舰艇导航与定位

舰艇导航就是引导舰艇按照计划航线航行。具体地说，舰艇导航就是在舰艇航行中不断地测定舰艇的位置、速度、航向等要素，并根据測量的结果操纵舰艇按计划的航线航行。在这个导航过程中，最核心的技术就是定位。舰艇导航技术主要包括惯性导航、卫星导航、无线电导航、组合导航等。这里介绍一下应用最为广泛的卫星导航系统。 　　卫星导航。利用卫星发布的电文实施觫艇定位并导航。以美国1993年全面组网使用的第二代卫星导航系统——导航星全球定位系统(简称GPS)为代表，证明了卫星导航的无比优越性。 GPS系统可在全球范围内，全天候地为用户提供实时的、连续的、高精度的三维位置、三维速度和时间信息;GPS定位速度快，定位精度高，没有累积误差。如GPS采用精确授时和測距定位技术，其定位精度5 ~ 20米，如采用差分等技术，精度会更高，完全满足各种舰艇精密导航的需要，该系统可靠性髙。卫星轨道髙达20 000千米，不易受损坏，即使地面控制站网被破坏， 导航卫星仍能提供14天的导航定位信息。该系统的用户数量不受限制，而且用户只需花不多的钱置一台接收机就可以得到该系 统提供的导航定位服务，其经济效益十分可观。整个系统由空间、地面控制和用户设备三大部分组成。空间部分由24颗在轨道运行的导航卫星组成，它们按照一定的间距分布在地球的6个轨道平面上。 　　根据导航定位要求可保证在地球的任何地方、任何时间都能同时收到4颗以上卫星发射的信号，卫星的髙度为20 200千米， 运行周期12小时，重约844千克，由太阳能供电。卫星可以向广大用户连续不断地发送导航定位信号，并在飞越地面控制站上空时，接收地面监控系统发送的监控指令和卫星导航电文和其他相关信息。地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。它负责收集监控站的测量数据，计箅每颗卫星的导航电文，并定时注人到各颗卫星。GPS接收机根据不同用户的要求， 分为导航型、测量型、定时型等多种型号。卫星导航系统除了美国的GPS外，还有苏联建立的自己的全球卫星导航系统GLONASS，该系统的工作原理和美国类似，但在卫星轨道、 工作频率和伪随机噪声码等几个方面都有较大的差别。近年来， 欧洲也在积极筹措建立新的卫星导航系统，称为伽利略系统，原理与GPS和GLONASS基本相同。 　　我国于近期研制成功了 “双星定位系统”，这也是一种卫星 导航系统。它由3颗“北斗一号”地球同步轨道卫星、地面应用 系统和測控系统组成。系统服务区域为东经70°〜145°.;北纬 5°〜55°。地面监控系统是整个系统的核心和中枢，负责为所有使用系统的用户提供定位计箅和信息交换服务。双星定位系统的优点是：定位精度比GPS的采用C/A码高，有文字通讯能力， 地面中心站可以掌握用户的位置，便于对舰艇实施调度指挥。特别是与GPS、GLONASS、伽利略等相比，双星系统的费用低得多。缺点是：不能连续定位，跟踪速度低，用户数量受限等。目前，国际上又在计划建立GNSS卫星全球导航系统，用GPS、GLONASS加上国际海事卫星公司的INMARSAT——3卫星构成，将来还将加入几颗地球同步卫星。这样一方面可以打破美国独覇卫星导航系统的被动局面，同时可使用户更好地改善实时定位精度和增强数据的可靠性。