GPS的航海導航應用

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衛星(xing)技術(shu)用于(yu)海上導(dao)航可以(yi)追溯到60年代的第(di)(di)一代衛星(xing)導(dao)航系統(tong)TRANSIT，但(dan)(dan)這(zhe)種衛星(xing)導(dao)航系統(tong)最初設計主要服務于(yu)極區，不(bu)能連續導(dao)航，其定位(wei)的時(shi)(shi)間間隔隨緯度(du)(du)而變化。在南(nan)北(bei)緯度(du)(du)70度(du)(du)以(yi)上，平均定位(wei)間隔時(shi)(shi)間不(bu)超過30分(fen)鐘(zhong)，但(dan)(dan)在赤道附近(jin)則需要90分(fen)鐘(zhong)，80年代發射的第(di)(di)二代和第(di)(di)三代TRANSIT衛星(xing)NAVARS和OSCARS彌補(bu)了這(zhe)種不(bu)足，但(dan)(dan)仍需10至(zhi)15分(fen)鐘(zhong)。此外(wai)采用的多仆勒測速(su)技術(shu)也難(nan)以(yi)提高定位(wei)精度(du)(du)（需要準確(que)知道船舶的速(su)度(du)(du)），主要用于(yu)2維導(dao)航。

GPS系(xi)統(tong)的(de)(de)出現克(ke)服了TRANSIT系(xi)統(tong)的(de)(de)局(ju)限(xian)性，不僅精度高、可連續導(dao)航(hang)、有很強的(de)(de)抗干擾能(neng)力； 而且(qie)能(neng)提供七維的(de)(de)時空(kong)位置速度信(xin)息。在最(zui)初的(de)(de)實(shi)驗性導(dao)航(hang)設備(bei)測試中(zhong)，GPS就展(zhan)示了其能(neng)代(dai)替 TRANSIT和路(lu)基(ji)無(wu)線電導(dao)航(hang)系(xi)統(tong)，在航(hang)海(hai)導(dao)航(hang)中(zhong)發揮(hui)劃時代(dai)的(de)(de)作用(yong)。今(jin)天很難想(xiang)象哪一條船舶(bo) 不裝備(bei)GPS導(dao)航(hang)系(xi)統(tong)和設備(bei)，航(hang)海(hai)應(ying)用(yong)已(yi)名副其實(shi)成為GPS導(dao)航(hang)應(ying)用(yong)的(de)(de)最(zui)大用(yong)戶，這(zhe)是其他任何領域的(de)(de)用(yong)戶都難以比擬的(de)(de)。

GPS航海導航用戶(hu)繁多，其分類標準(zhun)也各(ge)不相同，若按照(zhao)航(hang)(hang)路類型劃(hua)分、GPS航(hang)(hang)海導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)可以(yi)分為五大(da)類：遠洋導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)；海岸導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)；港口導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)；內河導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)；湖泊導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)。

不同階段或(huo)區域，對航(hang)行安全要求(qiu)也(ye)因環境不同而各異,但都是為了保證最小航(hang)行交通沖(chong)突，最有效地利用(yong)日益(yi)擁擠的(de)航(hang)路，保證航(hang)行安全，提(ti)高交通運輸效益(yi)，節約能源。按照導(dao)航(hang)系統的(de)功能劃分大致有以(yi)下幾類(lei)：

1、自主導航

自主導(dao)航(hang)(hang)系(xi)統(tong)(tong)適(shi)于上(shang)述五種(zhong)航(hang)(hang)路的任何一種(zhong)，它基(ji)本上(shang)是一種(zhong)單純(chun)的導(dao)航(hang)(hang)系(xi)統(tong)(tong)，其主要特征 是僅(jin)向(xiang)用戶提(ti)供(gong)位置、航(hang)(hang)速、航(hang)(hang)向(xiang)和時(shi)間信(xin)息，也可包括海圖航(hang)(hang)跡顯示，不需(xu)通(tong)信(xin)系(xi)統(tong)(tong)。 適(shi)應于任何海面、湖面和內河上(shang)航(hang)(hang)行(xing)的船舶，從大(da)型遠洋貨(huo)輪到私人游艇。

2、港口管理和進港引導

這種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)主要用(yong)在港口/碼頭的船舶(bo)調度管理、進港船舶(bo)引導，以確保港口/碼頭航(hang)行的 安(an)全和(he)秩序。該系(xi)(xi)統(tong)需要雙(shuang)向數據/話音通(tong)信(xin)，以便(bian)于領航(hang)員引導船舶(bo)；港區情境(jing)/海圖(tu)顯示(shi)， 以表(biao)明停(ting)泊的船舶(bo)和(he)可利用(yong)的進港航(hang)線，避免沖撞。這種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)對導航(hang)系(xi)(xi)統(tong)的精度要求高(gao)， 要采用(yong)差分GPS和(he)其他增(zeng)強技術。

3、航路交通管理系統

這類系(xi)統與2類似(si)，但主要用(yong)于近海(hai)和內陸河航路上的船舶導航和管理，通(tong)常需要衛星通(tong)訊系(xi)統支持，如INMARSAT等(deng)。

4、跟蹤監視系統

這類系(xi)統主要用(yong)(yong)于(yu)(yu)海上巡邏艇(ting)、緝私(si)艇(ting)及各種游(you)艇(ting)，特別(bie)是私(si)人游(you)艇(ting)以防盜。根據具體的使用(yong)(yong)對象，有些系(xi)統需要給出(chu)導(dao)航(hang)(hang)參量和(he)(he)雙向(xiang)數據/話音通訊，如緝私(si)艇(ting)。而有時則不(bu)需要給出(chu) 導(dao)航(hang)(hang)參量，如用(yong)(yong)于(yu)(yu)私(si)人游(you)艇(ting)防盜，僅需要單向(xiang)數據通訊，一(yi)旦(dan)發生被盜，游(you)艇(ting)上的導(dao)航(hang)(hang)系(xi)統 不(bu)斷把自己的位置和(he)(he)航(hang)(hang)向(xiang)送到(dao)有關(guan)中(zhong)心(xin)，以便(bian)于(yu)(yu)跟(gen)蹤。

5、緊急救援系統

系統(tong)也包括(kuo)兩棲(qi)飛機(ji)，直升機(ji)和陸(lu)地車輛。它適應(ying)于所有五類航路，用于搜尋和救援各種海面、湖面、內河上的(de)遇險、遇難(nan)船舶和人員。這類系統(tong)需要雙向(xiang)數(shu)據(ju)/話(hua)音通信，要求 響應(ying)時間快、定位精度高(gao)。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該類組合系統可(ke)用(yong)于(yu)水(shui)下管道(dao)(dao)鋪(pu)設和維修（需要視覺系統），水(shui)文測量以及其它海下作業，如用(yong)于(yu)港口/碼頭(tou)水(shui)下勘(kan)測，以便于(yu)進場航道(dao)(dao)阻塞物清(qing)除，保證航道(dao)(dao)暢通，也可(ke)用(yong)于(yu)遠洋捕(bu)撈，漁船作業引導等。

7、其它應用

所采用的導航技術主要有：

GPS（GNSS）；

聲納技術；

INS；

航海圖

無線(xian)電導航技術；

圖象匹配技術；

其它技術。

所采用通信技術主要有：

FM和TV副載波單向數據/話音(yin)通信；

信(xin)標臺(tai)網雙(shuang)向數據通信(xin)；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基(ji)移動數(shu)字通信；

衛星移動通信；

流量余跡通信等。

前5種通信技術主要用(yong)于近海、內(nei)河(he)和湖泊區域。