浅谈海上移动平台间无线通信

浅谈海上移动平台间无线通信

发表时间：2019-07-23T17:12:36.367Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：苗志旺

[导读] 摘要：在实际应用中，经常需要在多个海上移动平台之间构建无线通信链路，完成平台间数据的有效传输。

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摘要：在实际应用中，经常需要在多个海上移动平台之间构建无线通信链路，完成平台间数据的有效传输。本文从海上移动平台间无线通信设备的安装使用环境等方面入手，分析了通信中易出现的问题，针对问题给出了设备选型或设计规划、使用等方面的建议，并简单总结了故障处理方法。

关键词：海上移动平台；无线通信；MIMO；频谱分析

一、前言

在实际应用中，经常需要在多个移动平台间构建无线通信链路，完成平台间数据的有效传输，但在设备选型或设计规划中常常受岸上无线通信设备使用经验影响，实际设计规划或选择出来的设备，换个环境就“水土不服”，问题频发，却又常常让人手足无措。针对这一系列现象，根据实际工作经验，给出使用规划设计、设备选型等方面的建议。

二、原因分析及选型、设计中的对应措施

为什么陆上使用正常的设备，到了海上就“晕船”，无法完成既定的通信任务，分析原因不外乎电磁频谱不兼容、超出作用距离、遮挡和硬件故障等几个方面。

2.1电磁频谱不兼容

海上移动平台上无线设备使用常常存在安装空间受限，用频设备多，导致电磁环境复杂，相互间干扰问题时有发生。故电磁兼容性设计、验证尤为重要，否则容易造成过多投入后，无法使用，造成资源浪费。各平台间安装无线用频设备不同，随着移动平台移动，平台间的电磁环境相互影响，会愈来愈复杂，底噪升高，造成无线通信设备接收信号信噪比降低，当达不到链路储备时，通信链路受到影响，会改变调制方式，降低速率，甚至中断。为了避免这一问题的发生，首先，要严格电磁频谱管理，设备用频应进行频谱审批，并接受相关频谱管理部门的管理监督，规范频谱使用秩序；其次，在设备建设规划初期，要进行电磁兼容性设计和测试，这一工作需要在拟安装改型设备的所有平台进行，确保所有设备开机工作时，无相互干扰；第三，在设备选型上，要根据使用带宽需求，尽可能选择宽带智能天线或MIMO天线系统，同时，要求设备具备电磁频谱感知或测试功能，如果设备自身没有这样的功能，在设计上就要考虑增加频谱分析仪，并适时监测频率使用情况，这样就能够及时了解拟用电磁频段的用频情况，为是否更改频段，规避干扰提供参考依据。

2.2超出通信距离或遮挡

海上移动平台一般天线安装高度有限，受视距的影响，往往难以实现远距离通信。尤其是平台间相互移动，链路环境不稳定，常常造成通信不稳定，甚至中断。

海上平台大小不同，受海浪影响也不尽相同，平台摇摆幅度过大，往往容易造成天线波束无法相互覆盖，造成通信单向，时通时断，甚至中断。另外，受天线安装位置限制，随着平台航向变化，原来通视的位置可能变得有了遮挡，这往往也是影响海上移动通信的重要因素。

针对这一问题，首先，需选择具备相应增益的天线。由Bullintog近似计算公式 Pr=Pt（h1h2/d2）2grgt可知，天线高度和天线增益对信号传播的影响很大。

第二，应根据带宽、作用距离等需求的实际情况，进行链路计算，计算天线高度需求，有条件的情况下，尽可能提高天线架高，确保即使平台航向变化也不会因遮挡等原因影响天线波束，做到设备功率范围内通视。一般根据以下公式确定天线的架设高度：

r（km）=4.12（sqr（h1）+sqr（h2））（考虑大气折射效应后）

式中r（单位为km）为传输距离，h1、h2（单位为m）分别为两端天线的架设高度。

第三，尽可能选择高增益和宽波束的智能天线，天线赋形后增益提高以增加链路储备，且保证平台摇摆波束有效覆盖，有条件的情况下，对于点对点通信可以考虑为定向天线增加伺服系统，确保天线指向稳定，以保证较高的增益，稳定链路储备，提高通信可靠性。

第四，设备技术指标允许的情况下，设计中应考虑在原有基础上增加或采用更高指标的低噪声放大器，提高设备的电平储备。

2.3硬件故障

海上移动平台无线通信设备受安装条件的影响，尤其是设备天馈系统中为了避雷、滤除干扰而串接了避雷器、滤波器等多接头的无线通信系统，往往容易出现受海风、盐雾等影响出现接头松动、被腐蚀等情况的发生，在完全中断前，随着平台移动往往出现通信时通时断的情况，造成通信链路不稳定。针对这一问题，应定期对连接缆线进行检查、检测，对松动的接头及时进行紧固，对被腐蚀的接头及时更换，定期对缆线进行更换，确保室外天馈系统指标正常，这一工作也可以定期使用天馈线测试仪进行天馈系统指标检测，检测天馈系统驻波比等参数并进行比对，及时掌握设备天馈系统变化情况，以便及时采取更细致的检查或处理措施。另外为了实时监测设备的工作状态，建议设备在设计论证时应要求网管软件具有设备状态实时记录、输出功能，或通过在本平台安装频谱分析仪的手段，定期采集设备工作状态参数，建立设备工作状态数据库，及时比对参数变化，以便于做出装备性能是否下降或受影响的正确分析，及时进行处理。

三、使用过程中的故障处理步骤

设备在海上移动平台安装使用过程中，尤其是临时安装设备使用中，应时刻关注本端设备工作状态变化，同时关注本平台上其他用频系统工作情况，一旦工作状态有变化应及时通报远端通信设备保障人员，以便于做到出现问题早发现早解决。一般易出现以下几个方面的问题，此时，应结合具体情况进行分析解决。

3.1 通信突然中断

按以下顺序进行检查，（1）看：查看设备工作情况，一看设备供电是否正常；二看设备互联缆线连接是否正常；三看设备工作状态指示是否正常；四看设备网管技术指标是否正常。并结合观察到的实际情况进行技术分析，乃至用天馈线测试仪对天馈系统进行检查并做相应的技术处理，流程详见图1所示。（2）问：一问航向情况和远端平台的相对位置、航向，了解是否是由遮挡造成的通信中断，弄清是本平台遮挡还是远端平台遮挡；二问远端平台工作情况，了解是否是远端平台供电、缆线或者状态指示的其他故障造成的通信中断；三问本平台是否有大功率用频设备开机工作，如果没有则及时了解其他平台相关用频设备工作情况。（3）查：用频谱仪检查或设备内置频谱监测