衛星定位系統在船舶領域的應用

摘 要：隨著信息技術的快速發展，衛星定位系統應運而生，并被不同領域所使用。衛星定位系統本身就具有全球性、精度高、體積小、功能全、操作簡單等優勢，在實際使用的過程中取得了非常好的效果。我國海域面積遼闊，為了能夠準確地定位海面上的某個位置，當前主要依靠衛星定位系統，在定位速度、精準度等方面具有很大優勢。文章針對當前衛星定位系統在航海領域中的應用進行分析，希望能夠給相關人士提供一定的借鑒。

關鍵詞：全球定位系統；船舶；應用

在衛星定位系統開始出現時由于自身的特性被應用于軍事、航天等國家重要領域，隨著衛星定位系統的快速發展開始被應用于民用工程中，例如船舶導航、海洋調查、石油勘探等等，促進了該領域的發展。子午儀衛星定位系統在八十年代被應用于我國遠洋運輸中，雖然具有較大優勢但是還是存在一些問題。專家針對這些問題研制出了更加精準、更加便捷的GPS技術，實現了衛星定位系統的大跨越。

1 GPS在船舶航行中的應用

為了保證船舶能夠穩定航行，需要記錄很多東西，GPS的應用使記錄過程更加簡單便捷，結果也更加精確。

船舶轉向的應用。船舶轉向，必須確定準確的轉向點，不然就會偏航，甚至擱淺。例如，某遠洋公司新會輪就因提前轉向在西沙暗礁擱淺。但是，在大風浪以及惡劣天氣中，在茫茫大洋上要測出一個準確船位那也不是一件易事。為了一個船位，船長、大副、二副、三副凌晨起床守候日出那是常有的事。GPS的出現，全天候的實時船位解決了這一切。

記中午船位。每天中午記下所測得的船位。這是二副每天必須做的。它曾經讓老船員自豪地講述天體，讓憧憬大海的孩子不解地望著天空。GPS讓人們淡忘了它。

記推算船位。現在的航行船舶每小時記一個GPS船位，因為GPS太普及了。有的船至少有兩臺，此外，C站也帶有GPS功能，AIS也帶有GPS接收，許多航海者有了自己的手提GPS。從前的推算船位不知是否有人還會想起。

對時。GPS的精確授時，使對時作業暗淡無光，甚至已經取代了天文鐘。

拋錨。先選好錨位，量出錨位經緯度，朝著錨位開去，GPS顯示進入錨位并拋錨。

2 GPS在測定船舶機動性能中的應用

2.1 船舶航速測量

通常情況下，為了保證船舶航速測量的準確性，特別是針對于吃水比較深的巨輪來說只能在距離岸邊比較遠的深水區。傳統的船舶航速測量主要采取的是高精度的無線電定位儀，檢測結果的相對誤差不超過百分之一，但是整個操作過程十分繁瑣，而且需要專門的人員來進行操作。為了能夠在保證精度的同時簡化操作程序，經過大量的測量實踐，選擇在高精度工作區使用船載無線電定位儀來記錄船舶航行的距離和時間，進而求出船舶航行的平均速度。差分GPS定位系統在船舶航速測量中的應用使得測量過程更加簡單方便，而且配合使用之字形航行法，能夠使測量結果的相對誤差小于百分之零點一，但是需要注意的是如果使用標準的GPS服務系統進行測速，那么結果的誤差可能超過百分之五。

2.2 船舶旋回半徑測量

船舶旋回半徑是檢驗船舶機動性能的一項重要指標。簡單來說，旋回半徑指的就是船舶在一定舵角和速度的情況下航行所形成的圓形航跡半徑，所以不同的舵角所測得的旋回半徑和旋回周期是不同的。當前在進行船舶旋回半徑測量時往往使用差分GPS定位系統，不僅能夠實時輸出非常準確的位置信息，而且操作起來也比較簡單。具體操作是先讓船舶以同一個速度和舵角進行旋回三到四圈，然后再反向進行旋回，并做好相關記錄，通過計算機進行處理，把測量結果繪制在航跡儀上，并獲得了相應的旋回曲線，進而計算得出旋回半徑。這種測量方式為了保證最終結果的準確性，往往需要反復進行，這對于保證船舶能夠準確無誤地進出港口提供了重要作用。

