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航海仪器航海仪器航海仪器课程目录第一节陀螺罗经第二节船用磁罗经第三节船用回声测深仪 第四节船用计程仪第五节卫星导航系统第六节船舶自动识别系统第七节船舶航行数据记录仪第八节船舶远程识别与跟踪系统第九节综合驾驶台系统航海仪器课程目录第一节陀螺罗经第一节陀螺罗经陀螺仪特性陀螺仪视运动控制力矩施加阻尼力矩施加陀螺罗经误差安许茨罗经斯伯利罗经阿玛勃朗罗经第一节陀螺罗经陀螺仪特性陀螺仪特性定义：高速旋转的对称钢体（转子）及保证转子自转轴（主轴）能指空间任意方向的悬挂装置的总称。陀螺仪特性定义：高速旋转的对称钢体（转子）及保证转子自转轴（陀螺仪特性定轴性：不受任何外力矩作用的自由陀螺仪的主轴将保持其初始空间方位不变。进动性：在外力矩M的作用下，3自由度陀螺仪主轴动量矩H矢端将以捷径趋向外力矩M矢端作进动。陀螺仪特性定轴性：不受任何外力矩作用的自由陀螺仪的主轴将保持陀螺仪特性进动公式当H、M和相互垂直时，有进动公式（1）M＝0，即无外力矩时，自由陀螺仪表现为稳定性；（2）M≠0，即有外力矩时，自由陀螺仪表现为进动性；（3）M作用在OY轴上，则作用在OZ轴上；当M作用在

OZ轴上，则作用在OY轴上。陀螺仪特性进动公式当H、M和相互垂直时，有图1－14图1－15自由陀螺仪在地球上的视运动陀螺仪视运动主轴在方位上的变化主轴在高度上的变化图1－14图1－15自由陀螺仪在地球上的视运动陀螺仪视运动主陀螺仪视运动陀螺仪视运动陀螺仪视运动陀螺仪的视运动规律北东南西,东升西降图1－18指北端升降角速度:水平偏移角速度:ω2陀螺仪视运动陀螺仪的视运动规律北东南西,东升西降图1－1控制力矩施加下重式罗经的控制力矩重心G低于其几何中心O约a=8mm动量矩指北陀螺球转子控制力矩施加下重式罗经的控制力矩重心G低于其几何中心O约a控制力矩施加下重式罗经自动找北控制力矩施加下重式罗经自动找北控制力矩施加液体连通器式罗经控制力矩施加控制力矩施加液体连通器式罗经控制力矩施加控制力矩施加液体连通器式罗经自动找北控制力矩施加液体连通器式罗经自动找北电控式罗经自动找北控制力矩施加自由陀螺仪，动量矩指北电磁摆、水平力矩器产生控制力矩电控式罗经自动找北控制力矩施加自由陀螺仪，动量矩指北施加控制力矩后指北端运动轨迹控制力矩施加施加控制力矩后指北端运动轨迹控制力矩施加等幅摆动周期控制力矩施加主轴指北端作椭圆摆动一周所需的时间称为等幅摆动周期（或称椭圆运动周期、无阻尼周期）。其大小为等幅摆动周期T0与罗经结构参数H、M及船舶所在地理纬度φ关,而与主轴起始位置无关α当罗经结构参数H、M确定后,T0随纬度增高而增大。为了消除摆式罗经的第一类冲击误差,在罗经设计纬度φ0上必须使T0=84.4min,

此时的T0。称之为舒拉周期。

等幅摆动周期控制力矩施加主轴指北端作椭圆摆动一周所需的时间称阻尼力矩施加阻尼的目的：将等幅运动变为减幅运动，最后衰减至子午面上的某个稳定位置，以实现稳定指北。阻尼的方法：压缩长轴法——水平轴阻尼法（安许茨）压缩短轴法——垂直轴阻尼法（斯伯利、阿玛勃朗）

