gps在航海領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

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1、GPS在航海領(lǐng)域中的應(yīng)用研究專業(yè)：航海技術(shù)學(xué)生姓名：曾文俊指導(dǎo)教師：游泳濤重慶交通大學(xué)航海學(xué)院前　言全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem-GPS),是美國(guó)經(jīng)歷20多年研究開發(fā)而成的。它為全球用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。隨著GPS系統(tǒng)正式建成并全面運(yùn)行使用,各國(guó)的用戶越來(lái)越多,使用范圍越來(lái)越廣。目前GPS定位與導(dǎo)航功能已廣泛用于艦船和飛機(jī),精密測(cè)繪、作戰(zhàn)訓(xùn)練、海洋捕撈、資源開發(fā)等。近幾年來(lái),車輛導(dǎo)航與跟蹤在農(nóng)業(yè)、公安和旅游等方面也已廣泛應(yīng)用。GPS尤其在航海中的應(yīng)用,已經(jīng)被航海人員所接受和重視。本文根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)GPS定位系統(tǒng)、GP

2、S在航海領(lǐng)域中的應(yīng)用研究成果，借鑒他們的成功經(jīng)驗(yàn)，從航海定位與導(dǎo)航的角度出發(fā)，深入分析GPS定位原理、在航海領(lǐng)域的應(yīng)用情況以及在現(xiàn)代導(dǎo)航信息系統(tǒng)中的作用。GPS系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,特別是在船舶導(dǎo)航方面的應(yīng)用定位技術(shù),GPS定位可以分為絕對(duì)定位和差分定位兩類,一般都是采用絕對(duì)定位的方法,其原理是GPS接收機(jī)通過(guò)接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的電磁波信號(hào),利用一組衛(wèi)星的偽距、星歷和衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的,同時(shí)還必須獲得用戶時(shí)鐘差,要獲得GPS接收機(jī)的位置，衛(wèi)星的個(gè)數(shù)必須是4顆或4顆以上。GPS定位產(chǎn)生的誤差包括以下幾種：與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差,包括衛(wèi)星星歷誤差,衛(wèi)星時(shí)鐘誤差。與GPS傳播信號(hào)有關(guān)的誤

3、差，包括電離層折射誤差,對(duì)流層折射誤差、多路徑效應(yīng)。GPS接收機(jī)產(chǎn)生的誤差，包括內(nèi)部噪聲、通道延遲、環(huán)境電磁噪聲引起的誤差等。GPS一般以碼偽距或者載波相位為觀測(cè)量,根據(jù)用戶對(duì)定位的精度要求,采用單點(diǎn)定位或相對(duì)定位原理,為用戶提供信息其中,利用碼相位碼得到偽距的方法應(yīng)用最早,但定位精度差加密的碼定位精度雖高,但只有美國(guó)核準(zhǔn)的軍方和選定的政府部門用戶才能使用一般來(lái)講,軍用碼用戶利用可獲得米級(jí)的實(shí)時(shí)定位精度,而民用碼的實(shí)時(shí)定位精度為左右因此船用大多精度為左右,這個(gè)精度對(duì)航行于海洋區(qū)域的船舶定位是足夠的但是對(duì)于航行于港區(qū)或狹窄水域的船舶,惡劣的天氣中航行的船舶會(huì)造成航行中斷或發(fā)生碰撞事故這樣就提

4、出了一個(gè)問(wèn)題,采取什么樣的方法能夠有效的提高定位的精度。GPS系統(tǒng)在如今的航海行業(yè)中發(fā)揮著日益重要的作用，包括用于導(dǎo)航報(bào)警（走錨報(bào)警、到達(dá)航路點(diǎn)報(bào)警、偏航報(bào)警、進(jìn)入設(shè)置范圍報(bào)警）、用GPS航跡向校正磁羅經(jīng)自差、用于航線繪制等。另外，GPS配合電子海圖使用時(shí)為電子海圖提供了重要的船位信息，導(dǎo)航數(shù)據(jù)。GPS與電子海圖配合使用使航行更方便、更安全。不僅使得獲取實(shí)時(shí)船位；航速、航向極其容易；而且與電子海圖等高新技術(shù)結(jié)合起來(lái)，為船舶的自動(dòng)駕駛、為極大改善進(jìn)出港船舶的管理與監(jiān)控，均提供了空前的可能性。GPS與雷達(dá)配合使用能迅速準(zhǔn)確標(biāo)繪雷達(dá)船位，更好的保證航行安全。GPS系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍事和民用等眾多

5、領(lǐng)域。機(jī)載動(dòng)態(tài)差分GPS應(yīng)用于航測(cè)，在德國(guó)和加拿大已取得了成功，用載波相位差分測(cè)出每個(gè)攝影中心的三維坐標(biāo)，而不再需要外控點(diǎn)測(cè)量，取得了良好的效果。GPS在汽車導(dǎo)航和交通管理中也起到重要作用。GPS是近年來(lái)開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及高等級(jí)公路的快速修建和GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，其在道現(xiàn)代導(dǎo)航信息系統(tǒng)中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛和深入，并發(fā)揮出更大的作用。本文擬采用以下幾種研究方法：1、文獻(xiàn)研究法2、實(shí)證研究法3、觀察法4、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法。具體實(shí)施方案：1、查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于GPS與航海領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)、報(bào)刊雜志、論文等，獲取課題需要

6、資料。2、根據(jù)所學(xué)知識(shí)和老師指導(dǎo)觀察、研究現(xiàn)有GPS，掌握GPS主要原理，組成等。3、根據(jù)實(shí)踐、理論，提出現(xiàn)有GPS缺陷或不足，提出改良設(shè)想，利用儀器、資料等進(jìn)行研究論證。4、通過(guò)以上具體方案歸納、分析、總結(jié)此課題內(nèi)容。通過(guò)這篇論文的構(gòu)思，并翻閱了大量的資料，本人想要更深程度的搞清楚GPS的定位原理、精度和優(yōu)缺點(diǎn)以及GPS在航海上的應(yīng)用，以便航海人員對(duì)GPS有更深刻的了解，并熟悉其在航海上的應(yīng)用，做到充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，避開其缺點(diǎn)，以保障海上航行的安全和提高營(yíng)運(yùn)效率。目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論11.1課題研究的目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3論文研究工作及主要工作成果3第

7、2章GPS定位系統(tǒng)42.1航海導(dǎo)航系統(tǒng)及其發(fā)展現(xiàn)狀42.2GPS系統(tǒng)的組成52.2.1空間星座部分62.2.2地面控制部分62.2.3用戶設(shè)備部分72.3GPS系統(tǒng)導(dǎo)航定位原理82.3.1基本概念82.3.2偽距測(cè)量原理82.4GPS衛(wèi)星信號(hào)10第3章GPS定位精度及誤差123.1GPS定位誤差來(lái)源123.2GPS誤差對(duì)船舶定位的影響及措施123.2.1船用GPS定位方式133.2.2船用GPS精度提高措施13第4章GP