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(wei)星(xing)技術(shu)用(yong)于(yu)海上(shang)導航(hang)(hang)可以追溯到60年代的(de)第(di)一代衛(wei)星(xing)導航(hang)(hang)系(xi)(xi)統TRANSIT，但(dan)這(zhe)種衛(wei)星(xing)導航(hang)(hang)系(xi)(xi)統最初(chu)設(she)計主要服務于(yu)極(ji)區，不(bu)(bu)能(neng)連續導航(hang)(hang)，其定位的(de)時(shi)間(jian)間(jian)隔隨緯(wei)度(du)而(er)變化。在南北緯(wei)度(du)70度(du)以上(shang)，平均定位間(jian)隔時(shi)間(jian)不(bu)(bu)超(chao)過30分鐘，但(dan)在赤道附近則需要90分鐘，80年代發射的(de)第(di)二代和第(di)三代TRANSIT衛(wei)星(xing)NAVARS和OSCARS彌補了這(zhe)種不(bu)(bu)足，但(dan)仍需10至15分鐘。此外(wai)采用(yong)的(de)多仆勒測(ce)速(su)技術(shu)也(ye)難以提高定位精(jing)度(du)（需要準確知道船舶(bo)的(de)速(su)度(du)），主要用(yong)于(yu)2維導航(hang)(hang)。

GPS系(xi)統(tong)的(de)出現克服了TRANSIT系(xi)統(tong)的(de)局限(xian)性(xing)，不僅(jin)精度(du)高(gao)、可連續導(dao)(dao)航(hang)、有很(hen)強的(de)抗干擾能力； 而且能提供七維的(de)時(shi)空位置速度(du)信(xin)息。在最初(chu)的(de)實(shi)驗性(xing)導(dao)(dao)航(hang)設備測試(shi)中(zhong)，GPS就展示了其(qi)能代(dai)替 TRANSIT和路(lu)基無(wu)線電導(dao)(dao)航(hang)系(xi)統(tong)，在航(hang)海導(dao)(dao)航(hang)中(zhong)發(fa)揮劃時(shi)代(dai)的(de)作用(yong)(yong)。今(jin)天很(hen)難想象哪一條船舶 不裝(zhuang)備GPS導(dao)(dao)航(hang)系(xi)統(tong)和設備，航(hang)海應(ying)用(yong)(yong)已名(ming)副(fu)其(qi)實(shi)成為GPS導(dao)(dao)航(hang)應(ying)用(yong)(yong)的(de)最大用(yong)(yong)戶，這是其(qi)他任何(he)領(ling)域的(de)用(yong)(yong)戶都難以比擬(ni)的(de)。

GPS航海導航用(yong)戶繁(fan)多，其(qi)分類標準也各不相(xiang)同，若按照航(hang)(hang)路類型(xing)劃分、GPS航(hang)(hang)海導(dao)航(hang)(hang)可以分為五(wu)大(da)類：遠(yuan)洋導(dao)航(hang)(hang)；海岸導(dao)航(hang)(hang)；港口導(dao)航(hang)(hang)；內河(he)導(dao)航(hang)(hang)；湖泊導(dao)航(hang)(hang)。

不同(tong)階段(duan)或區域，對航(hang)行安(an)全(quan)要求也(ye)因(yin)環(huan)境不同(tong)而各(ge)異,但都是(shi)為了保(bao)證最小(xiao)航(hang)行交通(tong)沖突，最有效地利用日益擁擠的航(hang)路，保(bao)證航(hang)行安(an)全(quan)，提高交通(tong)運輸效益，節(jie)約(yue)能(neng)源。按照導航(hang)系統的功能(neng)劃(hua)分大致有以(yi)下(xia)幾(ji)類：