阻尼力矩施加阻尼的目的：阻尼力矩施加安许茨系列——水平阻尼安许茨系列罗经液体阻尼器由固定在陀螺球主轴两端的两个相互连通的液体容器组成，内充高粘度硅油。容器内液体流动滞后于主轴俯仰约四分之一个自由摆动周期。当罗经主轴自动找北时，主轴的俯仰使两个容器中的液体数量不相等，多余液体的重力在陀螺球水平轴产生阻尼力矩。阻尼力矩施加安许茨系列——水平阻尼阻尼力矩施加安许茨系列——水平阻尼安许茨系列罗经在稳定位置时有稳定位置：阻尼力矩施加安许茨系列——水平阻尼稳定位置：阻尼力矩施加斯伯利系列——垂直阻尼斯伯利系列罗经是在陀螺马达外壳上方偏西放一阻尼重物的直接阻尼法产生垂直轴阻尼力矩。阻尼力矩施加斯伯利系列——垂直阻尼阻尼力矩施加斯伯利系列——垂直阻尼斯伯利系列罗经在稳定位置时有：稳定位置：阻尼力矩施加斯伯利系列——垂直阻尼稳定位置：阻尼力矩施加阿玛勃朗系列——垂直阻尼阿玛-勃朗系列罗经采用电磁摆和垂直力矩器的间接阻尼法产生阻尼力矩。。阻尼力矩施加阿玛勃朗系列——垂直阻尼阻尼力矩施加斯伯利系列——垂直阻尼斯伯利系列罗经在稳定位置时有：稳定位置：阻尼力矩施加斯伯利系列——垂直阻尼稳定位置：阻尼力矩施加阻尼曲线阻尼因数：阻尼因数表示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度，通常在2.5~4之间阻尼力矩施加阻尼曲线阻尼因数：阻尼因数表示主轴在方位角上减幅陀螺罗经误差误差：船舶真航向TC与罗经航向GC之间的差角。罗北（NG）与真北（N）差角。分类：1.原理误差：纬度误差、速度误差、冲击误差、摇摆误差2.安装（固定）误差：基线误差陀螺罗经误差误差：陀螺罗经误差纬度误差由可知，采用垂直轴阻尼的陀螺罗经，其主轴指北端的稳定位置（在方位上）不在子午面内，而是偏离子午面一个角度，这个角度称为纬度误差。陀螺罗经误差纬度误差由可知，采用垂直轴阻尼的陀螺罗经陀螺罗经误差消除：

外补偿法（机械补偿法） 根据误差公式，采用机械解算装置求出纬度误差的数值和符号，移动航向基线或转动刻度盘，从而在罗经示度中消除误差，而罗经主轴稳定位置不变，仍偏离子午面。内补偿法（力矩补偿法、电气补偿法） 采用电气解算装置，计算出纬度误差并输出按纬度变化的电信号送力矩器，对罗经施加补偿力矩使主轴回到子午面，从而根本上消除误差。 实际采用内补偿法施加补偿力矩的方法有两种： ①垂直轴OZ施加补偿力矩，如斯伯利MK37型罗经。 ②水平轴OY施加补偿力矩，如电磁控制式罗经。陀螺罗经误差消除： 外补偿法（机械补偿法）陀螺罗经误差速度误差船舶作恒速恒向航行时，罗经主轴的稳定位置与罗经在静止基座上主轴的稳定位置之间在方位上的偏差角。陀螺罗经误差速度误差船舶作恒速恒向航行时，罗经主轴的稳定位置陀螺罗经误差速度误差船舶运动速度产生新的牵连动分量船舶在地球上牵连动角速度在地理坐标中的分量陀螺罗经误差速度误差船舶运动速度产生新的牵连动分量船舶在地球陀螺罗经误差速度误差航速的

