一、实验背景
进入 21 世纪，海洋在国家经济发展与国防安全提高中发挥着越来越重要的作用。随着“海洋强国”口号的提出，如何开发海洋、利用海洋、保护海洋、管控海洋成为提高综合国力的重要命题。海洋运输、海洋油气开采、海岛旅游等项目的不断发展，人们接触海洋、认识海洋、了解海洋的需求也不断提高。但是海洋环境特殊，且人们需要长期处于船舶中，应急能力极其有限，与陆地通信能力差，因此如何提高海上应急通信能力，培养海事通信人才等问题亟待解决。
智慧海事，通信先行。空天地海一体化舰船应急通信技术对智能航运的发展至关重要，但海试实验高成本、长周期、不可及和危险性大，这些实验教学难题使高校实验室望而却步。现阶段，通信等相关专业本科生对知识的学习大多基于教材的积累，实践动手能力欠缺导致学习深度不够，与实际用人单位的要求相差甚远。虚拟仿真平台可突破实验教学受地域环境、实验设备和安全因素等限制的局限性，解决目前本科教学实践能力缺乏和创新意识淡薄的问题。
该项目依托“海上应急通信”理论课程，通过三维仿真技术，真实建模常用的海上通信设备，让学生通过自主实验，解决在紧急场景和安全场景下的通信问题。有利于提高学生理论联系实际，解决实际复杂问题的动手能力。
二、实验目的
理解和掌握无线通信、卫星通信、信息安全基础知识；
掌握典型船用应急通信设备的原理、结构组成和应用背景；
掌握甚高频（VHF）电台、卫星通信F船站（Inmarsat-F）、紧急无线电示位标（EPIRB）的操作方法，应用特点；
具备利用所学设备，准确解决安全、紧急和遇险场景中的通信问题的能力；
培养知识应用能力、综合实践能力、思维判断与分析能力、对新技术的学习能力；
培养在海上极端复杂环境下，对突发情况的判断和决策能力，建立安全通信保障的社会责任感。
上述实验目的达成有助于毕业生快速适应涉海通信工作，或进一步从事海上应急通信相关技术的科学研究。为毕业生成长为高层次应用型“新工科”人才奠定了重要的基础。
三、实验原理
本虚拟仿真实验包括教学模式（基础预备知识和典型通信系统学习）及考核模式（包括理论考核和操作考核）两大部分。
其中，典型通信系统工作原理如下：
（1）甚高频（VHF）
VHF通信系统主要船台和岸台组成，可用来实现船岸间或船舶间近距离通信，同时岸台的转接还可实现船台与陆地海事局调度指挥中心间的通信。
船台用于近距离的遇险报警、搜救协调、搜救现场通信；船舶动态业务通信；港口和引航业务通信；驾驶台与驾驶台的通信；近距离的公众通信。
岸台是指专为船舶运输、航运管理服务的陆地电台。主要功能是及时检测来自船舶的遇险报警并能迅速将报警转至有关的搜救协调中心；发射岸对船舶的遇险报警;作为搜救协调中心或搜救部门通过陆上公众通信网或专用通信网与船舶电台之间的无线电接口，在搜救协调通信中发挥转接作用;为船舶提供日常公众通信服务，作为用户与船舶之间通信的转接作用;为船舶播发航行警告、气象预报和其他海上紧急和安全信息。
（2）卫星通信F系统（Inmarsat-F）
卫星通信F系统由空间段、地面站和移动站组成。空间段由运行在赤道平面上空约36000km的同步轨道上的Inmarsat工作卫星和一些备用卫星组成；地面站由网络运行中心（NOC）、网络协调站（NCS）、卫星地面站（LES）、卫星控制中心（SCC）和卫星测控站（TT&C）组成；移动站是Inmarsat的用户设备，不同的Inmarsat系统使用不同的MES，船舶上使用的MES称为船站。
F系统具有点波束和全球波束两种工作模式，设置了四个通信级别：遇险、紧急、安全和常规通信，常规通信是最低级别的通信，高级别的通信可以中断低级别的通信， 从而保障了遇险优先通信，且允许双向进行高级别的优先通信。
搜救卫星系统和紧急无线示位标（EPIRB）
搜救卫星系统是由卫星星座、地面分系统和EPIRB（示位标）组成。搜救卫星星座是由COSPAS卫星和的SARSAT卫星组成，搜救卫星的主要任务是对EPIRB发出的遇险报警信号进行变频、存储、转发等处理，然后送给本地用户终端；EPIRB是一种能够发射无线电信号的装置，利用自身发射的无线电信号，表明其所处位置。EPIRB在船下沉后，自动弹出浮到水面，发求救信号，信号通过COSPAS-SARSAT系统转发到地面站。
VSAT（甚小口径终端站）卫星通信系统
VSAT由系统由空间和地面两部分组成。空间部分就是卫星，一般使用地球静止轨道通信卫星，卫星可以工作在不同的频段，如C、ku和Ka频段。卫星上转发器的发射功率应尽量大，以使VSAT地面终端的天线尺寸尽量小。地面部分由中枢站、远端站和网络控制单元组成，其中中枢站的作用是汇集卫星来的数据然后向各个远端站分发数据，远端站是卫星通信网络的主体，VSAT卫星通信网就是由许多的远端站组成的，这些站越多每个站分摊的费用就越低。一般远端站直接安装于用户处，与用户的终端设备连接。
