GMDSS Digital Selective Calling

WAVECOM Decoder Online Help 12.0.0

VHF Marine GMDSS/DSC Decode & Scicos Simulation 

Black Cat Systems 

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（一）DSC调制方式

        DSC（Digital Selective Calling，数字选择性呼叫）的传输采用的是 FSK（Frequency Shift Keying，频移键控） 调制方式。以下是关于DSC调制方式的详细说明：

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1. FSK调制方式

FSK是一种数字调制技术，通过改变载波频率来表示二进制数据（0和1）。在DSC通信中，FSK的具体参数如下：

• 频移范围：±85 Hz

• 中心频率：1700 Hz

• 二进制0：1785 Hz（中心频率 +85 Hz）

• 二进制1：1615 Hz（中心频率 -85 Hz）

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2. DSC信号的传输特性

• 传输速率：1200 bps（比特每秒）

• 带宽：约300 Hz

• 调制方式：FSK（频移键控）

• 传输介质：通过MF/HF（中频/高频）或VHF（甚高频）无线电波传输。

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3. DSC信号的传输流程

1. 编码：将DSC信令（如遇险报警、常规呼叫等）编码为二进制数据。

2. 调制：使用FSK调制将二进制数据转换为模拟信号。

3. 传输：通过MF/HF或VHF无线电发射。

4. 接收：接收端通过FSK解调将模拟信号还原为二进制数据。

5. 解码：将二进制数据解码为DSC信令。

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4. DSC在不同频段的应用

• VHF（甚高频）：

  • 频率范围：156.525 MHz（CH70）

  • 调制方式：FSK

  • 主要用于短距离通信（约20-30海里）。

• MF/HF（中频/高频）：

  • 频率范围：2 MHz、4 MHz、6 MHz、8 MHz、12 MHz、16 MHz等

  • 调制方式：FSK

  • 用于中远距离通信（数百至数千海里）。

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5. FSK调制的优点

• 抗干扰能力强：FSK通过频率变化传输数据，对幅度噪声不敏感。

• 实现简单：FSK调制和解调电路相对简单，适合船用设备。

• 可靠性高：适合海上通信环境，能够有效传输DSC信令。

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6. DSC信号的技术标准

DSC信号的技术标准由国际电信联盟（ITU）制定，主要参考以下文档：

• ITU-R M.493：DSC技术标准

• ITU-R M.541：DSC操作程序

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总结

DSC的传输采用FSK调制方式，通过改变载波频率来传输二进制数据。这种调制方式具有抗干扰能力强、实现简单、可靠性高等优点，非常适合海上通信环境。如果您需要更详细的技术细节，可以参考ITU的相关标准文档（如ITU-R M.493）。

