王龔宇

GPS誤差對船舶定位的影響及措施

王龔宇

（哈爾濱航運學(xué)校，哈爾濱 150001）

GPS技術(shù)是航運業(yè)常用的船舶定位輔助技術(shù)，有了GPS技術(shù)的支持，船舶的動態(tài)和靜態(tài)定位就有了精度上和效率上的基礎(chǔ)，對船舶運輸行業(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，提供了測偽距誤差控制、正確選星、實時差分定位等措施，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；測偽距誤差；正確選星；實時差分定位

GPS技術(shù)和應(yīng)用工具在航運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，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主要方面。GPS衛(wèi)星存在星歷上的客觀誤差，在運行過程中衛(wèi)星星鐘也存在精度上的差異，同時在GPS技術(shù)結(jié)構(gòu)體系中接收機(jī)、計算、天線位置也會產(chǎn)生誤差，這些都給GPS技術(shù)的應(yīng)用帶來精度上的問題，產(chǎn)生GPS技術(shù)誤差。從GPS技術(shù)的運作原理上我們可以看到，在GPS信號傳輸中存在電離層的延遲和對流層的折射現(xiàn)象，船舶高速運行，測量天氣過于惡劣都會出現(xiàn)信號的不穩(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)用于船舶定位過程中，操作者的操作方法、GPS設(shè)備的應(yīng)用技巧不同也會產(chǎn)生各種問題，使GPS技術(shù)出現(xiàn)誤差較大的顯現(xiàn)，對船舶定位和航運來講構(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船舶絕對定位中GPS技術(shù)的應(yīng)用

船舶絕對定位是利用GPS技術(shù)對船舶在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)，這時的GPS測量才具有準(zhǔn)確性。進(jìn)行船舶精確定位時，只需GPS的接收裝置就可以獨立進(jìn)行，相對其他方式而言，GPS技術(shù)在船舶絕對定位中具有組織簡便、處理簡單、操作簡易的特點。但同時也存在信號延遲、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，影響船舶絕對定位的精度。

2.2船舶動態(tài)定位中GPS技術(shù)的應(yīng)用

船舶動態(tài)定位是船舶定位的常態(tài)，通過動態(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)。由于動態(tài)定位中船舶始終處于運動狀態(tài)，速度、角度上的不同會產(chǎn)生對GPS技術(shù)應(yīng)用的影響，如果不控制GPS技術(shù)在船舶動態(tài)定位上的誤差，很容易形成誤差積累，進(jìn)而影響對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，不但會影響船舶的航運經(jīng)濟(jì)性，而且可能出現(xiàn)航運的安全隱患。

3　GPS技術(shù)誤差產(chǎn)生的主要原因

3.1測偽距誤差的產(chǎn)生原因

測偽距誤差又稱等效測距誤差。同測其他觀測值一樣，在測偽距時，由于存在著衛(wèi)星時鐘誤差、電離層延時、對流層延遲、接收機(jī)噪聲等這些誤差的存在會引起測偽距的誤差。

3.2選星存在問題

衛(wèi)星在空間分布影響GPS定位精度，GPS在定位時只要選擇其中的4顆衛(wèi)星就可以基本保障測量的精度，但是當(dāng)實際衛(wèi)星數(shù)超過4顆時，如果不進(jìn)行選星計算，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

實時差分定位系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈和多用戶流動站三部分組成，如果三部分之間出現(xiàn)聯(lián)系上的困難或者系統(tǒng)噪聲，則會影響測距信息、偽距、載波相位的誤差，進(jìn)而出現(xiàn)對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偽距測量的主要技術(shù)基礎(chǔ)，單點實時定位，定位精度25m，這種接收機(jī)價格便宜，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。而測地型接收機(jī)主要用于精密大地測量工作的接收機(jī)。這種儀器主要采用載波相位觀測值進(jìn)行相對定位，定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，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)星相對位置決定的。通過合理的選擇導(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)送給流動站的并不是觀測值的改正數(shù)，而是基準(zhǔn)站的原始觀測值?；鶞?zhǔn)站需要發(fā)送給流動站的還包括基準(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

船舶定位是船舶航運過程中重要的環(huán)節(jié)，必須在科學(xué)導(dǎo)航和精細(xì)測量的基礎(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、實際情況等方面的影響，出現(xiàn)GPS誤差對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)該從測偽距誤差控制、正確選星、實時差分定位等環(huán)節(jié)入手，探尋船舶定位應(yīng)用GPS技術(shù)的要點，實現(xiàn)對船舶動態(tài)和靜態(tài)更為準(zhǔn)確而快捷的定位工作目標(biāo)。

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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