向分量船舶所在的水平面的北半部向

偏转陀螺仪主轴产生向

的视运动主轴向偏离一个方位角

向ω北西下上西陀螺罗经误差速度误差航速的向分量船舶所在的水平面陀陀螺罗经误差速度误差在上图中根据V1=V3,有

(度)陀螺罗经误差速度误差在上图中根据V1=V3,有(度)陀螺罗经误差速度误差消除速度误差校正表：按不同的船速V、航向C和地理纬度ϕ计算出速度误差的数值绘制成表格外补偿法（机械补偿法）内补偿法（力矩补偿法、电气补偿法）陀螺罗经误差速度误差消除陀螺罗经误差冲击误差冲击误差定义船舶作机动航行时由于作机动航行的加速度引起的惯性力作用于陀螺罗经上而使主轴偏离其稳定位置所产生的误差B。冲击误差分类第一类冲击误差：惯性力作用于控制设备上（BI）第二类冲击误差：惯性力作用于阻尼设备上（BII）陀螺罗经误差冲击误差冲击误差定义陀螺罗经误差第一类冲击误差

冲击位移BZ速度误差之差第一类冲击误差陀螺罗经误差第一类冲击误差冲击位移BZ速度误差陀螺罗经误差第一类冲击误差

（1）在设计纬度，不存在第一类冲击误差；（2）结构参数不能调整的陀螺罗经，不在设计纬度机动时均存在第一类冲击误差；（3）在机动终了时，第一类冲击误差具有最大值；机动终了后，其误差的大小与符号均作周期性变化；（4）机动终了后1小时，可认为第一类冲击误差消失。陀螺罗经误差第一类冲击误差（陀螺罗经误差第二类冲击误差经分析，摆式罗经第二类冲击误差BⅡ特点：①当船舶所在纬度低于设计纬度时（），第二类冲击误差和第一类冲击误差的符号相反；②当船舶所在纬度高于设计纬度时（

），第二类冲击误差和第一类冲击误差的符号相同。船舶机动时，总的冲击误差B=BⅠ+BⅡ，①当

，BⅠ与BⅡ符号相反，总的冲击误差B减小；②当

，BⅠ与BⅡ符号相同，总的冲击误差B增大。所以在船舶机动时，应关闭阻尼器。陀螺罗经误差第二类冲击误差经分析，摆式罗经第二类冲击误差BⅡ陀螺罗经误差冲击误差处理第一类冲击误差一般不作处理高于和等于设计纬度时，对于第二类冲击误差，可关闭阻尼器，减小总的冲击误差低于设计纬度时，BI与BII符号相反，不关闭阻尼器，减小总的冲击误差一般说来，冲击误差在船舶机动终了后约1小时左右即可消失，所以冲击误差一般不作处理，驾驶员在机动过程和机动终了后1小时内读取罗经航向时应考虑此误差。陀螺罗经误差冲击误差处理陀螺罗经误差摇摆误差摇摆误差：是指船舶摇摆时呈周期性变化的惯性力作用于陀螺罗经的重力控制设备而产生的指向误差。

1.产生原因：船舶摇摆时呈周期性变化的惯性力的作用 摇摆误差与罗经的结构参数、安装位置、纬度、摇摆状态、摇摆方向等参数有关，特别是船舶沿隅点航向（045°、135°

、225°

、315°

）航行且横摇时，误差最大。2.误差处理：在结构上采取有效措施来消减摇摆误差1）安许茨系列：采用双转子2）斯伯利系列：液体流动周期远远大于船舶摇摆周期3）阿玛勃朗系列：敏感主轴高度角的电磁摆内充满粘性很大的

硅油，对摆锤进行强阻尼，使电磁摆不随船舶摇摆陀螺罗经误差摇摆误差摇摆误差：是指船舶摇摆时陀螺罗经误差基线误差定义：罗经的基线与船舶首尾线不平行引起的读数误差。包括主罗经基线误差、分罗经基线误差和传向误差。特点：大小、符号不随时间、航向而变化，与罗经本身无关,是固定值，又称为固定误差。

