GPS誤差對(duì)船舶定位的影響及措施

王龔宇

GPS誤差對(duì)船舶定位的影響及措施

王龔宇

（哈爾濱航運(yùn)學(xué)校，哈爾濱 150001）

GPS技術(shù)是航運(yùn)業(yè)常用的船舶定位輔助技術(shù)，有了GPS技術(shù)的支持，船舶的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)定位就有了精度上和效率上的基礎(chǔ)，對(duì)船舶運(yùn)輸行業(yè)有著顯著的提升作用。本研究以GPS技術(shù)在船舶定位工作應(yīng)用為中心，研討了GPS技術(shù)誤差產(chǎn)生的來(lái)源，列舉了GPS技術(shù)應(yīng)用于船舶定位的主要形式，分析了GPS技術(shù)各種誤差產(chǎn)生的主要原因，提供了測(cè)偽距誤差控制、正確選星、實(shí)時(shí)差分定位等措施，希望為提高GPS技術(shù)船舶定位應(yīng)用效果有所幫助。

船舶定位；GPS技術(shù)；誤差；測(cè)偽距誤差；正確選星；實(shí)時(shí)差分定位

GPS技術(shù)和應(yīng)用工具在航運(yùn)體系中有著普遍的應(yīng)用，特別在船舶導(dǎo)航和定位方面，GPS技術(shù)更是具有效率與精度上的優(yōu)勢(shì)，使船舶航行安全得到了保障。

1　GPS技術(shù)產(chǎn)生誤差的內(nèi)外因素

GPS技術(shù)產(chǎn)生誤差主要分為系統(tǒng)內(nèi)部因素、外部環(huán)境因素和操作者因素三個(gè)主要方面。GPS衛(wèi)星存在星歷上的客觀誤差，在運(yùn)行過(guò)程中衛(wèi)星星鐘也存在精度上的差異，同時(shí)在GPS技術(shù)結(jié)構(gòu)體系中接收機(jī)、計(jì)算、天線位置也會(huì)產(chǎn)生誤差，這些都給GPS技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)精度上的問(wèn)題，產(chǎn)生GPS技術(shù)誤差。從GPS技術(shù)的運(yùn)作原理上我們可以看到，在GPS信號(hào)傳輸中存在電離層的延遲和對(duì)流層的折射現(xiàn)象，船舶高速運(yùn)行，測(cè)量天氣過(guò)于惡劣都會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的不穩(wěn)定和延遲，導(dǎo)致GPS技術(shù)誤差的產(chǎn)生，進(jìn)而影響船舶定位的精度。此外，在GPS技術(shù)應(yīng)用于船舶定位過(guò)程中，操作者的操作方法、GPS設(shè)備的應(yīng)用技巧不同也會(huì)產(chǎn)生各種問(wèn)題，使GPS技術(shù)出現(xiàn)誤差較大的顯現(xiàn)，對(duì)船舶定位和航運(yùn)來(lái)講構(gòu)成威脅和隱患。

2　船舶定位中GPS技術(shù)應(yīng)用的方式

2.1船舶絕對(duì)定位中GPS技術(shù)的應(yīng)用

船舶絕對(duì)定位是利用GPS技術(shù)對(duì)船舶在WGS-84坐標(biāo)系的位置進(jìn)行精確定位，在GPS技術(shù)中需要以4顆GPS衛(wèi)星作為基礎(chǔ)，這時(shí)的GPS測(cè)量才具有準(zhǔn)確性。進(jìn)行船舶精確定位時(shí)，只需GPS的接收裝置就可以獨(dú)立進(jìn)行，相對(duì)其他方式而言，GPS技術(shù)在船舶絕對(duì)定位中具有組織簡(jiǎn)便、處理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易的特點(diǎn)。但同時(shí)也存在信號(hào)延遲、星歷誤差等方面的影響，進(jìn)而產(chǎn)生GPS技術(shù)應(yīng)用的誤差，影響船舶絕對(duì)定位的精度。

2.2船舶動(dòng)態(tài)定位中GPS技術(shù)的應(yīng)用

船舶動(dòng)態(tài)定位是船舶定位的常態(tài)，通過(guò)動(dòng)態(tài)定位可以了解船舶的位置、方向、速度，是船舶選擇線路，引導(dǎo)船舶的重要應(yīng)用基礎(chǔ)。由于動(dòng)態(tài)定位中船舶始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，速度、角度上的不同會(huì)產(chǎn)生對(duì)GPS技術(shù)應(yīng)用的影響，如果不控制GPS技術(shù)在船舶動(dòng)態(tài)定位上的誤差，很容易形成誤差積累，進(jìn)而影響對(duì)船舶正確方位和速度的了解，進(jìn)而失去航線優(yōu)化的可能，不但會(huì)影響船舶的航運(yùn)經(jīng)濟(jì)性，而且可能出現(xiàn)航運(yùn)的安全隱患。

