摘要：按照SOLAS公约《国际海上人命安全公约》的相应条款，相关缔约国应当承担提供陆基和空间无线电通信的义务，以文字、图像进行播发信息，警告和告知过往船舶注意恶劣海上气象环境，达到安全航行的目标。我国曾今开展过气象传真服务的相关业务，但2000左右已经停止。2016年前，包括我国船舶均接收源自日本鹿儿岛电台的气象传真图。2016年，通过自主研发，完成对海上高频无线电气象传真图数据管理系统的设计，实验表明具有良好的使用效果。
关键字：高频气象传真图；数据管理系统;气象传真图接收单元
一、设计概述
及时、准确的播发海上气象、海况等海上安全信息，是减少海难事故的有效途径。因此，海上高频无线电气象传真系统是包括渔船在内的所有海上航行船舶接收气象、气候信息的重要途径之一。按照SOLAS公约《国际海上人命安全公约》的相应条款，相关缔约国应当承担提供陆基和空间无线电通信的义务，以文字、图像进行播发信息，警告和告知过往船舶注意恶劣海上气象环境，达到安全航行的目标。我国曾开展过播发气象传真的业务，但2000年左右已经停止。目前，我国周边海域的国内外船舶接收的气象传真信息均来自日本鹿儿岛电台。
2006 年，中国气象局与交通部签订了《交通部、中国气象局关于共同做好海上搜救气象服务的协议》，明确“双方将加强海上搜救和气象服务信息资源共享工作；共同加快气象观测系统的建设；共同完善海上安全气象信息分发系统”，此后，加快了交通运输部与中国气象局合作研究，并于2016年服务海上用户。
二、海上高频无线电气象传真系统架构
海上高频无线电气象传真系统架构分为：信息播发系统、信息源推送系统、信息调制与控制系统、高频无线电气象传真接收单元组成（图1）。
（1）信息源推送系统
在海洋气象台设置信息源推送系统，由专题数据库单元和信息推送单元组成，主要包括：专题数据库；信息源推送软件；数值预报产品处理服务器；专题数据库存储服务器；磁盘阵列；预报产品与推送系统工作站等硬件设备。
（2）信息调制与控制系统
中控信息调制与控制系统，由信号采集单、信息调制单元、中央控制单元三部分组成，主要包括：2条×2M专线；信息采集软、硬件；调制软、硬件；中央控制系统软、硬件；系统监测软件等。
（3）信息播发系统
发信台设置信息播发系统，由信号匹配单元、发射机、天线矩阵和天线等设备组成。主要包括：信号匹配单元；发射机及配套设备。
（4）高频无线电气象传真接收单元
高频无线电气象传真接收单元，即：船用气象传真接收机或气象传真监测机。
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图1. 高频无线电气象传真系统架构图
三、系统设计
高频无线电气象传真系统的研究，对现有频率和频段进行整合，可以寻找到最佳的播发模式，因此，提出不同频段播发海上高频无线电气象传真系统的方案。方案一：在3MHz、7MHz、13MHz和16MHz频段开设海上高频无线电气象传真播发业务；方案二：在3MHz、7MHz、13MHz、16MHz和18MHz频段开设海上气象传真业务。
经过对两个系统计算结果分析，当高频天波电路适时率（亦称时间利用率）为在设定条件下可靠度分别达到REL≥90%和REL≥95%时得通信概率的百分比。若全时（24小时）可靠度均达到要求时，适时率为100%。
计算分析可知，方案一：共开设了3\7\13\16MHz四条电路，在适时率不小于90%的情况下，覆盖范围约1100nm，可以实现对我国沿海，乃至钓鱼岛、黄岩岛、宗谷海峡的高频无线电气象传真系统提供服务。方案二：在方案一的基础上增加了18MHz高频电路，经过计算，在适时率不小于90%的情况下，覆盖范围约1500nm，亦可实现。对我国北海、东海、南海，乃至钓鱼岛、黄岩岛、宗谷海峡、马六甲海峡等海域提供高频无线电气象传真图服务具有实际的意义（图2）。
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注：1.计算代表年为 2014 年，SSN=80；
2.为理想条件下仿真，实际覆盖效果以测量为准。
图2. 高频无线电气象传真系统覆盖范围
四、不足与建议
通过中国远洋海运集团有限公司的数十条不同总吨、不同类型、不同海域的船舶上进行接收无线电气象传真，通过测试，完成了播发和接收的气象传真图。气象传真图，具有图形清晰、像素饱满、要素丰富等多项特点。从而为中国自主制作气象传真图、气象传真管理系统、气象传真的播发和接收积累了丰富的经验和数据。对我国海洋强国战略、一带一路战略和为中国北海、东海、南海、太平洋海域提供可靠的安全航行信息和环境信息，起到了积极作用。
海上高频无线电气象传真系统的相关关键技术在航海保障领域的应用前景旷阔，本文开展了对海上高频无线电气象传真系统的研究与试验，取得了以下几点成果：（1）通过本系统的试验，完成了按照高频无线电播发系统进行气象传真图的播发；（2）通过无线电气象传真管理信息系统，进行气象传真图的信息采集和制作；（3）通过天波、地波等传输介质，在试验船舶上接收无线电气象传真图，实现气象传真图完成接收的闭环系统验证。
存在不足：（1）信息管理系统操作流程和界面较为繁琐，可进行智能化控制优化；（2）在整个系统的信息安全管理方面存在漏洞，可通过加载安全防护系统硬件和软件进行系统的优化；（3）在播发天线方面，首次进行系统试验与验证，可进一步进行播发端天线的研究，以达到播发气象传真图更加效果的目标。
建议未来开展如下研究：
（1）可以借鉴东海航海保障中心研制的中频海上数字播发技术，对高频气象传真播发调制方式研究，例如：OFDM调制方式；
（2）对高频海事通信播发质量智能监测系统研究，如：建立详尽的播发、接收系统，对播发质量和时间、环境与电磁场等干扰因素的分析与比较，为航行船舶提供更有效率的海事通信服务；
（3）对高频海事通信网络应用层系统开发与验证的研究，通过使用3MHz、7MHz、13MHz、16MHz和18MHz频段进行播发符合航行用户需求的相应调试方式与格式的信息数据源，如：电子海图更新包等。
参考文献
[1] 国际海事组织（IMO）《1974 年国际海上人命安全公约（SOLAS）》[国际公约].1974年.
[2] 国际电联（ITU）年《无线电规则》第 NIX 章 《GMDSS 遇险和安全通信》[国际公约].1987年.