定位系統(tǒng)

GPS系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Transit)，1958年研制，64年正式投入使用。該系統(tǒng)用5到6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過(guò)地球13次，并且無(wú)法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門對(duì)衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗(yàn)，并驗(yàn)證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對(duì)潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨大缺陷。美國(guó)海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

為此，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網(wǎng)計(jì)劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗(yàn)了原子鐘計(jì)時(shí)系統(tǒng)，這是GPS系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)。而美國(guó)空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個(gè)星群的計(jì)劃，這些衛(wèi)星中除1顆采用同步軌道外其余的都使用周期為24h的傾斜軌道 該計(jì)劃以偽隨機(jī)碼(PRN)為基礎(chǔ)傳播衛(wèi)星測(cè)距信號(hào)，其強(qiáng)大的功能，當(dāng)信號(hào)密度低于環(huán)境噪聲的1%時(shí)也能將其檢測(cè)出來(lái)。偽隨機(jī)碼的成功運(yùn)用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個(gè)重要基礎(chǔ)。海軍的計(jì)劃主要用于為艦船提供低動(dòng)態(tài)的2維定位，空軍的計(jì)劃能供提供高動(dòng)態(tài)服務(wù)，然而系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。由于同時(shí)研制兩個(gè)系統(tǒng)會(huì)造成巨大的費(fèi)用而且這里兩個(gè)計(jì)劃都是為了提供全球定位而設(shè)計(jì)的，所以1973年美國(guó)國(guó)防部將2者合二為一，并由國(guó)防部牽頭的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合計(jì)劃局(JPO)領(lǐng)導(dǎo)，還將辦事機(jī)構(gòu)設(shè)立在洛杉磯的空軍航天處。該機(jī)構(gòu)成員眾多，包括美國(guó)陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、交通部、國(guó)防制圖局、北約和澳大利亞的代表。

(這里解釋全球定位系統(tǒng)已經(jīng)太多了，我就不啰嗦了，把它設(shè)成超級(jí)鏈接，想看就點(diǎn)擊吧)

有二維和三維兩種表示。

GPS內(nèi)存的一個(gè)坐標(biāo)值。

路線是GPS內(nèi)存中存儲(chǔ)的一組數(shù)據(jù)，包括一個(gè)起點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn)的坐標(biāo)，還可以包括若干中間點(diǎn)的坐標(biāo)，每?jī)蓚€(gè)坐標(biāo)之間的線段叫一條腿。

GPS沒(méi)有指北針的功能，靜止不動(dòng)時(shí)是不知道方向的。

GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ΑPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼, 一組稱為C/ A 碼( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一組稱為P 碼(Procise Code 10123MHz) ,P 碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國(guó)軍方管制,并設(shè)有密碼,一般民間無(wú)法解讀,主要為美國(guó)軍方服務(wù)。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開放給民間使用。

地面控制部分由一個(gè)主控站,5 個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3 個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù),計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3 個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí),把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間,但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。

用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，即可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)。在用機(jī)外電源時(shí)機(jī)內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失?，F(xiàn)今各種類型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)使用。

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距(PR):當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼(簡(jiǎn)稱偽碼)發(fā)射導(dǎo)航電文。GPS系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，相當(dāng)于300m;P碼頻率10.23MHz，重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當(dāng)于30m。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長(zhǎng)6s。前三幀各10個(gè)字碼;每三十秒重復(fù)一次，每小時(shí)更新一次。后兩幀共15000b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第1、2、3數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。

可見GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。然而，由于用戶接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。

GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息;用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷;用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米(各個(gè)衛(wèi)星不同，隨時(shí)變化);以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。

GPS接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對(duì)0A碼測(cè)得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。

GPS接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)格而言，載波相位應(yīng)被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測(cè)值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對(duì)定位、并有一段連續(xù)觀測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值，而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位 精度也只能采用相位觀測(cè)值。

按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位(差分定位)。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位(差分定位)是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量，大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。

在GPS觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)(大氣有明顯差別)，應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。

相對(duì)論為GPS提供了所需的修正

全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的定時(shí)信號(hào)提供緯度、經(jīng)度和高度的信息，精確的距離測(cè)量需要精確的時(shí)鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對(duì)論效應(yīng)。

準(zhǔn)確度在30米之內(nèi)的GPS接受器就意味著它已經(jīng)利用了相對(duì)論效應(yīng)。華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家Clifford M. Will詳細(xì)解釋說(shuō):"如果不考慮相對(duì)論效應(yīng)，衛(wèi)星上的時(shí)鐘就和地球的時(shí)鐘不同步。"相對(duì)論認(rèn)為快速移動(dòng)物體隨時(shí)間的流逝比靜止的要慢。Will計(jì)算出，每個(gè)GPS衛(wèi)星每小時(shí)跨過(guò)大約1.4萬(wàn)千米的路程，這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。

而引力對(duì)時(shí)間施加了更大的相對(duì)論效應(yīng)。大約2萬(wàn)千米的高空，GPS衛(wèi)星經(jīng)受到的引力拉力大約相當(dāng)于地面上的四分之一。結(jié)果就是星載時(shí)鐘每天快45微秒， GPS要計(jì)入共38微秒的偏差。Ashby解釋說(shuō):"如果衛(wèi)星上沒(méi)有頻率補(bǔ)償，每天將會(huì)增大11千米的誤差。"(這種效應(yīng)實(shí)事上更為復(fù)雜，因?yàn)樾l(wèi)星沿著一個(gè)偏心軌道，有時(shí)離地球較近，有時(shí)又離得較遠(yuǎn)。)

由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，美國(guó)政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由100米提高到20米，這將進(jìn)一步推動(dòng)GPS技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量，刺激GPS市場(chǎng)的增長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，在美國(guó)，單單是汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，2000年后的市場(chǎng)將達(dá)到30億美元，而在我國(guó)，汽車導(dǎo)航的市場(chǎng)也將達(dá)到50億元人民幣?？梢?，GPS技術(shù)市場(chǎng)的應(yīng)用前景非常可觀。

全球定位系統(tǒng)的主要用途:(1)陸地應(yīng)用，主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測(cè)、地球物理資源勘探、工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、 市政規(guī)劃控制等;(2)海洋應(yīng)用，包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測(cè)定、船只實(shí)時(shí)調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測(cè)量以及海洋平臺(tái)定位、海平面升降監(jiān)測(cè)等;(3)航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護(hù)探測(cè)等。

