1. 海洋導(dǎo)航技術(shù)有哪些

船用雷達(dá)是一種傳統(tǒng)的無線電導(dǎo)航設(shè)備,，在船舶近海定位,、引導(dǎo)船舶進(jìn)、出港,，窄航道航行以及在避碰中發(fā)揮作用,。GPS導(dǎo)航儀在海洋船舶中已普遍使用,，它與雷達(dá)相比具有全球、連續(xù),、實(shí)時,、高精度、多功能等優(yōu)點(diǎn),。隨著海用信標(biāo)差分GPS(DGPS)基臺的不斷建立,，可將使用GPS C/A碼的定位精度提高到米量級,。因此，還可應(yīng)用DGPS或GPS導(dǎo)航儀來改善雷達(dá)的使用性能,，測定雷達(dá)測距,、測向精度，彌補(bǔ)雷達(dá)在避碰和錨位監(jiān)視等方面的某些局限性,。

2 GPS與雷達(dá)的定位與導(dǎo)航功能

2.1 定位功能

船用雷達(dá)發(fā)射無線電波,，并接收該電波從目標(biāo)反射的回波，在顯示器上一目了然地顯示周圍物標(biāo)相對于本船的圖像,。測定一個或幾個固定物標(biāo)相對于本船的方位和距離,，可在海圖上作出船位。由此可見,，雷達(dá)對于船舶在近岸海區(qū)或窄航道上安全航行發(fā)揮重要作用,，特別是在霧航中更加顯示它的重要性。但是,，由于受到雷達(dá)電波傳播的視距所限,，探測物標(biāo)的距離通常只有幾至幾十海里，不能用于遠(yuǎn)洋定位,。 GPS導(dǎo)航儀同時跟蹤3顆或4顆衛(wèi)星信號,，測定到達(dá)衛(wèi)星的偽距，通過導(dǎo)航儀內(nèi)部計(jì)算機(jī)解算,，實(shí)現(xiàn)實(shí)時,、連續(xù)、全球,、高精度定位,，可彌補(bǔ)雷達(dá)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)洋定位以及定位不連續(xù)、定位操作工作量大等缺點(diǎn),。

2.2 導(dǎo)航功能

30m左右的中型引航船,。考慮到天津港冬季多大風(fēng),，

錨地?zé)o遮蔽,，以及在海況好時的工作方便，可考慮配置1艘不小于40m的大型子母引航船,。天氣及海況不好時,，可單獨(dú)執(zhí)行任務(wù)；海況好時,，可將其攜帶的2艘高速艇放下,，共同執(zhí)行任務(wù)。如子母船的設(shè)想不能成立,，也可只配置1艘大型引航船,，另配置2艘高速艇,。 無論任何型號的引航船(艇)，在設(shè)計(jì)上必須考慮到靠船的要求和引航員上,、下船的方便,。

3.3 對速度和操縱性能的要求 引航船在速度上不能低于16kn。 高速艇一般不能低于20kn,。 從操縱靈活的要求出發(fā)，采用可變螺距船,；駕駛操縱系統(tǒng)，應(yīng)以方便1人操作為原則,；大型引航船,，還應(yīng)加裝首側(cè)推器。

3.4 要配置先進(jìn)的雷達(dá)及通信設(shè)備

另外,，船身應(yīng)為白色,，并在明顯處標(biāo)注英文“引航(PILOT)”。

以上僅是對引航船提出一些的初步設(shè)想,，根據(jù)規(guī)范化及國際大港口的要求來考慮,，配置專用引航船是非常必要的。

普通船用雷達(dá)要獲得航速,、航向航跡等航行數(shù)據(jù),，需通過幾次定位，由人工標(biāo)繪實(shí)現(xiàn),。自動雷達(dá)標(biāo)繪儀(ARPA)雖然自動顯示上述數(shù)據(jù),，但存在跟蹤延遲和雷達(dá)、計(jì)程儀,、羅經(jīng)等傳感器引入的誤差,。另外，由于ARPA設(shè)備昂貴,，不能在所有的船上安裝,。 GPS導(dǎo)航儀采用現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，可實(shí)時計(jì)算并顯示航速,，航向,，航跡偏差，風(fēng),、流壓差,，還具有設(shè)置航路點(diǎn)、計(jì)劃航線,、顯示到達(dá)航路點(diǎn)的距離,、時間等導(dǎo)航功能,。

