GPS的航海導航應用

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衛星(xing)技術(shu)用于海上導航(hang)可(ke)以追溯到60年代(dai)(dai)(dai)的(de)(de)第一(yi)代(dai)(dai)(dai)衛星(xing)導航(hang)系統TRANSIT，但這種衛星(xing)導航(hang)系統最初設計主要(yao)(yao)服務(wu)于極區(qu)，不(bu)能連(lian)續導航(hang)，其定位的(de)(de)時間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔隨緯度(du)(du)而變化。在南(nan)北緯度(du)(du)70度(du)(du)以上，平均定位間(jian)(jian)隔時間(jian)(jian)不(bu)超(chao)過30分鐘，但在赤道(dao)附近則需(xu)要(yao)(yao)90分鐘，80年代(dai)(dai)(dai)發射的(de)(de)第二代(dai)(dai)(dai)和第三代(dai)(dai)(dai)TRANSIT衛星(xing)NAVARS和OSCARS彌補了這種不(bu)足，但仍需(xu)10至(zhi)15分鐘。此外采用的(de)(de)多仆勒測速(su)技術(shu)也(ye)難以提高定位精度(du)(du)（需(xu)要(yao)(yao)準確知道(dao)船舶(bo)的(de)(de)速(su)度(du)(du)），主要(yao)(yao)用于2維導航(hang)。

GPS系統(tong)的(de)(de)出現克服了TRANSIT系統(tong)的(de)(de)局限性，不(bu)僅精度高(gao)、可連續導航(hang)(hang)、有很強的(de)(de)抗干擾能(neng)力(li)； 而且能(neng)提供(gong)七維(wei)的(de)(de)時空(kong)位置速度信息。在最初的(de)(de)實驗性導航(hang)(hang)設備(bei)測試中，GPS就展示了其(qi)能(neng)代(dai)替 TRANSIT和(he)路(lu)基無線電導航(hang)(hang)系統(tong)，在航(hang)(hang)海(hai)導航(hang)(hang)中發揮劃(hua)時代(dai)的(de)(de)作用。今(jin)天很難想(xiang)象哪(na)一條船舶 不(bu)裝備(bei)GPS導航(hang)(hang)系統(tong)和(he)設備(bei)，航(hang)(hang)海(hai)應用已名(ming)副其(qi)實成為GPS導航(hang)(hang)應用的(de)(de)最大用戶，這是其(qi)他(ta)任何領域的(de)(de)用戶都(dou)難以比(bi)擬的(de)(de)。

GPS航海導航用戶繁多，其分(fen)類標(biao)準也各不(bu)相同(tong)，若(ruo)按照航(hang)(hang)路類型劃(hua)分(fen)、GPS航(hang)(hang)海(hai)導(dao)航(hang)(hang)可以(yi)分(fen)為五大類：遠洋導(dao)航(hang)(hang)；海(hai)岸導(dao)航(hang)(hang)；港口(kou)導(dao)航(hang)(hang)；內(nei)河導(dao)航(hang)(hang)；湖泊導(dao)航(hang)(hang)。

不同階段或區(qu)域，對航(hang)行安(an)全要(yao)求(qiu)也因(yin)環境不同而各異,但都是為了(le)保(bao)證最(zui)小航(hang)行交(jiao)通沖突，最(zui)有效(xiao)地利(li)用日益擁(yong)擠的(de)航(hang)路，保(bao)證航(hang)行安(an)全，提(ti)高交(jiao)通運輸效(xiao)益，節約能(neng)源。按照導航(hang)系統的(de)功能(neng)劃分大致有以下(xia)幾類：

1、自主導航

自(zi)主導航(hang)(hang)(hang)系統適(shi)于(yu)上述(shu)五種航(hang)(hang)(hang)路的(de)任何(he)一種，它基本上是(shi)(shi)一種單純的(de)導航(hang)(hang)(hang)系統，其主要特征 是(shi)(shi)僅向用戶提供位(wei)置、航(hang)(hang)(hang)速、航(hang)(hang)(hang)向和時(shi)間信(xin)息，也可包括海(hai)圖航(hang)(hang)(hang)跡顯示，不(bu)需通信(xin)系統。 適(shi)應于(yu)任何(he)海(hai)面、湖面和內河上航(hang)(hang)(hang)行(xing)的(de)船(chuan)舶(bo)，從大(da)型(xing)遠洋(yang)貨輪到私人游艇。