主要是為船舶，汽車，飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行定位導(dǎo)航。例如:

◆GPS在道路工程中的應(yīng)用

GPS在道路工程中的應(yīng)用，主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測(cè)定航測(cè)外控點(diǎn)等。隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，對(duì)勘測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，由于線路長(zhǎng)，已知點(diǎn)少，因此，用常規(guī)測(cè)量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。如今，國(guó)內(nèi)已逐步采用GPS技術(shù)建立線路首級(jí)高精度控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導(dǎo)線加密。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點(diǎn)位誤差只有2厘米左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的精度，同時(shí)也大大提前了工期。GPS技術(shù)也同樣應(yīng)用于特大橋梁的控制測(cè)量中。由于無(wú)需通視，可構(gòu)成較強(qiáng)的網(wǎng)形，提高點(diǎn)位精度，同時(shí)對(duì)檢測(cè)常規(guī)測(cè)量的支點(diǎn)也非常有效。GPS技術(shù)在隧道測(cè)量中也具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS測(cè)量無(wú)需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

◆GPS在汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用

三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機(jī)、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導(dǎo)航器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理機(jī)、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示器組成。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。

GPS技術(shù)在導(dǎo)航儀中的應(yīng)用舉例

國(guó)際領(lǐng)先GPS導(dǎo)航儀品牌:Ahada(艾航達(dá))――源自美國(guó)硅谷，現(xiàn)已登錄中國(guó)!

Ahada(艾航達(dá))――專注于發(fā)展先進(jìn)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航便攜式設(shè)備供應(yīng)商，公司產(chǎn)品線涉及便攜式導(dǎo)航、GPS手機(jī)導(dǎo)航及個(gè)人手持導(dǎo)航裝置等全系列GPS便攜產(chǎn)品。

Ahada(艾航達(dá))――在美國(guó)硅谷、中國(guó)分別成立研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的機(jī)構(gòu)，匯集多位在GPS、通訊領(lǐng)域擁有多年經(jīng)驗(yàn)的國(guó)際化一流科技精英，實(shí)現(xiàn)Ahada的領(lǐng)先技術(shù)和卓越品質(zhì)。

國(guó)內(nèi)上線首款產(chǎn)品:Ahada N310――高性價(jià)比機(jī)王(為商務(wù)精英和白領(lǐng)女性量身定做的GPS導(dǎo)航儀機(jī)型)

◎可以在操作終端上搜索你要去的目的地位置。

◎可以記錄你常要去的地方的位置信息，并保留下來(lái)，也和可以和別人共享這些位置信息。

◎模糊的查詢你附件或某個(gè)位置附近的如加油站，賓館、取款機(jī)等信息，

◎GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)你設(shè)定的起始點(diǎn)和目的地，自動(dòng)規(guī)劃一條線路。

◎規(guī)劃線路可以設(shè)定是否要經(jīng)過(guò)某些途徑點(diǎn)。

◎規(guī)劃線路可以設(shè)定是否避開高速等功能。

◎語(yǔ)音導(dǎo)航:

用語(yǔ)音提前向駕駛者提供路口轉(zhuǎn)向，導(dǎo)航系統(tǒng)狀況等行車信息，就像一個(gè)懂路的向?qū)Ц嬖V你如何駕車去目的地一樣。導(dǎo)航中最重要的一個(gè)功能，使你無(wú)需觀看操作終端，通過(guò)語(yǔ)音提示就可以安全到達(dá)目的地。

◎畫面導(dǎo)航:

在操作終端上，會(huì)顯示地圖，以及車子所在的位置，行車速度，目的地的距離，規(guī)劃的路線提示，路口轉(zhuǎn)向提示的行車信息。

◎重新規(guī)劃線路:

當(dāng)你沒(méi)有按規(guī)劃的線路行駛，或者走錯(cuò)路口時(shí)候，GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)你現(xiàn)在的位置，為你重新規(guī)劃一條新的到達(dá)目的地的線路。

GPS衛(wèi)星接收機(jī)種類很多，根據(jù)型號(hào)分為測(cè)地型、全站型、定時(shí)型、手持型、集成型;根據(jù)用途分為車載式、船載式、機(jī)載式、星載式、彈載式。

按接收機(jī)的用途分類

1.導(dǎo)航型接收機(jī)

此類型接收機(jī)主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，它可以實(shí)時(shí)給出載體的位置和速度。這類接收機(jī) 一般采用C/A碼偽距測(cè)量，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時(shí)為±100m。 這類接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，此類接收機(jī)還可以進(jìn)一步分為:

車載型--用于車輛導(dǎo)航定位;

航海型--用于船舶導(dǎo)航定位;

航空型--用于飛機(jī)導(dǎo)航定位。由于飛機(jī)運(yùn)行速度快，因此，在航空上用的接收機(jī) 要求能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)。

星載型--用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。由于衛(wèi)星的速度高達(dá)7km/s以上，因此對(duì)接收機(jī)的要求更高。

2.測(cè)地型接收機(jī)

測(cè)地型接收機(jī)主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量。這類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)格較貴。

3.授時(shí)型接收機(jī)

這類接收機(jī)主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)，常用于天文臺(tái)及無(wú)線電通訊中時(shí)間同步。

4.2.2 按接收機(jī)的載波頻率分類

單頻接收機(jī)

單頻接收機(jī)只能接收L1載波信號(hào)，測(cè)定載波相位觀測(cè)值進(jìn)行定位。由于不能有效消除 電離層延遲影響，單頻接收機(jī)只適用于短基線(<15km)的精密定位。

雙頻接收機(jī)

雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1，L2載波信號(hào)。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長(zhǎng)達(dá)幾千公里的精密定位。

4.2.3 按接收機(jī)通道數(shù)分類

GPS接收機(jī)能同時(shí)接收多顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào) 的跟蹤、處理和量測(cè)，具有這樣功能的器件稱為天線信號(hào)通道。根據(jù)接收機(jī)所具有 的通道種類可分為:

多通道接收機(jī)

序貫通道接收機(jī)

多路多用通道接收機(jī)

4.2.4 按接收機(jī)工作原理分類

碼相關(guān)型接收機(jī)

碼相關(guān)型接收機(jī)是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測(cè)值。

平方型接收機(jī)

平方型接收機(jī)是利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào),來(lái)恢復(fù)完整的載波信號(hào) 通過(guò)相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值。

混合型接收機(jī)

這種儀器是綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測(cè)值。

干涉型接收機(jī)

這種接收機(jī)是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測(cè)量方法，測(cè)定兩個(gè)測(cè)站間距離。

經(jīng)過(guò)20余年的實(shí)踐證明，GPS系統(tǒng)是一個(gè)高精度、全天候和全球性的無(wú)線電導(dǎo)航、定位和定時(shí)的多功能系統(tǒng)。 GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機(jī)型的國(guó)際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

測(cè)地型接收機(jī)根據(jù)使用用途和精度，又分為靜態(tài)(單頻)接收機(jī)和動(dòng)態(tài)(雙頻)接收機(jī)即RTK.

