GPS報(bào)告在航海航空導(dǎo)航中的應(yīng)用

1、GPS在航海航空導(dǎo)航中的應(yīng)用在航海航空導(dǎo)航中的應(yīng)用GPS在航海導(dǎo)航中的應(yīng)用在航海導(dǎo)航中的應(yīng)用l 衛(wèi)星技術(shù)用于海上導(dǎo)航可以追溯到衛(wèi)星技術(shù)用于海上導(dǎo)航可以追溯到60年代的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)年代的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)TRANSIT，但，但這種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)這種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 最初設(shè)計(jì)主要服務(wù)于極區(qū)，不能連續(xù)導(dǎo)航，其定位的時(shí)間間最初設(shè)計(jì)主要服務(wù)于極區(qū)，不能連續(xù)導(dǎo)航，其定位的時(shí)間間隔隨緯度而變化。在南北緯度隔隨緯度而變化。在南北緯度 70度以上，平均定位間隔時(shí)間不超過(guò)度以上，平均定位間隔時(shí)間不超過(guò)30分鐘，但分鐘，但在赤道附近則需要在赤道附近則需要90分鐘；分鐘；l 80年代發(fā)射的第年代發(fā)射的第 二代和第三代

2、二代和第三代TRANSIT衛(wèi)星衛(wèi)星NAVARS和和OSCARS彌補(bǔ)了這種不彌補(bǔ)了這種不足，但仍需足，但仍需10至至15分鐘。此外分鐘。此外 采用的多仆勒測(cè)速技術(shù)也難以提高定位精度（需采用的多仆勒測(cè)速技術(shù)也難以提高定位精度（需要準(zhǔn)確知道船舶的速度），主要用于要準(zhǔn)確知道船舶的速度），主要用于 2維導(dǎo)航。維導(dǎo)航。l GPS系統(tǒng)的出現(xiàn)克服了系統(tǒng)的出現(xiàn)克服了TRANSIT系統(tǒng)的局限性，不僅精度高、可連續(xù)導(dǎo)航、有系統(tǒng)的局限性，不僅精度高、可連續(xù)導(dǎo)航、有很強(qiáng)的抗干擾能力；很強(qiáng)的抗干擾能力； 而且能提供七維的時(shí)空位置速度信息。在最初的實(shí)驗(yàn)性導(dǎo)而且能提供七維的時(shí)空位置速度信息。在最初的實(shí)驗(yàn)性導(dǎo)航設(shè)備測(cè)試中，航設(shè)

3、備測(cè)試中，GPS就展示了其能代替就展示了其能代替 TRANSIT和路基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，在航和路基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，在航海導(dǎo)航中發(fā)揮劃時(shí)代的作用。今天很難想象哪一條船舶海導(dǎo)航中發(fā)揮劃時(shí)代的作用。今天很難想象哪一條船舶 不裝備不裝備GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)和設(shè)備，航海應(yīng)用已名副其實(shí)成為設(shè)備，航海應(yīng)用已名副其實(shí)成為GPS導(dǎo)航應(yīng)用的最大用戶，這是其他導(dǎo)航應(yīng)用的最大用戶，這是其他 任何領(lǐng)域任何領(lǐng)域的用戶都難以比擬的。的用戶都難以比擬的。天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室GPS航海導(dǎo)航用戶繁多，其分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，若按照航航海導(dǎo)航用戶繁多，其分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，若按照航路

4、類(lèi)型劃分、路類(lèi)型劃分、GPS航海導(dǎo)航可以分為五大類(lèi)：航海導(dǎo)航可以分為五大類(lèi)：l 遠(yuǎn)洋導(dǎo)航遠(yuǎn)洋導(dǎo)航l 海岸導(dǎo)航海岸導(dǎo)航l 港口導(dǎo)航港口導(dǎo)航l 內(nèi)河導(dǎo)航內(nèi)河導(dǎo)航l 湖泊導(dǎo)航湖泊導(dǎo)航天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室GPS在航海導(dǎo)航中的應(yīng)用在航海導(dǎo)航中的應(yīng)用天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 按照導(dǎo)航系統(tǒng)的功能劃分大致有按照導(dǎo)航系統(tǒng)的功能劃分大致有以下幾類(lèi)以下幾類(lèi)：l自主導(dǎo)航：自主導(dǎo)航：向用戶提供向用戶提供位置、航速、航向和時(shí)間信息位置、航速、航向和時(shí)間信息，也可包括海圖航，也可包括海圖航跡顯示，跡顯示，不需通信系統(tǒng)不需通信系統(tǒng)。

