浅析海上船舶远距离多跳自组网通讯
[摘要] 随着“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”战略的推动，海上无线通讯高速发展，现目前，海上多种通讯系统并存，最常见的有VHF通信和海上卫星通信
随着“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”战略的推动，海上无线通讯高速发展，现目前，海上多种通讯系统并存，最常见的有VHF通信和海上卫星通信。VHF通信受多种因素影响，传输过程损耗大，业务数据带宽较小，常用于传递定位数据；船队进行协同作业时，需要传输大量的音视频数据信息,海上卫星通信虽早已普及，但不能满足高带宽的业务需求，且费用花费较高。因此，寻找一种高带宽的通讯系统迫在眉睫，多跳自组网系统很好的解决了这一问题。
多跳无线自组网系统构成的网状网络拓扑，经过多跳后还能保持高带宽，传输过程损耗小，契合了船队之间任意变形的作业方式。各船只之间可以自由组网，当某个船只位置超出连接范围重新进入时，也可自动建立连接。
利用多跳无线自组网系统，只要两端架设足够高的天线，都能进行数据传输。以油轮为例，10万吨级油轮空载时传输能达到50km，满载时传输能达到38km，在传输范围内，油轮之间可以自由进行组网。
实际上，海上数据传输受地球曲率的影响，传输距离会受到限制。当超视距传输时，可以利用多跳自组网系统携带的无人机协助作业，如下图所示。
AB两船相距60km左右，分别在A船B船上布设多跳自组网基站设备，架设足够高的天线，搭配携带多跳自组网空中基站的无人机分别位于AB两船上方。当B船需要传输数据时，基站设备与无人机二号空中基站相连，再由无人机二号与无人机一号相连将数据传至A船。两船之间就能进行实时的通信，为海上作业提供了极大地便利。 多跳自组网系统极大地解决了海上远距离通讯难的问题，为海洋运输、油气勘探开采、海洋环境监测和海洋科考等领域，提供了相对可靠、及时和安全的通信基础设施。
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据媒体报道，9月28日下午18时，印尼苏拉威西岛发生7.5级强震并引发海啸。据最新消息称，截至到9月30日下午，死亡人数已上升到800多人。印尼副总统警告称，死亡人数可能增加到数千人，因为该地区发生了150多次余震。
9月28日下午，印尼苏拉威西岛发生7.5级强震并引发海啸
目前，已有人对提起海啸预警的印尼BMKG地震和海啸中心等相关机构提出批评。但这些机构表示，它们遵循了标准操作程序，并根据最近距离帕卢200公里的潮汐传感器提供的数据，“结束”警告。印尼BMKG地震和海啸中心负责人Rahmat Triyono解释说，最近的测量海平面变化的潮汐测量仪只记录了一个“微不足道”的6厘米波，并没有测到帕卢附近的巨浪。
近年来，世界各地海洋地震海啸灾害的频发，对这些灾害的预警需求也显得尤为迫切。2016年12月25日，智利南部海底发生了了7.7级地震，随后，智利国家应急办公室借助以色列伊维基洛公司开发的软件平台发出海啸预警，从地震附近沿海地区撤出4000多名居民和游客，避免了发生大规模人员损伤。
水下地震传感器技术成功帮助智利应对海啸
据悉，这一系统由安装在该国4000多公里海岸线上的184个相互关联的传感器预警装置组成，装置间可交换信息。系统利用水下地震传感器获取地震信息，然后快速推算出可能受到海啸威胁的地区，并向那里的人们发出警报。
随着科学技术的发展，防灾减灾设备装备发展和灾害应对处置过程，都蕴含着大量的新技术，科技在防灾减灾每个环节都开始变得不可或缺。在海洋灾害预警领域，作为海洋大国，我国已经逐步建立起海天一体的观测手段，包括海洋卫星、地面海洋环境监测站，雷达、移动观测平台、浮标、志愿测报船舶等，为各类海洋气象、海洋灾害预报提供基础数据。
工程人员布放海洋浮标
在我国南海海域，渔民和船员时常能见到一座座漂浮在蔚蓝海面的“线轴”，别看这些“线轴”貌不惊人，却是在海天一体观测体系中扮演重要角色的浮标系统。它由海底和海面两部分共同构成，高精度压力传感器直接铺设到4000多米的海底，能够为我国南海海域沿岸提供海啸预警。