3 GPS的避碰功能

船用雷達(dá)測定海上運(yùn)動物標(biāo)和靜止物標(biāo)的距離、方位等相對參數(shù),，通過人工標(biāo)繪得到最近會遇距離(CPA)和到達(dá)最近會遇點(diǎn)的時間(TCPA)等避碰數(shù)據(jù),，駕駛員根據(jù)這些數(shù)據(jù)及時采取避讓措施。但是,，有些物標(biāo)反射回波微弱,，操作人員難以看清它們的回波圖像，ARPA有可能對它們漏跟蹤或錯誤跟蹤而不能提供避碰數(shù)據(jù),。在氣象條件惡劣時,，出現(xiàn)嚴(yán)重的海浪回波干擾或雨、雪回波干擾,，上述丟失物標(biāo)的現(xiàn)象時有出現(xiàn),。對于未露出海面的暗礁、沉船,、淺灘等潛在物標(biāo),，雷達(dá)更是無能為力。根據(jù)海圖和航海通告事先查出在航線附近水面危險的小物標(biāo)和水下的潛在障礙物,，把它們作為航路點(diǎn)在GPS導(dǎo)航儀中存貯,，并根據(jù)障礙物和船舶狀況設(shè)置報警范圍。在航行中,，駕駛員可以隨時檢查這些物標(biāo)相對于本船的距離和方位,。一旦船舶進(jìn)入所設(shè)定的報警范圍的邊界，GPS導(dǎo)航儀立即發(fā)出報警,，駕駛員作出避讓措施,。

4 GPS輔助雷達(dá)定位

雷達(dá)定位的難點(diǎn)是正確識別物標(biāo)，對于不大熟悉雷達(dá)觀測的駕駛員更是如此,。若用雷達(dá)觀測幾個比較接近的非獨(dú)立物標(biāo),，由于物標(biāo)回波圖像邊緣擴(kuò)大、失真等原因,，這些物標(biāo)的回波圖像難以清楚分開,，因而觀測雷達(dá)圖像找不出與海圖所對應(yīng)的物標(biāo)，或把一物標(biāo)回波圖像錯認(rèn)為另一物標(biāo)的回波圖像,，獲得錯誤的雷達(dá)船位或造成不能允許的船位誤差,。又由于在海圖上查找雷達(dá)回波反射點(diǎn)要耽誤時間，因而定位是不連續(xù),、不實(shí)時的,，獲取船位的時間滯后于實(shí)測船位的時間。滯后時間的大,、小與觀測者對雷達(dá)觀測的熟練程度有關(guān),。

普通的GPS導(dǎo)航儀,，除了直接存貯任一位置的經(jīng)、緯度以外,，還可輸入當(dāng)前位置到達(dá)雷達(dá)測量位置的距離,、方位，計(jì)算并顯示物標(biāo)的所在位置的經(jīng),、緯度,。若把雷達(dá)測定的物標(biāo)的距離、方位數(shù)據(jù)迅速輸入GPS導(dǎo)航儀,，根據(jù)它顯示的經(jīng),、緯度數(shù)據(jù)，可迅速在海圖上找到對應(yīng)的物標(biāo),，由此作出雷達(dá)船位,。用此方法取得的雷達(dá)船位比用常規(guī)法作得的船位準(zhǔn)確、可靠,，避免因識別反射物標(biāo)錯誤而引起雷達(dá)船位錯誤或偏差，標(biāo)繪所用的時間也可明顯縮短,。如果將雷達(dá)測定的距離和方位數(shù)據(jù)通過接口和控制裝置輸入GPS導(dǎo)航儀,，導(dǎo)航儀就不需人工干預(yù)直接顯示相應(yīng)物標(biāo)所在位置的經(jīng),、緯度,。

5 錨位監(jiān)視功能

在船舶錨泊時，船用雷達(dá)可通過測定陸標(biāo)的方位和距離監(jiān)視本船的錨位偏離狀況,，也可通過測定到達(dá)他船的方位和距離監(jiān)視他船的漂移狀況,，一旦發(fā)現(xiàn)本船和他船走錨，便可采取相應(yīng)的措施避免發(fā)生事故,。GPS的錨位監(jiān)視是以錨位點(diǎn)為中心,，輸入的設(shè)定距離為半徑，一旦天線所在位置超出此范圍,，即被認(rèn)為走錨而發(fā)出報警,。監(jiān)控半徑大、小的選擇要根據(jù)GPS導(dǎo)航儀的定位精度,、周圍環(huán)境及船舶狀況而定,。由于GPS具有較高的定位精度，可以減小設(shè)置監(jiān)控半徑,，提高監(jiān)控靈敏度,。若采用DGPS可進(jìn)一步減小監(jiān)控半徑，提高監(jiān)控靈敏度,。通常,，GPS導(dǎo)航儀的最小設(shè)置監(jiān)控半徑為0.1n mile,。 雖然GPS不能監(jiān)視他船的錨移狀況，但對本船的錨移監(jiān)視具有不需通過測定物標(biāo)定位,、監(jiān)視靈敏度高,、快速實(shí)時等優(yōu)點(diǎn),。GPS與雷達(dá)相結(jié)合的錨位監(jiān)控手段,，對防止大風(fēng)造成的損失可起到很大的作用。

