GPS的航海導航應用

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衛(wei)(wei)星技(ji)術(shu)用于海上(shang)導(dao)航可(ke)以(yi)追溯到60年代(dai)(dai)的第一代(dai)(dai)衛(wei)(wei)星導(dao)航系統(tong)TRANSIT，但這(zhe)種(zhong)衛(wei)(wei)星導(dao)航系統(tong)最初設計(ji)主要(yao)服務于極(ji)區，不能連續(xu)導(dao)航，其定位的時(shi)間(jian)間(jian)隔(ge)隨緯(wei)度而變化。在南北緯(wei)度70度以(yi)上(shang)，平(ping)均(jun)定位間(jian)隔(ge)時(shi)間(jian)不超過30分鐘(zhong)，但在赤道附近(jin)則需要(yao)90分鐘(zhong)，80年代(dai)(dai)發射的第二(er)代(dai)(dai)和第三代(dai)(dai)TRANSIT衛(wei)(wei)星NAVARS和OSCARS彌補了這(zhe)種(zhong)不足，但仍需10至15分鐘(zhong)。此外采(cai)用的多仆勒測速技(ji)術(shu)也難以(yi)提高定位精度（需要(yao)準確(que)知道船舶的速度），主要(yao)用于2維導(dao)航。

GPS系(xi)統(tong)的(de)(de)出(chu)現(xian)克服了TRANSIT系(xi)統(tong)的(de)(de)局限性(xing)，不僅精(jing)度高、可連續導(dao)(dao)(dao)航、有很(hen)強(qiang)的(de)(de)抗干擾能(neng)力(li)； 而且能(neng)提供七維的(de)(de)時(shi)空位置速(su)度信息。在最(zui)初(chu)的(de)(de)實驗(yan)性(xing)導(dao)(dao)(dao)航設備測(ce)試中(zhong)，GPS就展示了其(qi)能(neng)代(dai)替 TRANSIT和路基(ji)無線電導(dao)(dao)(dao)航系(xi)統(tong)，在航海導(dao)(dao)(dao)航中(zhong)發(fa)揮劃時(shi)代(dai)的(de)(de)作用。今天(tian)很(hen)難想象哪(na)一條船(chuan)舶 不裝備GPS導(dao)(dao)(dao)航系(xi)統(tong)和設備，航海應用已名副(fu)其(qi)實成為GPS導(dao)(dao)(dao)航應用的(de)(de)最(zui)大(da)用戶(hu)，這是其(qi)他(ta)任(ren)何領域的(de)(de)用戶(hu)都(dou)難以比擬的(de)(de)。

GPS航海導航用戶繁多，其分(fen)類標準(zhun)也各不相(xiang)同，若(ruo)按(an)照航(hang)路(lu)類型劃分(fen)、GPS航(hang)海導航(hang)可以分(fen)為五(wu)大類：遠洋導航(hang)；海岸(an)導航(hang)；港口(kou)導航(hang)；內(nei)河導航(hang)；湖泊導航(hang)。

不同階段(duan)或區(qu)域，對航行安全要求也因環境(jing)不同而各異,但都(dou)是為了保證最(zui)小航行交通沖突(tu)，最(zui)有效地(di)利用日益擁擠的航路(lu)，保證航行安全，提高交通運(yun)輸效益，節(jie)約能源。按照(zhao)導航系統(tong)的功能劃分大(da)致(zhi)有以(yi)下幾類：

1、自主導航

自主(zhu)導(dao)航(hang)(hang)系統適于上(shang)述五種航(hang)(hang)路的任何一(yi)種，它基本上(shang)是一(yi)種單純的導(dao)航(hang)(hang)系統，其主(zhu)要(yao)特征 是僅向用(yong)戶提供位置、航(hang)(hang)速、航(hang)(hang)向和時(shi)間(jian)信息，也可包括海圖(tu)航(hang)(hang)跡(ji)顯示，不需通信系統。 適應于任何海面、湖(hu)面和內河上(shang)航(hang)(hang)行的船(chuan)舶，從大型遠洋貨輪到私(si)人游艇(ting)。