5、適應(yīng)于任何海面、湖面和內(nèi)河上航行的船舶，適應(yīng)于任何海面、湖面和內(nèi)河上航行的船舶，從大型遠(yuǎn)洋貨輪到私人游艇。從大型遠(yuǎn)洋貨輪到私人游艇。l港口管理和進(jìn)港引導(dǎo)：港口管理和進(jìn)港引導(dǎo)：該系統(tǒng)需要該系統(tǒng)需要雙向數(shù)據(jù)雙向數(shù)據(jù)/話音通信話音通信，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的精度要求高，的精度要求高， 要采用差分要采用差分GPS和其他增強(qiáng)技術(shù)。和其他增強(qiáng)技術(shù)。l航路交通管理系統(tǒng)：航路交通管理系統(tǒng)：這類(lèi)系統(tǒng)與這類(lèi)系統(tǒng)與2類(lèi)似，但主要用于近海和內(nèi)陸河航類(lèi)似，但主要用于近海和內(nèi)陸河航路上的船舶導(dǎo)航和管理，通常需要衛(wèi)星通訊路上的船舶導(dǎo)航和管理，通常需要衛(wèi)星通訊 系統(tǒng)支持。系統(tǒng)支持。l跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)：跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)：有些系統(tǒng)需要

6、給出導(dǎo)航參量和雙向數(shù)據(jù)有些系統(tǒng)需要給出導(dǎo)航參量和雙向數(shù)據(jù)/話音通訊，如話音通訊，如緝私艇。而有時(shí)則不需要給出緝私艇。而有時(shí)則不需要給出 導(dǎo)航參量，如用于私人游艇防盜，僅需要導(dǎo)航參量，如用于私人游艇防盜，僅需要單向數(shù)據(jù)通訊。單向數(shù)據(jù)通訊。l緊急救援系統(tǒng)：緊急救援系統(tǒng)：需要雙向數(shù)據(jù)需要雙向數(shù)據(jù)/話音通信，要求話音通信，要求 響應(yīng)時(shí)間快、定位精度響應(yīng)時(shí)間快、定位精度高。高。lGPS/聲納組合用于水下機(jī)器人導(dǎo)航：聲納組合用于水下機(jī)器人導(dǎo)航：如可用于遠(yuǎn)洋捕撈，如可用于遠(yuǎn)洋捕撈， 漁船作漁船作業(yè)引導(dǎo)。業(yè)引導(dǎo)。天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室所采用的導(dǎo)航技術(shù)主要有：所采用

7、的導(dǎo)航技術(shù)主要有： lGPS（GNSS）l聲納技術(shù)聲納技術(shù)lINSl航海圖航海圖l無(wú)線電導(dǎo)航技術(shù)無(wú)線電導(dǎo)航技術(shù)l圖象匹配技術(shù)圖象匹配技術(shù) 所采用通信技術(shù)主要有：所采用通信技術(shù)主要有：lFM和和TV副載波單向數(shù)據(jù)副載波單向數(shù)據(jù)/話音通信話音通信l信標(biāo)臺(tái)網(wǎng)雙向數(shù)據(jù)通信信標(biāo)臺(tái)網(wǎng)雙向數(shù)據(jù)通信l集群通信集群通信l蜂窩通信蜂窩通信l陸基移動(dòng)數(shù)字通信陸基移動(dòng)數(shù)字通信l衛(wèi)星移動(dòng)通信衛(wèi)星移動(dòng)通信l流量余跡通信等流量余跡通信等 GPS航空導(dǎo)航應(yīng)用航空導(dǎo)航應(yīng)用l 盡管從純技術(shù)革新和進(jìn)步的意義上講，第一代盡管從純技術(shù)革新和進(jìn)步的意義上講，第一代TRANSIT衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)了 導(dǎo)航技術(shù)的新紀(jì)元。導(dǎo)航