在GPS技術(shù)開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用方面，國(guó)際上較為知名的生產(chǎn)廠商有美國(guó)Trimble(天寶)導(dǎo)航公司、瑞士Leica Geosystems(徠卡測(cè)量系統(tǒng))、日本TOPCON(拓普康)公司、美國(guó)Magellan(麥哲倫)公司(原泰雷茲導(dǎo)航)、國(guó)內(nèi)有中海達(dá)、上海華測(cè)導(dǎo)航、南方測(cè)繪等。

Trimble(天寶)的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要有SPS751、SPS851、SPS781、SPS881、R8、R8GNSS、R7、R6及5800、5700等。其作為美國(guó)軍方控股企業(yè)，是世界上最早研究與生產(chǎn)的GPS的部分企業(yè)之一，其中，SPS881,R8GNSS為72通道GPS/WAAS/EGNOS接收機(jī)，它把三頻GPS接收機(jī)、GPS天線、UHF無(wú)線電和電源組合在一個(gè)袖珍單元中，具有內(nèi)置Trimble Maxwell 5芯片的超跟蹤技術(shù)。即使在惡劣的電磁環(huán)境中，仍然能用小于2.5瓦的功率提供對(duì)衛(wèi)星有效的追蹤。同時(shí)，為擴(kuò)大作業(yè)覆蓋范圍和全面減小誤差，可以同頻率多基準(zhǔn)站的方式工作。此外，它還與Trimble VRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完全兼容，其內(nèi)置的WAAS和EGNOS功能提供了無(wú)基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)差分定位。SPS751、SPS851、SPS551還具有接收星站差分改正信息的功能，最高單機(jī)定位精度可達(dá)到5cm。

Leica Geosystems(徠卡測(cè)量系統(tǒng))是全球著名的專業(yè)測(cè)量公司，其不僅在全站儀、相機(jī)方面對(duì)行業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，而且在測(cè)量型GPS的研發(fā)及GPS的應(yīng)用上也做出了極大的貢獻(xiàn)，是快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)RTK技術(shù)的先驅(qū)。其GPS1200系統(tǒng)中的接收機(jī)包括4種型號(hào):GX1230 GG/ATX1230 GG、GX1230/ATX1230、GX1220和GX1210。

其中，GX1230 GG/ATX1230 GG為72通道、雙頻RTK測(cè)量接收機(jī)，接收機(jī)集成電臺(tái)、GSM、GPRS和CDMA模塊，具有連續(xù)檢核(SmartCheck+)功能，可防水(水下1m)、防塵、防沙。動(dòng)態(tài)精度:水平10mm+1ppm，垂直20mm+1ppm;靜態(tài)精度:水平5mm+0.5ppm，垂直10mm+0.5ppm。它在20Hz時(shí)的RTK距離能夠達(dá)到30km甚至更長(zhǎng)，并且可保證厘米級(jí)的測(cè)量精度，基線在30公里時(shí)的可靠性是99.99%。

日本TOPCON(拓普康)公司生產(chǎn)的GPS接收機(jī)主要有GR-3、GB-1000、Hiper系列、Net-G3等。其中，GR-3大地測(cè)量型接收機(jī)可100%兼容三大衛(wèi)星系統(tǒng)(GPS+GLONASS+GALIEO)的所有可用信號(hào)，他不僅僅是世界上最早研發(fā)出能同時(shí)接收美國(guó)的GPS與俄羅斯GLONASS兩種衛(wèi)星信號(hào)的雙星技術(shù)的廠家，也是現(xiàn)今世界上唯一可以同時(shí)接收所有GNSS衛(wèi)星的接收機(jī)技術(shù)，有72個(gè)超級(jí)跟蹤頻道，每個(gè)通道都可獨(dú)立追蹤三種衛(wèi)星信號(hào)，采用抗2米摔落堅(jiān)固設(shè)計(jì)，支持藍(lán)牙通訊，內(nèi)置GSM/GPRS模塊(可選)。靜態(tài)、快速靜態(tài)的精度:水平3mm+0.5ppm，垂直5mm+0.5ppm;RTK精度:水平10mm+1ppm，垂直15mm+1ppm;DGPS精度:優(yōu)于25cm。值得一提的是，該款接收機(jī)于2007年2月在德國(guó)獲得了2007年度iF工業(yè)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)，這款儀器的外觀打破了測(cè)量型GPS的常規(guī)模式，更具科學(xué)性與人性化設(shè)計(jì)。

中海達(dá)測(cè)繪的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要包括靜態(tài)一體化接收機(jī)HD-8200G和GD-8200X，其中HD-8200G配備有無(wú)線遙控器，可遠(yuǎn)距離查看衛(wèi)星狀況等關(guān)鍵信息，8200X配備有語(yǔ)音導(dǎo)航功能，可通過(guò)面板直接設(shè)置靜態(tài)采集關(guān)鍵參數(shù)衛(wèi)星高度角和采樣間隔。RTK產(chǎn)品主要有珠峰HD-5800、V8 CORS RTK、V8 GNSS RTK。RTK作業(yè)精度:靜態(tài)后處理精度: 平面:±2.5mm+1ppm，高程:±5.0mm+1ppm，RTK定位精度: 平面:±1cm+1ppm，高程:±2cm+1ppm，碼差分定位精度:0.45m(CEP)，單機(jī)定位精度:1.5m(CEP)。V8具有八大創(chuàng)新技術(shù)，

