GPS与雷达在航海中的配合应用.doc

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1、GPS与雷达在航海中的配合应用1引言船用雷达是一种传统的无线电导航设备，在船舶近海定位、引导船舶进、出港，窄航道航行以及在避碰中发挥作用。GPS导航仪在海洋船舶中已普遍使用，它与雷达相比具有全球、连续、实时、高精度、多功能等优点。随着海用信标差分GPS(DGPS)基台的不断建立，可将使用GPSC/A码的定位精度提高到米量级。因此，还可应用DGPS或GPS导航仪来改善雷达的使用性能，测定雷达测距、测向精度，弥补雷达在避碰和锚位监视等方面的某些局限性。【关键词】：GPS;雷达;导航信息;相嵌应用;GLONASS　2GPS与雷达的定位与导航功能　　

2、2.1定位功能　　船用雷达发射无线电波，并接收该电波从目标反射的回波，在显示器上一目了然地显示周围物标相对于本船的图像。测定一个或几个固定物标相对于本船的方位和距离，可在海图上作出船位。由此可见，雷达对于船舶在近岸海区或窄航道上安全航行发挥重要作用，特别是在雾航中更加显示它的重要性。但是，由于受到雷达电波传播的视距所限，探测物标的距离通常只有几至几十海里，不能用于远洋定位。GPS导航仪同时跟踪3颗或4颗卫星信号，测定到达卫星的伪距，通过导航仪内部计算机解算，实现实时、连续、全球、高精度定位，可弥补雷达不能实现远洋定位以及定位不连续、定位操作工

3、作量大等缺点。　　2.2导航功能　　30m左右的中型引航船。考虑到天津港冬季多大风锚地无遮蔽，以及在海况好时的工作方便，可考虑配置1艘不小于40m的大型子母引航船。天气及海况不好时，可单独执行任务；海况好时，可将其携带的2艘高速艇放下，共同执行任务。如子母船的设想不能成立，也可只配置1艘大型引航船，另配置2艘高速艇。无论任何型号的引航船(艇)，在设计上必须考虑到靠船的要求和引航员上、下船的方便。　　2.3对速度和操纵性能的要求　　引航船在速度上不能低于16kn。高速艇一般不能低于20kn。从操纵灵活的要求出发，采用可变螺距船；驾驶操纵系统，应

4、以方便1人操作为原则；大型引航船，还应加装首侧推器。　　2.4要配置先进的雷达及通信设备　　另外，船身应为白色，并在明显处标注英文“引航(PILOT)”。　　以上仅是对引航船提出一些的初步设想，根据规范化及国际大港口的要求来考虑，配置专用引航船是非常必要的。　　实现。自动雷达标绘仪(ARPA)虽然自动显示上述数据，但存在跟踪延迟和雷达、计程仪、罗经等传感器引入的误差。另外，由于ARPA设备昂贵，不能在所有的船上安装。GPS导航仪采用现代电子计算机技术，可实时计算并显示航速，航向，航迹偏差，风、流压差，还具有设置航路点、计划航线、显示到达航路点

5、的距离、时间等导航功能。　　3GPS的避碰功能　　船用雷达测定海上运动物标和静止物标的距离、方位等相对参数，通过人工标绘得到最近会遇距离(CPA)和到达最近会遇点的时间(TCPA)等避碰数据，驾驶员根据这些数据及时采取避让措施。但是，有些物标反射回波微弱，操作人员难以看清它们的回波图像，ARPA有可能对它们漏跟踪或错误跟踪而不能提供避碰数据。在气象条件恶劣时，出现严重的海浪回波干扰或雨、雪回波干扰，上述丢失物标的现象时有出现。对于未露出海面的暗礁、沉船、浅滩等潜在物标，雷达更是无能为力。根据海图和航海通告事先查出在航线附近水面危险的小物标和水

6、下的潜在障碍物，把它们作为航路点在GPS导航仪中存贮，并根据障碍物和船舶状况设置报警范围。在航行中，驾驶员可以随时检查这些物标相对于本船的距离和方位。一旦船舶进入所设定的报警范围的边界，GPS导航仪立即发出报警，驾驶员作出避让措施。　　4GPS辅助雷达定位　　雷达定位的难点是正确识别物标，对于不大熟悉雷达观测的驾驶员更是如此。若用雷达观测几个比较接近的非独立物标，由于物标回波图像边缘扩大、失真等原因，这些物标的回波图像难以清楚分开，因而观测雷达图像找不出与海图所对应的物标，或把一物标回波图像错认为另一物标的回波图像，获得错误的雷达船位或造成不

7、能允许的船位误差。又由于在海图上查找雷达回波反射点要耽误时间，因而定位是不连续、不实时的，获取船位的时间滞后于实测船位的时间。滞后时间的大、小与观测者对雷达观测的熟练程度有关。　　普通的GPS导航仪，除了直接存贮任一位置的经、纬度以外，还可输入当前位置到达雷达测量位置的距离、方位，计算并显示物标的所在位置的经、纬度。若把雷达测定的物标的距离、方位数据迅速输入GPS导航仪，根据它显示的经、纬度数据，可迅速在海图上找到对应的物标，由此作出雷达船位。用此方法取得的雷达船位比用常规法作得的船位准确、可靠，避免因识别反射物标错误而引起雷达船位错误或偏差

8、，标绘所用的时间也可明显缩短。如果将雷达测定的距离和方位数据通过接口和控制装置输入GPS导航仪，导航仪就不需人工干预直接显示相应物标所在位置的经、纬度。　　5锚位监