1、自主導航

自主導航(hang)系(xi)統(tong)適于上(shang)述五種(zhong)航(hang)路的任何(he)一種(zhong)，它基(ji)本上(shang)是一種(zhong)單純(chun)的導航(hang)系(xi)統(tong)，其主要(yao)特征 是僅向(xiang)用戶提供位置、航(hang)速、航(hang)向(xiang)和時間信息，也(ye)可包括海(hai)圖航(hang)跡(ji)顯示，不需通信系(xi)統(tong)。 適應于任何(he)海(hai)面、湖面和內河上(shang)航(hang)行的船舶，從大型遠洋(yang)貨輪到私人游艇(ting)。

2、港口管理和進港引導

這種系統主要(yao)(yao)用(yong)(yong)在(zai)港口(kou)/碼頭的(de)船舶調(diao)度(du)管理、進(jin)港船舶引(yin)導(dao)(dao)，以確保港口(kou)/碼頭航行(xing)的(de) 安全和秩序。該系統需要(yao)(yao)雙(shuang)向數據/話音通信，以便于領(ling)航員引(yin)導(dao)(dao)船舶；港區情境/海圖顯示， 以表明停泊的(de)船舶和可(ke)利(li)用(yong)(yong)的(de)進(jin)港航線，避免沖撞。這種系統對導(dao)(dao)航系統的(de)精度(du)要(yao)(yao)求高(gao)， 要(yao)(yao)采用(yong)(yong)差分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，但主要用于(yu)近海(hai)和(he)內陸河航路上的(de)船舶導航和(he)管理(li)，通常需(xu)要衛星通訊(xun)系統支持，如INMARSAT等。

4、跟蹤監視系統

這類系(xi)統主(zhu)要(yao)用于(yu)海(hai)上巡邏艇、緝(ji)私艇及各種游(you)艇，特別是(shi)私人游(you)艇以防(fang)盜(dao)。根據具體(ti)的(de)(de)使用對(dui)象，有(you)些系(xi)統需要(yao)給(gei)出(chu)導(dao)航(hang)參(can)量和雙(shuang)向(xiang)數據/話音通訊(xun)，如緝(ji)私艇。而有(you)時則(ze)不需要(yao)給(gei)出(chu) 導(dao)航(hang)參(can)量，如用于(yu)私人游(you)艇防(fang)盜(dao)，僅需要(yao)單(dan)向(xiang)數據通訊(xun)，一旦發(fa)生被盜(dao)，游(you)艇上的(de)(de)導(dao)航(hang)系(xi)統 不斷把自(zi)己的(de)(de)位置(zhi)和航(hang)向(xiang)送到有(you)關中心，以便于(yu)跟蹤。

5、緊急救援系統

系(xi)統也包括兩棲飛機，直升(sheng)機和陸地車輛(liang)。它適應(ying)于所有五類航路，用(yong)于搜尋和救援各種海面、湖面、內河上的遇(yu)(yu)險、遇(yu)(yu)難(nan)船舶和人(ren)員。這類系(xi)統需要雙向數據/話音通信(xin)，要求 響(xiang)應(ying)時間(jian)快、定(ding)位精(jing)度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該類組合系(xi)(xi)統可用(yong)于水(shui)下管道鋪設和維(wei)修（需要視覺(jue)系(xi)(xi)統），水(shui)文測(ce)量(liang)以及其它(ta)海(hai)下作(zuo)業(ye)，如用(yong)于港口(kou)/碼頭水(shui)下勘測(ce)，以便于進(jin)場航道阻(zu)塞物清(qing)除，保證(zheng)航道暢(chang)通，也(ye)可用(yong)于遠洋捕撈(lao)，漁船(chuan)作(zuo)業(ye)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(wu)線電(dian)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(xiang)數(shu)據/話音通信；

信(xin)標臺(tai)網雙向數據通信(xin)；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基移動數字通信(xin)；

衛星移動通信；

流量余(yu)跡通(tong)信等。

前5種通(tong)信技術主要(yao)用(yong)于近海(hai)、內河和湖泊區域。