單的分為用戶端、衛(wèi)星地面站和船載衛(wèi)星終端三個部分。用戶端可以是功能完備的監(jiān)控指揮中心，也可以是簡單的客戶端程序，主要的組成部分是通用人機界面和后臺通信服務(wù)。通用人機界面為用戶提供發(fā)送指令的入口，為了直觀的展示船舶位置，通常都包括電子地圖和電子海圖等GIS平臺。后臺通信服務(wù)通過陸地網(wǎng)（如互聯(lián)網(wǎng)、ISDN等）和訪問衛(wèi)星地面站的用戶接續(xù)系統(tǒng)。衛(wèi)星地面站是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)樞紐，一方面，其為用戶訪問訪問衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供各個陸地網(wǎng)的通信接口，如電傳、PSDN、IP和電子郵件等，另一方面，其和空間段聯(lián)通，完成對衛(wèi)星終端的互連互通。船載衛(wèi)星終端符合國際海事衛(wèi)星技術(shù)標準通用設(shè)備，值得一提的是，在船舶定位應(yīng)用中，船載衛(wèi)星終端接收指令進行報位的相關(guān)操作都是自動的，不需要船上操作進行任何操作。船舶終端尋址方式船舶定位使用詢呼和數(shù)據(jù)報告業(yè)務(wù)使用數(shù)據(jù)網(wǎng)號DNID尋址機制。LESID為LES識別碼，是分配給衛(wèi)星地面站的識別號，根據(jù)洋區(qū)不同而不同。SubAddress根據(jù)終端型號不同，值為0或1。 成員號（MemberNo.）確定一個分內(nèi)的成員，范圍為000~255。洋區(qū)號（OceanRegion），從0~3，分別代表大西洋西、大西洋東、太平洋和印度洋。船舶終端尋址方式（二）船舶定位采用DNID、LESID、Subaddress、成員號和洋區(qū)號進行尋址。系統(tǒng)為每個地面站定義識別碼，并為其分配一定范圍的DNID供其使用。地面站業(yè)務(wù)入網(wǎng)機構(gòu)在接受用戶船舶定位業(yè)務(wù)申請后，為船載衛(wèi)星終端分配DNID號和成員號，并通過衛(wèi)星鏈路遠程下載到衛(wèi)星終端。通常，一組尋址號碼只能在一個洋區(qū)內(nèi)供船舶定位使用，當(dāng)終端切換到另一洋區(qū)時，需要使用另一組尋址號碼。這樣，如果船舶在全球范圍內(nèi)航行，就需要為其四個洋區(qū)（大西洋西、大西洋東、印度洋和太平洋）都分配尋址號碼，并將這些尋址號碼通過衛(wèi)星鏈路下載到船載衛(wèi)星終端上。另外，詢呼和位置報告業(yè)務(wù)尋址方式另外一個特點是系統(tǒng)對終端分配并下載的尋址號碼沒有限制，這樣就可以為同一個衛(wèi)星終端下載多個不同的尋址號碼，各個號碼可以相互獨立工作，滿足不同單位查詢船舶位置的需要。在同一個船載衛(wèi)星終端上分配多個尋址號碼，即滿足了政府安全監(jiān)管的需要，有可以為船舶公司日常生產(chǎn)管理提供船舶定位服務(wù)。PollingandDataReport

