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两方位定位的理论和模型

方飚雄  
【摘要】:航海技术是一门综合应用技术,为确保船舶安全、经济地航行,航海人员必须时刻重视把握本船准确的船位和航向,使船舶沿着计划航线航行。但现代科学技术的发展成就使航海技术取得了长足的进步;信息科学、计算机技术、电子技术、通信技术及空间卫星技术在航海上的成功使用,使航海技术发生了极为深刻的变化,使航海的内容得到了极大的补充与发展,可以预料,21世纪的航海必将是全新的现代航海。 现代航海综合导航定位技术中,目前只有全球定位系统(GPS定位)能提供高精度船位并与电子海图相结合。GPS是美国国防部为军事目的建立的,主要供美国军用,因此,要求GPS信号具有极强的保密性,而对民用开放仅是低精度的部分功能。为了美国自身利益,美国政府采取了选择可用性政策,人为地将误差加入卫星时钟与星历数据中,故意降低民用GPS接收机的定位精度;并且它的1个主控站、3个注入站、5个监测站全部在美国本土或在其军事基地上。从某种意义上讲,GPS是一种以空间卫星为基础的无线电定位,它是一种电子定位,有时候也会出现故障,不能使用。如果除美国之外的国家定位及综合导航的精度和使用都建立在GPS基础上,在特殊情况下必然会带来极大的风险。所以作为GPS的用户,如果能在享受GPS先进功能的同时又有一种类似GPS的替代方法,将具有非常重要的意义。 本文的目的是研究除GPS之外利用现有科技水平,利用一种简单可靠的两方位定位方法,并使之能与电子海图等设备相融合,以提高两方位定位的精度,缩短定位时间,提高船舶在特殊情况下的综合导航水平。虽然利用此方法从精度及信息量上远还不及GPS,在一定的精度条件下,能保持自动导航的有效性,不至于因GPS信号的丢失而使导航设备完全瘫痪。 本文研究的工作主要分为七部分:第一,方位位置线及其误差的研究,第二。两方位定位船位及其误差的研究。第三,两方位定位数学模型的建立。第四,实测数据对两方位定位数学模型的验证。第五,该两方位数学模型与电子海图结合使用的研究。第六,两方位定位仪的设计及其应用研究。第七,对两方位定位数学模型的存在的缺陷和改进的探讨。


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