3　GPS技術(shù)誤差產(chǎn)生的主要原因

3.1測(cè)偽距誤差的產(chǎn)生原因

測(cè)偽距誤差又稱等效測(cè)距誤差。同測(cè)其他觀測(cè)值一樣，在測(cè)偽距時(shí)，由于存在著衛(wèi)星時(shí)鐘誤差、電離層延時(shí)、對(duì)流層延遲、接收機(jī)噪聲等這些誤差的存在會(huì)引起測(cè)偽距的誤差。

3.2選星存在問(wèn)題

衛(wèi)星在空間分布影響GPS定位精度，GPS在定位時(shí)只要選擇其中的4顆衛(wèi)星就可以基本保障測(cè)量的精度，但是當(dāng)實(shí)際衛(wèi)星數(shù)超過(guò)4顆時(shí)，如果不進(jìn)行選星計(jì)算，就難于形成最佳衛(wèi)星組合，進(jìn)而產(chǎn)生誤差而影響船舶定位精度。

3.3差分定位的誤差

實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈和多用戶流動(dòng)站三部分組成，如果三部分之間出現(xiàn)聯(lián)系上的困難或者系統(tǒng)噪聲，則會(huì)影響測(cè)距信息、偽距、載波相位的誤差，進(jìn)而出現(xiàn)對(duì)船舶定位的精度影響。

4　控制船舶定位GPS技術(shù)誤差的方法

4.1測(cè)偽距誤差的防范

應(yīng)該在船舶定位中采用C/A碼作為GPS偽距測(cè)量的主要技術(shù)基礎(chǔ)，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位，定位精度25m，這種接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用也廣泛。該種接收機(jī)在船舶導(dǎo)航定位應(yīng)用，并和海圖配合使用。而測(cè)地型接收機(jī)主要用于精密大地測(cè)量工作的接收機(jī)。這種儀器主要采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不適宜在船舶上應(yīng)用。

4.2正確選擇GPS衛(wèi)星

由于偽距誤差是衛(wèi)星及大氣環(huán)境決定的，用戶不能直接改變，而幾何因子是由于用戶接收設(shè)備與衛(wèi)星相對(duì)位置決定的。通過(guò)合理的選擇導(dǎo)航衛(wèi)星，降低幾何因子，可以達(dá)到減小誤差、提高精度的目的。

4.3差分定位誤差的防范

采用高精度的RTK技術(shù)，發(fā)送給流動(dòng)站的并不是觀測(cè)值的改正數(shù)，而是基準(zhǔn)站的原始觀測(cè)值?；鶞?zhǔn)站需要發(fā)送給流動(dòng)站的還包括基準(zhǔn)站自身的一些信息，如基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和天線高等。

5　結(jié)語(yǔ)

船舶定位是船舶航運(yùn)過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)，必須在科學(xué)導(dǎo)航和精細(xì)測(cè)量的基礎(chǔ)上才能確保船舶定位的精度。在GPS技術(shù)應(yīng)用船舶航運(yùn)的大背景下，船舶定位經(jīng)常利用GPS技術(shù)作為快速、精確的保證。由于GPS技術(shù)本身受到坐標(biāo)系、技術(shù)原理、實(shí)際情況等方面的影響，出現(xiàn)GPS誤差對(duì)船舶定位精度的影響。為了更為精確地船舶定位，更為有效地應(yīng)用GPS技術(shù)，應(yīng)該從測(cè)偽距誤差控制、正確選星、實(shí)時(shí)差分定位等環(huán)節(jié)入手，探尋船舶定位應(yīng)用GPS技術(shù)的要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)和靜態(tài)更為準(zhǔn)確而快捷的定位工作目標(biāo)。

［1］鄭行昭，張建華，張洪文.北方海區(qū)GPS控制網(wǎng)建設(shè)的實(shí)踐與思考［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2009，（02）.

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The Effect of GPS Error In Ship Positioning and Measures

WANGGong-yu
（Harbin ShippingSchool，Harbin，150001，China）

In the shippingindustry，the GPS technologyis a assistive technology，which used in the ship positioning. With the support of GPS technology，the ship location of the static and dynamic will have the basis for accuracy and efficiency.the GPS technology have a sig-nificant effect on the shipping industry promotion.AS the theme of this research isapplicatio-n of the GPS technology in ship positioning，analyzes the reason of error of GPS technology，the main form of the application example of GPS technology in ship positioning，provides the pseudo-range error，correctly satellite selection，real-time difference position.Toimprove t-he application effect ofGPS technology.

Ship Positioning；GPS Technology；error；Pseudo-range Error；Correctly Satellite Selection；Real-time Difference Position

U666.14

A

1674-8646（2015）04-0074-02