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卫星导航仪

来源:海军百科 时间:2017-06-23 08:16:01

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卫星导航仪

接收导航卫星信号进行定位导航的舰艇导航设备。简称卫导仪。卫星导航系统由导航卫星、地面设施、卫星导航仪三个部分组成。现有的“子午仪”卫星导航系统、“导航星”全球定位系统(GPS)、“格罗纳斯”全球卫星导航系统、“奇卡达”卫星导航系统,根据其具体的工作方式,都有各自专门的卫星导航仪。这四种卫星导航系统都采用无源方式工作,卫星导航仪本身不发射信号,它接收导航卫星发射的信号,对信号进行处理、解算得到舰位和有关导航参数。卫星导航仪出现于20世纪60年代,到90年代,已是舰艇普遍装备的一种重要导航设备。比较典型的有“子午仪”卫星导航仪和GPS卫星导航仪。

“子午仪”卫星导航仪 “子午仪”系统是一种多普勒导航系统,能在全球范围内提供二维位置,定位精度0.1~0.5海里,它不能连续定位,定位的间隔时间约1小时,平时显示推算舰位经纬度,当卫星过顶且高度等条件合适,才能自动解算并显示实测的更新舰位。“子午仪”卫星导航仪有单频道和双频道两种:单频道卫星导航仪定位精度低。双频道卫星导航仪接收399.968兆赫和149.988兆赫两种频率的信号,能校正电离层传播引起的误差,定位精度较高。卫星导航仪由天线、前置放大器和接收指示器、数据处理器、微处理机、显示器和键盘等组成。由罗经、计程仪提供航向和航速,用键盘输入当时推算舰位、概略格林时、天线高度等数据。卫星导航仪接收卫星发来的信号,进行多普勒计数和从卫星电文中解出卫星轨道参数和时间,由微处理机进行计算,显示器显示推算和更新舰位地理坐标、格林时、舰首向、航速、流向、流速等数据,并能解算大圆和恒向线航向、航程和到达某航路点方位、距离、航行时间等导航数据。

GPS导航仪 “导航星”全球定位系统的接收设备,能在全球范围内连续地提供三维位置、三维速度和时间。GPS的接收设备有许多种,按用途,分为导航、测量、制导、授时等;按载体,分为机载、舰载、弹载、车载、背负、手持等;按接收通道,分为单通道、双通道和多通道;按工作方式,分为时序接收机、多路复用接收机,连续型接收机等;按使用信号的种类,分为P码、C/A码、无码;按测量方法,分为伪距法、多普勒法、载波相位法和干涉法。GPS卫星连续地发射导航电文,为提高抗干扰和保密性能,它采用伪码扩频技术。先把导航电文变成编码脉冲,形成码率50码位/秒,频带宽50赫的导航数据码。再把窄频带的导航数据码,用宽频带的伪码(C/A码或P码)调制成宽频带信号。C/A码信号频带宽1.023兆赫,P码信号频带宽10.23兆赫。最后用宽带信号对载波进行调制,由天线把信号发送出去。导航用的卫导仪一般用伪距法定位,P码信号定位精度为16米,C/A码信号的定位精度100米。舰用卫导仪的天线同时收到多颗卫星信号和噪声,为了从中取出所需要的卫星信号,采取相关接收的技术。卫导仪内产生与该卫星信号码相同的伪码,称为本地码,让接收到的信号和本地码在同步解扩电路中实现解除扩频调制,恢复原始的窄带信号,并进行数据解调、测距和定位,由显示部分显示舰位、速度、时间和供导航用的一些数据。载波相位法和干涉法。不用GPS信号的伪码信息,称为无码接收,用于测量可以达到厘米级的相对定位精度。NAVTRAC型GPS导航仪(图1),面板上有液晶显示器和供操作用的键盘。启动时,按动面板上的电源键,自动显示位置画面。工作中按动位置键(或按动电源键开机后),显示位置画面,可得到日期、时间、GPS定位位置。按动航线键,可设置和编辑航路点及航线,设置目的地及导航报警。按动导航键、画面用数字及图形显示偏航角、对地速度、航迹向、相对终点的位置及航线选择。按动状态键,画面显示接收机通道及卫星状态信息。美国生产的GPSMAP220型卫星导航仪(图2),带有电子海图,可提供20种图形标志,单点导航,使用更为直观方便。

图1 NAVTRAC型GPS导航仪

图2 GPSMAP220型卫星导航仪

随着计算机技术和微电子技术的发展,卫星导航仪在向小型化、集成化发展,把单板机式的GPS传感器引人综合系统,开发新技术、新体制、新设计、新性能,是今后的发展方向。

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