pollocean,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10,P11P2,Datanetworkid(DNID)P7,MembernoP8,startframeP9,Reportsper24hoursP10,Acknowledgement詢呼指令格式說明Pollocean,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10,P11參數(shù)說明備注ocean洋區(qū)0~3，分別代表大西洋西、大西洋東、太平洋和印度洋P1詢呼類型G，組呼；I，單呼；N，海區(qū)區(qū)域呼叫；R，矩形區(qū)域呼叫；C，圓形區(qū)域呼叫P2數(shù)據(jù)網(wǎng)號(DNID)5位數(shù)字P3響應(yīng)類型D，數(shù)據(jù)報告；M，報文；N，無響應(yīng)P4Subaddress和終端類型相關(guān)0或1(默認值0)P5地址組呼是0，單呼是終端9位通信識別碼，區(qū)域呼叫是區(qū)域值P6命令類型設(shè)置/開啟/停止編程，下載/刪除DNIDP7成員號0~255，組內(nèi)編號(默認值1)P8開始幀號0~9999，標記編程位置報的開始時間(默認值0)P924小時報位次數(shù)3位數(shù)字，編程位置報24內(nèi)的重復(fù)次數(shù)(最大500，默認值10)P10確認標志要求終端確認，1，要求；0，不要求（默認值0）P11波束標志默認值0MESandDNID數(shù)據(jù)報告格式及解析接收的數(shù)據(jù)報告由DNID、成員號、數(shù)據(jù)和CRC校驗信息四部分組成。通過解析接收數(shù)據(jù)的DNID和成員號可以確定數(shù)據(jù)來自那一個船載衛(wèi)星終端，再通過解析二進制數(shù)據(jù)部分，得到船舶的位置（經(jīng)緯度）和對地航向（COG）和對地速度（SOG）434CSP和ASPCSP用戶接口介紹海事衛(wèi)星地面站同衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和陸地網(wǎng)路的關(guān)口，用戶通過地面站接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。IPFEP提供一種基于TCP/IP的用戶訪問接口，大宗用戶系統(tǒng)接入問題，不管是從用戶響應(yīng)速度，還是系統(tǒng)吞吐量等各個因素，比以前的用戶訪問方式都有了大的提。LRITCSP和ASP功能要求LRITCSP和ASP功能要求（二）中國/香港旗船舶位置LRIT系統(tǒng)中的船舶默認以6小時間隔向船旗國的LRIT數(shù)據(jù)中心發(fā)送LRIT信息（船舶信息、經(jīng)緯度和定位時間）。船旗國管理當(dāng)局可以實時查看管轄船舶的位置信息，將這些信息顯示在電子海圖界面上，并進行相關(guān)的統(tǒng)計查詢工作。在不考慮國際數(shù)據(jù)交換的條件下，中國LRIT系統(tǒng)是個獨立的船舶監(jiān)控和跟蹤系統(tǒng)，可以為中國、香港和澳門特別行政區(qū)政府提供船舶報告，實現(xiàn)對自己管轄船舶全球范圍的監(jiān)控和管理。到達我國港口或沿岸的外籍船舶信息DDP國際數(shù)據(jù)交換中心IDE中國

DC中心A國DC中心數(shù)據(jù)分配計劃數(shù)據(jù)用戶衛(wèi)星沿岸/港口主管A國ASPA籍船舶目的港：中國DC管轄的某港口?；蚝较蛟谥袊匕?000海里以內(nèi)中國沿岸/港口主管當(dāng)局即有權(quán)獲取目的港是我港口，或通過我沿岸1000海里的所有船舶

到達我國港口或沿岸的外籍船舶信息(二)LRIT系統(tǒng)的主要功能之一是請求并接收表明意圖進入該國港口設(shè)施或地點的外國籍船舶的信息，同時可以請求并接收在其沿岸不超過1000海里距離內(nèi)航行的外國籍船舶信息。A籍船舶目的港式中國管轄的某港口，中國LRIT數(shù)據(jù)中心在收到船舶抵港通知（NOV）后即可以向國際數(shù)據(jù)交換中心（IDE）請求LRIT信息。IDE接到請求后，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給A國的數(shù)據(jù)中心。A國數(shù)據(jù)中心檢查DDP，若符合要求，則發(fā)送LRIT位置報告到IDE，由其將消息轉(zhuǎn)發(fā)給中國LRIT數(shù)據(jù)中心，同時保存日志數(shù)據(jù)。中國作為沿岸國欲獲取A國船舶LRIT信息，必須提前提交離海岸線的距離、報告頻率和船旗（可選）到DDP，A國數(shù)據(jù)中心實時更新DDP。當(dāng)A國數(shù)據(jù)中心檢查發(fā)現(xiàn)其船舶發(fā)來的LRIT位置報告與中國DDP中的地理范圍吻合時，則將該LRIT信息通過IDE轉(zhuǎn)發(fā)給有中國LRIT數(shù)據(jù)中心。搜尋和救助國際數(shù)據(jù)交換中心IDE中國