華測(cè)導(dǎo)航的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要有X60CORS、X20單頻接收機(jī)、X90一體化RTK、X60雙頻接收機(jī)等。國(guó)內(nèi)通過(guò)中華人民共和國(guó)制造計(jì)量器具許可證獲得的精度最高的產(chǎn)品，其中，X90為28通道雙頻GPS接收機(jī)，集成雙頻GPS接收機(jī)、雙頻測(cè)量型GPS天線、UHF無(wú)線電、進(jìn)口藍(lán)牙模塊和電池，動(dòng)態(tài)精度:水平10mm+1ppm，垂直20mm+1ppm;靜態(tài)精度:水平5mm+1ppm，垂直10mm+1ppm，能達(dá)到10-30公里的作用范圍(因?qū)嶋H地域情況有所差別)，既可以承受從3米高度跌落到堅(jiān)硬的地面，也可浸入水下1米深處進(jìn)行測(cè)量。X90具有靜態(tài)、快速靜態(tài)、RTK、PPK、碼差分等多種測(cè)量模式，精度范圍為毫米級(jí)到亞米級(jí)。 而且可與天寶，徠卡等主流品牌聯(lián)合作業(yè)。

南方測(cè)繪的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要有RTK S82、S86、藍(lán)牙靜態(tài)GPS、等。其中S82采用一體化設(shè)計(jì)，集成GPS天線、UHF數(shù)據(jù)鏈、OEM主板、藍(lán)牙通訊模塊、鋰電池，其RTK定位精度:平面±(2cm+1ppm)，垂直±(3cm+1ppm);靜態(tài)后處理精度:平面±(5mm+0.5ppm)，垂直±(10mm+1ppm);單機(jī)定位精度:1.5m(CEP);碼差分定位精度:0.45m(CEP)。

當(dāng)通過(guò)硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定位的時(shí)候，稱為車載GPS,但光有定位還不行，還要把這個(gè)定位信息傳到報(bào)警中心或者車載GPS持有人那里，我們稱為第三方。所以GPS定位系統(tǒng)中還包含了GSM網(wǎng)絡(luò)通訊(手機(jī)通訊)，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。通過(guò)微機(jī)解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實(shí)現(xiàn)了車載GPS定位。 與此同時(shí)，在車上安裝相應(yīng)的探測(cè)傳感器，利用車載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò)通訊功能，同樣能把防盜報(bào)警信息發(fā)送到第三方，或者把這個(gè)報(bào)警電話、短信直接發(fā)送到車主手機(jī)上，完成車載GPS防盜報(bào)警。這里可以看出，車載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò)部分實(shí)際上是一個(gè)智能手機(jī)，可以和第三方互相通訊，還可以把車輛被搶，司機(jī)被劫、被綁架等信息發(fā)送到第三方。 所以說(shuō)車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。

市場(chǎng)銷售很廣闊，經(jīng)常被大家提及的是一般的民用的導(dǎo)航gps，這樣的gps主要是給汽車定位，導(dǎo)航。越來(lái)越發(fā)達(dá)的道路，錯(cuò)綜復(fù)雜的高架橋給駕駛者越來(lái)越難分辨道路。導(dǎo)航車載gps的確是給駕駛者帶來(lái)了極大的方便!

而且如今的導(dǎo)航gps還具有提前預(yù)警電子眼、查詢?nèi)珖?guó)旅游景點(diǎn)、酒店等服務(wù)。的確是旅游帶來(lái)了極大的方便!

◆類似車載GPS

類似車載GPS終端的還有定位手機(jī)、個(gè)人定位器等。GPS衛(wèi)星定位由于要通過(guò)第三方定位服務(wù)，所以要交納不等的月/年服務(wù)費(fèi)。

如今所有的GPS定位終端，都沒(méi)有導(dǎo)航功能。因?yàn)樾枰僭黾佑布蛙浖?，成本提高?/p>

我們?cè)陔娨暲锟吹降能囕dGPS廣告，和上述的車載GPS完全是兩回事。它是一種GPS導(dǎo)航產(chǎn)品，當(dāng)需要導(dǎo)航時(shí)，首先定位，也就是導(dǎo)航的起點(diǎn)，這與真正的GPS定位是不同的，它不能把定位信息傳送到第三方和持有人那里，因?yàn)閷?dǎo)航儀中缺少手機(jī)功能。比如你把導(dǎo)航儀放在車?yán)?，你朋友把車借開走了，導(dǎo)航儀不能發(fā)信息給你，那你就無(wú)法查找車輛位置。所以導(dǎo)航儀是不能定位的。

你說(shuō)我買的是導(dǎo)航手機(jī)該行了吧，你想想，你把導(dǎo)航手機(jī)放在車上，如果車被盜了，那個(gè)手機(jī)會(huì)自己給你或第三方打電話發(fā)短信嗎?它是需要人來(lái)操作的。所以說(shuō)導(dǎo)航終端都沒(méi)有定位功能。

導(dǎo)航終端可以導(dǎo)航路線，讓你在陌生的地方不迷路，劃出路線讓你到達(dá)目的地，告訴你自己當(dāng)前位置，和周邊的設(shè)施等等。

中國(guó)在GPS應(yīng)用上取得了很大的市場(chǎng).其中有很多公司是導(dǎo)航的.但是也有在GPS行業(yè)做定位管理的。

各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)軟件、GSM和GPRS移動(dòng)智能車載終端、系統(tǒng)的二次開發(fā)車輛監(jiān)控系統(tǒng)整體搭建方案.系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于公安，醫(yī)療，消防，交通，物流等領(lǐng)域。該方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移動(dòng)多媒體處理器硬件和由NXP與合作伙伴ALK Technologies聯(lián)合開發(fā)的軟件。NXP聲稱，該方案提供了設(shè)計(jì)師搭建一個(gè)帶導(dǎo)航能力的低成本、多媒體功能豐富的便攜式媒體播放器所需的一切，這些多媒體功能包括:MP3播放、標(biāo)準(zhǔn)和高清晰度視頻播放和錄制、FM收音、圖像存儲(chǔ)和游戲。NXP以其運(yùn)行于PNX0190上的swGPS Personal軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS計(jì)算，從而取代了一個(gè)GPS基帶處理器，進(jìn)而降低了材料清單(BOM)成本并支持現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)。

跟隨GPS 的一系列關(guān)聯(lián)的應(yīng)用都設(shè)計(jì)到數(shù)學(xué)和算法，和GIS系統(tǒng)，地圖投影，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換!