6 DGPS測定船用雷達(dá)測向,、測距誤差

7 GPS與雷達(dá)配合應(yīng)用需注意的問題

2. 海洋導(dǎo)航技術(shù)包括什么

1. 智能手機(jī)與平板電腦導(dǎo)航：智能設(shè)備中廣泛應(yīng)用了地磁傳感器,，將其與GPS和慣性導(dǎo)航等技術(shù)結(jié)合起來,，可以實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定的室內(nèi)和城市峽谷地區(qū)的定位，同時也可以提供更加精準(zhǔn)的指南針功能,。

2. 無人機(jī)導(dǎo)航：地磁傳感器被廣泛應(yīng)用于無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)中,，可以提供更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定的飛行控制，以及能夠適應(yīng)各種環(huán)境下的高度保持,、姿態(tài)控制等功能,。

3. 車載導(dǎo)航系統(tǒng)：地磁傳感器在車載導(dǎo)航系統(tǒng)中也有應(yīng)用，在隧道,、城市峽谷等信號不好的區(qū)域可以提供幫助,，同時也可以為自動駕駛汽車提供姿態(tài)控制和方向識別等重要信息。

4. 安防監(jiān)控和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：地磁傳感器可以用于安防監(jiān)控系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的人員和物品的定位和跟蹤,；同時也可以用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，檢測物品位置和運(yùn)動狀態(tài)等信息,。

3. 海洋導(dǎo)航軟件

海洋技術(shù)專業(yè)是學(xué)習(xí)海洋高科技和海洋工程方面的基本理論和基本知識的,。主要課程有：高等數(shù)學(xué)、VB程序設(shè)計(jì),、大學(xué)英語,、海洋科學(xué)導(dǎo)論、物理海洋學(xué),、化學(xué)海洋學(xué),、生態(tài)海洋學(xué)、海洋測量學(xué)、衛(wèi)星海洋學(xué),、微波遙感,、海洋遙感應(yīng)用技術(shù)、海洋地質(zhì)學(xué),、地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用,、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航、聲學(xué)基礎(chǔ),、聲吶技術(shù),、海洋管理信息系統(tǒng)、數(shù)字海洋工程等,。

海洋技術(shù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可在水產(chǎn),、飼料、魚藥,、生物技術(shù)等相關(guān)行業(yè)從事生產(chǎn),、經(jīng)營管理、技術(shù)開發(fā)與推廣等工作,。

海洋技術(shù)專業(yè)主要擔(dān)任結(jié)構(gòu)工程師,、水產(chǎn)技術(shù)服務(wù)、機(jī)械工程師,、聲學(xué)工程師,、電氣工程師、銷售工程師,、技術(shù)支持、水產(chǎn)技術(shù)服務(wù)員,、管線工程師,、銷售代表、銷售經(jīng)理,、武漢區(qū)域經(jīng)理,、船舶結(jié)構(gòu)工程師等。

4. 海洋導(dǎo)航技術(shù)有哪些特點(diǎn)

測量方法主要包括海洋地震測量,、海洋重力測量,、海洋磁力測量、海底熱流測量,、海洋電法測量和海洋放射性測量,。

因海洋水體存在，須用海洋調(diào)查船和專門的測量儀器進(jìn)行快速的連續(xù)觀測,，一船多用,，綜合考察。

基本測量方式包括：①路線測量,。

即剖面測量,。

了解海區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和地球物理場基本特征,。

②面積測量。

按任務(wù)定的成圖比例尺,，布置一定距離的測線網(wǎng),。

比例尺越大，測網(wǎng)密度愈密,。

在海洋調(diào)查中,，廣泛采用無線電定位系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

5. 海洋導(dǎo)航技術(shù)有哪些優(yōu)勢

海洋是世界運(yùn)輸?shù)拇髣用},。隨著國際經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的日益加強(qiáng),，國際分工的日趨明顯，戰(zhàn)后海洋運(yùn)輸業(yè)發(fā)展甚為迅速,。船只不斷增多,，船體越來越大，貨運(yùn)量逐年增加,，港口建設(shè)的步伐大大加快,，并開辟了一些新的航線。海運(yùn)業(yè)之所以獲得較快發(fā)展,，與其本身存在許多優(yōu)點(diǎn)分不開,。海上運(yùn)輸與陸上運(yùn)輸相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）航路是天然的,，是大自然“賜給”的,，開辟航路不需花費(fèi)大量資金，也省去了日常維修的費(fèi)用,；（2）海上航線是水平的,，沒有陸地上的高山與洼地，因此,，船舶的行駛不必消耗額外的燃料去爬高或減速下坡,；（3）海上航線的通過能力一般不受限制，在主航線上可以有多條航線通行,；（4）海洋是一個連續(xù)的水體,，中間不必經(jīng)過轉(zhuǎn)運(yùn)，船只可以直接到達(dá)大陸沿海及島嶼,；（5）運(yùn)送的貨物品種不受限制,，各種形態(tài)、各種形狀的物品都可靠海上運(yùn)輸,；（6）船舶容積大,，一船載重幾萬噸、十幾萬噸，目前最高達(dá)55萬噸,，很適宜量大,、體重的笨重貨物遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?？傊?，海運(yùn)所需的費(fèi)用少，與其他運(yùn)輸方式相比,，貨運(yùn)的成本最低,。海上運(yùn)輸?shù)Ｉ线\(yùn)輸也有其不足之處：（1）速度慢。海洋運(yùn)輸速度僅快于內(nèi)河航運(yùn),，遠(yuǎn)慢于航空,、公路、管道和鐵路運(yùn)輸,。因此,，不易運(yùn)送易腐貨物，如需承擔(dān)這方面的任務(wù),，必須投資在船上建冷藏裝置,。（2）航運(yùn)僅限于沿海，不能滿足陸上所有地區(qū)的需要,。要想達(dá)到這一要求,，必須在各港口筑建鐵路及其他運(yùn)輸線路。（3）受天氣條件影響較大,，遇到惡劣天氣,，需及時改變航向或推遲航期，否則有使船只遇難之危險,。為了減少這些不利因素,，就需要增加投資造雙底船，或裝備昂貴的導(dǎo)航設(shè)備等,。

