4. 海上无线电通信频段与设备选型

海上无人平台的数据回传链路，本质上是在“距离、带宽、功耗、成本、可靠性”五个约束之间做取舍。不同频段和制式的物理特性差异极大，选型的第一步不是看设备参数表，而是先明确任务剖面：平台离岸多远、需要回传什么类型的数据、多久回传一次、供电和载荷余量有多少。本节围绕海上常用频段展开，给出低功耗广域网技术的对比方法、天线选型与安装要点，并落到一份可执行的设备选型清单编制流程。

一、海上移动通信频段：VHF与UHF

VHF（约156～174 MHz）是海上移动通信的传统主力频段，国际海事VHF频段（156～162 MHz）承载AIS、DSC遇险报警和16频道语音值守，其传播以视距为主，受海面蒸发波导影响，实际通信距离常可超过几何视距，典型船载台在良好天线高度下可达20～40海里量级。UHF（约400～470 MHz）波长更短，绕射能力弱、视距特性更明显，但天线尺寸小、可用带宽大，适合平台内部遥控遥测、短距图传和中继链路。

工程上要区分“合规频段”和“可用频段”：AIS、DSC等属于法定海事业务，设备必须取得相应型式认可，不能随意改频或加大功率；而平台自建的数据链路应选择允许可可用的频点或申请专用频率。以近岸无人艇为例，若只需回传位置、航向、电量等低速状态，VHF数传电台配合定向天线即可覆盖10～20海里；若需回传视频，则VHF带宽不足，应转向微波或卫星链路。

二、微波与卫星频段

微波链路常用1.4 GHz、2.4 GHz、5.8 GHz等频段，带宽可达数Mbps至数十Mbps，适合近中距离视频与大数据回传。其代价是对视距和天线对准要求高：2.4 GHz在海上10～20 km量级可用，5.8 GHz带宽更大但雨衰和遮挡更敏感。设计时要核算自由空间损耗，例如2.4 GHz、20 km、两端天线增益各12 dBi时，自由空间损耗约126 dB，链路预算需留出至少15～20 dB余量以应对海面多径和雨衰。

卫星通信覆盖不受距离限制，是远海回传的兜底手段。Inmarsat、Iridium、天通等系统各有覆盖与资费特点，VSAT可提供较高带宽但天线体积和功耗大，适合中大型平台；小型无人平台更倾向低速率、低功耗的卫星报文或窄带数据业务。选型时要关注卫星链路的“按流量计费”特性，把回传策略设计成事件触发而非持续在线。

三、LoRa与NB-IoT等低功耗广域网对比

LoRa工作在免许可ISM频段（如470 MHz、868 MHz），采用扩频调制，灵敏度高、链路预算大，在海上视距条件下可达数公里至十余公里，且终端功耗极低，适合浮标、小型无人艇的周期性状态上报。其局限是带宽窄（单次载荷几十字节量级）、需要自建网关、组网容量有限。NB-IoT依赖运营商蜂窝网络，覆盖近岸良好、终端成本低、可直接接入云平台，但离岸超过基站覆盖即失效，且每次发送的功耗和时延高于LoRa。

实际选择可遵循一条简单判据：有运营商覆盖且数据量小、希望免运维，选NB-IoT；无覆盖或需要自组网、超低功耗长待机，选LoRa；需要视频或大带宽，选微波；超出微波视距，选卫星。多链路并存时，可用LoRa做常态遥测、微波做近岸视频、卫星做远海兜底，由平台上的通信管理模块按链路质量切换。

四、天线选型与安装要点

天线是链路预算中最容易被低估的一环。选型先看三件事：频段匹配、增益与波束宽度、极化方式。全向鞭状天线增益低（约2～5 dBi）但无需对准，适合平台姿态变化大的场景；定向八木或平板天线增益高（10～15 dBi），但要求两端对准，适合固定岸基站与已知航线的中继。海上平台摇晃明显，定向天线应留出足够的波束宽度余量，或采用带自动跟踪的云台。

安装要点集中在“高度、接地、隔离、防水”四项。天线应尽量架高以争取视距，但需避开金属桅杆和太阳能板的遮挡与反射；馈线尽量短，接头做防水处理，馈线屏蔽层与平台金属结构可靠接地以泄放雷击和静电；多天线共存时保持足够间距（一般建议大于最低工作波长的1/4），避免相互耦合。一个常见错误是把VHF天线与GPS天线紧贴安装，导致接收灵敏度下降，实际布设时应分杆安装并做驻波比测试，VSWR一般应控制在2.0以下。

五、设备选型清单编制任务

选型清单不是参数罗列，而是把任务需求逐条映射到设备指标。编制时先填写任务剖面，再逐项确定链路，最后核对供电、安装与合规。下面给出一份可直接参考的清单示例（参数为教学示例，实际以任务核算为准）：

清单编制完成后应做一次闭环校核：用链路预算验证最远距离是否满足，用功耗核算验证电池能否支撑一个航次，用安装检查表确认天线间距与接地，用合规清单确认频点与功率不越界。只有这四项都通过，选型才算真正落地，而不是停留在纸面参数对比上。