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1、2002年6月船舶June,2002第3期SHIP&BOATNO.3[试验与研究]XGPS在实船测量中的应用侯镇华[关键词]GPS;快速性;操纵性[摘要]本文讲述了全球卫星定位系统(GPS)在舰船实船性能实验中的应用及有关实例。[中图分类号]P228.4[文献标识码]A[文章编号]1001-9855(2002)03-0034-003TheapplicationofGPSinseatrialspeedmeasuringHouZhenhuaKeywords:GPS;rapidity;maneuverabilityAbstract:Thispaper
2、describestheapplicationofGlobalPositionSystem(GPS)infull-scaleshipseatrialspeedmeasuringthoughanumberofapplicationexamples.为了考核舰船性能,在实船中快速性和操纵性星系统”后,从1973年开始研究实施的新一代卫星的测量是极为重要的,传统的叠标测速法由于测速导航系统。全球定位系统空间卫星由24颗卫星组场的试验海面和水深目前已无法满足要求,而原有成,其中3颗为备用卫星。工作卫星分布在6个轨道的操纵性测量方法又是相当粗略的。目前采
3、用的面内,每个轨道面有3～4颗组成。卫星轨道面相对GPS定位测速及轨迹测量方法已为国际上广泛使地球赤道的倾角55°,各轨道面升交点的赤经相差用和认可。60°,在相邻轨道面上,卫星的升交距相差30°,每运传统的叠标测速法的不足之处:行一周为11小时58分,每一卫星每天在地平线上1.精度不够理想;约为5小时,位于全球任何一点地平线上的卫星至a.叠标不平行。少有4颗以上,最多可达11颗。b.观测视角误差大。1994年美国国防部宣布“GPS已具备初步运作c.进入叠标时有时航速尚未达到稳定。能力”(IOC),使该系统在全球进行全天候的高精度2.受天气、气
4、候等局限,而且水深,海流诸因素定位、速度测量和精密偿授时。影响也较大。由于GPS可以在全球连续地实施导航与定位,3.试验时间长,参试人员多,消耗大。同时定位精度高,实时定位速度快,已经广泛装备船反之,使用GPS方法则:舶上用以导航。也同时为舰船性能(快速性、操纵1.试验海区范围大,对试验海面和水深有更大性)的精密测量提供了良好的手段。选择余地,几乎可以在任何海区进行。美国国防部(DOD)从1992年开始实施SA(选2.受气候环境影响小,只要海况(海浪)条件允择可行性)政策,即人为的将卫星星历和GPS时钟许,可以24小时内全天候进行。包括雨天,黑
5、夜。精度降低,限制定位精度。使其二维测量精度由15m(ECP)放宽至标准定位服务的商用标准精度1GPS简要介绍100m(ECP)。显然,这样的定位精度是不能保证船舶性能的试验精度的。GPS系统(NlovtarGlobalPositioningSystem)即“导航卫星全球定位系统”。是美国继“海军导航卫X[收稿日期]2001-12[作者简介]侯镇华(1943.10-),男,汉族,高级工程师,主要从事船体振动及实船试验研究工作。34GPS在实船测量中的应用2差分GPS应用4.1船舶快速性测量本船为大连新厂建造的11万吨油船,在选定的试验海区,船舶
6、直线航行,待主机转及航速稳定后开差分GPS接收系统(DGPS),是在已知坐标位始测速,即对GPS的输出数据进行采样,采集包含置处设置监视站,并将观测到的卫星伪距改正值通包括格林威治时间、位置(经度、纬度及高程)、方向、过数据传输链实时传递给用户接收机,当用户接收速度和卫星状态等参数,采集时间间隔为1秒,每个到此伪距改正值并根据接收的卫星广播星历和不小航向采样时间约为8分钟,考虑潮流影响,同一工况于4颗卫星的伪距,则可得出较精确的坐标,使用差包括往返两个航向。其平均值即为此工况下船舶航分GPS甚至可以得到优于P码的精度,其实时定位速。如往返航向夹
7、角不是180°,应进行修正,再行计精度可优于5m。而且差分站与接收机之间的距离算。可达700km,这就为在海上利用DGPS技术进行舰图1为船舶在设计吃水状态下,主机113r/min船性能测量提供了良好条件。工况下航速测定结果。近来,美国出于自身商业利益,已停止SA政策,但仍需国会定期审议,但即使如此,其定位精度也有数十米的误差,所以差分技术的应用仍不失为上策。3NR108GPS接收机概况为适应舰船事业的发展,我所于1996年引进法国“塞赛尔”(SERCFL)公司NR108DGPS接收机,它可以同时接收10颗GPS卫星和差分信号,不但可以接收SE
8、RCEL压缩文本,也装有接收RD-CM104文本的模块。由于我国已在沿海设置使用国图1际组织专门制定的播发RTCM104格式的差分信号站,所以它具有很