陀螺罗经误差基线误差定义：陀螺罗经误差基线误差消除方法（大于0.5º时）消除步骤：

（1）先消除分罗经基线误差

（2）后消除主罗经基线误差基线偏左舷，罗方位<真方位，东误差；基线偏右舷，罗方位>真方位，西误差。罗经误差的修正公式：真航向（TC）=罗航向（CC）±误差（△C）（东误差取+，西误差取-）陀螺罗经误差基线误差消除方法（大于0.5º时）安许茨罗经安许茨4型罗经安许茨4型罗经设备组成安许茨罗经安许茨4型罗经安许茨4型罗经设备组成安许茨罗经安许茨4型罗经主罗经结构1）灵敏部分（陀螺球）：由陀螺仪及其控制设备和阻尼设备组成找北指北2）随动部分：借助于随动系统跟踪灵敏部分以消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响，并把灵敏部分支承在固定部分上3）固定部分：支承随动、灵敏部分，装设附属设备并固定于船舶甲板上安许茨罗经安许茨4型罗经主罗经结构1）灵敏部分（陀螺球）：由安许茨4型陀螺罗经结构认知1.主罗经组成：三个部分1）灵敏部分（陀螺球）：由陀螺仪及其控制设备和阻尼设备组成找北指北2）随动部分：借助于随动系统跟踪灵敏部分以消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响，并把灵敏部分支承在固定部分上3）固定部分：支承随动、灵敏部分，装设附属设备并固定于船舶甲板上安许茨4型陀螺罗经结构认知1.主罗经组成：三个部分1）灵敏安许茨罗经安许茨4型罗经灵敏部分核心为陀螺球，又称为指北部件,重8.7kg，直径252mm，重心下移8mm陀螺球结构认识（从外到内）：（1）球壳：由黄铜制成；密封，内充氢气；壳上有电极及航向刻度盘；球的寿命为20000小时。（2）双转子结构：产生H，并消除摇摆误差（3）阻尼器：产生阻尼力矩，实现长轴阻尼（4）电磁上托线圈：上托聚中；在正常工作温度下自动调整陀螺球的位置高度（5）重心下移支架中心8毫米：产生控制力矩（6）润滑油：陀螺球不能倾斜过度（小于45°）安许茨罗经安许茨4型罗经灵敏部分安许茨罗经安许茨4型罗经灵敏部分球

壳：绝缘硬橡胶电极航向刻度顶电极底电极赤道电极随动电极安许茨罗经安许茨4型罗经灵敏部分球壳：绝缘硬橡胶电极航向安许茨罗经安许茨4型罗经灵敏部分球内部件安许茨罗经安许茨4型罗经灵敏部分球内部件安许茨罗经安许茨4型罗经随动部分核心为随动球，由上下两个铝质半球等组成。它与陀螺球上下间隙4，8mm，左右间隙2或4mm，即陀螺球呈中性悬浮。

1．结构组成：随动球蜘蛛架中心枢轴导电环,方位齿轮和罗经方位刻度盘2．作用：支承灵敏部分；传送航向；向陀螺球供电安许茨罗经安许茨4型罗经随动部分核心为随动球，由上下两个铝质安许茨罗经安许茨4型罗经随动部分安许茨罗经安许茨4型罗经随动部分安许茨罗经安许茨4型罗经固定部分1．罗经桌

2．贮液缸：紫青铜制成，内履绝缘橡胶（1）内盛支承液体（配方、比例等）蒸馏水：10升甘油（20℃时比重为1.23g/cm3）：1升安息香酸：10克（或用硼沙和福尔马林替代）（2）观察窗：读航向、球高（3）缸外壁上有加热器（电阻丝）：保证支承液体温度不低于49℃安许茨罗经安许茨4型罗经固定部分1．罗经桌安许茨罗经安许茨4型罗经固定部分3．罗经座：（1）上部：盖（2）中部：有三个小门。船尾方向上的小门：读航向、球高左侧小门：配电板、保险丝、三相电流指示灯、随动开关右侧小门：蜂鸣器、放大器、转换开关（步调开关）（3）下部：底座，其中央有电风扇（冷却支承液体）、齿轮传动装置（主罗经基线粗调）