6. 海洋導(dǎo)則

石油化工類標(biāo)準(zhǔn)。其他標(biāo)準(zhǔn)縮寫

BB-包裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；CB-船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；CH-測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；CJ,、CJJ-城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；CY、CW-新聞出版行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；DA-檔案行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),； DL、DLJ-電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；DZ-地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；EJ-核工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；FZ、FJJ-紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；GA-公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；GH-供銷合作行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；GY,、GYJ-廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；HB-航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；HG,、HGJ-化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；HJ-環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；HY-海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；JB,、JBJ-機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JC-建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；JG,、JGJ-建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； JR-金融行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),； JT,、JTJ-交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JY-教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；LB-旅游行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；LD-勞動和勞動安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；LY-林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；MH-民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；MT-煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；MZ-民政行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；NY-農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；QB、QBJ-輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；QC-汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；QJ-航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；QX-氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；SB,、SBJ-商業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；SC-水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；SH,、SHJ-石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；SJ-電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；SL,、SLJ-水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；SN-商檢行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢；SY-海洋石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；SY,、SYJ-石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；TB,、TBJ-鐵路運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；TD-土地管理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；WB-物質(zhì)管理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；WH-文化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；WJ-兵工民品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；WM-外經(jīng)貿(mào)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),； WS-衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；XB-稀土行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；YB,、YBJ-黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；YC-煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；YD,、YDJ,、YDn-通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；YS,、YSJ-有色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),；YY-醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；YZ-郵政行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

7. 海洋導(dǎo)航與定位技術(shù)

使用電子導(dǎo)航儀因?yàn)楹５姿淼朗窃诘叵滤陆ㄔ斓乃淼?，?dǎo)航系統(tǒng)完全依賴于電子信號,，因此可以使用電子導(dǎo)航儀來導(dǎo)航。這些電子導(dǎo)航系統(tǒng)可以幫助駕駛員確定車輛位置,，并為其提供駕駛路線和任何限制或告警信息,。一些電子導(dǎo)航儀還具有實(shí)時交通和天氣信息功能，這些信息可幫助駕駛員避免擁堵或其他不利條件,。此外,，一些模型還可以配備定位系統(tǒng)，如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）,，以在高精度定位車輛并提供信息以及指引交通規(guī)劃提供幫助,。

8. 海洋導(dǎo)航定位線路

近年來,，隨著國家對海洋資源的重視,，海洋開發(fā)已上升至國家戰(zhàn)略,。是傳統(tǒng)測繪行業(yè)在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用。在華測導(dǎo)航等測繪單位的推動下,，國內(nèi)的海洋測繪視野已經(jīng)囊括了海洋測繪儀器,、方案研發(fā)、生產(chǎn),、銷售,、服務(wù)于一體，自主研發(fā)和包括單,、多波束測深系統(tǒng),、水下定位系統(tǒng)、油氣管道監(jiān)測系統(tǒng),、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（北斗）等海洋重點(diǎn)領(lǐng)域全系列產(chǎn)品,，并提供專業(yè)的海洋勘探、海洋測繪系統(tǒng)解決方案,，廣泛應(yīng)用于海洋測繪,、海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋程,、海洋地球物理勘察,、海洋生物、海洋可再生能源,、水下考古打撈,、內(nèi)河航運(yùn)、水利工程,、水文監(jiān)測,、海事海監(jiān)等領(lǐng)域。

9. 海洋導(dǎo)航技術(shù)有哪些領(lǐng)域

海上航行使用多種導(dǎo)航技術(shù),包括:

1. GPS(全球定位系統(tǒng)):利用衛(wèi)星信號提供全球精確的導(dǎo)航信息,。

2. 船載導(dǎo)航設(shè)備:如衛(wèi)星羅盤,、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、海洋聲學(xué)導(dǎo)航等,可以提供船只所在方向,、距離,、速度等信息。