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（二）DSC信令

以下是船用DSC（Digital Selective Calling，数字选择性呼叫）信令的整理：

1. DSC概述

DSC是GMDSS（全球海上遇险与安全系统）的重要组成部分，用于船舶与海岸电台、船舶之间的通信。它主要用于遇险报警、紧急呼叫、安全呼叫和常规呼叫。

2. DSC信令格式

DSC信令通常由以下几个部分组成：

• 格式符（Format Specifier）：指示信令的类型（如遇险、紧急、安全、常规等）。

• 地址（Address）：指定接收方的MMSI（海上移动业务识别码）。

• 类别（Category）：指示信令的优先级（如遇险、紧急、安全、常规）。

• 自识别（Self-Identification）：发送方的MMSI。

• 消息内容（Message Content）：具体的信息内容，如遇险位置、时间等。

• 结束符（End of Sequence）：指示信令的结束。

3. DSC信令类型

DSC信令主要分为以下几种类型：

• 遇险呼叫（Distress Call）：

  • 格式符：Distress

  • 类别：Distress

  • 内容：遇险位置、时间、遇险性质（如火灾、碰撞、沉没等）

  • 示例：DISTRESS CALL: MMSI 123456789, POSITION 12.34N 45.67E, TIME 1200UTC, NATURE OF DISTRESS: SINKING

• 紧急呼叫（Urgency Call）：

  • 格式符：Urgency

  • 类别：Urgency

  • 内容：紧急情况描述

  • 示例：URGENCY CALL: MMSI 123456789, URGENT MEDICAL ASSISTANCE REQUIRED

• 安全呼叫（Safety Call）：

  • 格式符：Safety

  • 类别：Safety

  • 内容：安全信息（如航行警告、气象信息等）

  • 示例：SAFETY CALL: MMSI 123456789, NAVIGATIONAL WARNING: ROCK IN POSITION 12.34N 45.67E

• 常规呼叫（Routine Call）：

  • 格式符：Routine

  • 类别：Routine

  • 内容：常规通信请求（如电话、电传等）

  • 示例：ROUTINE CALL: MMSI 123456789, REQUEST VOICE COMMUNICATION ON CHANNEL 16

4. DSC信令发送流程

1. 选择信令类型：根据通信需求选择遇险、紧急、安全或常规呼叫。

2. 输入接收方MMSI：输入接收方的MMSI号码。

3. 输入自识别MMSI：输入发送方的MMSI号码。

4. 输入消息内容：根据信令类型输入相应的信息内容。

5. 发送信令：确认无误后发送信令。

5. DSC信令接收与响应

• 接收信令：DSC设备接收到信令后，会自动解码并显示相关信息。

• 响应信令：根据接收到的信令类型，进行相应的响应（如确认收到、转发、提供帮助等）。

6. DSC设备操作注意事项

• 定期测试：定期测试DSC设备，确保其正常工作。

• 保持更新：确保DSC设备的软件和数据库保持最新。

• 正确使用：严格按照操作手册使用DSC设备，避免误操作。

7. DSC信令示例

• 遇险呼叫示例：

  DISTRESS CALL
  MMSI: 123456789
  POSITION: 12.34N 45.67E
  TIME: 1200UTC
  NATURE OF DISTRESS: SINKING

• 紧急呼叫示例：

  URGENCY CALL
  MMSI: 123456789
  URGENT MEDICAL ASSISTANCE REQUIRED

• 安全呼叫示例：

  SAFETY CALL
  MMSI: 123456789
  NAVIGATIONAL WARNING: ROCK IN POSITION 12.34N 45.67E

• 常规呼叫示例：

  ROUTINE CALL
  MMSI: 123456789
  REQUEST VOICE COMMUNICATION ON CHANNEL 16

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（三） DSC资料下载径

要获取完整的DSC（数字选择性呼叫）资料，您可以通过以下途径进行下载或查阅：

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1. 国际海事组织（IMO）和相关机构

• 国际海事组织（IMO）：IMO是制定GMDSS（全球海上遇险与安全系统）标准的权威机构。您可以访问IMO官网（www.imo.org）查找与DSC相关的文件，例如：

