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淺析海上船舶遠距離多跳自組網通訊


[摘要] 隨著“堅持陸海統籌,加快建設海洋強國”戰略的推動,海上無線通訊高速發展,現目前,海上多種通訊係統並存,最常見的有VHF通信和海上衛星通信

 

隨著“堅持陸海統籌,加快建設海洋強國”戰略的推動,海上無線通訊高速發展,現目前,海上多種通訊係統並存,最常見的有VHF通信和海上衛星通信。VHF通信受多種因素影響,傳輸過程損耗大,業務數據帶寬較小,常用於傳遞定位數據;船隊進行協同作業時,需要傳輸大量的音視頻數據信息,海上衛星通信雖早已普及,但不能滿足高帶寬的業務需求,且費用花費較高。因此,尋找一種高帶寬的通訊係統迫在眉睫,多跳自組網係統很好的解決了這一問題。

多跳無線自組網係統構成的網狀網絡拓撲,經過多跳後還能保持高帶寬,傳輸過程損耗小,契合了船隊之間任意變形的作業方式。各船隻之間可以自由組網,當某個船隻位置超出連接範圍重新進入時,也可自動建立連接。

利用多跳無線自組網係統,隻要兩端架設足夠高的天線,都能進行數據傳輸。以油輪為例,10萬噸級油輪空載時傳輸能達到50km,滿載時傳輸能達到38km,在傳輸範圍內,油輪之間可以自由進行組網。

實際上,海上數據傳輸受地球曲率的影響,傳輸距離會受到限製。當超視距傳輸時,可以利用多跳自組網係統攜帶的無人機協助作業,如下圖所示。

AB兩船相距60km左右,分別在A船B船上布設多跳自組網基站設備,架設足夠高的天線,搭配攜帶多跳自組網空中基站的無人機分別位於AB兩船上方。當B船需要傳輸數據時,基站設備與無人機二號空中基站相連,再由無人機二號與無人機一號相連將數據傳至A船。兩船之間就能進行實時的通信,為海上作業提供了極大地便利。 多跳自組網係統極大地解決了海上遠距離通訊難的問題,為海洋運輸、油氣勘探開采、海洋環境監測和海洋科考等領域,提供了相對可靠、及時和安全的通信基礎設施。

原文出自[安防知識網] 轉載請保留原文鏈接:http://security.asmag.com.cn/test/201904/70569.html

科技動態各國地震海嘯預警監測案例及其中的傳感器應用

據媒體報道,9月28日下午18時,印尼蘇拉威西島發生7.5級強震並引發海嘯。據最新消息稱,截至到9月30日下午,死亡人數已上升到800多人。印尼副總統警告稱,死亡人數可能增加到數千人,因為該地區發生了150多次餘震。

9月28日下午,印尼蘇拉威西島發生7.5級強震並引發海嘯

目前,已有人對提起海嘯預警的印尼BMKG地震和海嘯中心等相關機構提出批評。但這些機構表示,它們遵循了標準操作程序,並根據最近距離帕盧200公裏的潮汐傳感器提供的數據,“結束”警告。印尼BMKG地震和海嘯中心負責人Rahmat Triyono解釋說,最近的測量海平麵變化的潮汐測量儀隻記錄了一個“微不足道”的6厘米波,並沒有測到帕盧附近的巨浪。

近年來,世界各地海洋地震海嘯災害的頻發,對這些災害的預警需求也顯得尤為迫切。2016年12月25日,智利南部海底發生了了7.7級地震,隨後,智利國家應急辦公室借助以色列伊維基洛公司開發的軟件平台發出海嘯預警,從地震附近沿海地區撤出4000多名居民和遊客,避免了發生大規模人員損傷。

水下地震傳感器技術成功幫助智利應對海嘯

據悉,這一係統由安裝在該國4000多公裏海岸線上的184個相互關聯的傳感器預警裝置組成,裝置間可交換信息。係統利用水下地震傳感器獲取地震信息,然後快速推算出可能受到海嘯威脅的地區,並向那裏的人們發出警報。

隨著科學技術的發展,防災減災設備裝備發展和災害應對處置過程,都蘊含著大量的新技術,科技在防災減災每個環節都開始變得不可或缺。在海洋災害預警領域,作為海洋大國,我國已經逐步建立起海天一體的觀測手段,包括海洋衛星、地麵海洋環境監測站,雷達、移動觀測平台、浮標、誌願測報船舶等,為各類海洋氣象、海洋災害預報提供基礎數據。

工程人員布放海洋浮標

在我國南海海域,漁民和船員時常能見到一座座漂浮在蔚藍海麵的“線軸”,別看這些“線軸”貌不驚人,卻是在海天一體觀測體係中扮演重要角色的浮標係統。它由海底和海麵兩部分共同構成,高精度壓力傳感器直接鋪設到4000多米的海底,能夠為我國南海海域沿岸提供海嘯預警。

