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GPS在航海领域中的应用研究 专 业 ： 航海技术 学生姓名 ： 曾文俊 指导教师 ： 游泳涛 重庆交通大学航海学院 前　言 全球定位系统(Global Positioning System-GPS),是美国经历20 多年研究开发而成的。它为全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。随着GPS系统正式建成并全面运行使用,各国的用户越来越多,使用范围越来越广。目前GPS 定位与导航功能已广泛用于舰船和飞机,精密测绘、作战训练、海洋捕捞、资源开发等。近几年来,车辆导航与跟踪在农业、公安和旅游等方面也已广泛应用。GPS尤其在航海中的应用,已经被航海人员所接受和重视。 本文根据目前国内外学者对GPS定位系统、GPS在航海领域中的应用研究成果，借鉴他们的成功经验，从航海定位与导航的角度出发，深入分析GPS定位原理、在航海领域的应用情况以及在现代导航信息系统中的作用。 GPS系统在各个领域有着广泛应用,特别是在船舶导航方面的应用定位技术,GPS定位可以分为绝对定位和差分定位两类,一般都是采用绝对定位的方法,其原理是GPS接收机通过接收GPS卫星发送的电磁波信号,利用一组卫星的伪距、星历和卫星发射时间来实现的,同时还必须获得用户时钟差,要获得GPS接收机的位置，卫星的个数必须是4颗或4颗以上。GPS定位产生的误差包括以下几种：与GPS卫星有关的误差,包括卫星星历误差,卫星时钟误差。与GPS传播信号有关的误差，包括电离层折射误差,对流层折射误差、多路径效应。GPS接收机产生的误差，包括内部噪声、通道延迟、环境电磁噪声引起的误差等。 GPS一般以码伪距或者载波相位为观测量,根据用户对定位的精度要求,采用单点定位或相对定位原理,为用户提供信息其中,利用码相位码得到伪距的方法应用最早,但定位精度差加密的码定位精度虽高,但只有美国核准的军方和选定的政府部门用户才能使用一般来讲,军用码用户利用可获得米级的实时定位精度,而民用码的实时定位精度为左右因此船用大多精度为左右,这个精度对航行于海洋区域的船舶定位是足够的但是对于航行于港区或狭窄水域的船舶,恶劣的天气中航行的船舶会造成航行中断或发生碰撞事故这样就提出了一个问题,采取什么样的方法能够有效的提高定位的精度。 GPS系统在如今的航海行业中发挥着日益重要的作用，包括用于导航报警（走锚报警、到达航路点报警、偏航报警、进入设置范围报警）、用GPS航迹向校正磁罗经自差、用于航线绘制等。另外，GPS配合电子海图使用时为电子海图提供了重要的船位信息，导航数据。GPS与电子海图配合使用使航行更方便、更安全。不仅使得获取实时船位；航速、航向极其容易；而且与电子海图等高新技术结合起来，为船舶的自动驾驶、为极大改善进出港船舶的管理与监控，均提供了空前的可能性。GPS与雷达配合使用能迅速准确标绘雷达船位，更好的保证航行安全。 GPS系统已广泛应用于军事和民用等众多领域。机载动态差分GPS应用于航测，在德国和加拿大已取得了成功，用载波相位差分测出每个摄影中心的三维坐标，而不再需要外控点测量，取得了良好的效果。GPS在汽车导航和交通管理中也起到重要作用。GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。随着我国经济的发展，以及高等级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入，其在道现代导航信息系统中的应用也会更加广泛和深入，并发挥出更大的作用。 本文拟采用以下几种研究方法：1、文献研究法2、实证研究法3、观察法4、经验总结法。具体实施方案：1、查阅国内外关于GPS与航海领域相关文献、报刊杂志、论文等，获取课题需要资料。2、根据所学知识和老师指导观察、研究现有GPS，掌握GPS主要原理，组成等。3、根据实践、理论，提出现有GPS缺陷或不足，提出改良设想，利用仪器、资料等进行研究论证。4、通过以上具体方案归纳、分析、总结此课题内容。 通过这篇论文的构思，并翻阅了大量的资料，本人想要更深程度的搞清楚GPS的定位原理、精度和优缺点以及GPS在航海上的应用，以便航海人员对GPS有更深刻的了解，并熟悉其在航海上的应用，做到充分发挥其优点，避开其缺点，以保障海上航行的安全和提高营运效率。 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 绪 论 1 1.1 课题研究的目的和意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 论文研究工作及主要工作成果 3 第2章 GPS定位系统 4 2.1 航海导航系统及其发展现状 4 2.2 GPS系统的组成 5 2.2.1 空间星座部分 6 2.2.2 地面控制部分 6 2.2.3 用户设备部分 7 2.3 GP