由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺(tái))進(jìn)行GPS觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)表明，利用差分GPS(DGPS)，定位精度可提高到5米。

GPS預(yù)警器是通過(guò)GPS衛(wèi)星在GPS預(yù)警器中設(shè)定坐標(biāo)來(lái)完成的，比如遇到一個(gè)電子眼，然后通過(guò)相關(guān)設(shè)備在電子眼的正下方設(shè)立一個(gè)坐標(biāo)，這樣，使得裝上這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)的預(yù)警器到達(dá)這個(gè)點(diǎn)時(shí)，在達(dá)到坐標(biāo)點(diǎn)的前300米左右就會(huì)開始預(yù)警，告訴車主前面有電子眼測(cè)速，不能超速駕駛，這樣就起到一個(gè)預(yù)警作用。這樣的準(zhǔn)確率跟數(shù)據(jù)點(diǎn)的多少是有關(guān)系的，主要就是利用衛(wèi)星的定位來(lái)實(shí)現(xiàn)了。

試機(jī)辨真假

記者通過(guò)汽車美容店的一朋友協(xié)助，挑選了4款所謂的"GPS預(yù)警機(jī)"，通過(guò)調(diào)研和試機(jī)對(duì)比，確認(rèn)其中一款是冒牌GPS的"電子狗"。并得出以下結(jié)論:

GPStar智能GPS系統(tǒng)

主要由兩大部分組成，即:本地的監(jiān)控中心軟件管理平臺(tái)和遠(yuǎn)程的GPS智能車載終端。遠(yuǎn)程的GPS智能車載終端將車輛所處的位置信息、運(yùn)行速度、運(yùn)行軌跡等數(shù)據(jù)傳回到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收到這些數(shù)據(jù)后，會(huì)立即進(jìn)行分析、比對(duì)等處理，并將處理結(jié)果以正常信息或者報(bào)警信息兩類形式顯示給管理員，由管理員決定是否要對(duì)目標(biāo)車輛采取必要措施。

卜默示條件，GPS模塊SiRFStarIII接受每二輸出位置的數(shù)據(jù)，通常$GPRMC精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)，包括緯度，經(jīng)度的目的，速度(結(jié))，運(yùn)動(dòng)方向角，年，月，時(shí)，分，秒，毫秒，定位數(shù)據(jù)是有效的或無(wú)效的，和其他重要信息。語(yǔ)句格式如下:

$GPRMC，，，，，，，，，，，，*，HH

只需要知道位置信息，所以在閱讀唯一的，可以實(shí)際應(yīng)用。

<1>:當(dāng)?shù)貢r(shí)間代表UTC。格式"當(dāng)每分鐘，小時(shí)，分鐘和秒2。

<2>:工作代表國(guó)家。""顯示可用的數(shù)據(jù)，"V"表示接受警報(bào)，沒(méi)有可用的數(shù)據(jù)。

<3>:代表緯度數(shù)據(jù)。"子級(jí)的格式。分分分。"

<4>:緯度半球?yàn)榇淼?quot;N"或"S"。

<5>:代表經(jīng)度數(shù)據(jù)。格式和LD

現(xiàn)狀;度分鐘。sub-sub-sub-sub."

<6>:代表經(jīng)度半球，為"E"或"

軟件讀取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，獲取用戶的位置后停止分析，確定用戶的具體位置在該地區(qū)建立和平。方法是基于用戶的設(shè)置確定中心的緯度和經(jīng)度和緯度和經(jīng)度計(jì)算出活動(dòng)維持當(dāng)前的對(duì)象可以超過(guò)和平活動(dòng)預(yù)定半徑。結(jié)果的基礎(chǔ)上的歧視，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志。

動(dòng)力定位系統(tǒng)首先在海洋鉆井船、平臺(tái)支持船、潛水器支持船、管道和電纜敷設(shè)船、科學(xué)考察船、深海救生船等方面得到應(yīng)用，其主要原理是利用計(jì)算機(jī)對(duì)采集來(lái)的環(huán)境參數(shù)(風(fēng)、浪、流)，根據(jù)位置參照系統(tǒng)提供的位置，自動(dòng)地進(jìn)行計(jì)算，控制各推力器的推力大小，使船舶保持艏向和船位的"紋絲不動(dòng)"。