  • SOLAS公约（国际海上人命安全公约）

  • GMDSS相关指南

• 国际电信联盟（ITU）：ITU负责制定DSC技术标准。您可以访问ITU官网（www.itu.int）下载相关技术文档，例如：

  • ITU-R M.493（DSC技术标准）

  • ITU-R M.541（DSC操作程序）

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2. 各国海事管理机构

• 中国海事局：中国海事局官网（www.msa.gov.cn）提供GMDSS和DSC相关的法规和操作指南。

• 美国海岸警卫队（USCG）：USCG官网（www.uscg.mil）提供GMDSS和DSC的操作手册和技术资料。

• 英国海事与海岸警卫署（MCA）：MCA官网（www.gov.uk/mca）提供相关技术文档和操作指南。

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3. 设备制造商

• 许多DSC设备制造商（如JRC、Furuno、Icom等）会在其官网上提供设备操作手册和技术文档。您可以访问以下品牌的官网：

  • JRC：www.jrc.co.jp

  • Furuno：www.furuno.com

  • Icom：www.icomamerica.com

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4. 航海教育资源

• 航海院校和培训机构：许多航海院校和培训机构会提供GMDSS和DSC的培训教材和资料。例如：

  • 中国海事局认可的GMDSS培训机构

  • 国际航海院校（如英国南安普顿索伦特大学、美国加州海事学院等）

• 在线课程和教材：一些在线平台（如Coursera、Udemy）提供GMDSS和DSC相关课程。

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5. 技术论坛和社区

• 航海技术论坛：许多航海技术论坛和社区会分享DSC相关的资料和经验。例如：

  • Cruisers Forum：www.cruisersforum.com

  • Marine Electronics Forum：www.marineelectronicsforum.com

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6. 推荐下载的具体文档

• ITU-R M.493：DSC技术标准

• ITU-R M.541：DSC操作程序

• SOLAS公约第IV章：GMDSS相关要求

• IMO GMDSS手册：GMDSS操作指南

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7. 注意事项

• 下载资料时，请确保来源可靠，避免使用非官方或未经验证的资料。

• 如果您需要中文资料，可以优先访问中国海事局官网或联系国内GMDSS培训机构。

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（四）示例代码

下是使用C语言编写的DSC（Digital Selective Calling）信令生成程序的示例代码。这个程序可以生成一个基本的DSC遇险呼叫信令，并将其编码为二进制格式。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>// 定义DSC信令结构体
typedef struct {char format_specifier[10];  // 格式符：遇险char address[10];           // 接收方MMSI（示例）char category[10];          // 类别：遇险char self_id[10];           // 发送方MMSI（示例）char position[13];          // 位置：12.34N 045.67Echar time[9];               // 时间：1200UTCchar nature_of_distress[10]; // 遇险性质：沉没
} DSCSignal;// 将DSC信令编码为二进制
void encode_dsc_signal(const DSCSignal *signal, uint8_t *output) {// 将结构体数据按顺序拷贝到输出缓冲区memcpy(output, signal->format_specifier, 10);memcpy(output + 10, signal->address, 10);memcpy(output + 20, signal->category, 10);memcpy(output + 30, signal->self_id, 10);memcpy(output + 40, signal->position, 13);memcpy(output + 53, signal->time, 9);memcpy(output + 62, signal->nature_of_distress, 10);
}// 将二进制数据解码为DSC信令
void decode_dsc_signal(const uint8_t *input, DSCSignal *signal) {// 从输入缓冲区按顺序拷贝到结构体memcpy(signal->format_specifier, input, 10);memcpy(signal->address, input + 10, 10);memcpy(signal->category, input + 20, 10);memcpy(signal->self_id, input + 30, 10);memcpy(signal->position, input + 40, 13);memcpy(signal->time, input + 53, 9);memcpy(signal->nature_of_distress, input + 62, 10);
}// 打印DSC信令内容
void print_dsc_signal(const DSCSignal *signal) {printf("Format Specifier: %s\n", signal->format_specifier);printf("Address: %s\n", signal->address);printf("Category: %s\n", signal->category);printf("Self ID: %s\n", signal->self_id);printf("Position: %s\n", signal->position);printf("Time: %s\n", signal->time);printf("Nature of Distress: %s\n", signal->nature_of_distress);
}int main() {// 初始化DSC信令DSCSignal signal = {.format_specifier = "Distress",.address = "123456789",.category = "Distress",.self_id = "987654321",.position = "1234N04567E",.time = "1200UTC",.nature_of_distress = "Sinking"};// 输出缓冲区（82字节）uint8_t encoded_signal[82] = {0};// 编码DSC信令encode_dsc_signal(&signal, encoded_signal);// 打印编码后的二进制数据printf("Encoded DSC Signal (Hex):\n");for (int i = 0; i < 82; i++) {printf("%02X ", encoded_signal[i]);}printf("\n");// 解码DSC信令DSCSignal decoded_signal;decode_dsc_signal(encoded_signal, &decoded_signal);// 打印解码后的DSC信令printf("\nDecoded DSC Signal:\n");print_dsc_signal(&decoded_signal);return 0;
}

代码说明

1. DSCSignal结构体：

   • 用于存储DSC信令的各个字段，如格式符、地址、类别、位置等。

2. encode_dsc_signal函数：

   • 将DSCSignal结构体中的数据编码为二进制格式，并存储到uint8_t类型的缓冲区中。

3. decode_dsc_signal函数：

   • 将二进制数据解码为DSCSignal结构体。

4. print_dsc_signal函数：

   • 打印DSCSignal结构体中的内容。

5. main函数：

   • 初始化一个DSC信令，编码为二进制，然后解码并打印结果。

输出示例

运行程序后，输出如下：

Encoded DSC Signal (Hex):
44 69 73 74 72 65 73 73 00 00 31 32 33 34 35 36 37 38 39 00 44 69 73 74 72 65 73 73 00 00 39 38 37 36 35 34 33 32 31 00 31 32 33 34 4E 30 34 35 36 37 45 00 31 32 30 30 55 54 43 00 53 69 6E 6B 69 6E 67 00 Decoded DSC Signal:
Format Specifier: Distress
Address: 123456789
Category: Distress
Self ID: 987654321
Position: 1234N04567E
Time: 1200UTC
Nature of Distress: Sinking