3. 氣象導(dǎo)航:利用氣象數(shù)據(jù)提供海平面上升,、下降,、風(fēng)、雨等氣象信息,以幫助船只確定航向和避開風(fēng)暴等風(fēng)險,。

4. 海洋測量:通過海洋測量儀器,如海底地形測量儀,、海洋觀測衛(wèi)星等,測量海洋地形和海洋參數(shù),為船只提供導(dǎo)航信息。

10. 導(dǎo)航海洋世界

海上通app分為海員版和漁民版,，不同版本功能略有不同,，均可以查看海浪預(yù)報,、大風(fēng)專業(yè)預(yù)報、臺風(fēng)路徑等,，海員版還可以查看港口預(yù)報,、航線預(yù)報等與航行相關(guān)的天氣情況，漁民版可以查看漁場預(yù)報,、海溫預(yù)報等與魚群相關(guān)的海洋天氣情況,。

海上通app船舶導(dǎo)航功能即將上線，會結(jié)合海域氣象信息給予船只更安全的導(dǎo)航輔助,，航線測量等功能,，同時提供船隊(duì)船只動態(tài)管理。這是官網(wǎng) http://www.seaweather.cn/

11. 下列關(guān)于海洋導(dǎo)航與定位說法正確的是

　　什么是全球定位系統(tǒng)(GPS) 　　GPS(Globe Positioning System)即指全球定位系統(tǒng),，是美國20世紀(jì)三大空間技術(shù)之一(另兩大技術(shù)是航天飛機(jī)和阿波羅登月計(jì)劃),，是當(dāng)今世界航天航空技術(shù)、無線電通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合結(jié)晶,。 　　GPS系統(tǒng)由美國發(fā)射的24顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的空間部分和分布在世界各地的地面監(jiān)控部分組成,。衛(wèi)星的分布使得地球上任何位置都可同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。各星不斷將自身參數(shù),、測距碼發(fā)往地面,，用戶使用GPS接收機(jī)接收相應(yīng)信號，并按一定準(zhǔn)則解算出接收天線處的位置和速度等,，從而實(shí)現(xiàn)對物體定位跟蹤,。 　　1.發(fā)展歷史 　　五十年代未，原蘇聯(lián)發(fā)射了人類的第一顆人造地球衛(wèi)星,，美國科學(xué)家在對其的跟蹤研究中,，發(fā)現(xiàn)了多普勒頻移現(xiàn)象，并利用該原理促成了多普勒衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)TRANsIT的建成,，在軍事和民用方面取得了極大的成功,，是導(dǎo)航定位史上的一次飛躍，我國也曾引進(jìn)了多臺多普勒接收機(jī),，應(yīng)用于海島聯(lián)測,、地球勘探等領(lǐng)域。但由于多普勒衛(wèi)星軌道高度低,、信號載波頻率低,，軌道精度難以提高，使得定位精度較低,，以滿足大地測量或工程測量的要求,，更不可能用于天文地球動力學(xué)研究。為了提高衛(wèi)星定位的精度,，美國從1973 年開始籌建全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System),。在進(jìn)過了方案論證,、系統(tǒng)試驗(yàn)階段后，于1989年開始發(fā)射正式工作衛(wèi)星,，并于1994年全部建成，投入使用,，歷時20年,，耗資200億美元，是具有在海,、陸,、空進(jìn)行全方位實(shí)時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。 　　2.基本組成 　　GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間星座部分——GPS衛(wèi)星;地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng);用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機(jī),。 　　(1)空間星座部分 　　按目前的方案,，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作(21+3)GPS星座,，高度約2.02萬千米，均為近圓形軌道,，運(yùn)行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上(每軌道面四顆),，軌道傾角為55度,。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星,，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形(DOP),。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α? 　　衛(wèi)星向地面發(fā)射兩個波段的載波信號，載波信號頻率分別為1575.442兆 赫茲(L1波段)和1227.6兆赫茲(L2波段),，衛(wèi)星上安裝了精度很高的原子鐘,，以確保頻率的穩(wěn)定性，在載波上調(diào)制有表示衛(wèi)星位置 的廣播星歷,，用于測距的C/A碼和P碼,，以及其它系統(tǒng)信息，能在全球范圍內(nèi),，向任意多用 戶提供高精度的,、全天候的,、連續(xù)的、實(shí)時的三維測速,、三維定位和授時,。 　　(2)地面控制部分 　　GPS系統(tǒng)的控制部分由設(shè)在美國本土的四個監(jiān)控站、一個上行注入站和一個主控站組成,。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站,。 　　主控站設(shè)在范登堡空軍基地，主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù),，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值,。 　　