北斗导航及GPS技术在航海定位中的运用

北斗导航及GPS技术在航海定位中的运用

许帮伟

宁波大学 海运学院  315832

摘要：长期以来，国内海洋环境极其繁杂，且变化无常，尤其在有船舶记载的阶段，产生海损事故的船只数量不计其数，而冲撞与搁浅为产生海损事件的重要起因之一，因此，应用在航海导航体系的研究和使用为当下非常热点的话题之一。但是如果想要对北斗系统的相关情况进行深入化的分析，需要从北斗导航系统和GPS技术单历元双频模糊度解算固定率与载波相位差分动态定位精确度区别等方面进行相应的比较。结合有关研究，最终可以得知，二者之间在定位精度方面的差异性比较微小，北斗卫星导航系统可符合船舶导航的精准度诉求。

关键词：北斗导航系统；GPS技术；航海定位；应用

引言

船舶在中远海航行时，若卫星导航信号长时间受到干扰，平台惯导的定位误差将逐渐增大，反介入∕抗拒止成为技术研究的热点。专家分别对美国的反介入/区域拒止情况进行了分析。专家对GPS信号拒止环境下的滤波方法和自动测距导航做了深入研究。专家对卫星拒止环境下无人系统的关键技术进行了分析研究。也有专家对全源定位与导航理论框架、SINS/GNSS等技术进行了研究。事实上在中远海区卫星拒止环境下，利用已知位置区域的无线电发射台信号（短波、中波、长波、甚长波等），进行超视距地波、天波或波导波的信号接收，利用角度信息开展导航定位技术研究将变得十分有意义。

1 GPS导航系统原理分析

GPS导航系统主要由四个地球天线、四个MCS控制台和六个监测系统组成，其主要目标是全球定位系统数据，接收来自全球定位系统卫星的信号，从全球定位系统卫星的固定角度捕获全球定位系统卫星数据，并据此计算用户设备的计算结果。当今GPS定位技术有许多不同的方法，但原理大致相同，是用GPS卫星测量的。GPS定位位置可以根据GPS卫星的运动分为单个位置计算和相对位置计算，大多数情况下计算为伪距离。多普勒定位和载波波测量也可用于GPS定位。

2北斗导航系统定位原理

北斗导航系统使您能够准确确定位置，而北向航空器则允许传送位置信息，而北向航空器系统则有缺点，在某些领域有局限性。norden投弹瞄准仪分为空间段、用户段、地面段三个区域。北斗导航系统的空间段由几颗静止轨道卫星组成，即中轨道卫星。北斗导航系统的用户部分由终端设备、应用系统等组成。北斗导航系统的地面段由主干线、地面站和运行管理机构组成。要使用北斗导航系统确定位置，首先向航天器发送信号，向第二颗卫星发送信号，通过发射器发送信号，对信号作出反应，对信号作出反应，对信号作出反应，进行采集和分析，最后航天器向用户发送数据，以获得最终位置。

3北斗导航及GPS技术在航海定位中的运用

3.1为航海提供准确的电子地图

随着技术的发展和进步，科技共享越来越受欢迎。在航运领域，共同的电子海图科学应用为每艘船舶提供了必要的智能机器，从而确保了船舶的平稳和安全运输。海上航行中结合GPS数据使用电子海图往往需要全球卫星系统的准确实时信息，以确保电子海图的准确性、准确性和实时性，并控制向正确方向航行。第一，全球定位系统操作的连续性、准确性、实时时钟和通用性对于船舶的统一管理、规划和导航至关重要，因为它允许通过电子海图传送信息，以确定平面、三维和矢量的方向、航线、飞行点和飞行计划。第二，电子航海图是一张航海图，司机可以在其中有效地指导船舶校正。在航行过程中，全球定位系统使航运界领导人能够实时了解航行、环境和即将到来的水域。船舶的轨道将根据环境条件进行调整，以避免碰撞、搁浅和可能的极端情况，从而避免安全航行。电子海图制作是海洋控制中心有效调度每艘船舶的基础，它有助于准确的电子海图在发生紧急情况时识别船舶在海上的状况，并首次允许对船舶进行有效的海上调度，以避免确保船舶成功运行的风险。

3.2北斗卫星导航系统在船舶定位导航中的应用

(1)航行对于释放航行、改善土地退化和精确定位点至关重要。北方卫星精度的一种准时函数，提供了同步时间表和提高船舶交通通信质量的可能性。北方飞艇高度精确定位主要用于区分北方战斗，以提高北方战斗的精度。地基改进与精密点定位相结合，有助于提高船舶位置的精度。sms消息功能是一种不同于其他导航系统的功能。2)该功能主要用于紧急通信，东北地区的短期通信不限于距离和条件，以增加及时获取信息的危险；报文是必需的，双向通信用于风险处理。2012年以来，北斗导航系统已正式向外界提供区域服务，短信功能“北极光”已被用于水的故障管理。

3.3北斗与GPS导航系统定位精准度解析

全面解析北斗导航系统精准度，从而明确了能否符合航海的精确度诉求，从而深入探讨二者的定位精准度解析。通过在不相同高度的截止角下单历元双频模糊度解算稳定成功率和稳定失败率，基线长度总长约为10千米，采集样本间距为两秒。当高度截止角变得特别小的情况下，北斗和GPS导航网络单历元的双频模糊度计算固定利率差异也不会表现得比较明显，北斗导航系统固定化偏差率小于GPS，伴随着高度截止角度提升，北斗导航体系与GPS固定化偏差率呈现出显著下降趋势，此原因为伴随着高度截止角提升，可视卫星数目瞬间降低，方程计算精确度下降。但是随着北斗导航体系持续创建完备，高度截止角不断提升，依旧具备充足的可视卫星，方才可符合船舶导航固定率诉求。不仅如此，假设针对安全性诉求较低时，亦可利用北斗与GPS融合方式提升可视卫星数据进一步提升固定率。除此之外，北斗与GPS的详细比较情况需要参考下表，在这个表中，E、N均表示的是动态定位方向，只是具体方位不同，字母E表示的是东，字母N表示的是北，而字母U则表示的是高程。从表中的相关数据显示情况来看，二者之间的差异并不是非常大。

3.4遥感技术在内河航标方面的应用

内河航标管理主要包括两个方面：①结合遥感影像和WebGIS系统实现对航标的实时监控，可更加及时、全面、高效地进行航标的管理与维护，大幅减少维护成本，缩短故障响应时间，为航路安全提供保障；②采用辅助手段（如视频监控等）对航标进行监控，直接从外观上观察航标是否故障，该方式在恶劣天气下或GIS系统出现故障时，能及时应对。另外，交通运输部在2020年5月20日发布了《内河航标技术规范》，从多个方面统一了内河航标技术内容，为以后航标的制作和管理提供了统一的标准，方便航标的现代化数字化信息化管理。该规范的提出，将大量减少因航标规格不同而带来的航运安全问题，并减轻维护困难，是内河航标管理技术进步的重大举措。

结束语

北斗导航技术在全球范围导航和定位中，能够适用在各领域当中，特别是在航海领域中的使用能够极大的提高船舶航行的安全性。北斗导航系统是我国自主开发的定位和导航技术，该技术不仅促进我国航空航天事业的发展，还提升我国在国际中的影响力，随着我国针对北斗导航导航定位系统的完善，其在航海领域中能够全面实现定位导航，这将促进我国航海事业的发展。

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