8、技術(shù)的新紀(jì)元。但但TRANSIT并未在航空導(dǎo)航領(lǐng)域得到應(yīng)用，衛(wèi)星導(dǎo)并未在航空導(dǎo)航領(lǐng)域得到應(yīng)用，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)航技術(shù) 真正用于航空導(dǎo)航可以說(shuō)是始于真正用于航空導(dǎo)航可以說(shuō)是始于GPS系統(tǒng)。系統(tǒng)。70年代初期，當(dāng)年代初期，當(dāng)GPS計(jì)劃計(jì)劃 正在醞釀和方案論證階段，有正在醞釀和方案論證階段，有人就提出用有限的人就提出用有限的GPS衛(wèi)星和高度表組合實(shí)現(xiàn)飛機(jī)導(dǎo)衛(wèi)星和高度表組合實(shí)現(xiàn)飛機(jī)導(dǎo)航、航、 進(jìn)場(chǎng)和起飛，并進(jìn)行了大量的仿真研究。進(jìn)場(chǎng)和起飛，并進(jìn)行了大量的仿真研究。l GPS和一種接收機(jī)自主完善性監(jiān)測(cè)（和一種接收機(jī)自主完善性監(jiān)測(cè)（RAIM）的技術(shù)以）的技術(shù)以及廣域增強(qiáng)系統(tǒng)能滿足洋區(qū)航路對(duì)及廣域增強(qiáng)系統(tǒng)能滿足

9、洋區(qū)航路對(duì)GPS的導(dǎo)航精度、完的導(dǎo)航精度、完善性善性 和可用性的要求，而且精度也能滿足大陸空域航和可用性的要求，而且精度也能滿足大陸空域航路的要求。路的要求。航路導(dǎo)航：航路導(dǎo)航：進(jìn)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)/著陸著陸包括非精密進(jìn)場(chǎng)包括非精密進(jìn)場(chǎng)/著陸、著陸、CAT-1、2、3類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)/著陸。著陸。GPS及及其廣域增強(qiáng)系統(tǒng)完全其廣域增強(qiáng)系統(tǒng)完全 滿足非精密進(jìn)場(chǎng)滿足非精密進(jìn)場(chǎng)/著陸對(duì)清度、完善性和可著陸對(duì)清度、完善性和可用性的要求；再用局域偽距差分技術(shù)用性的要求；再用局域偽距差分技術(shù)/系統(tǒng)增強(qiáng)，系統(tǒng)增強(qiáng)， 能滿足能滿足CAT-1、2類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)的要求。目前實(shí)驗(yàn)表明，采用載波相位差分技術(shù)，類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)的要求。目

10、前實(shí)驗(yàn)表明，采用載波相位差分技術(shù)，精度可達(dá)到精度可達(dá)到 CAI-3b類(lèi)的要求?？梢钥隙?，各種增強(qiáng)和組合系統(tǒng)類(lèi)的要求?？梢钥隙ǎ鞣N增強(qiáng)和組合系統(tǒng)（如（如LAAS、WAAS、INS等）與等）與GPS將成為進(jìn)場(chǎng)將成為進(jìn)場(chǎng)/ 著陸的主要手著陸的主要手段，儀表著陸將最終被取代。由于段，儀表著陸將最終被取代。由于GPS著陸系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)著陸系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)需復(fù)雜的地面支持需復(fù)雜的地面支持 系統(tǒng)，它將適合于任何機(jī)場(chǎng)，包括私人機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)，它將適合于任何機(jī)場(chǎng)，包括私人機(jī)場(chǎng)和山區(qū)機(jī)場(chǎng)。理論上，和山區(qū)機(jī)場(chǎng)。理論上，GPS著陸系統(tǒng)可以引導(dǎo)著陸系統(tǒng)可以引導(dǎo) 飛機(jī)沿著任意一飛機(jī)沿著任意一條飛行剖面和進(jìn)場(chǎng)路徑著陸，這就增

11、強(qiáng)了各種機(jī)場(chǎng)著陸的靈活條飛行剖面和進(jìn)場(chǎng)路徑著陸，這就增強(qiáng)了各種機(jī)場(chǎng)著陸的靈活性和盲降能力。性和盲降能力。場(chǎng)面監(jiān)視和管理場(chǎng)面監(jiān)視和管理l包括終端飛行管理和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視包括終端飛行管理和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視/管理。管理。場(chǎng)面監(jiān)視和管理的目的就是場(chǎng)面監(jiān)視和管理的目的就是 要減少起飛和要減少起飛和進(jìn)場(chǎng)滯留時(shí)間，監(jiān)視和調(diào)度機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)、進(jìn)場(chǎng)滯留時(shí)間，監(jiān)視和調(diào)度機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)、車(chē)輛和人員，最大效率地利用終端車(chē)輛和人員，最大效率地利用終端 空間和空間和機(jī)場(chǎng)，以保證飛行安全。機(jī)場(chǎng)，以保證飛行安全。GPS、數(shù)字地圖、數(shù)字地圖和數(shù)字通信鏈為開(kāi)發(fā)先進(jìn)的場(chǎng)面導(dǎo)航、通和數(shù)字通信鏈為開(kāi)發(fā)先進(jìn)的場(chǎng)面導(dǎo)航、通信和信和 監(jiān)視系統(tǒng)提供了全新的