4．平衡环系统：防摇防浪，避免产生框架误差安许茨罗经安许茨4型罗经固定部分3．罗经座：安许茨罗经安许茨4型罗经主罗经组成图安许茨罗经安许茨4型罗经主罗经组成图安许茨罗经安许茨4型罗经电路系统

1.电源系统安许茨罗经安许茨4型罗经电路系统1.电源系统安许茨罗经安许茨4型罗经电路系统

2.随动传向系统安许茨罗经安许茨4型罗经电路系统2.随动传向系安许茨罗经安许茨4型罗经电路系统

3.温控报警系统安许茨罗经安许茨4型罗经电路系统3.温控报警系安许茨罗经安许茨20型罗经灵敏部分灵敏部分---陀螺球(尺寸较小)•顶电极•底电极•赤道电极--球壳尺寸：直径115mm•双转子•无电磁上托线圈•无液态润滑油•抽真空充氦气--球内转速为:12000r/min安许茨罗经安许茨20型罗经灵敏部分灵敏部分---陀螺球(尺寸安许茨罗经安许茨20型罗经灵敏部分--支承方式•液浮+离心泵产生的液流平衡上托力--离心泵的作用•定中心•辅助支承上托力安许茨罗经安许茨20型罗经灵敏部分--支承方式•液浮+离心安许茨罗经安许茨20型罗经随动部分--组成•随动球

•弹性减振波纹管摆式连接器•方位齿轮•汇电环组件安许茨罗经安许茨20型罗经随动部分--组成•随动球•弹性安许茨罗经安许茨20型罗经固定部分•条形散热片•数字监视器内有：•电风扇•电子传感器PCB板•循环编码器(212脉冲)安许茨罗经安许茨20型罗经固定部分•条形散热片•数字监视安许茨罗经安许茨20型罗经电源系统•

任务:

将船舶电源变换成陀螺罗经系统所需要的各种电源.•

组成:数个稳压电路和(55V400HZ)逆变器.•

逆变器的作用:

将直流24V船电变换成陀螺及离心泵所需的单相55V400HZ电源.安许茨罗经安许茨20型罗经电源系统•任务:将船舶电源变换安许茨罗经安许茨20型罗经随动系统•

组成:随动传感器、放大器、

A/D转换器、CPU、

随动电机控制器和随动步进电机.安许茨罗经安许茨20型罗经随动系统•组成:随动传感器安许茨罗经安许茨20型罗经支承液体温度检测与控制系统•

工作温度:50ºC±1ºC

随时从数字监视器上读出.•

作用:使支承液体的温度自动保持在规定的工作范围内,以保持陀螺球位于正常高度.安许茨罗经安许茨20型罗经支承液体温度检测与控制系统•工作安许茨罗经安许茨20型罗经信号检测与指示系统

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检测和显示的项目:

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陀螺球高度

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支承液体导电率

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陀螺及离心泵的工作总电压

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陀螺稳定时间

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陀螺运转累计时间

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陀螺误差与故障利于操作者正确使用和快速判断故障---所有检测和显示的项目可在同一个数字监视器上选择显示之.安许茨罗经安许茨20型罗经信号检测与指示系统---检测和安许茨罗经安许茨20型罗经使用1、起动•

只需将24VDC船电接通,

整套罗经便会自动完成全部起动过程.•

观察显示信号(数字监视器),判断工作状态---显示支承液体温度

(接通电源,加热器加热)h38.8ºCh表示处于加热状态安许茨罗经安许茨20型罗经使用1、起动•只需将24VDC船安许茨罗经安许茨20型罗经使用---液温45ºC时,显示航向.130.5.亮点表示陀螺球处于找北过程中此时随动系统被自动接通---约3h后,亮点消失