目前，从新西兰、日本再到智利，各国的地球物理学家都在试图了解长期地质运动的风险，并在地震和海啸发生之初及时发布警报。大部分此类工作都基于政府资助建立的海底传感器网络，另外也有少部分私人出资建造。
石英传感器可测量其上的水压变化，纠正其他干扰后，海洋科学家可将海底的上下移动精确到1厘米
例如，在美国，一些具有商业和科研的双重背景的私人公司，便通过在美国沿海海域安装了石英压力传感器，通过监测板块俯冲带运动状况，来获取传感器数据。借助搜集到的数据，与数学模型进行对比，研究人员可对海底断层等地质运动进行长时间的监测和研究。
延伸阅读
国家授时中心光纤陀螺仪成功监测陕西汉中地震
9月12日19时，陕西汉中宁强发生里氏5.3级地震，中国科学院国家授时中心蒲城陀螺仪站于震后85秒成功监测到此次地震，这也是该站自9月初正式运行以来，首次检测到地球地质活动数据信息。
国家授时中心蒲城陀螺仪站
陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。最早，陀螺仪器是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。
此次监测中发挥核心作用的大型光纤陀螺仪（Sagnac干涉仪），是由国家授时中心云恩学团队和北京大学李正斌团队联合研制。这个精密光学测量器的主要任务是精确地测量世界时UT1，为国家授时系统、空间应用、时空基准等军民两用领域服务，与此同时，它还为地球物理、相对论物理等学科提供了强有力的精密测量手段。
作为一种全新的世界时UT1测量技术，大型光纤陀螺仪通过测量地球自转瞬时角速度并结合地球自转模型解算出世界时UT1，其优点是精度高、实时性好，同时因其全固态、无运动部件，在稳定性、可靠性、寿命等方面具有较为显著的优势，是建立我国独立自主的世界时UT1系统的重要手段。
雷达监视全覆盖，嵊泗海洋保护多了双“电子眼”
鹰觉多元联合感知系统保护海洋渔业
嵊泗渔港试运行表现惊艳
嵊泗海洋
近日晚，随着今年第10号台风“安比”逼近舟山，舟山市发出紧急通知，要求所有渔船于当晚9时前回港避风。当晚8时许，嵊泗县海洋与渔业局渔业指挥中心一台电脑右下角，跳出多个“严重警报”：嵊泗菜园中心渔港海堤外，还有多个雷达“目标”。
点击目标，雷达夜视“光电”立即跟踪，发现是嵊泗当地的渔船还未进港。县海洋与渔业局立即派出人员，要求海堤外的渔船马上进港。
几分钟后，指挥中心的电脑又跳出“严重警报”：花鸟岛中心渔港仍有一二个“雷达目标”滞留海面。根据雷达反射波分析，很有可能是小型的养殖渔船。指挥中心立即向花鸟乡政府发出指令，半小时后小型养殖渔船全部进港避风。
在“安比”台风中，第一时间发现未回港避风船只并发出“警报”的，是嵊泗县投入300多万元正在试运行的“多元联合感知系统”。嵊泗县海洋与渔业局信息中心主任虞慧杰告诉记者，该系统就是俗称的雷达系统，利用光电、反射波等多元感知，帮助海洋渔业部门及时发现海上目标、综合分析研判，从源头上对海洋进行保护。
“这套系统，就如一双24小时不休的‘电子眼’，对嵊泗县整个海域进行巡查，是现有海洋渔业指挥信息系统的有效补充，一定程度上避免了监管盲区。”虞慧杰说，嵊泗海域渔业资源丰富，不仅有国家级的马鞍列岛海洋特别保护区，也有大戢洋、马鞍列岛产卵场保护区，是舟山传统经济鱼类大黄鱼、鲳鱼等鱼类的主要产卵地。“之前海洋渔业部门的信息监管很被动，只有船只开启了船载动态监管系统，指挥中心才能实施跟踪，一旦船只关闭了系统，指挥中心就失去了目标。遇到禁渔期偷捕渔船关闭系统，或是外地来的偷捕渔船，海洋渔业部门很难实施精准打击。”虞慧杰说。
为了化被动为主动，从去年底开始，嵊泗县海洋与渔业局在嵊泗海域的菜园、花鸟和洋山安装了三套“多元联合感知系统”。据介绍，根据每套设备探测半径30海里计算，3套设备在嵊泗的东、西、中安装完毕后，嵊泗8800平方公里的海域能够实现雷达监视全覆盖。目前，菜园、花鸟的设备已安装完毕并投入试运行。
今年禁渔期间，很多渔船一出渔港，就会接到执法部门的电话。据悉，嵊泗县的雷达设备启用后，不仅对禁渔期渔船偷捕行为起到了很大震慑作用，同时也大大提升了执法部门的工作效率。
