GPS的航海導(dǎo)航應(yīng)用

衛(wèi)星技術(shù)用于海上導(dǎo)航可以追溯到60年代的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)TRANSIT，但這種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)主要服務(wù)于極區(qū)，不能連續(xù)導(dǎo)航，其定位的時(shí)間間隔隨緯度而變化。在南北緯度70度以上，平均定位間隔時(shí)間不超過(guò)30分鐘，但在赤道附近則需要90分鐘，80年代發(fā)射的第二代和第三代TRANSIT衛(wèi)星NAVARS和OSCARS彌補(bǔ)了這種不足，但仍需10至15分鐘。此外采用的多仆勒測(cè)速技術(shù)也難以提高定位精度（需要準(zhǔn)確知道船舶的速度），主要用于2維導(dǎo)航。

GPS系統(tǒng)的出現(xiàn)克服了TRANSIT系統(tǒng)的局限性，不僅精度高、可連續(xù)導(dǎo)航、有很強(qiáng)的抗干擾能力； 而且能提供七維的時(shí)空位置速度信息。在最初的實(shí)驗(yàn)性導(dǎo)航設(shè)備測(cè)試中，GPS就展示了其能代替 TRANSIT和路基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，在航海導(dǎo)航中發(fā)揮劃時(shí)代的作用。今天很難想象哪一條船舶 不裝備GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和設(shè)備，航海應(yīng)用已名副其實(shí)成為GPS導(dǎo)航應(yīng)用的最大用戶，這是其他任何領(lǐng)域的用戶都難以比擬的。

GPS航海導(dǎo)航用戶繁多，其分類標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，若按照航路類型劃分、GPS航海導(dǎo)航可以分為五大類：遠(yuǎn)洋導(dǎo)航；海岸導(dǎo)航；港口導(dǎo)航；內(nèi)河導(dǎo)航；湖泊導(dǎo)航。

不同階段或區(qū)域，對(duì)航行安全要求也因環(huán)境不同而各異,但都是為了保證最小航行交通沖突，最有效地利用日益擁擠的航路，保證航行安全，提高交通運(yùn)輸效益，節(jié)約能源。按照導(dǎo)航系統(tǒng)的功能劃分大致有以下幾類：

1、自主導(dǎo)航

自主導(dǎo)航系統(tǒng)適于上述五種航路的任何一種，它基本上是一種單純的導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要特征 是僅向用戶提供位置、航速、航向和時(shí)間信息，也可包括海圖航跡顯示，不需通信系統(tǒng)。 適應(yīng)于任何海面、湖面和內(nèi)河上航行的船舶，從大型遠(yuǎn)洋貨輪到私人游艇。

2、港口管理和進(jìn)港引導(dǎo)

這種系統(tǒng)主要用在港口/碼頭的船舶調(diào)度管理、進(jìn)港船舶引導(dǎo)，以確保港口/碼頭航行的 安全和秩序。該系統(tǒng)需要雙向數(shù)據(jù)/話音通信，以便于領(lǐng)航員引導(dǎo)船舶；港區(qū)情境/海圖顯示， 以表明停泊的船舶和可利用的進(jìn)港航線，避免沖撞。這種系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的精度要求高， 要采用差分GPS和其他增強(qiáng)技術(shù)。

3、航路交通管理系統(tǒng)

這類系統(tǒng)與2類似，但主要用于近海和內(nèi)陸河航路上的船舶導(dǎo)航和管理，通常需要衛(wèi)星通訊系統(tǒng)支持，如INMARSAT等。

4、跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)

這類系統(tǒng)主要用于海上巡邏艇、緝私艇及各種游艇，特別是私人游艇以防盜。根據(jù)具體的使用對(duì)象，有些系統(tǒng)需要給出導(dǎo)航參量和雙向數(shù)據(jù)/話音通訊，如緝私艇。而有時(shí)則不需要給出 導(dǎo)航參量，如用于私人游艇防盜，僅需要單向數(shù)據(jù)通訊，一旦發(fā)生被盜，游艇上的導(dǎo)航系統(tǒng) 不斷把自己的位置和航向送到有關(guān)中心，以便于跟蹤。

5、緊急救援系統(tǒng)

系統(tǒng)也包括兩棲飛機(jī)，直升機(jī)和陸地車輛。它適應(yīng)于所有五類航路，用于搜尋和救援各種海面、湖面、內(nèi)河上的遇險(xiǎn)、遇難船舶和人員。這類系統(tǒng)需要雙向數(shù)據(jù)/話音通信，要求 響應(yīng)時(shí)間快、定位精度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機(jī)器人導(dǎo)航

該類組合系統(tǒng)可用于水下管道鋪設(shè)和維修（需要視覺(jué)系統(tǒng)），水文測(cè)量以及其它海下作業(yè)，如用于港口/碼頭水下勘測(cè)，以便于進(jìn)場(chǎng)航道阻塞物清除，保證航道暢通，也可用于遠(yuǎn)洋捕撈，漁船作業(yè)引導(dǎo)等。

7、其它應(yīng)用

所采用的導(dǎo)航技術(shù)主要有：

GPS（GNSS）；

聲納技術(shù)；

INS；

航海圖

無(wú)線電導(dǎo)航技術(shù)；

圖象匹配技術(shù)；

其它技術(shù)。

所采用通信技術(shù)主要有：

FM和TV副載波單向數(shù)據(jù)/話音通信；

信標(biāo)臺(tái)網(wǎng)雙向數(shù)據(jù)通信；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基移動(dòng)數(shù)字通信；

衛(wèi)星移動(dòng)通信；

流量余跡通信等。

前5種通信技術(shù)主要用于近海、內(nèi)河和湖泊區(qū)域。

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