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船载动中通微波通讯应用于海事监管和通航指挥
一、简述
  本项目通过建设青岛近海海域船岸无线通信网络,提升海事应急通信保障能力,保障海事监管和通航指挥通信畅通。项目建成后,指挥中心能够实时查看由执行公务中的船舶传回的多路视频图像、与执行公务的船舶之间进行即时视频会议、在船上访问互联网、使用WIFI以及可以使用移动电话拨号或接听电话。
  青岛海事局所辖海域,通过在辖区多个岛屿上安装动中通基站,覆盖全部辖区近海区域,使得公务船在本地区域内,实现与岸基无缝连接组网。青岛海事局船载动中通二期项目辖区覆盖范围如下图所示:
船载动中通项目辖区覆盖范围
  在本辖区灯塔、铁塔上安装岸基基站,灯塔岸基坐标如下:
1. 即墨女岛灯塔
经度:***.*******,纬度:**.******* 
2. 千里岩灯塔
经度:***.*******,纬度:**.*******
3. 朝连岛灯塔
经度:***.***
一、简述
  本项目通过建设青岛近海海域船岸无线通信网络,提升海事应急通信保障能力,保障海事监管和通航指挥通信畅通。项目建成后,指挥中心能够实时查看由执行公务中的船舶传回的多路视频图像、与执行公务的船舶之间进行即时视频会议、在船上访问互联网、使用WIFI以及可以使用移动电话拨号或接听电话。
  青岛海事局所辖海域,通过在辖区多个岛屿上安装动中通基站,覆盖全部辖区近海区域,使得公务船在本地区域内,实现与岸基无缝连接组网。青岛海事局船载动中通二期项目辖区覆盖范围如下图所示:
船载动中通项目辖区覆盖范围
  在本辖区灯塔、铁塔上安装岸基基站,灯塔岸基坐标如下:
1. 即墨女岛灯塔
经度:***.*******,纬度:**.******* 
2. 千里岩灯塔
经度:***.*******,纬度:**.*******
3. 朝连岛灯塔
经度:***.*******,纬度:**.******* 
4. 大桥岛灯塔
经度:***.*******,纬度:**.*******
5. 市南区海事大厦办公楼
经度:***.*******,纬度:**.*******
6. 斋堂岛董家口AIS基站
经度:***.*******,纬度:**.*******
 
二、需求分析
1、覆盖范围分析
  青岛海事局所辖海域,东北至西南海域直线大约80海里(150公里),近海作业范围距离海岸线11~22海里左右。如图:
船载动中通项目辖区覆盖范围

2、船载组网需求
  船载端于岸站之间,通过动中通智能组网系统,实现船只与岸站基站之间高速微波组网,船只和岸基之间,上行和下行带宽分别不低于50Mbps链路带宽,以满足和确保海事相关公务和作业船只的通信和指挥保障,实现船只多路视频实时回传至控制中心,且同步可实现视频会议、船只互联网实时访问,高速WIFI上网、VoIP网络电话功能。
  动中通系统采用海面多点覆盖,在多个灯塔站岸基安装动中通岸站,就近接入为原则,实现动中通对船只多业务联网支持:
动中通系统采用海面多点覆盖
 
三、方案链路规划和设备选择
1、整体链路规划和部署
  1.1、船只与灯塔岸基通讯组网
  青岛海事局所辖区域范围的近海区域范围内,现有六处灯塔铁塔资源可用于岸站动中通基站,1.即墨女岛灯塔,2.千里岩灯塔,3.朝连岛灯塔,4. 大桥岛灯塔,5.市南区海事大厦办公楼,6. 斋堂岛董家口AIS基站,利用六处灯塔分别覆盖一定范围海域范围,后续也可以进行岸基基站扩容,增加覆盖范围。
六处灯塔铁塔位置,所能安装天线海拔挂高分别50~80米不等,假设公务船只动中通天线海拔安装高度按10米计算,则灯塔岸基覆盖半径范围分别为25公里~30公里。
考虑到船只和灯塔岸基基站最远达30公里或以上,我们对岸基设备和船只设备,都采用直径70cm动中通系统,采用一对一高增益智能天线系统,单一天线高带宽,高速路,远距离。满足船只与岸站基站50Mbps链路带宽的需求。
 
