GPS的航海導航應用

該圖片由注冊用戶"妮子的文字"提供，版權聲明反饋

衛星技(ji)術用于(yu)(yu)海上導航可(ke)以(yi)追(zhui)溯到60年(nian)(nian)代(dai)(dai)的(de)(de)第(di)(di)一代(dai)(dai)衛星導航系統TRANSIT，但這種衛星導航系統最初設計(ji)主要服務于(yu)(yu)極(ji)區，不能連續導航，其定位的(de)(de)時間(jian)間(jian)隔隨緯度(du)而變化。在南北緯度(du)70度(du)以(yi)上，平均(jun)定位間(jian)隔時間(jian)不超過30分(fen)鐘(zhong)，但在赤道附近(jin)則需(xu)要90分(fen)鐘(zhong)，80年(nian)(nian)代(dai)(dai)發(fa)射的(de)(de)第(di)(di)二代(dai)(dai)和第(di)(di)三代(dai)(dai)TRANSIT衛星NAVARS和OSCARS彌補了這種不足，但仍需(xu)10至15分(fen)鐘(zhong)。此外采用的(de)(de)多(duo)仆勒測速(su)技(ji)術也難以(yi)提高(gao)定位精度(du)（需(xu)要準確知(zhi)道船舶(bo)的(de)(de)速(su)度(du)），主要用于(yu)(yu)2維導航。

GPS系(xi)統(tong)(tong)(tong)的出現克服了TRANSIT系(xi)統(tong)(tong)(tong)的局限性，不僅(jin)精(jing)度(du)高、可(ke)連續導(dao)(dao)航(hang)(hang)、有很強的抗干擾能(neng)力； 而且能(neng)提(ti)供七維的時空位(wei)置速度(du)信息(xi)。在最初的實驗性導(dao)(dao)航(hang)(hang)設(she)備(bei)(bei)測試(shi)中，GPS就展示了其能(neng)代替 TRANSIT和路基(ji)無線電導(dao)(dao)航(hang)(hang)系(xi)統(tong)(tong)(tong)，在航(hang)(hang)海導(dao)(dao)航(hang)(hang)中發揮(hui)劃時代的作用(yong)。今天很難想象哪一條船舶 不裝備(bei)(bei)GPS導(dao)(dao)航(hang)(hang)系(xi)統(tong)(tong)(tong)和設(she)備(bei)(bei)，航(hang)(hang)海應(ying)用(yong)已(yi)名副其實成(cheng)為(wei)GPS導(dao)(dao)航(hang)(hang)應(ying)用(yong)的最大用(yong)戶，這是其他任何(he)領域的用(yong)戶都難以比擬的。

GPS航海導航用戶繁多，其分(fen)類標準(zhun)也各不(bu)相同，若按照航(hang)路類型劃分(fen)、GPS航(hang)海(hai)導(dao)航(hang)可以分(fen)為五大類：遠洋導(dao)航(hang)；海(hai)岸導(dao)航(hang)；港口導(dao)航(hang)；內河導(dao)航(hang)；湖泊導(dao)航(hang)。

不(bu)同(tong)階段或區域，對航(hang)行安(an)全(quan)要求也因環境不(bu)同(tong)而各異,但都是為了保證(zheng)最(zui)小航(hang)行交(jiao)通(tong)沖(chong)突，最(zui)有效(xiao)地利用(yong)日益擁(yong)擠的(de)航(hang)路，保證(zheng)航(hang)行安(an)全(quan)，提高交(jiao)通(tong)運輸效(xiao)益，節約(yue)能源(yuan)。按照(zhao)導(dao)航(hang)系(xi)統的(de)功(gong)能劃分大致(zhi)有以下(xia)幾類：

