GPS在航海和航空中的应用

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1、GPS在航海和航空中的应用1.GPS航海导航应用　　卫星技术用于海上导航可以追溯到60年代的第一代卫星导航系统TRANSIT，但这种卫星导航系统最初设计主要服务于极区，不能连续导航，其定位的时间间隔随纬度而变化。在南北纬度70度以上，平均定位间隔时间不超过30分钟，但在赤道附近则需要90分钟，80年代发射的第二代和第三代TRANSIT卫星NAVARS和OSCARS弥补了这种不足，仍需10至15分钟。此外采用的多仆勒测速技术也难以提高定位精度（需要准确知道船舶的速度），主要用于2维导航。　　GPS系统的出现克服了

2、TRANSIT系统的局限性，不仅精度高、可连续导航、有很强的抗干扰能力；而且能提供七维的时空位置速度信息。在最初的实验性导航设备测试中，GPS就展示了其能代替TRANSIT和路基无线电导航系统，在航海导航中发挥划时代的作用。今天很难想象哪一条船舶不装备GPS导航系统和设备，航海应用已名副其实成为GPS导航应用的最大用户，这是其他任何领域的用户都难以比拟的。　　GPS航海导航用户繁多，其分类标准也各不相同，若按照航路类型划分、GPS航海导航可以分为五大类：　　远洋导航；　　海岸导航；　　港口导航；　　内河导航；　

3、　湖泊导航。　　不同阶段或区域，对航行安全要求也因环境不同而各异，但都是为了保证最小航行交通冲突，最有效地利用日益拥挤的航路，保证航行安全，提高交通运输效益，节约能源。　　按照导航系统的功能划分大致有以下几类：1.1自主导航　　自主导航系统适于上述五种航路的任何一种，它基本上是一种单纯的导航系统，其主要特征是仅向用户提供位置、航速、航向和时间信息，也可包括海图航迹显示，不需通信系统。适应于任何海面、湖面和内河上航行的船舶，从大型远洋货轮到私人游艇。1.2港口管理和进港引导　　这种系统主要用在港口/码头的船舶调度

4、管理、进港船舶引导，以确保港口/码头航行的安全和秩序。该系统需要双向数据/话音通信，以便于领航员引导船舶；港区情境/海图显示，以表明停泊的船舶和可利用的进港航线，避免冲撞。这种系统对导航系统的精度要求高，要采用差分GPS和其他增强技术。1.3航路交通管理系统　　这类系统与2类似，但主要用于近海和内陆河航路上的船舶导航和管理，通常需要卫星通讯系统支持，如INMARSAT等。1.4跟踪监视系统　　这类系统主要用于海上巡逻艇、缉私艇及各种游艇，特别是私人游艇以防盗。根据具体的使用对象，有些系统需要给出导航参量和双向数

5、据/话音通讯，如缉私艇。而有时则不需要给出导航参量，如用于私人游艇防盗，仅需要单向数据通讯，一旦发生被盗，游艇上的导航系统不断把自己的位置和航向送到有关中心，以便于跟踪。1.4紧急救援系统　　系统也包括两栖飞机，直升机和陆地车辆。它适应于所有五类航路，用于搜寻和救援各种海面、湖面、内河上的遇险、遇难船舶和人员。这类系统需要双向数据/话音通信，要求响应时间快、定位精度高。1.5GPS/声纳组合用于水下机器人导航　　该类组合系统可用于水下管道铺设和维修（需要视觉系统），水文测量以及其它海下作业，如用于港口/码头水下

6、勘测，以便于进场航道阻塞物清除，保证航道畅通，也可用于远洋捕捞，渔船作业引导等。1.6其它应用　　所采用的导航技术主要有：GPS（GNSS）；声纳技术；INS；航海图无线电导航技术；图象匹配技术；其它技术。所采用通信技术主要有：FM和TV副载波单向数据/话音通信；信标台网双向数据通信；集群通信；蜂窝通信；陆基移动数字通信；卫星移动通信；流量余迹通信等。前5种通信技术主要用于近海、内河和湖泊区域。2.GPS航空导航应用　　尽管从纯技术革新和进步的意义上讲，第一代TRANSIT卫星导航系统开创了导航技术的新纪元。但

7、TRANSIT并未在航空导航领域得到应用，卫星导航技术真正用于航空导航可以说是始于GPS系统。70年代初期，当GPS计划正在酝酿和方案论证阶段，有人就提出用有限的GPS卫星和高度表组合实现飞机导航、进场和起飞，并进行了大量的仿真研究。80年代初，即1983年，在当时仅有5颗GPS卫星的情况下，ROCKWELL的商用机SABRELINER（军刀）就载着《航空周刊和空间技术》的公正观测员和几名客人，从美国的衣阿华州首航大西洋到达法国的巴黎，其导航系统使用一台单通道双频军用GPS接收机和一台单通道单频民用GPS接收机

8、进行全程GPS导航，中途有四次着陆主要是为了等待GPS卫星信号。这次GPS导航是成功的，但FAA的官员对于利用GPS进行航空导航仍持保留态度和疑虑，这些疑虑主要表现在以下几方面：选择可用性问题；5颗卫星覆盖的连续性和可用性问题；完善性问题；费用（包括用户系统价格和GPS收费）；　　选择可用性影响GPS导航系统的精度、完善性、可用性和服务连续性，影响GPS用于航空导航可靠性和航行安全，而