  1.1.1 岸基基站选址
  在现有六处基站位置上安装动中通岸基基站,六处坐标如第一节“简述”中所述,采用现有铁塔资源,每个岸基单独提供500Mbps的互联网接入通道和动中通岸基连接;
  对于铁塔动中通岸基安装时,尽量安装在铁塔制高点,并尽可能避开铁塔本身对全方位覆盖信号的影响,建议在条件许可的情况下,单独架设铁塔或立杆用于安装动中通岸基基站。
供电则从现有铁塔供电系统拉取220V市电。
  岸基基站点位的扩充:为了获得更远的传输距离和通讯效果,我们建议在崂山南侧山脉靠海位置,安装补充基站,北纬:**.*******,东经***.*******,海拔***米左右。由于具有绝对的高度优势,单一基站即可覆盖半径多达70公里区域。
动中通系统采用海面多点覆盖:岸基基站点位的扩充:为了获得更远的传输距离和通讯效果,我们建议在崂山南侧山脉靠海位置,安装补充基站

1.1.2船只与岸站链路高度规划和计算
  假设公务船动中通天线安装高度为海拔10米,公务船距离朝连岛灯塔(天线安装高度海拔按80米)16.5海里(30公里)时,链路计算情况如下:
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算
 
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算
  通过计算,岸基海拔高度80米天线安装高度和船只天线安装高度10米时,链路符合传输要求。此时的传输距离为当前高度情况下的最远传输距离。
 
  1.2、岸基与指挥中心组网
  所有岸基动中通基站,采用独立高速500Mbps互联网宽带接入。满足与中心之间实现包括VPN、视频、监控等船只各类业务数据扩容的需要。
 
2、设备选择
  2.1、船岸动中通组网设备
  船载动中通系统采用智能定向天线系统,采用5HzGPS高速实时自动姿态计算方法,根据预设目的地经纬度定位数据和相对高度数据,实现360度水平连续自动旋转和俯仰姿态调整。 通过集成高增益定向天线,搭载高速微波通讯系统,与远端站之间实现高速、高链路带宽通讯,实现更远距离实时稳定可靠的无线视频传输。 可应用于通视环境下船载、机载、车载的动中通通讯系统,实现动态组网与自动跟踪。 相比传统全向天线模式,具有高的天线增益,更远的通讯距离,和更好的通讯传输效果。
设备小型化,轻量化,高集成度,单一设备集成电子罗盘、GPS、高速步进机电机,采用全角度360度自动高速AI智能系统,可360度连续旋转,全自动俯仰角度调整。通过搭载定向微波天线系统和高速微波设备,能够提供高速稳定微波透明传输链路。设备安装维护简单,只需要一根网线进机柜即可,不需要其它的多条数据线缆。
船岸动中通:
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算

设备性能:
天线内置高精度惯性导航模块测量船体(车体)的姿态,利用DSP运行具有自主知识产权的姿态稳定算法,保证了天线在任何情况实时对准目标信号。
搜索信号时,根据GPS获取的地理位置,计算目标信号仰角,在多轴稳定的基础上直接对目标进行搜索,所以可以快速获取目标;可扩展多岸站目标基站;
在识别目标方面,为了提高信号识别的可靠性,特别设计了信号加信标识别方式;
机械方面,采用三轴稳定的机械结构,保证了控制精度(稳定平台的指向精度可达±0.2°);
电子元件方面,采用工业级元件,保证了元件的可靠性(也可以提供军品级元件);
软件方面,采用高速DSP计算,内置坐标变换模块、PID稳定模块等核心模块,其控制频率大于500Hz;
生产工艺方面,采用长时间高低温老化试验,保证了电气元件的可靠性。
5Hz高速定位和姿态计算
360度水平连续旋转,自动俯仰角度调整
高速步进电机系统,水平角度精度0.24度
旋转速度50度/秒,自动加速度起停运转,拒绝高速旋转时失步和越步
GPS漂移优化算法,运行更精准可靠
支持初次安装电子罗盘自校准功能,地磁磁偏角校正功能
适配5.8G船载、机载、车载通讯系统,具有高链路带宽,通讯距离远的优点*
系统即装即用,安装调试简单
IP66全天候
可扩展标准RS232串口接口
RS-232和TELNET终端实时状态数据输出,支持手动远程控制和姿态调整
支持多点岸站自动跟踪
支持系统定制开发
 
  2.1.1 船岸动中通
  对于岸基,我们采用与船载相同的系统设备,并通过485通讯系统,实现与船只之间坐标交换和协助定位。岸基动中通:
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算
  船只与多岸基基站,可优化的链路计算方案,智能化自动匹配、切换就近岸基通讯。
 
