GPS的航海導航應用

衛星技術用于海上導航可以追溯到60年代的第一代衛星導航系統TRANSIT，但這種衛星導航系統最初設計主要服務于極區，不能連續導航，其定位的時間間隔隨緯度而變化。在南北緯度70度以上，平均定位間隔時間不超過30分鐘，但在赤道附近則需要90分鐘，80年代發射的第二代和第三代TRANSIT衛星NAVARS和OSCARS彌補了這種不足，但仍需10至15分鐘。此外采用的多仆勒測速技術也難以提高定位精度（需要準確知道船舶的速度），主要用于2維導航。

GPS系統的出現克服了TRANSIT系統的局限性，不僅精度高、可連續導航、有很強的抗干擾能力； 而且能提供七維的時空位置速度信息。在最初的實驗性導航設備測試中，GPS就展示了其能代替 TRANSIT和路基無線電導航系統，在航海導航中發揮劃時代的作用。今天很難想象哪一條船舶 不裝備GPS導航系統和設備，航海應用已名副其實成為GPS導航應用的最大用戶，這是其他任何領域的用戶都難以比擬的。

GPS航海導航用戶繁多，其分類標準也各不相同，若按照航路類型劃分、GPS航海導航可以分為五大類：遠洋導航；海岸導航；港口導航；內河導航；湖泊導航。

不同階段或區域，對航行安全要求也因環境不同而各異,但都是為了保證最小航行交通沖突，最有效地利用日益擁擠的航路，保證航行安全，提高交通運輸效益，節約能源。按照導航系統的功能劃分大致有以下幾類：

1、自主導航

自主導航系統適于上述五種航路的任何一種，它基本上是一種單純的導航系統，其主要特征 是僅向用戶提供位置、航速、航向和時間信息，也可包括海圖航跡顯示，不需通信系統。 適應于任何海面、湖面和內河上航行的船舶，從大型遠洋貨輪到私人游艇。

2、港口管理和進港引導

這種系統主要用在港口/碼頭的船舶調度管理、進港船舶引導，以確保港口/碼頭航行的 安全和秩序。該系統需要雙向數據/話音通信，以便于領航員引導船舶；港區情境/海圖顯示， 以表明停泊的船舶和可利用的進港航線，避免沖撞。這種系統對導航系統的精度要求高， 要采用差分GPS和其他增強技術。

3、航路交通管理系統

這類系統與2類似，但主要用于近海和內陸河航路上的船舶導航和管理，通常需要衛星通訊系統支持，如INMARSAT等。

4、跟蹤監視系統

這類系統主要用于海上巡邏艇、緝私艇及各種游艇，特別是私人游艇以防盜。根據具體的使用對象，有些系統需要給出導航參量和雙向數據/話音通訊，如緝私艇。而有時則不需要給出 導航參量，如用于私人游艇防盜，僅需要單向數據通訊，一旦發生被盜，游艇上的導航系統 不斷把自己的位置和航向送到有關中心，以便于跟蹤。

5、緊急救援系統

系統也包括兩棲飛機，直升機和陸地車輛。它適應于所有五類航路，用于搜尋和救援各種海面、湖面、內河上的遇險、遇難船舶和人員。這類系統需要雙向數據/話音通信，要求 響應時間快、定位精度高。

6、GPS/聲納組合用于水下機器人導航

該類組合系統可用于水下管道鋪設和維修（需要視覺系統），水文測量以及其它海下作業，如用于港口/碼頭水下勘測，以便于進場航道阻塞物清除，保證航道暢通，也可用于遠洋捕撈，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

無線電導航技術；

圖象匹配技術；

其它技術。

所采用通信技術主要有：

FM和TV副載波單向數據/話音通信；

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5種通信技術主要用于近海、內河和湖泊區域。

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