GPS在海上风电导航技术 [上一篇] [下一篇]

[ 2012-12-20 9:10:51 | 作者:李桂炎 | 出处:原创 | 天气:多云 ] 字体:

GPS在海上风电导航技术

GPS卫星导航技术用于海上导航可以追溯到60年代的第一代卫星导航系统TRANSIT(运行星),但这种卫星导航系统最初设计主要服务于极区,不能连续导航,其定位的时间间隔随纬度而变化。在南北纬度70度以上,平均定位间隔时间不超过30分钟,但在赤道附近则需要90分钟,80年代发射的第二代和第三代TRANSIT卫星NAVARS和OSCARS弥补了这种不足,但仍需10至15分钟。此外采用的多普勒测速技术也难以提高定位精度(需要准确知道船舶的速度),主要用于2维导航。

 GPS系统的出现克服了TRANSIT系统的局限性,不仅精度高、可连续导航、有很强的抗干扰能力; 而且能提供七维的时空位置速度信息。在最初的实验性导航设备测试中,GPS就展示了其能代替 TRANSIT和路基无线电导航系统,在航海导航中发挥划时代的作用。今天很难想象哪一条船舶不装备GPS导航系统和设备,航海应用已名副其实成为GPS导航应用的最大用户,这是其他任何领域的用户都难以比拟的。

  GPS航海导航用户繁多,其分类标准也各不相同,若按照航路类型划分、GPS航海导航可以分为五大类:远洋导航;海岸导航;港口导航;内河导航;湖泊导航。
  不同阶段或区域,对航行安全要求也因环境不同而各异,但都是为了保证最小航行交通冲突,最有效地利用日益拥挤的航路,保证航行安全,提高交通运输效益,节约能源。按照导航系统的功能划分大致有以下几类:
  1 自主导航
  自主导航系统适于上述五种航路的任何一种,它基本上是一种单纯的导航系统,其主要特征是仅向用户提供位置、航速、航向和时间信息,也可包括海图航迹显示,不需通信系统。 适应于任何海面、湖面和内河上航行的船舶,保证了钻船自主导航系统发挥有效作用。
  2 港口管理和进港引导
  这种系统主要用在港口/码头的船舶调度管理、进港船舶引导,以确保港口/码头航行的 安全和秩序。该系统需要双向数据/话音通信,以便于领航员引导船舶;港区情境/海图显示, 以表明停泊的船舶和可利用的进港航线,避免冲撞。这种系统对导航系统的精度要求高, 要采用差分GPS和其他增强技术。
  3 航路交通管理系统
  这类系统与2类似,但主要用于近海和内陆河航路上的船舶导航和管理,通常需要卫星通讯系统支持,如INMARSAT等。
  4 跟踪监视系统
  这类系统主要用于海上巡逻艇、缉私艇及各种游艇,特别是私人游艇以防盗。根据具体的使用对象,有些系统需要给出导航参量和双向数据/话音通讯,如缉私艇。而有时则不需要给出 导航参量,如用于私人游艇防盗,仅需要单向数据通讯,一旦发生被盗,游艇上的导航系统 不断把自己的位置和航向送到有关中心,以便于跟踪。
  5 紧急救援系统
  系统也包括两栖飞机,直升机和陆地车辆。它适应于所有五类航路,用于搜寻和救援各种海面、湖面、内河上的遇险、遇难船舶和人员。这类系统需要双向数据/话音通信,要求 响应时间快、定位精度高。
  6 GPS/声纳组合用于水下机器人导航
  该类组合系统可用于水下管道铺设和维修(需要视觉系统),水文测量以及其它海下作业,如用于港口/码头水下勘测,以便于进场航道阻塞物清淤等,保证钻船在航道畅通,它也可用于远洋捕捞,渔船作业引导等。

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