应急通信保障船的需求分析与概念设计
0 引 言
从我国重点海区来看,我国东海、南海面积辽阔、安全形势复杂、自然环境恶劣,随着我国海路对外贸易规模的快速增长、海洋产业的蓬勃发展、“一带一路”战略的推进实施、东海南海主权维护活动的日益常态化,各种海洋自然灾害和海上突发事件给海洋交通、海洋运输、海洋渔业、海洋旅游等海洋经济和海洋生产活动产生的危害日益显现,面向我国海上活动的应急通信保障能力亟待加强。
应急通信是指在出现自然或人为的突发性紧急情况时,综合利用各种通信资源,保障紧急救援、救助和必要通信所需的通信手段和方法,是一种具有暂时性的特殊通信机制[1]。目前,我国远海海洋观测所依赖的通信手段基本上是国外的卫星通信系统(如铱星系统、ARGOS系统、海事卫星系统等),数据安全和紧急情况下的大容量通信保障受制于人;北斗卫星导航系统是一套以定位导航功能为主的功能系统,其具备的短报文通信功能,在通信频度、单次通信容量、实时性等方面不能完全满足需求;最新发展的高轨通信天通系统是我国面向终端用户的第一套移动通信系统,需要低轨移动通信卫星系统的配合才能进一步发挥天基通信系统在海洋应急通信中的优势;水下通信是海洋通信的一个新的需求增长点,目前我国有一定的水下通信技术储备,但还没有装备储备[2–3]。因此,总体看,我国目前可用于海洋应急通信的信息基础设施整体能力薄弱,不能适应应急条件通信保障能力需求。
我国在海洋应急通信方面的能力短板,不但体现在民用领域,在军用领域同样有所体现。将民口的海洋应急通信能力用于军用,不但可以切实补充相关军用通信系统在紧急情况下的不足,而且可以将军事行动隐藏于民用活动之中,强化军事活动的保密性与效能。目前,海洋应急通信是最容易开展军民融合应用探索的领域,军民在通信体制、通信频段、相关基础通信设备等方面具有一定的共通性,具有开展军民融合试验探索的良好条件。
本文针对我国海洋领域应急通信需求,提出一种新型应急通信保障船的概念设计方案。该船具备搭载能力强、响应速度快、机动灵活等特点,其甲板可灵活部署各类方舱,形成海上机动应急通信服务平台,完成各种状况下的应急通信任务。
1 应急通信保障船功能定位及需求分析
应急通信保障船典型的应用场景是我国东海南海全域海区长时间驻留强化应急通信能力的保障。当我国东海、南海全域海域发出灾害预警或有应急事件发生时,利用应急通信保障船搭载多种通信载荷,可快速抵达应急海域,实现对应急船周边30~80 km左右范围的全天时、全天候、多功能水面用户应急通信接入,保障应急海域的通信能力。应急通信保障船的具体工作流程如图1所示。
图1 应急通信保障船工作流程Fig. 1 Work process of the emergency communication support vessel
为保障应急海域的通信能力,该应急通信保障船需搭载的主要通信载荷有船载通信方舱、系留无人机方舱、系留气球方舱、超短基线定位系统、浮潜标系统等。这些通信载荷系统均采用模块化设计,以方舱形式部署在应急通信保障船甲板上,形成海上机动应急通信服务平台,完成各种状况下的应急通信任务。因此,根据使用需求,可将应急通信保障船总体分为船舶平台系统和通信保障系统两部分。
船舶平台系统应具备以下功能要求:
1)满足船载通信、系留气球、系留无人机等通信载荷的搭载、布置和操作等需求,提供其所需的载重量、布置位置、布置空间、操作空间等。
2)满足通信系统工作人员指挥控制、应急会议等空间场所需求。
3)满足船上所有人员住宿、饮食、休闲娱乐、人员保护、设备检修与维护等基本需求。
4)具备船岸通信和船上人员通信等设备和功能。
5)具备生活物资储存、食品加工、生活垃圾处理、船上污水处理等设备和功能。
6)具备通风、空调、消防、救生、锚泊、系泊等设备和功能。
通信保障系统满足以下功能要求:
1)配置吊机、锚绞机、A字架等辅助设备,解决各通信模块的吊装、移位和定位问题。
2)提供各类通信模块基座设计、固定和绑扎方案设计,为通信系统的平稳可靠运行提供保障。
3)为各通信模块提供电力、燃油、淡水等消耗品等能源供给接口和保障。