GPS的航海導航應用

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衛(wei)(wei)(wei)星技術用于(yu)(yu)(yu)海(hai)上導(dao)航(hang)可以(yi)(yi)追溯到60年(nian)代的(de)第(di)(di)一(yi)代衛(wei)(wei)(wei)星導(dao)航(hang)系(xi)統(tong)TRANSIT，但這種衛(wei)(wei)(wei)星導(dao)航(hang)系(xi)統(tong)最初設計(ji)主要服務于(yu)(yu)(yu)極區，不(bu)能連續導(dao)航(hang)，其定位的(de)時(shi)間間隔隨緯(wei)(wei)度而變(bian)化。在南北緯(wei)(wei)度70度以(yi)(yi)上，平均定位間隔時(shi)間不(bu)超過(guo)30分鐘，但在赤道附近則需(xu)(xu)要90分鐘，80年(nian)代發射的(de)第(di)(di)二(er)代和第(di)(di)三代TRANSIT衛(wei)(wei)(wei)星NAVARS和OSCARS彌補了(le)這種不(bu)足，但仍需(xu)(xu)10至15分鐘。此外采用的(de)多仆勒測(ce)速技術也難以(yi)(yi)提高定位精度（需(xu)(xu)要準(zhun)確知道船舶的(de)速度），主要用于(yu)(yu)(yu)2維導(dao)航(hang)。

GPS系統的(de)(de)出現(xian)克(ke)服了(le)TRANSIT系統的(de)(de)局(ju)限性，不(bu)僅精度高、可連續(xu)導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)、有很(hen)強的(de)(de)抗(kang)干擾能(neng)(neng)力； 而且(qie)能(neng)(neng)提供(gong)七維的(de)(de)時(shi)空位置速度信(xin)息。在(zai)最初(chu)的(de)(de)實驗性導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)設備測試中(zhong)，GPS就展示了(le)其(qi)能(neng)(neng)代(dai)替 TRANSIT和(he)路基無線電導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)系統，在(zai)航(hang)(hang)海導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)中(zhong)發揮劃時(shi)代(dai)的(de)(de)作用(yong)。今天(tian)很(hen)難(nan)想象哪一條船(chuan)舶 不(bu)裝(zhuang)備GPS導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)系統和(he)設備，航(hang)(hang)海應用(yong)已名副其(qi)實成為GPS導(dao)(dao)(dao)航(hang)(hang)應用(yong)的(de)(de)最大用(yong)戶，這是其(qi)他任何領域的(de)(de)用(yong)戶都(dou)難(nan)以比擬的(de)(de)。

GPS航海導航用戶(hu)繁(fan)多，其分(fen)類(lei)標準也各不(bu)相同(tong)，若按(an)照(zhao)航(hang)(hang)路(lu)類(lei)型劃(hua)分(fen)、GPS航(hang)(hang)海導(dao)航(hang)(hang)可(ke)以(yi)分(fen)為五大類(lei)：遠(yuan)洋導(dao)航(hang)(hang)；海岸導(dao)航(hang)(hang)；港口導(dao)航(hang)(hang)；內河導(dao)航(hang)(hang)；湖泊(bo)導(dao)航(hang)(hang)。

不同階(jie)段或區(qu)域，對航行(xing)安全(quan)要求也因環境不同而各異,但都是為了保證最(zui)小航行(xing)交通沖突，最(zui)有效地(di)利用日益擁擠(ji)的(de)航路，保證航行(xing)安全(quan)，提高交通運輸效益，節約(yue)能(neng)源。按照(zhao)導航系統的(de)功能(neng)劃分大致有以下(xia)幾類：

