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海上定位,导航,测深的原理各是什么?

时间:2022-10-31 19:20 点击:68 编辑:邮轮网

定位和导航是一样的,都是船上给卫星发个信号,再接收卫星反回的信号就可以定位和导航了,测深则是用回收超声波的方式来达到的

导航定义和基本原理?

导航定义:导航是一个研究领域,重点是监测和控制工艺或车辆从一个地方移动到另一个地方的过程。

导航领域包括四个一般类别:陆地导航,海洋导航,航空导航和空间导航。这也是用于导航员执行导航任务所使用的专业知识的艺术术语。

基本原理:所有导航技术都涉及定位与已知位置或模式相比较的导航仪的位置。在更广泛的意义上,导航可以指涉及确定位置和方向的任何技能或研究。

在这个意义上,导航包括定向运动和行人导航。

那么,导航的原理是什么呢?要想实现导航,首先需要定位。导航指的是规划路线,引导我们到达目的地,而定位则是指确定我们的位置。只有定位准了,导航规划的路线才有意义。那谈起手机是如何定位的,就不得不提到全球定位系统。全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是由美国政府和军方研发的全球卫星导航定位系统,1994年建成并投入使用。GPS系统由空间段、地面段和用户段三大部分组成。建成之初,空间段包括24颗卫星,均匀分布在6个不同的轨道面上。地面段是整个系统的管理中心,用户段即各种接收机,能接收GPS卫星的信号。

GPS信号能够给出卫星的位置信息以及信号传播用的时间,两者相乘便能测量出距离。理论上来讲,一个观测点同时测量出到任意三颗星的距离,列出一个三元二次方程便可以求解出观测点的位置坐标。这就像以每一颗卫星为原点,以测量到的距离为半径画球,两个球面相交形成的是一个圆,三个球面相交形成的是一个点,这个点就是我们的观测点了。

实际上,因为有钟差,3颗卫星定位不准,我们需要观测4颗星才能准确定位。

测量传输时间需要两台高精度原子钟,一台在卫星上,另一台在接收机内部。由于两台钟很难完全对准,很容易使测量的距离有误差。卫星钟差可以应用GPS信号所给出的参数加以修正,而接收机的钟差,一般难以预先准确确定,需要把它作为一个未知参数。因此,在一个观测点,为了实时求解4个未知参数(即观测点的3个位置坐标及1个钟差参数),至少需要同时观测4颗卫星。

卫星导航器是根据什么原理来定位的?

卫星导航的原理是各导航卫星不断地向地面传送本身随时间变化的精确位置,飞机、轮船等交通工具上的卫星定位接收仪接收到这些信息后,会迅速计算出自身的位置,从而达到导航的目的。

在第一颗人造地球卫星成功发射后不久的1957年底,美国霍普金斯大学应用物理实验室的两名博士用一台无线电接收机接收到前苏联这颗人造卫星发出的无线电信号。他们一位叫吉勒,另一位叫韦芬巴克,都是无线电爱好者。他们发现接收到的无线电波的频率,随着卫星的运动会出现一种“多普勒效应”(即当波源与观察者有相对运动时,观察者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象。正如火车朝听者急驶过来时,汽笛声的音调会变高;离听者飞速远去时,汽笛音调变低一样)。由此使他们联想到,可以通过在地面站测量频移来确定卫星的轨道,两人研究出了根据测量的频移数据确定整个卫星轨道的一种算法。这个实验室的另两位博士麦克卢尔和克什纳又进一步设想,如果把编出的程序倒过来使用,那么就可以从卫星已知的准确轨道,计算出地面接收台站的位置,从而形成了卫星导航的概念,即利用卫星的多普勒效应和格林尼治时间来定位,实现导航。

1958年12月,以霍普金斯大学为首的研究卫星导航的小组成立,“子午仪”卫星导航计划开始实施,1964年7月正式交付海军使用,1967年,该系统开始进入民用领域。

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