1、自主導航

自主(zhu)導(dao)航(hang)系(xi)(xi)統(tong)適(shi)于(yu)上(shang)述五種航(hang)路的(de)任(ren)何一種，它基本上(shang)是一種單純(chun)的(de)導(dao)航(hang)系(xi)(xi)統(tong)，其主(zhu)要(yao)特征 是僅向用戶提(ti)供位置、航(hang)速、航(hang)向和時間信息，也(ye)可包括海圖航(hang)跡顯示(shi)，不(bu)需通信系(xi)(xi)統(tong)。 適(shi)應于(yu)任(ren)何海面(mian)、湖面(mian)和內河上(shang)航(hang)行的(de)船舶，從(cong)大(da)型遠洋貨輪到私人游艇。

2、港口管理和進港引導

這種(zhong)(zhong)系統(tong)(tong)主要用(yong)(yong)在港(gang)口/碼頭的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)調度管理(li)、進(jin)港(gang)船(chuan)舶(bo)(bo)引導，以(yi)確保港(gang)口/碼頭航行的(de)(de) 安全和秩序(xu)。該系統(tong)(tong)需要雙(shuang)向數據/話音通(tong)信，以(yi)便于領航員引導船(chuan)舶(bo)(bo)；港(gang)區情境/海圖(tu)顯示(shi)， 以(yi)表明(ming)停泊的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)和可利用(yong)(yong)的(de)(de)進(jin)港(gang)航線(xian)，避免沖撞(zhuang)。這種(zhong)(zhong)系統(tong)(tong)對導航系統(tong)(tong)的(de)(de)精度要求高， 要采用(yong)(yong)差(cha)分(fen)GPS和其(qi)他增強技(ji)術。

3、航路交通管理系統

這類系統與2類似，但(dan)主(zhu)要用于近海和內陸河航路上的船舶(bo)導航和管(guan)理，通常需要衛星(xing)通訊(xun)系統支持，如(ru)INMARSAT等。

4、跟蹤監視系統

這(zhe)類(lei)系統主要(yao)用于海上巡邏艇(ting)(ting)、緝私(si)艇(ting)(ting)及各種游艇(ting)(ting)，特別是私(si)人(ren)游艇(ting)(ting)以防盜。根據具(ju)體(ti)的(de)(de)使(shi)用對(dui)象，有(you)些(xie)系統需(xu)(xu)(xu)要(yao)給出(chu)(chu)導航(hang)(hang)參量和(he)雙向(xiang)數據/話音(yin)通訊(xun)，如緝私(si)艇(ting)(ting)。而(er)有(you)時則(ze)不需(xu)(xu)(xu)要(yao)給出(chu)(chu) 導航(hang)(hang)參量，如用于私(si)人(ren)游艇(ting)(ting)防盜，僅需(xu)(xu)(xu)要(yao)單向(xiang)數據通訊(xun)，一旦發生(sheng)被(bei)盜，游艇(ting)(ting)上的(de)(de)導航(hang)(hang)系統 不斷把自己的(de)(de)位置和(he)航(hang)(hang)向(xiang)送到有(you)關中心，以便(bian)于跟蹤(zong)。

5、緊急救援系統

系(xi)統也(ye)包括兩棲飛機，直升機和陸地車輛。它(ta)適應(ying)于所有五(wu)類航路，用于搜尋和救援各(ge)種海面、湖面、內河(he)上的(de)遇險、遇難船舶和人員。這類系(xi)統需要雙向數據/話音通信，要求 響應(ying)時(shi)間快、定位精度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該類組合系(xi)統(tong)可用(yong)于(yu)水下(xia)管道鋪設(she)和維(wei)修（需要視覺系(xi)統(tong)），水文測量以(yi)及其它海下(xia)作業，如用(yong)于(yu)港口/碼頭水下(xia)勘測，以(yi)便于(yu)進場航(hang)道阻塞(sai)物清除，保證航(hang)道暢(chang)通，也可用(yong)于(yu)遠洋捕撈，漁船作業引(yin)導(dao)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(wu)線電導航技術；

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(bo)單向數據(ju)/話音通信；

信標(biao)臺網雙向數據(ju)通信；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基移動數(shu)字通信；

衛星移動通信；

流(liu)量余(yu)跡(ji)通(tong)信(xin)等。

前5種通信(xin)技術主要用(yong)于近海、內河(he)和湖泊(bo)區(qu)域(yu)。