上行注入站也設(shè)在范登堡空軍基地，它的任務(wù)主要是在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時把這類導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星,。 　　(3)用戶設(shè)備部分 　　用戶接收機(jī)：GPS 接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號,， 并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換,、放大和處理,，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星 到接收機(jī)天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文,，實(shí)時地計(jì)算出用戶接收機(jī)所處的三維位置,，位置，甚至三維速度和時間,。 　　GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號,，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸地,、海洋和空間的廣大用戶,，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤,、變換和測量GPS信號的接收設(shè)備,，即GPS信號接收機(jī)?？梢栽谌魏螘r候用GPS信號進(jìn)行導(dǎo)航定位測量,。根據(jù)使用目的的不同，用戶要求的GPS信號接收機(jī)也各有差異,。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī),，產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理,、用途,、功能等來分類。 　　3.定位原理 　　按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位(差分定位),。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機(jī)位置的方式,，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位,。相對定位(差分定位)是根據(jù)兩臺以上接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點(diǎn)之間的相對位置的方法,，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位,。 　　在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差,、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差,，在定位計(jì)算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱,，因此定位精度將大大提高,，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高,，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(大氣有明顯差別),，應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。 　　由于衛(wèi)星的位置精確可知,，在GPS觀測中,，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式,，利用3顆衛(wèi)星,，就可以組成3個方程式，解出觀測點(diǎn)的位置(X,Y,Z),?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機(jī)時鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個未知數(shù),，X,、Y、Z和鐘差,，因而需要引入第4顆衛(wèi)星,，形成4個方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程,。 　　事實(shí)上,，接收機(jī)往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時,，接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組,，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度,。 　　由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道,、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層,、電離層對信號的影響,，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位精度只有100米,。為提高定位精度,，普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺)進(jìn)行GPS觀測,，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo),，與觀測值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù),，并對外發(fā)布,。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進(jìn)行比較,，消去大部分誤差,，得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明,，利用差分GPS,，定位精度可提高到5米。 　　(1)偽距法：一般民用導(dǎo)航使用 　　GPS接收機(jī)根據(jù)接收所選衛(wèi)星發(fā)來得導(dǎo)航信息和星鐘校正參數(shù)的時間,，能算出接收機(jī)到衛(wèi)星的"距離"如果測量到三顆衛(wèi)星的"距離"：,，則分別以三顆衛(wèi)星發(fā)射時刻的衛(wèi)星位置(按發(fā)射的星歷參數(shù)確定)為中心，根據(jù)測得的"距離"畫出三個球,，其交點(diǎn)便是用戶的三維位置,。 　　