上海海事大学研究生孔老师的题目+答案,网上有,没有好好整理,凑合用吧

航海电子系统的复习思考 一、陀螺罗经的典型电路分析，如：传向系统、随动系统的基本构成、电路特色等。 以 Sperry 系列罗经为例： 随动系统由随动传感器、随动放大器、方位电机组成； 传向系统由步进式发送器、控制电路、步进式分罗经组成； 原理框图如下图所示: 电路特色：1.随动传感器采用 E 型变压器，随动信号的大小取决于衔铁偏离 E 型铁芯中间 的大小，随动信号的相位取决于衔铁偏离的方向； 2.传向系统采用直流步进式传向系统 二、在现代水声导航仪器中，如：测深仪、声相关计程仪和多普勒计程仪的工作原理。如 何实现向水下发射超声波？测深仪工作原理? 测深仪工作原理： 在船底安装有能发射超声波的换能器 A 和接受换能器 B,A 与 B 之间的距离为 S,称之为基线. 发射换能器 A 以间歇的形式向水下发射频率为 20200KHZ 的超声波,超声波经海底一部分 被反射,反射回来的一部分被接受换能器 B 接受.如果能测出声波自发射换能器 A 发射至接 受换能器 B 接受所经历的时间 t,即可求出水深. H=D+h=D+DA*DA-AM*AM=D+(ct/2)*(cr/2)-(s/2)(s/2) 声相关计程仪原理: 沿船底纵向等间距安装有前后接受换能器 Bf,发射换能器 Bt,Ba 以 及后向接受换能器.前后向换能器间距为 S.发射换能器 Bt 以一定的时 间间隔垂直向海底发射超声波脉冲信号,经海底发射回来的一部分超声 波信号被前向接收器换能器 Bf 和后向接受换能器 Ba 所接受.假设船速 为 V,t1 时刻,如(a)图,Bt 正好位于点 A 正上方,Bt 发射的脉冲信号经 A 点反射后被 Bf 接受,经时间间隔 T 时,即 t2 时刻,船舶向前航行一小 段航程.接受换能器 Ba 正好位于海底 A 点正上方.此时 Bt 发射的脉冲 信号经 A 点反射后刚好被 Ba 接受.Bf,Ba 均接受来自海底 A 点反射回来 的信号,在 t1,t2 时刻,两回波变化曲线几乎完全相同,经比对求出时间 T. T=S/2/V=S/(2V) 则 V=S/(2T),可对航速积分,得到船舶的累计航程. 多普勒计程仪工作原理 : 在船底 O 处安装一收发兼用的换能器,以固定俯角 向船首前下方 海底发射频率为 f0 的超声波,超声波经海底反射后(海底可视为二次发 射的声源),一小部分声波能量被换能器接受.显然,接收到的反射回波 经历了二次多普勒频移,所以多普勒频移f 为 =2f0Vcos/C,可得 V= C*f/(2f0cos). C 取 1500m/s f0 和发射俯角 已知,只要测得f, 就可以算出 V.再对 V 积分可得航程.通过换能器向水下发射超声波. 三、多普勒计程仪中，用公式证明如何采用三个测速波速（Y 型） 能实现船舶测量前进、后退和横移速度。 设三条波束与海底平面的交角均为 设船舶航行速度为 v，方向向前为正，横荡速度为 w，方向向右舷 为正，垂荡速度为 u，方向垂直向上为正。 方向 1:v 方向 2:-vcos+wsin 方向 3:-vcos -wsin f1=2f0(vcos -usin )/c f2=2f0(-vcos +wsin )cos -usin /c f3 =2f0(-vcos -wsin )cos -usin /c (f2 +f3)/2=2f0(-2vcos cos - 2usin )/c (f2 +f 3)/2 =2f0(-vcos cos - usin )/c f 纵=f1- (f2 +f3)/2=2f0(vcos + vcos cos )/c =2f0vcos （1+cos ）/c f 横=f2 -f3=2f0(2wsin cos ）/c =4f0(wsin cos ）/ c 四、GPS 工作原理；包括卫星信号的调制及编码发射过程、接收机的信 号接收过程等。画出各自的电路框图。 答：工作原理 GPS 是一种测距定位系统，利用测定高轨卫星信号的传播延时（电 波在空间传播的时间）和多普勒频移，计算出卫星与用户之间的距离 、距离变化率，以精确测定用户位置（三维）、速度（三维）、和时 间参数。测定出用户到 3 颗卫星的距离可以得到以卫星为球心，以卫 星到用户的距离为半径的三个球面，其交点就是用户的三维空间位置 。然而，一般用户无精确的时钟，需要用第四颗卫星来估算出用户时 钟偏差。 GPS 卫星导航仪，将接受到的 GPS 卫星信号进行变频、放大、宽带 滤波变为中频信号后，经过锁相环路相关检测，解调出伪随机码、载 波及导航数据；测量出伪距离和 GPS 信号的多普勒频移；计算出用户 的位置、速度及其它所需要的信息。（下面是调制及编码） 五、船载 AIS 设备的基本组成部分与传输的数据种类。 答：（1）组成部分： 内置 GNSS 接收机： 如 GPS，GLONASS，用来确定精确的 UTC 时间；它连接到自身的 GNS S 天线。 一般还有外接的 GNSS 设备。 如外接的 GNSS 位置信息丢失，AIS 将从内置 GNSS 获得位置和其它 导航数据； 两个 VHF 接收机： 能同时在 AIS1 和 AIS2 频道同时接收数据； 在 CH70 频道运行，接收轮询指令和其它该频道上的信息。 DSC 运 行是自动的，不需要人工干预。 一个 VHF 发射机： 能运行在所以海上 VHF 频道；能应答 CH70 的协商资讯。 任何时候，AIS 只能在同时一个频道上发送，系统能自动选择正确 的发射频道（AIS1/AIS2/DSC70） 第 5/6 页 一根 VHF 天线： 发射机和三个接收机共同使用； VHF 天线和船上其它 VHF 分离； 数据处理系统： 最小显示和键盘 MKD （2）依据用户相关性的数据类型分为五组： 静态数据： 静态数据通常仅仅一次输入 AIS 系统 MMSI 海上移动服务识别码 Call sign & name 呼号 船名 IMO num ber IMO 号码 Length and beam 船长 与 船宽 Type of ship 船舶类 型 Location of position-fixing antenna on the ship 定位天线位 置 Height over keel 龙骨以上高度 动态数据： 动态数据信息通常根据船舶运动而变化 Ships position （with accuracy indication and integrity status） 船位 Time in UTC UTC 时间 Course over ground 对地航 向 Speed over ground 对地速度 Heading 首向 Rate of turn 偏转 率 Navigational status (e.g. NUC, at anchor, etc. manual inpu t) 航行状态 航次相关数据： 在每个航次开始或由变化时，手动输入 Ships draught 吃水 Hazardous cargo (type) 危险货物 Destin ation and ETA 目的地 ETA Optional - Route plan (waypoints) 计 划航线 DG: (Dangerous Goods) 危险货物 HS: (Harmful Substances) 有害物质 MP: (Marin