2、港口管理和進港引導

這種系統(tong)主要(yao)(yao)(yao)用在港(gang)(gang)口(kou)/碼頭(tou)的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)調度(du)管(guan)理、進(jin)港(gang)(gang)船(chuan)舶(bo)(bo)引導，以(yi)確保港(gang)(gang)口(kou)/碼頭(tou)航(hang)行(xing)的(de)(de) 安全(quan)和(he)(he)秩(zhi)序。該系統(tong)需要(yao)(yao)(yao)雙向數據/話音通信，以(yi)便于領航(hang)員(yuan)引導船(chuan)舶(bo)(bo)；港(gang)(gang)區情境/海(hai)圖顯示， 以(yi)表(biao)明停泊的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)和(he)(he)可利用的(de)(de)進(jin)港(gang)(gang)航(hang)線，避免沖(chong)撞。這種系統(tong)對導航(hang)系統(tong)的(de)(de)精(jing)度(du)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)高， 要(yao)(yao)(yao)采用差分GPS和(he)(he)其他增(zeng)強(qiang)技術。

3、航路交通管理系統

這類系統(tong)與2類似(si)，但主要用于近海和內(nei)陸河航路上的船(chuan)舶(bo)導航和管理，通常需要衛(wei)星(xing)通訊系統(tong)支持，如(ru)INMARSAT等。

4、跟蹤監視系統

這(zhe)類系(xi)統主(zhu)要用于海上巡(xun)邏艇、緝私(si)(si)艇及各種游艇，特(te)別是私(si)(si)人游艇以防盜(dao)。根據(ju)具體的(de)使用對(dui)象(xiang)，有些(xie)系(xi)統需(xu)(xu)要給出(chu)導航參量和(he)雙向(xiang)數據(ju)/話音(yin)通(tong)訊(xun)(xun)，如緝私(si)(si)艇。而有時則不(bu)需(xu)(xu)要給出(chu) 導航參量，如用于私(si)(si)人游艇防盜(dao)，僅需(xu)(xu)要單向(xiang)數據(ju)通(tong)訊(xun)(xun)，一旦發生被盜(dao)，游艇上的(de)導航系(xi)統 不(bu)斷把(ba)自己的(de)位(wei)置(zhi)和(he)航向(xiang)送到有關中(zhong)心，以便于跟(gen)蹤。

5、緊急救援系統

系(xi)統(tong)也包括兩棲飛(fei)機，直升(sheng)機和陸(lu)地車輛(liang)。它適應(ying)于(yu)所有五類航路，用于(yu)搜尋和救援各種(zhong)海面、湖面、內(nei)河上的(de)遇險、遇難船舶和人員。這類系(xi)統(tong)需要雙向數據/話音通(tong)信，要求 響應(ying)時間快、定(ding)位(wei)精度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該類(lei)組合系統可(ke)用(yong)(yong)(yong)于水下管道鋪設和維修（需要視覺系統），水文測(ce)量以(yi)及其它海下作業，如用(yong)(yong)(yong)于港口/碼(ma)頭水下勘測(ce)，以(yi)便于進場航道阻(zu)塞物清除，保(bao)證(zheng)航道暢通，也可(ke)用(yong)(yong)(yong)于遠洋捕撈，漁船作業引導等。

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

無線電(dian)導航技術(shu)；

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(dan)向數據/話音(yin)通(tong)信(xin)；

信標臺網雙向數據通信；

集群通信；

蜂窩通信；

陸基移動數字通信；

衛星移動通信；

流量余跡通信等。

前(qian)5種通(tong)信技術(shu)主要用于(yu)近海、內河和湖泊區域。