12、技術(shù)，可以確監(jiān)視系統(tǒng)提供了全新的技術(shù)，可以確信基于信基于GPS/數(shù)字地圖的場(chǎng)面監(jiān)視和管理將數(shù)字地圖的場(chǎng)面監(jiān)視和管理將為機(jī)場(chǎng)帶來(lái)很大為機(jī)場(chǎng)帶來(lái)很大 效益。效益。航路監(jiān)視航路監(jiān)視l目前的監(jiān)視是一種非相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)，主要是目前的監(jiān)視是一種非相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)，主要是利用各種雷達(dá)系統(tǒng)，可以和機(jī)載利用各種雷達(dá)系統(tǒng)，可以和機(jī)載 導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)互成備份。互成備份。GPS和航空移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)的出現(xiàn)和航空移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)的出現(xiàn) ，將改變這種傳統(tǒng)的監(jiān)視方法，機(jī)載，將改變這種傳統(tǒng)的監(jiān)視方法，機(jī)載GPS導(dǎo)導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)通信自動(dòng)報(bào)告自己的位置這種航系統(tǒng)通過(guò)通信自動(dòng)報(bào)告自己的位置這種“自動(dòng)自動(dòng) 相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)ADS” 飛行試

13、驗(yàn)與測(cè)試飛行試驗(yàn)與測(cè)試l在新機(jī)型、新機(jī)載設(shè)備、機(jī)載武器系統(tǒng)在新機(jī)型、新機(jī)載設(shè)備、機(jī)載武器系統(tǒng)或地面服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、定型、測(cè)試中，或地面服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、定型、測(cè)試中， 基于基于GPS的飛行狀態(tài)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)或可的飛行狀態(tài)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)或可作為基準(zhǔn)，可比較的輔助設(shè)備將使飛行作為基準(zhǔn)，可比較的輔助設(shè)備將使飛行試驗(yàn)及數(shù)據(jù)試驗(yàn)及數(shù)據(jù) 處理和飛行測(cè)試變的簡(jiǎn)單和處理和飛行測(cè)試變的簡(jiǎn)單和節(jié)省開(kāi)支。節(jié)省開(kāi)支。 特種飛機(jī)的應(yīng)用特種飛機(jī)的應(yīng)用l航空母艦上飛機(jī)著艦航空母艦上飛機(jī)著艦/起飛導(dǎo)引系統(tǒng)，直升機(jī)起飛導(dǎo)引系統(tǒng)，直升機(jī)臨時(shí)起降導(dǎo)引、軍用飛機(jī)的編隊(duì)、臨時(shí)起降導(dǎo)引、軍用飛機(jī)的編隊(duì)、 突防、空突防、空中加油、空中搜索與救援等。

14、中加油、空中搜索與救援等。 航測(cè)航測(cè)l除了一般飛機(jī)要求的導(dǎo)航、起降功能外，用于除了一般飛機(jī)要求的導(dǎo)航、起降功能外，用于航測(cè)的飛機(jī)還需要提供記載測(cè)量航測(cè)的飛機(jī)還需要提供記載測(cè)量 或攝影設(shè)備或攝影設(shè)備的位置及時(shí)信息交聯(lián)、數(shù)據(jù)記錄及事后處理。的位置及時(shí)信息交聯(lián)、數(shù)據(jù)記錄及事后處理。其他應(yīng)用其他應(yīng)用l 如飛行訓(xùn)練、校驗(yàn)如飛行訓(xùn)練、校驗(yàn)ILS系統(tǒng)等。盡管在目前的系統(tǒng)等。盡管在目前的DGPS進(jìn)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)/著陸演示飛行中，大都用著陸演示飛行中，大都用 ITS作為基準(zhǔn)系統(tǒng)來(lái)作為基準(zhǔn)系統(tǒng)來(lái)評(píng)估評(píng)估DGPS著陸系統(tǒng)的能力，但事實(shí)上，著陸系統(tǒng)的能力，但事實(shí)上，DGPS的精的精度要優(yōu)于度要優(yōu)于ILS系統(tǒng)。在系統(tǒng)。在 ILS沒(méi)有關(guān)閉之前，用沒(méi)有關(guān)閉之前，用DGPS