(航向指示精度≤2º)131.8---约5h后,陀螺球完全稳定

(航向指示精度达到要求)132.8安许茨罗经安许茨20型罗经使用---液温45ºC时,显示航向安许茨罗经安许茨20型罗经使用•

在使用过程中•

数字航向的小数点闪烁•

表示罗经工作不正常133.8安许茨罗经安许茨20型罗经使用•在使用过程中133.8安许茨罗经安许茨20型罗经维护保养更换支承液体和密封圈•

规定每三年更换一次•

关闭罗经,约等30min,方可进行•230cm3蒸馏水(红色标签)

从红螺钉孔注入储藏室•840cm3支承液体(绿色标签)

从绿色螺钉孔注入•

顶部测量锥体查看支承液体已注满安许茨罗经安许茨20型罗经维护保养更换支承液体和密封圈•规斯伯利37罗经组成主罗经：陀螺罗经的主体，具有指示航向的性能电子控制器箱：供电、启动、关闭罗经航向发送器：发送航向信号分罗经：复示主罗经航向。速纬误差校正器：校正速纬误差航向记录器：记录航向斯伯利37罗经组成主罗经：陀螺罗经的主体，具有指示航向的性能斯伯利37罗经主罗经主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示航向的性能。斯伯利37罗经主罗经主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示航向斯伯利37罗经电路系统1.电源系统2.随动传向系统斯伯利37罗经电路系统1.电源系统2.随动传向系统斯伯利37罗经电路系统3.误差校正器组成：校正信号产生器——补偿器内力矩器——垂直环东侧纬度误差校正电路：纬度开关、纬度电位器、变压器等。速度误差校正器：航向余弦解算器、速度电位器、变压器等纬度、速度误差校正器所产生的校正信号使力矩器产生沿垂直轴作用的补偿力矩。斯伯利37罗经电路系统3.误差校正器组成：校正信号产生器——斯伯利37罗经电路系统4.控制电路电子控制器面板——方式转换开关，控制罗经工作于：1）旋转（SLEW）：允许陀螺马达未转动时旋转。2）起动（START）：给陀螺马达供三相电。4）运转（RUN）：罗经正常工作。3）自动校平（AUTOLEVEL）：将陀螺球主轴校平。斯伯利37罗经电路系统4.控制电路电子控制器面板——方式转换阿玛勃朗罗经SGB1000罗经组成SGB1000型陀螺罗经是勃朗公司基于阿玛勃朗10型陀螺罗经基础上研制开发的新型产品，由主罗经（master

compass）、电源控制箱（power

supply

unit）、电源故障警报器（alarm）和分罗经（repeater）等组成阿玛勃朗罗经SGB1000罗经组成SGB1000型陀螺罗经是阿玛勃朗罗经SGB1000罗经灵敏部分阿玛勃朗罗经SGB1000罗经灵敏部分阿玛勃朗罗经SGB1000罗经随动部分阿玛勃朗罗经SGB1000罗经随动部分阿玛勃朗罗经SGB1000罗经电路阿玛勃朗罗经SGB1000罗经电路阿玛勃朗罗经SGB1000罗经电路阿玛勃朗罗经SGB1000罗经电路阿玛勃朗罗经SGB1000罗经电路阿玛勃朗罗经SGB1000罗经电路阿玛勃朗罗经SGB1000罗经使用一、启动前的检查1．检查船电开关是否处于断的位置；2．检查电源箱上的电源开关是否处于断的位置；3．检查主罗经控制面板上的速率旋钮、速度旋钮、纬度旋钮是否处于“0”的位置；4．检查主罗经控制面板上的照明旋钮是否处于最小位置；5．调整各分罗经的读数与主罗经保持一致。阿玛勃朗罗经SGB1000罗经使用一、启动前的检查阿玛勃朗罗经SGB1000罗经使用二、启动步骤1．接通船电。2．接通电源箱上的电源开关，电源指示灯亮，主罗经和各分罗经进入工作状态。此时应检查电源箱上的电源指示灯和主罗经上的电源指示灯是否亮起。3．5min后，陀螺马达达到额定转速，随动系统自动投入工作。4．按下主罗经控制面板上的旋转按钮（SLEW）并转运旋转速率旋钮（RATE），调整主罗经方位刻度盘读数，使其接近船首向±10°范围（注：顺时针转运速率控钮读数增大，逆时针转运速率控钮读数减小；当达到船首向读数时，将速率控钮转回中心位置，方可松开速率控钮）。5．约过40分钟，主罗经控制面板上的运行指示灯亮，表明罗经已稳定。此时应核对各分罗经航向是否与主罗经航向相等，若不相等，应调整分罗经航向与主罗经航向相等。6．将主罗经控制面板上的纬度旋钮转到与“船位纬度”值一致的位置的位置（注意纬度名称），以消除纬度误差。7．等船舶开航后，将主罗经控制面板上的速度旋钮（speed）指示与“航行速度”值一致的位置，以消除速度误差。以后船舶纬度变化5°或航速变化5节应重新消除速度纬度与纬度误差。阿玛勃朗罗经SGB1000罗经使用二、启动步骤阿玛勃朗罗经SGB1000罗经使用三、关机1．切断电源箱上的电源开关；2．切断船电。