DC中心數(shù)據(jù)用戶衛(wèi)星LRIT搜救機構(gòu)AASP各數(shù)據(jù)中心中心ADC中心BDC中心CDC中心SARSURPIC中心SARPOLL中心事故地點附近船舶事故海域BASPCASP搜尋和救助(二)為國際海上搜救組織提供搜救服務(wù)是LRIT系統(tǒng)的另一個重要功能。有搜救服務(wù)機構(gòu)身份的締約國政府可以不受船旗、港口和沿岸等條件的限制發(fā)起搜救請求以獲取附近水域的其它船舶的LRIT信息，以便更好地組織和開展搜尋救助工作。當(dāng)海上事故發(fā)生時，搜救機構(gòu)將事故海域的相關(guān)信息組織成SARSURPIC指令發(fā)送到國際數(shù)據(jù)交換中心，再發(fā)送到所有的數(shù)據(jù)中心。各數(shù)據(jù)中心檢查當(dāng)前所有船舶，符合SARSURPIC條件船舶信息通過IDE返回給搜救請求者。通過各國數(shù)據(jù)中心返回的信息，搜救機構(gòu)即可以知道在事故海域的船舶分布情況，從而確定可以提供援助的船舶。同時，可以通過發(fā)送SARPOLL指令，提高援助船舶的報位頻率，最快可以15分鐘報一次位置，以便于實施搜救行動。535LRIT船載終端

衛(wèi)星船站（MES）衛(wèi)星船站由數(shù)字線路設(shè)備（DCE）和數(shù)字終端設(shè)備（DTE）兩個部分組成。DCE中，接續(xù)控制和消息處理器是核心部分，用戶發(fā)送的信息經(jīng)過其處理，進行加擾、卷積和交織編碼，再經(jīng)過調(diào)制后發(fā)送到高功率放大器（HPA）放大后由全向天線發(fā)送出去。接收流程和發(fā)送過程相反，天線接收的信號經(jīng)過低噪聲放大器（LNA），解調(diào)，解擾、解交織等解碼后，給處理器處理后返回到DTE。衛(wèi)星船站（MES）LRIT船載終端比例分布序號廠家主要型號數(shù)量1FurunoFELCOM-15/1618782JRCJUE-75/858183Thrane&ThraneSailor，3026/610010744OtherAnritsu/Trimble79全球海上遇險與安全系統(tǒng)(GMDSS)全球海上遇險與安全系統(tǒng)（GlobalMaritimeDistressandSafetySystem,GMDSS）是國際海事組織（IMO）利用現(xiàn)代化的通信技術(shù)改善海上遇險與安全通信，建立新的海上搜救通信程序，并用來進一步完善現(xiàn)行常規(guī)海上通信的一套龐大的綜合的全球性的通信搜救網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)主要由衛(wèi)星通信系統(tǒng)INMARSAT（國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)）和極軌道衛(wèi)星搜救系統(tǒng)（COSPAS/SARSAT）、地面無線電通信系統(tǒng)（海岸電臺）以及海上安全信息播發(fā)系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。GMDSS的主要功能包括遇險報警、搜救協(xié)調(diào)通信、救助現(xiàn)場通信、定位、海上安全信息的播發(fā)和常規(guī)的公眾業(yè)務(wù)通信等幾部分組成。1