  2.1.2 客户运维管理
  系统提供自动化运维完美解决方案,具有功能模块化,流程化,可视化,自动化,运维操作安全、简单、高效率,降低系统运维成本。通过运维系统,可以实时查看船只在线状态、坐标、流量带宽等数据,各种状况运筹帷幄。
  设备链路关系和连接状态图:
动中通系统-设备链路关系和连接状态图
动中通系统-设备链路关系和连接状态图
 
  2.1.3 船载端智能天线辅助调整系统
  智能化辅助软件系统,可根据船只信号强度,自动调整船只、岸基天线方向,互相精准调整,做到系统信号最优,带宽最优。

动中通系统-船载端智能天线辅助调整系统-智能化辅助软件系统
 
  2.2、岸基和指挥中心点对点骨干链路
  2.2.1 岸基和指挥组网
  所有岸基基站采用光纤宽带,支持500Mbps高速互联网接入。船只设备与指挥中心采用云平台系统和VPN方式进行设备互联互通。
***,纬度:**.******* 
4. 大桥岛灯塔
经度:***.*******,纬度:**.*******
5. 市南区海事大厦办公楼
经度:***.*******,纬度:**.*******
6. 斋堂岛董家口AIS基站
经度:***.*******,纬度:**.*******
 
二、需求分析
1、覆盖范围分析
  青岛海事局所辖海域,东北至西南海域直线大约80海里(150公里),近海作业范围距离海岸线11~22海里左右。如图:
船载动中通项目辖区覆盖范围

2、船载组网需求
  船载端于岸站之间,通过动中通智能组网系统,实现船只与岸站基站之间高速微波组网,船只和岸基之间,上行和下行带宽分别不低于50Mbps链路带宽,以满足和确保海事相关公务和作业船只的通信和指挥保障,实现船只多路视频实时回传至控制中心,且同步可实现视频会议、船只互联网实时访问,高速WIFI上网、VoIP网络电话功能。
  动中通系统采用海面多点覆盖,在多个灯塔站岸基安装动中通岸站,就近接入为原则,实现动中通对船只多业务联网支持:
动中通系统采用海面多点覆盖
 
三、方案链路规划和设备选择
1、整体链路规划和部署
  1.1、船只与灯塔岸基通讯组网
  青岛海事局所辖区域范围的近海区域范围内,现有六处灯塔铁塔资源可用于岸站动中通基站,1.即墨女岛灯塔,2.千里岩灯塔,3.朝连岛灯塔,4. 大桥岛灯塔,5.市南区海事大厦办公楼,6. 斋堂岛董家口AIS基站,利用六处灯塔分别覆盖一定范围海域范围,后续也可以进行岸基基站扩容,增加覆盖范围。
六处灯塔铁塔位置,所能安装天线海拔挂高分别50~80米不等,假设公务船只动中通天线海拔安装高度按10米计算,则灯塔岸基覆盖半径范围分别为25公里~30公里。
考虑到船只和灯塔岸基基站最远达30公里或以上,我们对岸基设备和船只设备,都采用直径70cm动中通系统,采用一对一高增益智能天线系统,单一天线高带宽,高速路,远距离。满足船只与岸站基站50Mbps链路带宽的需求。
 
  1.1.1 岸基基站选址
  在现有六处基站位置上安装动中通岸基基站,六处坐标如第一节“简述”中所述,采用现有铁塔资源,每个岸基单独提供500Mbps的互联网接入通道和动中通岸基连接;
  对于铁塔动中通岸基安装时,尽量安装在铁塔制高点,并尽可能避开铁塔本身对全方位覆盖信号的影响,建议在条件许可的情况下,单独架设铁塔或立杆用于安装动中通岸基基站。
供电则从现有铁塔供电系统拉取220V市电。
  岸基基站点位的扩充:为了获得更远的传输距离和通讯效果,我们建议在崂山南侧山脉靠海位置,安装补充基站,北纬:**.*******,东经***.*******,海拔***米左右。由于具有绝对的高度优势,单一基站即可覆盖半径多达70公里区域。
动中通系统采用海面多点覆盖:岸基基站点位的扩充:为了获得更远的传输距离和通讯效果,我们建议在崂山南侧山脉靠海位置,安装补充基站

1.1.2船只与岸站链路高度规划和计算
  假设公务船动中通天线安装高度为海拔10米,公务船距离朝连岛灯塔(天线安装高度海拔按80米)16.5海里(30公里)时,链路计算情况如下:
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算
 