動(dòng)力定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介

船舶的動(dòng)力定位系統(tǒng)從70 年代逐漸發(fā)展起來(lái)，在海洋工程、科學(xué)考察等領(lǐng)域有著重要的用途。隨著船舶電力推進(jìn)的成熟和自動(dòng)控制理論的發(fā)展，動(dòng)力定位系統(tǒng)的性能也不斷提高。動(dòng)力定位系統(tǒng)的組成動(dòng)力定位系統(tǒng)包括3 個(gè)分系統(tǒng):動(dòng)力系統(tǒng)、推力器系統(tǒng)和動(dòng)力定位控制系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)是給整個(gè)動(dòng)力定位系統(tǒng)提供電力的。一般的船舶電站可兼作動(dòng)力系統(tǒng)，但應(yīng)滿足一些特殊要求。輸入(船位、控制器、推力器)輸出(船位、推力器系統(tǒng))推力器系統(tǒng)作為動(dòng)力定位系統(tǒng)執(zhí)行部分，常用電動(dòng)機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器。主推進(jìn)裝置(包括其舵系統(tǒng))可兼作動(dòng)力定位系統(tǒng)的推力器，在船舶進(jìn)入動(dòng)力定位運(yùn)作模式時(shí)，由動(dòng)力定位系統(tǒng)的控制器進(jìn)行控制。為提高定位能力，主推進(jìn)裝置可設(shè)計(jì)為全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，例如Z 型推進(jìn)、SSP 推進(jìn)等。一般各推力器的工作組合應(yīng)產(chǎn)生橫向、縱向推力及回轉(zhuǎn)力矩。動(dòng)力定位控制系統(tǒng)動(dòng)力定位控制系統(tǒng)包括控制器和測(cè)量系統(tǒng)?？刂破髦傅氖莿?dòng)力定位系統(tǒng)總的控制部分，一般采用計(jì)算機(jī)控制的方法。測(cè)量系統(tǒng)包括位置參照系統(tǒng)、電羅經(jīng)、風(fēng)向風(fēng)速儀、傾角儀等，測(cè)量船舶的船位、艏向、縱傾橫傾角等船舶狀態(tài)，以及風(fēng)向、風(fēng)力、流速等環(huán)境條件，通過(guò)接口輸入到控制器中。控制器根據(jù)人工輸入的船位和艏向，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和運(yùn)算，給出推力器的控制指令。動(dòng)力定位控制系統(tǒng)執(zhí)行的功能可總結(jié)如下:(1) 給出推力器的控制指令。(2) 測(cè)量船舶的船位、艏向等船舶狀態(tài)。(3) 測(cè)量風(fēng)向、風(fēng)力等環(huán)境條件。(4) 接收各種操縱指令的人工輸入。(5) 動(dòng)力定位系統(tǒng)的故障檢測(cè)及報(bào)警。(6) 動(dòng)力定位系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示。動(dòng)力定位系統(tǒng)的系泊試驗(yàn)動(dòng)力定位系統(tǒng)在進(jìn)行系泊試驗(yàn)之前，應(yīng)確認(rèn)已取得本社頒發(fā)的產(chǎn)品證書，并確認(rèn)布置和安裝已嚴(yán)格按本社審批的圖紙進(jìn)行，采用的工藝滿足本社有關(guān)規(guī)定。動(dòng)力系統(tǒng)系泊試驗(yàn)動(dòng)力系統(tǒng)的各組成部分，如發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)、主配電板等，應(yīng)滿足船舶建造檢驗(yàn)的一般要求。另外還應(yīng)進(jìn)行下列檢驗(yàn):發(fā)電機(jī)組一臺(tái)發(fā)電機(jī)組不投入運(yùn)行，并聯(lián)運(yùn)行其他發(fā)電機(jī)組，逐個(gè)啟動(dòng)幾臺(tái)功率較大的推力器電動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)期間引起的電壓降不超過(guò)15%。動(dòng)力管理系統(tǒng)(1) 進(jìn)行發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并聯(lián)及自動(dòng)解列試驗(yàn)。動(dòng)力管理系統(tǒng)(通常是船舶電站的自動(dòng)管理系統(tǒng))應(yīng)能在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)負(fù)荷較重時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，即自動(dòng)并聯(lián)。并在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)負(fù)荷較輕時(shí)，自動(dòng)切斷一臺(tái)發(fā)電機(jī)的供電并停止其原動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，即自動(dòng)解列。建議自動(dòng)并聯(lián)可設(shè)置在單臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出功率超過(guò)額定功率的大約85%時(shí)進(jìn)行。自動(dòng)解列可設(shè)置在單臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出功率低于額定功率的大約30%時(shí)進(jìn)行。(2) 進(jìn)行重負(fù)載詢問(wèn)試驗(yàn)。動(dòng)力定位系統(tǒng)的重負(fù)載通常是推力器的電動(dòng)機(jī)。在其啟動(dòng)前應(yīng)向動(dòng)力管理系統(tǒng)發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，動(dòng)力管理系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的功率裕量發(fā)出允許啟動(dòng)指令。否則啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)再發(fā)指令。或當(dāng)整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的功率裕量都不足以啟動(dòng)負(fù)載時(shí)，禁止其啟動(dòng)，這就是所謂重負(fù)載詢問(wèn)，或稱為大功率詢問(wèn)、重載詢問(wèn)。系統(tǒng)的各個(gè)重負(fù)載均應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。(3) 試驗(yàn)高電力負(fù)載報(bào)警功能當(dāng)總的電力負(fù)載超過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)電機(jī)總?cè)萘康念A(yù)定百分比時(shí)，應(yīng)發(fā)出報(bào)警。報(bào)警的設(shè)定值應(yīng)在運(yùn)轉(zhuǎn)容量50%至100%之間可調(diào)，并應(yīng)按運(yùn)行發(fā)電機(jī)的數(shù)量和任一臺(tái)發(fā)電機(jī)失靈的影響加以確定。該報(bào)警的設(shè)定值可設(shè)于自動(dòng)并聯(lián)時(shí)的功率百分比之上。(4) 發(fā)電機(jī)超負(fù)荷時(shí)，推力器負(fù)載自動(dòng)調(diào)整功能的試驗(yàn)。運(yùn)行發(fā)電機(jī)負(fù)荷超過(guò)100%時(shí)，推力器應(yīng)降低功率運(yùn)行。可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模擬試驗(yàn)，如可降低超負(fù)荷的功率設(shè)定值。在發(fā)電機(jī)輸出功率超過(guò)設(shè)定值時(shí)，驗(yàn)證推力器進(jìn)行自動(dòng)降速。(5) 注意動(dòng)力定位系統(tǒng)控制器與動(dòng)力管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。