目前,從新西蘭、日本再到智利,各國的地球物理學家都在試圖了解長期地質運動的風險,並在地震和海嘯發生之初及時發布警報。大部分此類工作都基於政府資助建立的海底傳感器網絡,另外也有少部分私人出資建造。

石英傳感器可測量其上的水壓變化,糾正其他幹擾後,海洋科學家可將海底的上下移動精確到1厘米

例如,在美國,一些具有商業和科研的雙重背景的私人公司,便通過在美國沿海海域安裝了石英壓力傳感器,通過監測板塊俯衝帶運動狀況,來獲取傳感器數據。借助搜集到的數據,與數學模型進行對比,研究人員可對海底斷層等地質運動進行長時間的監測和研究。

延伸閱讀

國家授時中心光纖陀螺儀成功監測陝西漢中地震

9月12日19時,陝西漢中寧強發生裏氏5.3級地震,中國科學院國家授時中心蒲城陀螺儀站於震後85秒成功監測到此次地震,這也是該站自9月初正式運行以來,首次檢測到地球地質活動數據信息。

國家授時中心蒲城陀螺儀站

陀螺儀是用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交於自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置。利用其他原理製成的角運動檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。最早,陀螺儀器是用於航海導航,但隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到廣泛的應用。

此次監測中發揮核心作用的大型光纖陀螺儀(Sagnac幹涉儀),是由國家授時中心雲恩學團隊和北京大學李正斌團隊聯合研製。這個精密光學測量器的主要任務是精確地測量世界時UT1,為國家授時係統、空間應用、時空基準等軍民兩用領域服務,與此同時,它還為地球物理、相對論物理等學科提供了強有力的精密測量手段。

作為一種全新的世界時UT1測量技術,大型光纖陀螺儀通過測量地球自轉瞬時角速度並結合地球自轉模型解算出世界時UT1,其優點是精度高、實時性好,同時因其全固態、無運動部件,在穩定性、可靠性、壽命等方麵具有較為顯著的優勢,是建立我國獨立自主的世界時UT1係統的重要手段。

雷達監視全覆蓋,嵊泗海洋保護多了雙“電子眼”

鷹覺多元聯合感知係統保護海洋漁業

嵊泗漁港試運行表現驚豔

嵊泗海洋

      近日晚,隨著今年第10號台風“安比”逼近舟山,舟山市發出緊急通知,要求所有漁船於當晚9時前回港避風。當晚8時許,嵊泗縣海洋與漁業局漁業指揮中心一台電腦右下角,跳出多個“嚴重警報”:嵊泗菜園中心漁港海堤外,還有多個雷達“目標”。

       點擊目標,雷達夜視“光電”立即跟蹤,發現是嵊泗當地的漁船還未進港。縣海洋與漁業局立即派出人員,要求海堤外的漁船馬上進港。

       幾分鍾後,指揮中心的電腦又跳出“嚴重警報”:花鳥島中心漁港仍有一二個“雷達目標”滯留海麵。根據雷達反射波分析,很有可能是小型的養殖漁船。指揮中心立即向花鳥鄉政府發出指令,半小時後小型養殖漁船全部進港避風。

       在“安比”台風中,第一時間發現未回港避風船隻並發出“警報”的,是嵊泗縣投入300多萬元正在試運行的“多元聯合感知係統”。嵊泗縣海洋與漁業局信息中心主任虞慧傑告訴記者,該係統就是俗稱的雷達係統,利用光電、反射波等多元感知,幫助海洋漁業部門及時發現海上目標、綜合分析研判,從源頭上對海洋進行保護。

        “這套係統,就如一雙24小時不休的‘電子眼’,對嵊泗縣整個海域進行巡查,是現有海洋漁業指揮信息係統的有效補充,一定程度上避免了監管盲區。”虞慧傑說,嵊泗海域漁業資源豐富,不僅有國家級的馬鞍列島海洋特別保護區,也有大戢洋、馬鞍列島產卵場保護區,是舟山傳統經濟魚類大黃魚、鯧魚等魚類的主要產卵地。“之前海洋漁業部門的信息監管很被動,隻有船隻開啟了船載動態監管係統,指揮中心才能實施跟蹤,一旦船隻關閉了係統,指揮中心就失去了目標。遇到禁漁期偷捕漁船關閉係統,或是外地來的偷捕漁船,海洋漁業部門很難實施精準打擊。”虞慧傑說。

      為了化被動為主動,從去年底開始,嵊泗縣海洋與漁業局在嵊泗海域的菜園、花鳥和洋山安裝了三套“多元聯合感知係統”。據介紹,根據每套設備探測半徑30海裏計算,3套設備在嵊泗的東、西、中安裝完畢後,嵊泗8800平方公裏的海域能夠實現雷達監視全覆蓋。目前,菜園、花鳥的設備已安裝完畢並投入試運行。

      今年禁漁期間,很多漁船一出漁港,就會接到執法部門的電話。據悉,嵊泗縣的雷達設備啟用後,不僅對禁漁期漁船偷捕行為起到了很大震懾作用,同時也大大提升了執法部門的工作效率。