E航海(e-Navigation)是IMO的重要发展战略之一,终旨是促进海上航行安全。E航海战略对航行安全信息的搜集、交互、集成、显示等提出了更高要求,其中信息交互是关键。全球海上遇险与安全系统(GMDSS)提供了遇险、紧急、安全和常规通信一揽子方案,是当前船岸、船船信息交互的主要平台。为与E航海战略协同发展,IMO于2008年4月提出了 GMDSS复审及现代化计划。本研究的目的在于梳理E航海战略发展需求,明晰制约战略发展的瓶颈,探寻GMDSS现代化方向。带宽是衡量船岸、船船远距离信息传输信道优劣的关键指标,也是目前制约E航海战略发展的主要瓶颈。远距离视频传输在海上航行安全、安保、医疗急救等诸多领域应用广泛,对于E航海战略具有突出意义。在具有时效性强、信息量丰富、情境意识好等优势的同时,视频传输还具有大带宽、信噪比要求较高等劣势。为克服以往研究中关键问题不突出,线路不够明确的问题,本研究工作从远距离视频传输对带宽的需求入手,以信噪比与误码率的关系,以及不同信噪比情况下人们对信息的感知情况为着眼点展开。以海上实现普通高清视频传输的标准为重要参考,确定信源端采用经H.265编码标准进行压缩的720P视频文件,基于Matlab平台读取编码后的视频,将原视频转换为码流格式完成传输。考虑海上信息传输环境特点,采用莱斯信道模型仿真海面漫反射、采用高斯信道模型仿真噪声干扰、采用多普勒频移模型仿真船间运动,并采用二进制卷积码完成信道编码以增强信号的纠错能力。将压缩后的视频文件通过海上信道模型传输后,通过维特比译码方式解码,通过寻找最大似然路径的方式,一定程度上提高纠错能力。基于Matlab仿真平台统计视频传输过程中出现的错误码字,对比信源端与信宿端的视频效果,绘制信噪比与误码率的关系曲线,选取误码率10-4-10-5的信噪比范围提高信噪比精度。选取30位受信者进行主观评价,基于SPSS数据分析平台运算各视频质量级别的信噪比区间。研究表明,在海洋环境下,当误码率为0时信道的信噪比需要大于21.6dB;当误码率在10-5附近时,信噪比在20dB附近;当信道信噪比在19.4dB以上时受信者易于接受。现阶段GMDSS现代化能够完成最高451X 802像素的视频传输;而未来在Inmarsat和Iridium系统启用Ka波段的情况下,可以满足前面研究工作推算的信道要求,即19.4dB信噪比的情况下完成720P标准视频传输。通过视频远距离传输无线信道需求研究,得出以下结论:为与E航海战略协同发展,GMDSS现代化进程应包括初级现代化、准现代化和终级现代化等三个阶段。目前处于初级现代化阶段,即只能低限度支撑E航海战略需求。在GMDSS准现代化阶段,将满足E航海战略需求,GMDSS系统遇险报警、双套设备等概念需要打破,并为船舶近岸、沿海及远洋航行的船舶寻求多元化的通信策略。GMDSS终极现代化阶段是一个可持续发展的过程,将在解决信道带宽的基础上,逐步解决信息传输的延迟性、信息的可信性、信道的可靠性等问题,为智能船舶发展提供支撑。