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GNSS的交通运输和物流管理应用——航海与内陆水运应用

添加时间:2018-05-18 19:00:39 来源:《北斗与GNSS系统概述》
  GNSS改变了世界航运的运作方式。这一点在包括搜救在内的海上业务方面尤为如此。GNSS为海运业者提供了最快也最准确的导航、测速及定位方法。它提高了全世界海运业者的安全和效率水平。
 
  无论是在大洋上或是在拥挤的港湾、水道中,知道自己船只的位置对船员导航非常重要。在海上,船要在条件许可的情况下安全、经济和及时地到达目的地,就必须知道准确的位置、速度以及航向。在船只离港或进港时,准确的定位信息就更为关键。交通及其他水路险情使得船只回旋更为困难,事故风险也更大。
 
  海运业者和海洋学者越来越多地使用GNSS数据信息,来从事水下勘测、浮标安置、以及航海危险水域的定位及制图。商业渔船队使用GNSS来寻找最佳捕捞地点,跟踪鱼群迁徙,并保证遵守捕捞规则。
 
  “差分全球导航卫星系统”(DGNSS)对GNSS基本信号的改进,在于它覆盖区域内为海上操作提高了精准度和安全性。许多国家运用DGNSS来从事诸如浮标安置、清理以及挖泥等操作。这项改进改善了港口导航。
 
  世界各地的政府及工业组织正在协力制定电子图表展示与信息系统(Electronic Chart Display and Information Systems)的性能标准。这些系统使用GNSS以及DGNSS来获得定位信息。该系统正在彻底改变海洋导航方法,最终将取代航海图纸。有了DGNSS,定位及雷达信息可以被综合展示在一个电子图表上,为各种商用船上装置的综合驾驶台系统奠定基础。
 
  GNSS在海港设施管理方面扮演着越来越重要的角色。GNSS技术与GIS软件相结合,成为在世界上最大的港口设施中高效管理与操作集装箱自动化定位的关键。通过对集装箱从进港到离港的跟踪,GNSS促进了集装箱提取、转移及定位的自动化过程。鉴于港口每年都承担数以百万计的集装箱的货运,GNSS极大地降低了丢失或错运集装箱的数量,减少了相关的运作成本。
 
  GNSS信息包含在一个称为“自动身份识别系统”(AIS)的传递系统中。AIS已被国际海洋组织认可,在繁忙的海路上用于船只交通控制。这个服务不仅对导航非常重要,而且由于能够使政府对商业船只及其承载货物有更好的了解,它已经越来越多地被用来加强海港及水路的安全。
 
  AIS使用一个甚高频(VHF)海上使用波段的转发器系统,它能够允许船只到船只、船只到陆地之间的通讯,传递诸如船只识别、地理位置、船只种类以及货运等信息―一切都是实时的、全自动的。由于船只的GNSS定位包含在这些传递中,船只航行以及载运内容都可以自动上传到电子图表上。 使用这个系统的船只其安全及保安都明显地得到加强。
 
  总之,GNSS的完善和现代化,使海运业者有望得到更好的服务。除了现有的GNSS民用服务。使用新的实现兼容互操作的新的信号,意味着所有的用户都能够得到更高的精确度、更高的可用性以及更好的完好性。
 
  GNSS给海运和水运带来的效益,主要为:能够得到迅速、准确的定位、路线、速度等信息,通过合理的航线安排来节约导航时间及燃料;给船员提供精确的导航信息;提高浮标安置、清理以及挖泥等操作的精确性及效率;使用AIS可以提高船只的安全性及保安性;改进港口集装箱管理的效率和经济效益。从天津港装备卫星导航集装箱管理系统来看,它给港口的作业带来的直接好处,工作日志记录表明,集装箱装卸的开支降低了4%到8%,而效率则提高了5%到10%。
 
  卫星导航接收机广泛地用于海上行驶的各类船只,DGNSS则广泛地用于沿岸与进港,以及内河行驶的船只,精度可达到2-3m。在卫星导航接收机与无线通信手段集成后,该系统便成为一个位置报告系统和紧急救援系统。许多渔船将GNSS与雷达和鱼探器结合在一起,产生明显的经济效益。海上勘探和测绘、航道疏浚与维护,以及船舶引水导航及停泊靠岸,都能借助于GPS,提高效率,加强安全,并减轻工作强度,获得良好的效益。
 
  卫星技术用于海上和内河航运中导航可以追溯到60年代的第一代卫星导航系统TRANSIT,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?二维导航。
 
  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。?
 
  海洋测绘主要包括海上定位、海洋大地测量和海洋地形测量。海洋定位通常是用在海上确定船位或者平台位置。海上定位是海洋测绘中最基本的工作,由于海域辽阔,海上定位可以根据离开海岸线的远近程度采用不同的定位方法,例如光学交会定位、无线电测距定位、卫星导航定位、水声定位和组合定位方法等等。
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