趙佳慧 羅志強(qiáng) 柳景博

摘 ? 要：本文研究使用多跳高頻無(wú)線電波進(jìn)行通信的海上船舶可以保持通信的時(shí)間。首先，分析信號(hào)從陸地點(diǎn)源發(fā)射到海上船舶接收器這個(gè)過(guò)程中包含的信號(hào)衰減。從接收天線增益的角度，結(jié)合天線仰角和方位角的變化，著重分析了由于船舶的晃動(dòng)引起的信號(hào)不完全接收，并將其折算到信號(hào)在海面上的漫反射損耗。最后，將模型應(yīng)用于實(shí)際背景，計(jì)算了船舶在海上的通信時(shí)長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：海上通信 ?天線增益 ?通信時(shí)長(zhǎng) ?HF

中圖分類號(hào)：TN929.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（c）-0141-02

Abstract：In this paper， the time of communication for a marine vessel in which a multi-hop high-frequency radio wave is used for communication can be studied. First， the signal attenuation included in the process of transmitting the signal number from a land point source to a marine vessel receiver is analyzed. From the angle of receiving antenna gain， combined with the change of antenna elevation and azimuth angle， the incomplete reception of signal caused by ship's sloshing is analyzed and converted to the diffuse reflection loss of signal on the sea surface. Finally， the model is applied to the actual background， and the communication time of the ship at sea is calculated.

Key Words：Maritime communication; Antenna gain; Communication time; HF

HF（高頻）無(wú)線電信號(hào)可用于海洋船舶通信，接收天氣和交通報(bào)告。當(dāng)發(fā)射信號(hào)頻率小于最大可用頻率（MUF），無(wú)線電波可以通過(guò)電離層和地球表面的多次反射進(jìn)行長(zhǎng)距離傳播，最后被船舶上的接收器接收。由于船舶的行駛和復(fù)雜多變的海上氣候，船載接收器不斷移動(dòng)且搖擺不定，因此船舶接收器并非可以完全接收海面反射的無(wú)線電信號(hào)。本文從接收天線增益的角度，結(jié)合天線仰角和方位角的變化，來(lái)研究船舶在湍流海洋中接收到的信號(hào)的衰減，并進(jìn)一步計(jì)算船舶在海上的最長(zhǎng)通信時(shí)間。

1 ?模型的建立

2 ?模型應(yīng)用

在一個(gè)實(shí)際應(yīng)用背景下，一個(gè)在湍流海洋上行駛的船使用頻率低于MUF、功率為100W的HF恒定載波信號(hào)（來(lái)自陸地點(diǎn)源）進(jìn)行通信，那么信號(hào)在強(qiáng)度低于最大可用的信噪比（10dB）之前發(fā)生的最大跳數(shù)可根據(jù)上述建模過(guò)程來(lái)求解，整體模型如下

在MATLAB軟件中求解上述模型，可得最大跳數(shù)n=4，對(duì)應(yīng)的信號(hào)入射到海平面上的入射角θi≥30°。當(dāng)入射角大于等于時(shí)30°，可以獲得最大的跳數(shù)，這意味著從30°到90°，所有入射角的信號(hào)可以覆蓋一個(gè)大的區(qū)域，而這個(gè)區(qū)域?qū)⒃试S船舶保持通信，如圖2所示。

考慮地球的半徑，可以算出當(dāng)入射角為30°，信號(hào)發(fā)射點(diǎn)源經(jīng)過(guò)一跳到達(dá)入海口的最大距離是206.388km。由于最大跳數(shù)為4，那么船舶在海上可以保持通信的最長(zhǎng)距離為信號(hào)經(jīng)過(guò)3跳可以到達(dá)的最遠(yuǎn)距離，即206.388×3=619.164km。

通過(guò)查閱文獻(xiàn)，船舶在洶涌海面上航行的速度大約為27km/h。如果船在海上直線航行，那么可以保持通信的最長(zhǎng)時(shí)間約為23h。

參考文獻(xiàn)

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[2] HUBERT W， LE ROUX Y M， NEY M. Impact of ship motions on maritime radio links[J].International Journal of Antennas and Propagation，2012（4）：1-6.