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算
  通过计算,岸基海拔高度80米天线安装高度和船只天线安装高度10米时,链路符合传输要求。此时的传输距离为当前高度情况下的最远传输距离。
 
  1.2、岸基与指挥中心组网
  所有岸基动中通基站,采用独立高速500Mbps互联网宽带接入。满足与中心之间实现包括VPN、视频、监控等船只各类业务数据扩容的需要。
 
2、设备选择
  2.1、船岸动中通组网设备
  船载动中通系统采用智能定向天线系统,采用5HzGPS高速实时自动姿态计算方法,根据预设目的地经纬度定位数据和相对高度数据,实现360度水平连续自动旋转和俯仰姿态调整。 通过集成高增益定向天线,搭载高速微波通讯系统,与远端站之间实现高速、高链路带宽通讯,实现更远距离实时稳定可靠的无线视频传输。 可应用于通视环境下船载、机载、车载的动中通通讯系统,实现动态组网与自动跟踪。 相比传统全向天线模式,具有高的天线增益,更远的通讯距离,和更好的通讯传输效果。
设备小型化,轻量化,高集成度,单一设备集成电子罗盘、GPS、高速步进机电机,采用全角度360度自动高速AI智能系统,可360度连续旋转,全自动俯仰角度调整。通过搭载定向微波天线系统和高速微波设备,能够提供高速稳定微波透明传输链路。设备安装维护简单,只需要一根网线进机柜即可,不需要其它的多条数据线缆。
船岸动中通:
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算

设备性能:
天线内置高精度惯性导航模块测量船体(车体)的姿态,利用DSP运行具有自主知识产权的姿态稳定算法,保证了天线在任何情况实时对准目标信号。
搜索信号时,根据GPS获取的地理位置,计算目标信号仰角,在多轴稳定的基础上直接对目标进行搜索,所以可以快速获取目标;可扩展多岸站目标基站;
在识别目标方面,为了提高信号识别的可靠性,特别设计了信号加信标识别方式;
机械方面,采用三轴稳定的机械结构,保证了控制精度(稳定平台的指向精度可达±0.2°);
电子元件方面,采用工业级元件,保证了元件的可靠性(也可以提供军品级元件);
软件方面,采用高速DSP计算,内置坐标变换模块、PID稳定模块等核心模块,其控制频率大于500Hz;
生产工艺方面,采用长时间高低温老化试验,保证了电气元件的可靠性。
5Hz高速定位和姿态计算
360度水平连续旋转,自动俯仰角度调整
高速步进电机系统,水平角度精度0.24度
旋转速度50度/秒,自动加速度起停运转,拒绝高速旋转时失步和越步
GPS漂移优化算法,运行更精准可靠
支持初次安装电子罗盘自校准功能,地磁磁偏角校正功能
适配5.8G船载、机载、车载通讯系统,具有高链路带宽,通讯距离远的优点*
系统即装即用,安装调试简单
IP66全天候
可扩展标准RS232串口接口
RS-232和TELNET终端实时状态数据输出,支持手动远程控制和姿态调整
支持多点岸站自动跟踪
支持系统定制开发
 
  2.1.1 船岸动中通
  对于岸基,我们采用与船载相同的系统设备,并通过485通讯系统,实现与船只之间坐标交换和协助定位。岸基动中通:
动中通系统-船只与岸站链路高度规划和计算
  船只与多岸基基站,可优化的链路计算方案,智能化自动匹配、切换就近岸基通讯。
 
  2.1.2 客户运维管理
  系统提供自动化运维完美解决方案,具有功能模块化,流程化,可视化,自动化,运维操作安全、简单、高效率,降低系统运维成本。通过运维系统,可以实时查看船只在线状态、坐标、流量带宽等数据,各种状况运筹帷幄。
  设备链路关系和连接状态图:
动中通系统-设备链路关系和连接状态图
动中通系统-设备链路关系和连接状态图
 
  2.1.3 船载端智能天线辅助调整系统
  智能化辅助软件系统,可根据船只信号强度,自动调整船只、岸基天线方向,互相精准调整,做到系统信号最优,带宽最优。

动中通系统-船载端智能天线辅助调整系统-智能化辅助软件系统
 
  2.2、岸基和指挥中心点对点骨干链路
  2.2.1 岸基和指挥组网
  所有岸基基站采用光纤宽带,支持500Mbps高速互联网接入。船只设备与指挥中心采用云平台系统和VPN方式进行设备互联互通。

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