2、港口管理和進港引導

這(zhe)種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)主要(yao)用在港(gang)(gang)口(kou)/碼(ma)頭的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)調度(du)管(guan)理、進(jin)港(gang)(gang)船(chuan)舶(bo)(bo)引導(dao)，以(yi)(yi)確保(bao)港(gang)(gang)口(kou)/碼(ma)頭航行的(de)(de) 安全和秩序。該(gai)系(xi)(xi)統(tong)需(xu)要(yao)雙向數據(ju)/話(hua)音通信，以(yi)(yi)便于(yu)領(ling)航員引導(dao)船(chuan)舶(bo)(bo)；港(gang)(gang)區情境/海圖顯示， 以(yi)(yi)表明(ming)停(ting)泊的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)和可利用的(de)(de)進(jin)港(gang)(gang)航線，避免沖撞。這(zhe)種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)對導(dao)航系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)精度(du)要(yao)求高， 要(yao)采用差分(fen)GPS和其他增強技術。

3、航路交通管理系統

這類系統與2類似，但主要(yao)用于近海和(he)內陸河航路上的(de)船(chuan)舶導(dao)航和(he)管理，通常需要(yao)衛星通訊系統支持，如INMARSAT等(deng)。

4、跟蹤監視系統

這類系(xi)統(tong)主要(yao)(yao)(yao)(yao)用于海上巡(xun)邏艇(ting)(ting)、緝私(si)(si)艇(ting)(ting)及各種游(you)(you)(you)(you)艇(ting)(ting)，特別是私(si)(si)人(ren)游(you)(you)(you)(you)艇(ting)(ting)以(yi)防盜。根據具(ju)體的(de)使用對象，有(you)些系(xi)統(tong)需要(yao)(yao)(yao)(yao)給(gei)出導航(hang)參(can)量和(he)雙向(xiang)數據/話(hua)音通訊，如緝私(si)(si)艇(ting)(ting)。而有(you)時則不需要(yao)(yao)(yao)(yao)給(gei)出 導航(hang)參(can)量，如用于私(si)(si)人(ren)游(you)(you)(you)(you)艇(ting)(ting)防盜，僅需要(yao)(yao)(yao)(yao)單(dan)向(xiang)數據通訊，一(yi)旦發生被盜，游(you)(you)(you)(you)艇(ting)(ting)上的(de)導航(hang)系(xi)統(tong) 不斷把自己(ji)的(de)位置和(he)航(hang)向(xiang)送到有(you)關中心，以(yi)便(bian)于跟蹤。

5、緊急救援系統

系(xi)統(tong)也包括兩棲(qi)飛機，直升機和陸(lu)地車輛。它適應(ying)于所有五類(lei)航路，用于搜尋和救援各種海面、湖面、內河上(shang)的(de)遇險、遇難船(chuan)舶和人員。這類(lei)系(xi)統(tong)需要(yao)雙向(xiang)數據/話音(yin)通信(xin)，要(yao)求 響(xiang)應(ying)時(shi)間快、定(ding)位精度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該(gai)類(lei)組合系統可用(yong)于(yu)水(shui)(shui)下(xia)管(guan)道鋪設和維修（需要(yao)視覺系統），水(shui)(shui)文測(ce)量(liang)以(yi)及其它海下(xia)作(zuo)業(ye)，如用(yong)于(yu)港(gang)口/碼頭水(shui)(shui)下(xia)勘測(ce)，以(yi)便于(yu)進(jin)場航(hang)道阻塞物清除，保(bao)證(zheng)航(hang)道暢(chang)通，也可用(yong)于(yu)遠洋捕撈，漁船作(zuo)業(ye)引導等(deng)。

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

無線電(dian)導(dao)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/話音通(tong)信；

信標(biao)臺網(wang)雙向數據(ju)通信；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基移動數字通(tong)信；

衛星移動通信；

流量余跡通信等(deng)。

前(qian)5種通(tong)信技術主(zhu)要用于(yu)近海、內河和湖泊區(qu)域。