但是由于接收機(jī)的本機(jī)鐘對星載原子鐘存在偏差，上面所測的"距離"并不能代表衛(wèi)星到接收機(jī)的真實(shí)距離,。人們把這種距離稱做"偽距離"(簡稱偽距),，偽距法由此得來,對第I顆星來說，偽距RI的表達(dá)式為：RI=Ri+c△tai+c(△tui-△tsi) 式中：Ri ---真距,， c---光速,， △tai---信號傳播延時， △tui---用戶鐘相對于GPS時間的偏差,， △tsi---衛(wèi)星鐘相對于GPS時間的偏差,。 　　正因?yàn)橛脩翮娕cGPS時間不能精確同步，故每次測量總會有一個固定的偏差,，這種偏差使定位產(chǎn)生不定性,。如果我們再測量一個到第四顆衛(wèi)星的偽距，則這時由用戶鐘偏差造成的定位不定性就產(chǎn)生一個由四個相交球面所圍成的誤差體積。我們從每個偽距測量中加上或減去這個固定值就消去了該固定體積,，結(jié)果得到四個球面相交與一點(diǎn),，這就是用戶的三維位置。實(shí)際上,，這只要觀測至四顆衛(wèi)星的偽距并接收衛(wèi)星的導(dǎo)航信息,，解算四個方程就可得到。這種方法主要用于實(shí)時導(dǎo)航 　　(2)差分法：GPS定位是利用一組衛(wèi)星的偽距,、星歷,、衛(wèi)星發(fā)射時間等觀測量來實(shí)現(xiàn)的，同時還必須知道用戶鐘差,。因此,，要獲得地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，必須對4顆衛(wèi)星進(jìn)行測量,。在這一定位過程中,，存在著三部分誤差。一部分是對每一個用戶接收機(jī)所公有的,，例如,，衛(wèi)星鐘誤差,、星歷誤差,、電離層誤差、對流層誤差等;第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計(jì)算的傳播延遲誤差;第三部分為各用戶接收機(jī)所固有的誤差,，例如內(nèi)部噪聲,、通道延遲、多徑效應(yīng)等,。利用差分技術(shù),，第一部分誤差完全可以消除，第二部分誤差大部分可以消除,，其主要取決于基準(zhǔn)接收機(jī)和用戶接收機(jī)的距離,，第三部分誤差則無法消除。差分工作時需要一部位于已知精確位置的差分基準(zhǔn)接收機(jī),，它對由GPS導(dǎo)出的解(位置或距離數(shù)據(jù))與基準(zhǔn)臺(接收機(jī))已知位置或距離數(shù)據(jù)比較,，然后將修正項(xiàng)發(fā)給用戶，以便修正用戶本身的解,。DGPS可消去公共性誤差(衛(wèi)星誤差,、大氣層效應(yīng)誤差)。由于SA對測量的影響像一種慢變化的偏差,，在近距離內(nèi)相同,，故差分校正也可將其消去。工作時，在一個地區(qū)(可達(dá)幾百公里范圍)設(shè)置一臺差分基準(zhǔn)臺即可,。利用C/A碼可獲得米級的定時定位精度,，而利用載波相位數(shù)據(jù)可達(dá)毫米級。 　　(3)雙頻法：在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差,、大氣傳播延遲,、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響,，在進(jìn)行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱,，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分,，在精度要求高,，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(大氣有明顯差別)，應(yīng)選用雙頻接收機(jī),。 　　(4)其它：其他提高精度技術(shù)： 　　有聯(lián)測定位技術(shù);偽衛(wèi)星技術(shù);無碼GPS技術(shù);GPS測角技術(shù);精密星歷使用技術(shù);反SA技術(shù);GPS/GLONASS組合接收技術(shù);GPS組合導(dǎo)航技術(shù)等,。 　　4.應(yīng)用領(lǐng)域 　　GPS的應(yīng)用領(lǐng)域： 　　(1)民用領(lǐng)域 　　車輛自導(dǎo)航：車船管理調(diào)度-在出租車行業(yè)、長途運(yùn)輸業(yè),、租車服務(wù)業(yè)等將能夠?qū)囕v進(jìn)行跟蹤,、調(diào)度管理。在擁擠的停車場,、火車調(diào)度場能夠準(zhǔn)確地確定車輛的位置,，有效地調(diào)動車輛。 　　郵遞服務(wù)：對重要的貨物,、包裹與信函等進(jìn)行跟蹤,、引導(dǎo)與保護(hù)。對貨場物品入庫與出庫的調(diào)度能有效地確定貨物的存放地點(diǎn),，提高出貨效率,，增加管理手段、避免積壓,。 　　民航運(yùn)輸：使飛機(jī)著陸時駕駛員通過儀表操作對準(zhǔn)跑道,。 　　漁業(yè)生產(chǎn)：GPS能滿足漁獵對定位的要求。同時能為捕魚船隊(duì)在法律上避免發(fā)生捕魚邊界的糾紛,，提高在經(jīng)濟(jì)專屬區(qū)的作業(yè)效率,。 　　公路水路維護(hù)：能準(zhǔn)確地引導(dǎo)維護(hù)人員調(diào)查需維護(hù)的交通設(shè)施。 　　火警,、警察,、救護(hù)的應(yīng)急調(diào)遣：提高緊急事件處理部門對火災(zāi)現(xiàn)場、犯罪現(xiàn)場,、交通事故現(xiàn)場,、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率,。 　　E-911：美國通訊委員會(FCC)要求將所有的移動電話安裝無線電定位裝置，以便用戶在通過移動電話向911請求幫助時可找到用戶位置,，實(shí)現(xiàn)快速援助,。GPS將是滿足FCC要求的一種精確、成本低廉的方式,。 　　搜索與求援：將更加有效地對在人跡罕至,、條件惡劣的航海、登山探險,、滑雪,、沙漠作業(yè)中失蹤的人員進(jìn)行求援搜索。 　　