2.3 船舶舵角提前量的測量

為了保證船舶在航行時避免出現碰撞，特別是在通過狹小的航道時能夠正常通行，必須精準地測量船舶的不同航速和不同的舵角。簡單來說，舵角提前量指的是船舶在接收到轉舵的指令之后，離開原來的航行軌跡到達指定的航行軌跡之間的距離。在測量船舶舵角提前量時所采取的方法和旋回半徑的測量方法一樣。在船舶航行的過程中采取差分GPS定位技術進行測量數據，并做好連續記錄，直至船舶航行到指定軌道上，把這些數據繪制成航軌圖，進而求得船舶舵角提前量。由于不同的舵角所計算出來的舵角提前量是不同的，所以必須分別進行測定。

2.4 船舶航向穩定性測量

船舶航向的穩定性直接關系到整個船舶航行過程中的安全性。簡單來說，航向穩定性指的就是船舶保持直線航行的能力。在實際航行的過程中雖然舵角是零，但是航向卻是在不斷改變。作為駕駛員必須能夠根據航向的變化操作船舶，使之始終保持在規定的航線上。如果船舶的穩定性能夠滿足標準，那么必然會減少駕駛員的工作強度，進而保證航行的安全性。目前測量船舶航向穩定性的方法和測量航速的方法基本一致，只是在某些方面存在差異。在測量的過程中，操作人員應該記錄好GPS的位置數據，并計算出平均方位線，并和平均發展速度方位線進行比對，求出偏離量，進而能夠了解到船舶直線航行的穩定性。偏離量越小說明船舶的穩定性越高。通過船舶航向的穩定性能夠判斷出船員的操控能力、航行時間長短等方面。

2.5 船舶慣性測量

運動的物體都存在一定的慣性。船舶在航行的過程中也存在一定的慣性，具體表現在駕駛員在接收到改變運動狀態的指令之后到船舶實際到達新的運動狀態所需的時間和空間位置。在船舶行駛的過程中出現加速、減速、緊急制動、突然停止等情況時都會因為自身的慣性而不能立刻執行命令。作為駕駛人員應該準確地掌握船舶的慣性，并做好相應的處理措施。具體的測量方法和測量速度的方法基本是相同的。根據差分GPS定位系統的測量數據，通過計算機具體分析，就能夠得出不同狀態下船舶的慣性特性。

3 GPS在校準船舶助航儀器中的應用

為了保證船只在航行的過程中能夠找準方位，通常在船舶上安裝很多的助航設備，例如磁羅經、計程儀等等，這些設備能夠獨立操作，結構也比較簡單，但是缺點是隨著使用時間的增長設備誤差也會逐漸增大，影響到定位結果，所以需要定期對這些助航設備進行校準。在過去通常進行人工校準，不僅耗費大量的人力、物力和財力，而且人工校準的精度還是存在一定的偏差，這對于船舶航行中的定位是十分不利的。

隨著衛星定位系統的快速發展，GPS技術在校準船舶助航儀器中的應用越來越廣泛，不僅具有精度高的特點，而且校準速度非常快。GPS能夠為操作人員實時提供船舶的位置，并做好相應的讀數記錄。通過大量的校準實踐可以發現，使用GPS定位系統的誤差距離小于百分之零點一，航向誤差小于五分。

4 結束語

綜上所述，衛星定位系統在船舶領域的應用只是衛星定位系統的主要應用領域之一，在促進航海業的發展具有十分重要的作用。隨著衛星定位系統的快速發展，勢必會解決在應用中的各種疑難問題，不斷的推陳出新，不斷的創新改革，這也是當前科技發展的需要。

參考文獻

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