1、自主導航

自主(zhu)導航系統(tong)適(shi)于(yu)上(shang)述(shu)五(wu)種(zhong)(zhong)(zhong)航路的(de)任何(he)一種(zhong)(zhong)(zhong)，它(ta)基本上(shang)是一種(zhong)(zhong)(zhong)單純的(de)導航系統(tong)，其(qi)主(zhu)要特征 是僅向(xiang)用(yong)戶提(ti)供位置、航速、航向(xiang)和時間(jian)信息，也可包括海(hai)圖航跡(ji)顯示，不需通信系統(tong)。 適(shi)應于(yu)任何(he)海(hai)面、湖面和內(nei)河上(shang)航行的(de)船舶，從大型遠洋貨輪到私(si)人游艇。

2、港口管理和進港引導

這(zhe)種系(xi)統主要(yao)用(yong)在(zai)港(gang)(gang)(gang)口/碼(ma)頭的(de)(de)(de)船舶調度管理、進港(gang)(gang)(gang)船舶引導(dao)，以(yi)確保港(gang)(gang)(gang)口/碼(ma)頭航行的(de)(de)(de) 安全和(he)秩(zhi)序。該系(xi)統需要(yao)雙向數據/話音通信(xin)，以(yi)便于領(ling)航員(yuan)引導(dao)船舶；港(gang)(gang)(gang)區情境/海圖顯示(shi)， 以(yi)表明停泊的(de)(de)(de)船舶和(he)可利用(yong)的(de)(de)(de)進港(gang)(gang)(gang)航線，避免沖撞。這(zhe)種系(xi)統對導(dao)航系(xi)統的(de)(de)(de)精(jing)度要(yao)求(qiu)高， 要(yao)采用(yong)差分(fen)GPS和(he)其(qi)他增強(qiang)技術。

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(hang)路上的船舶導航(hang)和管理，通常(chang)需要衛星通訊(xun)系統支(zhi)持，如INMARSAT等(deng)。

4、跟蹤監視系統

這類系(xi)統主要(yao)(yao)(yao)用于(yu)(yu)海上巡邏艇(ting)、緝(ji)私(si)艇(ting)及各種游(you)艇(ting)，特別是(shi)私(si)人(ren)游(you)艇(ting)以防(fang)盜。根據具體的使用對象，有些(xie)系(xi)統需要(yao)(yao)(yao)給出(chu)導(dao)航(hang)參量(liang)和雙向數據/話音通(tong)訊，如緝(ji)私(si)艇(ting)。而有時則不(bu)需要(yao)(yao)(yao)給出(chu) 導(dao)航(hang)參量(liang)，如用于(yu)(yu)私(si)人(ren)游(you)艇(ting)防(fang)盜，僅需要(yao)(yao)(yao)單向數據通(tong)訊，一(yi)旦發生被盜，游(you)艇(ting)上的導(dao)航(hang)系(xi)統 不(bu)斷把自己(ji)的位置和航(hang)向送到(dao)有關中心，以便于(yu)(yu)跟蹤。

5、緊急救援系統

系統(tong)也包括兩棲飛(fei)機(ji)，直(zhi)升機(ji)和陸地車輛。它適應于所有五類航路，用(yong)于搜尋(xun)和救援各種海面(mian)、湖(hu)面(mian)、內河上的遇(yu)險(xian)、遇(yu)難船舶和人員。這類系統(tong)需(xu)要雙(shuang)向數據/話音通信(xin)，要求(qiu) 響應時間快、定位精(jing)度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該類組(zu)合系統(tong)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)水(shui)下(xia)管(guan)道鋪(pu)設(she)和維修(xiu)（需要視覺系統(tong)），水(shui)文測(ce)量以及其它(ta)海(hai)下(xia)作業，如用(yong)(yong)于(yu)港口/碼頭水(shui)下(xia)勘測(ce)，以便于(yu)進(jin)場航(hang)道阻塞物清除，保證航(hang)道暢通，也(ye)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)遠洋捕撈，漁船作業引導等(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(fu)載波(bo)單(dan)向數據/話(hua)音通信(xin)；

信標臺網雙向數據通(tong)信；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基移動(dong)數字通信(xin)；

衛星移動通信；

流(liu)量余(yu)跡通信等。

前5種通信技術(shu)主要用于近海、內河和湖(hu)泊區域。