道路支持：車在路上壞了時,，將提高救援車輛找到你的效率,。 　　突發(fā)事件臨戰(zhàn)狀態(tài)準(zhǔn)備：如在洪水發(fā)生時，需要快速地為救災(zāi)工作做好準(zhǔn)備,，如繪制洪水邊界圖,、排洪國界圖、排洪通道,、防洪大堤的調(diào)查,。 　　可隨時查找運(yùn)輸車輛的當(dāng)前位置，可獲得車輛的定位數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,。實(shí)施跟蹤一個或多個指定的運(yùn)輸車輛,，使它們落在電子地圖的窗口內(nèi)?？稍O(shè)定跟蹤優(yōu)先級和時間間隔對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,。對車輛跟蹤形成直觀的運(yùn)行軌跡,。 　　(2)軍用領(lǐng)域 　　GPS是自動化指揮系統(tǒng),、先進(jìn)武器系統(tǒng)及新的戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)理論的一項(xiàng)關(guān)鍵性基本保障技術(shù)，能為地面車輛,、人員以及航空,、航海、航天等領(lǐng)域的飛機(jī),、船只,、潛艇、衛(wèi)星,、航天飛機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航定位;武器發(fā)射,、偵察、飛機(jī)進(jìn)場著陸,、交通管制,、搜索營救,，戰(zhàn)場部隊(duì)、車輛以及單兵定位;精確制導(dǎo)導(dǎo)彈打擊目標(biāo)坐標(biāo)定位及彈道導(dǎo)引,。 　　5.GPS系統(tǒng)主要特點(diǎn) 　　(1) GPS系統(tǒng)的實(shí)時導(dǎo)航定位精度很高,。美國在1992年起實(shí)行了所謂的SA政策，即降低廣播星歷中衛(wèi)星位置的精度,，降低星鐘改正數(shù)的精度,，對衛(wèi)星基準(zhǔn)頻率加上高頻的抖動(使偽距和相位的量測精度降低)，后又實(shí)行了A-S政策,，即將P碼改變?yōu)閅碼,，即對精密偽距測量進(jìn)一步限制，而美國軍方和特許用戶不受這些政策的影響,，但美國為了獲得更大的商業(yè)利益,，這些政策終將被取消 　　(2)全球全天候連續(xù)無源。GPS能為全球任何地點(diǎn)或近地空間的各類用戶提供連續(xù)的全天候全球?qū)Ш侥芰?。用戶不發(fā)射信號,，因而用戶數(shù)量無限。 　　(3)用途廣泛,。GPS是軍民兩用的系統(tǒng),，其應(yīng)用范圍將極其廣泛。 　　它以全天候,、高精度,、 自動化、高效益等顯著特點(diǎn),，成功地應(yīng)用于大地測量,、工程測量、航空攝影測量,、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制,、地殼運(yùn)動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測,、資源勘察,、地球動力學(xué)等多種學(xué)科。 　　6.GPS的干擾問題 　　GPS信號很弱,，易于干擾,。一家俄羅斯公司提供的一種4瓦功率的手持GPS干擾機(jī)，不到4000美元就買得到,。如果從零售電子商店購買部件組裝,，花400美元就可以造一個干擾半徑16千米以上的干擾機(jī)。 　　伊拉克戰(zhàn)爭開戰(zhàn)之前,，美國就已經(jīng)預(yù)料到伊拉克方面會干擾GPS信號,。美國其實(shí)早已經(jīng)給其GPS炸彈和導(dǎo)彈裝載了抗干擾技術(shù),，使這些GPS導(dǎo)引的武器能夠在干擾的情況下繼續(xù)使用GPS信號;即使GPS信號丟失，這些武器還可以使用自身的其它導(dǎo)引系統(tǒng)如慣性導(dǎo)航,、激光制導(dǎo)等,，使自己到達(dá)目標(biāo)。 　　不過,，美國軍方以及軍事分析家都認(rèn)為,，GPS導(dǎo)引武器的精度還依賴人的因素。操作手用GPS進(jìn)行精確瞄準(zhǔn)的能力,，取決于他獲得精確情報的能力,。 　　作為GPS現(xiàn)代化計(jì)劃和NAVWAR計(jì)劃的組成部分，美國正在研究各種變通辦法,。最明顯的一個提高抗干擾性能的方法是提供來自GPS衛(wèi)星的發(fā)射功率,。 　　NAVSTAR GPS聯(lián)合項(xiàng)目辦公室系統(tǒng)項(xiàng)目主管2002年5月宣布，根據(jù)目前的發(fā)射計(jì)劃,，GPS的衛(wèi)星信號將在2009年內(nèi)得到有效的加強(qiáng),。到2003年或2004年空軍將開始發(fā)射比目前軌道上的衛(wèi)星信號強(qiáng)10分貝的GPS衛(wèi)星。然而GPS用戶必須一次從四個衛(wèi)星上得到信號,。 　　2003財(cái)年預(yù)算包含了加強(qiáng)GPS信號的資金,。如果得到國會通過，首顆具有更強(qiáng)信號的衛(wèi)星將在2003年后半年或2004年前期發(fā)射,。目前的星座包括4顆Block II衛(wèi)星,、18顆Block IIA和6顆Block IIR。另外26個GPS-IIF和IIR衛(wèi)星正在制造中,，其中至少20顆的信號得到加強(qiáng),。首顆Block IIF衛(wèi)星將在2005年晚些時候發(fā)射。 　　提高GPS衛(wèi)星的發(fā)射功率還不能解決抗干擾的全部問題,，還必須提高海陸空用戶端的GPS抗干擾能力,。用戶設(shè)備抗干擾技術(shù)主要分成兩類： 　　(1) 一類是能夠在保持或放大GPS信號的同時降低干擾機(jī)功率; 　　(2) 另一類是通過接收機(jī)內(nèi)的先進(jìn)信號處理(即處理增益)來提高信噪比。 　　在降低干擾機(jī)功率的先進(jìn)技術(shù)中,，最有前景的是原本研制用于雷達(dá)的一種技術(shù),，即所謂空間-時間自適應(yīng)處理,。本技法的一個相近變種是空間-頻率自適應(yīng)處理,，在頻域提供等效的處理。這些技法有希望是因?yàn)樗鼈儏f(xié)調(diào)運(yùn)用了空間與時間資源去最優(yōu)地攻擊多個干擾機(jī),。