配電板(1) 檢查主配電板匯流排的分段及其連接，對(duì)于DP-3 附加標(biāo)志，每一匯流排要以A-60 進(jìn)行分隔，在每個(gè)分隔內(nèi)均應(yīng)設(shè)有斷路器連接。(2) 在DP 控制中心，應(yīng)設(shè)置連續(xù)顯示器，顯示發(fā)電機(jī)的在線功率儲(chǔ)備，即在線發(fā)電機(jī)的容量與輸出功率的差。對(duì)于分段式匯流排，每一分段要設(shè)置這種指示器。如果推力器的操作不會(huì)引起電站的過(guò)載，可不要求設(shè)儲(chǔ)備功率指示器。動(dòng)力定位控制系統(tǒng)系泊試驗(yàn)計(jì)算機(jī)(1) 如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障或未準(zhǔn)備好就進(jìn)行控制，應(yīng)發(fā)出報(bào)警。(2) 當(dāng)檢測(cè)出一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)至冗余計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制。當(dāng)控制從一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)切換時(shí)，應(yīng)保持平穩(wěn)動(dòng)力定位操作，其變化應(yīng)保持在可接受的操作范圍內(nèi)。應(yīng)試驗(yàn)予以確認(rèn)。(3) 每一個(gè)動(dòng)力定位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須提供不間斷電源(UPS)，以確保任何動(dòng)力故障不會(huì)影響一臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)。不間斷電源電池的容量需支持至少30 分鐘的操作。推力器手柄控(1) 在動(dòng)力定位控制站設(shè)有各個(gè)推力器的手動(dòng)控制器，逐一試驗(yàn)啟動(dòng)、停車、方位和螺距/轉(zhuǎn)速控制的操縱控制。對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)可不包括啟動(dòng)停止的操縱。(2) 動(dòng)力定位手動(dòng)控制臺(tái)上連續(xù)顯示的各推力器運(yùn)行/停車、螺距/轉(zhuǎn)速和方位應(yīng)精確。(3) 推力器的手動(dòng)控制應(yīng)在任何時(shí)候都能起作用，包括自動(dòng)控制和操縱桿控制出現(xiàn)故障的情況下。(4) 在DP控制站逐一試驗(yàn)推進(jìn)器的應(yīng)急停止裝置。推力器的聯(lián)合操縱桿控推力器的聯(lián)合操縱桿控制一般是由設(shè)于動(dòng)力定位控制站的一個(gè)操縱桿同時(shí)控制多個(gè)推力器的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)縱向推力、橫向推力、回轉(zhuǎn)力矩及這些分量的組合。通常用于軌跡控制。在碼頭系泊試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確認(rèn)操縱桿可同時(shí)操縱各推力器。推力器的自動(dòng)控制推力器的自動(dòng)控制是人工將給定的船位、艏向輸入到控制器中，由推力器根據(jù)指令自動(dòng)地將船舶調(diào)整到期望的船位及艏向，并加以保持。(1) 對(duì)于DP-1 附加標(biāo)志，模擬計(jì)算機(jī)的嚴(yán)重故障，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行自檢程序時(shí)，應(yīng)停止工作，并通過(guò)自動(dòng)方法或手動(dòng)方法將轉(zhuǎn)速/螺距設(shè)置到零。(2) 對(duì)于DP-2 附加標(biāo)志，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)執(zhí)行探測(cè)故障的自檢程序。如果在線工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)探出故障，應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換至備用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在顯示裝置上應(yīng)顯示正在實(shí)施控制的控制系統(tǒng)的標(biāo)志。(3) 對(duì)于DP-3 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有一個(gè)自動(dòng)備用系統(tǒng)，該備用系統(tǒng)的位置與主系統(tǒng)之間采用A-60級(jí)分隔隔離。至少應(yīng)有一個(gè)位置參照系統(tǒng)和一臺(tái)羅經(jīng)與備用系統(tǒng)相連接，并獨(dú)立于主控制系統(tǒng)。備用系統(tǒng)應(yīng)由操作者在主動(dòng)力定位控制站或備用控制站啟動(dòng)，這種轉(zhuǎn)換應(yīng)確保任何單個(gè)故障不會(huì)使主控制系統(tǒng)和備用系統(tǒng)都不能工作。推力器控制方式的選擇(1) 在動(dòng)力定位控制站，進(jìn)行不同推力器控制方式的轉(zhuǎn)換。(2) 控制方式的選擇應(yīng)布置成當(dāng)動(dòng)力定位控制方式出現(xiàn)故障后，總是能夠選擇手柄控制。傳感器系統(tǒng)(1) 應(yīng)設(shè)置傳感器故障(過(guò)熱失電)報(bào)警及傳感器與動(dòng)力定位系統(tǒng)通訊故障(短路、低阻、開路)報(bào)警。(2)傳感器間自動(dòng)轉(zhuǎn)換出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)在控制站發(fā)出聽覺和視覺報(bào)警。(3)對(duì)于DP-3 附加標(biāo)志，每類傳感器的一個(gè)必須和備用控制系統(tǒng)連接，并通過(guò)A-60 級(jí)分隔和其他傳感器分離。顯示和報(bào)警(1) 動(dòng)力定位控制站應(yīng)顯示從動(dòng)力系統(tǒng)、推力器系統(tǒng)和動(dòng)力定位控制系統(tǒng)傳來(lái)的信息，以確保這些系統(tǒng)在正常運(yùn)行。安全操作動(dòng)力定位系統(tǒng)所必需的信息應(yīng)在任何時(shí)候均可得到。對(duì)設(shè)置的報(bào)警和顯示逐一進(jìn)行試驗(yàn)。(2) 對(duì)于具有DP-2 和DP-3 附加標(biāo)志的船舶，操作員控制裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成操作屏的任何誤操作都不會(huì)導(dǎo) 致極限狀況。(3) 當(dāng)動(dòng)力定位系統(tǒng)及其控制的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)發(fā)出聽覺和視覺報(bào)警。對(duì)這些故障的發(fā)生及狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行永久的記錄。通信系統(tǒng)(1) 試驗(yàn)下列雙向通信設(shè)施的有效性:a.動(dòng)力定位控制中心與駕駛室的雙向通信b.動(dòng)力定位控制中心與主機(jī)控制室的雙向通信c.動(dòng)力定位控制中心與有關(guān)操作控制站的雙向通信(2) 確認(rèn)通信系統(tǒng)獨(dú)立于船舶主電源。推力器系統(tǒng)系泊試驗(yàn)推力器也可以在非動(dòng)力定位狀態(tài)使用，其各部分應(yīng)滿足一般的建造檢驗(yàn)要求。如果操作次序的錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)狀態(tài)或設(shè)備損壞時(shí)，則應(yīng)聯(lián)鎖。對(duì)設(shè)置的聯(lián)鎖功能進(jìn)行試驗(yàn)。安裝在駕駛室內(nèi)的控制器和指示器應(yīng)有充分的照明，并可調(diào)光。