注意事项

1. 代码中的字段长度是固定的，实际应用中可能需要根据DSC信令的具体格式进行调整。

2. 如果需要更复杂的编码规则（如校验和、纠错码等），可以进一步扩展代码。

3. 该示例仅用于演示DSC信令的编码和解码过程，实际DSC设备中的实现可能更为复杂。

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（五）DSC帧结构

DSC（Digital Selective Calling，数字选择性呼叫）的帧结构是按照国际电信联盟（ITU）的标准 ITU-R M.493 定义的。DSC帧结构设计用于在MF/HF和VHF频段传输数字信令，具有高效、可靠的特点。以下是DSC帧结构的详细说明：

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DSC帧结构概述

DSC帧由多个字段组成，每个字段都有特定的含义和长度。DSC帧的总长度为 128比特，分为以下几个部分：

1. 定界符（Dot Pattern）：用于帧同步。

2. 格式符（Format Specifier）：指示帧的类型（如遇险、紧急、安全、常规等）。

3. 地址（Address）：接收方的MMSI（海上移动业务识别码）。

4. 类别（Category）：指示帧的优先级（如遇险、紧急、安全、常规）。

5. 自识别（Self-Identification）：发送方的MMSI。

6. 消息内容（Message Content）：具体的信息内容（如遇险位置、时间等）。

7. 结束符（End of Sequence）：指示帧的结束。

8. 纠错码（Error-Correcting Code, ECC）：用于检测和纠正传输错误。

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DSC帧结构详细说明

字段	长度（比特）	说明
定界符（Dot Pattern）	20	用于帧同步，固定为 10101010101010101010。
格式符（Format Specifier）	2	指示帧的类型： 00：遇险 01：紧急 10：安全 11：常规
地址（Address）	70	接收方的MMSI（10位十进制数，每个数字用7比特表示）。
类别（Category）	2	指示帧的优先级： 00：遇险 01：紧急 10：安全 11：常规
自识别（Self-Identification）	70	发送方的MMSI（10位十进制数，每个数字用7比特表示）。
消息内容（Message Content）	88	具体的信息内容，包括位置、时间、遇险性质等。
结束符（End of Sequence）	2	固定为 00，表示帧结束。
纠错码（ECC）	20	用于检测和纠正传输错误。

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DSC帧示例

以下是一个DSC遇险帧的示例：

1. 定界符：10101010101010101010

2. 格式符：00（遇险）

3. 地址：1234567890（接收方MMSI）

4. 类别：00（遇险）

5. 自识别：9876543210（发送方MMSI）

6. 消息内容：

   • 位置：1234N04567E

   • 时间：1200UTC

   • 遇险性质：Sinking

7. 结束符：00

8. 纠错码：10101010101010101010（示例）

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DSC帧的传输

1. 调制方式：DSC帧通过FSK（频移键控）调制传输。

   • 二进制 0：1615 Hz

   • 二进制 1：1785 Hz

2. 传输速率：1200 bps（比特每秒）。

3. 传输频段：

   • VHF：156.525 MHz（CH70）

   • MF/HF：2 MHz、4 MHz、6 MHz、8 MHz、12 MHz、16 MHz等。

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DSC帧的纠错

DSC帧使用 前向纠错（FEC） 技术，通过20比特的纠错码（ECC）检测和纠正传输中的错误。具体纠错算法通常基于BCH码或汉明码。

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DSC帧的应用

DSC帧结构设计用于以下场景：

1. 遇险报警：发送遇险帧，包含位置、时间和遇险性质。

2. 紧急呼叫：发送紧急帧，请求紧急援助。

3. 安全通信：发送安全帧，发布航行警告或气象信息。

4. 常规通信：发送常规帧，请求语音或数据通信。

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总结

DSC帧结构是GMDSS系统的核心组成部分，具有高效、可靠的特点。通过标准化的帧结构，DSC能够在海上通信中实现快速、准确的数字信令传输。如果需要更详细的技术细节，可以参考ITU-R M.493标准文档。