對(duì)DP-2 附加標(biāo)志，對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)至關(guān)重要的燃油、滑油、液壓油、冷卻水和氣動(dòng)管路，以及電纜的布置應(yīng)充分考慮火災(zāi)和機(jī)械損壞。對(duì)于DP-2 附加標(biāo)志，冗余管系(燃油、滑油、液壓油、冷卻水和氣動(dòng)管路)不得與主系統(tǒng)一起穿越同一艙室。當(dāng)不可避免時(shí)，管路必須安裝在A-60 級(jí)管道內(nèi)。冗余設(shè)備或系統(tǒng)的電纜不得與主系統(tǒng)一起穿越同一艙室，當(dāng)不可避免時(shí)，電纜必須安裝A-60 級(jí)電纜通道內(nèi)，電纜的接線箱不允許設(shè)置在這類電纜通道內(nèi)。動(dòng)力定位系統(tǒng)的航行試驗(yàn)動(dòng)力定位系統(tǒng)的航行試驗(yàn)大綱應(yīng)根據(jù)船舶的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)部門及船廠商定。聯(lián)合操縱桿模式的試驗(yàn)動(dòng)力定位系統(tǒng)的聯(lián)合操縱桿模式可進(jìn)行航跡控制，可采用下列兩種方法試驗(yàn)其有效性及控制精度。保持艏第一項(xiàng)試驗(yàn):(1) 系統(tǒng)準(zhǔn)備，系統(tǒng)各部分投入工作，各部分之間通訊正常。(2) 在DP 控制臺(tái)上，設(shè)定艏向并記錄船位。(3) 啟動(dòng)操縱桿。(4) 操縱船向正前方移動(dòng)20 米。(5) 操縱船向正后方移動(dòng)40 米。(6) 操縱船向正前方移動(dòng)20 米。(7) 記錄船位與艏向并與初始船位及設(shè)定的艏向?qū)φ?，誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。第二項(xiàng)試驗(yàn):(1) 系統(tǒng)準(zhǔn)備，系統(tǒng)各部分投入工作，各部分之間通訊正常。(2) 在DP 控制臺(tái)上，設(shè)定艏向并記錄船位。(3) 啟動(dòng)操縱桿。(4) 操縱船向正左方移動(dòng)20 米。(5) 操縱船向正右方移動(dòng)40 米。(6) 操縱船向正左方移動(dòng)20 米。(7) 記錄船位與艏向并與初始船位及設(shè)定的艏向?qū)φ眨`差應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。保持船位的旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)第一項(xiàng)試驗(yàn):(1) 系統(tǒng)準(zhǔn)備，系統(tǒng)各部分投入工作，各部分之間通訊正常。(2) 在DP 操縱臺(tái)上，輸入自動(dòng)保持的船位并設(shè)定船旋轉(zhuǎn)的圓心。(3) 在系統(tǒng)穩(wěn)定后，啟動(dòng)操縱桿。(4) 操縱船順時(shí)針旋轉(zhuǎn)360 度。(5) 記錄船位并與初始船位相對(duì)照，誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。第二項(xiàng)試驗(yàn):(1) 系統(tǒng)準(zhǔn)備，系統(tǒng)各部分投入工作，各部分之間通訊正常。(2) 在DP 操縱臺(tái)上，輸入自動(dòng)保持的船位并設(shè)定船旋轉(zhuǎn)的圓心。(3) 在系統(tǒng)穩(wěn)定后，啟動(dòng)操縱桿。(4) 操縱船逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)360 度。(5) 記錄船位并與初始船位相對(duì)照，誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。自動(dòng)模式的試驗(yàn)動(dòng)力定位系統(tǒng)的自動(dòng)模式是根據(jù)人工輸入的船位和艏向自動(dòng)定位并加以保持?？刹捎孟铝蟹绞竭M(jìn)行試驗(yàn):(1) 系統(tǒng)準(zhǔn)備，系統(tǒng)各部分投入工作，各部分之間通訊正常。(2) 在DP 操縱臺(tái)上輸入給定的船位和艏向。(3) 啟動(dòng)自動(dòng)控制模式，保持6 至8 小時(shí)。期間每隔一段時(shí)間記錄其船位及艏向或由系統(tǒng)自動(dòng)記錄。(4) 考察船位及艏向的誤差，應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。注意:在整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，至少有連續(xù)2 小時(shí)的氣候條件達(dá)到一定水平，即使推力器上的平均載荷達(dá)到50%或更高。當(dāng)環(huán)境條件無(wú)法達(dá)到上述要求時(shí)，可推遲到在適當(dāng)場(chǎng)合下作為一個(gè)特殊的試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。故障模式與影響分析試驗(yàn)DP 定位系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行故障模式與影響分析(FMEA)，編制FMEA 報(bào)告或作為替向的位移試驗(yàn)代，可對(duì)每一種故障模式下的系統(tǒng)冗余度進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)能滿足其附加標(biāo)志所要求的冗余度。詳細(xì)的冗余度試驗(yàn)程序應(yīng)提交審查。DP-2 附加標(biāo)志進(jìn)行FMEA 試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能詳細(xì)地包括動(dòng)力系統(tǒng)定位系統(tǒng)所有組成部分的主要部件，如發(fā)電機(jī)、推力器、配電板、GPS、電羅經(jīng)等，但可不包括具有適當(dāng)保護(hù)的電纜和管系。在出現(xiàn)單一故障時(shí)(不包括一個(gè)艙室或幾個(gè)艙室的損失)，在固定的作業(yè)范圍內(nèi)，在規(guī)定的作業(yè)環(huán)境條件下，自動(dòng)保持船舶的位置和艏向。DP-3 附加標(biāo)志的船舶，F(xiàn)MEA 試驗(yàn)同上條，但需要進(jìn)行由于失火或進(jìn)水造成一個(gè)艙室完全損失的模擬試驗(yàn)。同時(shí)不論有無(wú)保護(hù)均要考慮電纜和管系故障的情況。對(duì)于DP-2 和DP-3 附加標(biāo)志，進(jìn)行"結(jié)果分析"試驗(yàn)。這是一項(xiàng)軟件功能，可以連續(xù)驗(yàn)證在出現(xiàn)最嚴(yán)重的故障時(shí)，船舶也可保持其位置。該分析可以證明當(dāng)最嚴(yán)重的故障發(fā)生后，后續(xù)工作推力器可產(chǎn)生與故障前所要求的相同的合力和力矩。當(dāng)最嚴(yán)重的故障會(huì)導(dǎo)致位置偏移(由于在當(dāng)時(shí)的環(huán)境條件推力不足)時(shí)，"結(jié)果分析"應(yīng)發(fā)出報(bào)警。對(duì)于需長(zhǎng)時(shí)間才能安全終止的操作，"結(jié)果分析"應(yīng)包括一項(xiàng)在人工輸入氣候趨勢(shì)的基礎(chǔ)上模擬當(dāng)最嚴(yán)重故障發(fā)生后剩余推力及動(dòng)力的能力。最嚴(yán)重的單個(gè)故障應(yīng)包括一臺(tái)推力器不能工作、一臺(tái)發(fā)電機(jī)組不能工作、一個(gè)匯流排分段不能工作。應(yīng)以實(shí)際的操作進(jìn)行驗(yàn)證。具體試驗(yàn)的實(shí)施應(yīng)按已審查的試驗(yàn)程序進(jìn)行。主要的試驗(yàn)方法是模擬某一設(shè)備故障，考察其對(duì)系統(tǒng)的影響。實(shí)際有兩種情況:一種是備用設(shè)備投入工作，對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響;另外一種是導(dǎo)致系統(tǒng)能力下降，如一臺(tái)推力器故障不工作，導(dǎo)致系統(tǒng)剩余能力減少，這時(shí)需要確認(rèn)是否可以在規(guī)定環(huán)境條件下，仍然能夠定位。