SGB1000型陀螺罗经设置了自动启动程序，使罗经的启动和船电短时间断电恢复后的重新启动均能自动完成。阿玛勃朗罗经SGB1000罗经使用三、关机航海仪器[页]课件第二节船用磁罗经磁基础船用磁罗经自差原理自差校正船用磁罗经维护保养第二节船用磁罗经磁基础磁基础磁罗经安装规范凡大于150GT以上的船舶均应安装：一台标准磁罗经；一台操舵磁罗经；若标准罗经为投影或反射式，可免装操舵罗经；标准罗经与操舵位置有可靠联络手段；一台备用标准罗经；正确校正磁罗经自差，并有剩余自差表和自差曲线。磁基础磁罗经安装规范凡大于150GT以上的船舶均应安装：一台磁基础磁性磁铁磁极磁性磁性是指具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。磁铁具有磁性的钢铁物质称为磁铁，分为天然磁铁和人造磁铁。磁极将磁铁的磁性最强的位置称为磁极，磁极的磁性强弱用磁量表示。具有正磁量的磁极称为磁铁的N极，具有负磁量的磁极称为磁铁的S极。同性磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

磁基础磁性磁铁磁极磁基础磁场强度磁矩磁场强度磁场中某点的磁场强度是单位正磁量在该点所受的作用力的大小。磁矩磁矩是磁极的磁量与两磁极之间距离的乘积。

磁基础磁场强度磁矩磁基础磁化与去磁磁化原来没有磁性（磁性不明显）的物质，经过一定的物理过程而具有了磁性，这个物理过程就称为磁化。（非磁性物质不能被磁化）去磁使原来具有磁性的物体失去磁性的过程称为去磁。（去磁的方法：高温、振动等）

磁基础磁化与去磁磁基础地磁场地磁极地磁极靠近地理北极的为地磁北极，靠近地理南极的为地磁南极；地磁北极具有负磁量，地磁南极具有正磁量；磁极每年作缓慢的变化。地磁场围绕地球空间的磁场称为地磁场；地球外部，磁力线从地磁南极到地磁北极。

磁基础地磁场地磁极磁基础地磁三要素地磁水平分力（H）地磁总力在水平面上的分力，是磁罗经的指向力。在磁赤道上，地磁水平分力最大；在两磁极，地磁水平分力为零。磁倾角水平面与地磁总力的夹角。磁差磁子午面与地理子午面的夹角为磁差。磁差随时间、地理位置的不同而不同。磁基础地磁三要素船用磁罗经磁罗经分类船用磁罗经磁罗经分类船用磁罗经磁罗经结构船用磁罗经磁罗经结构船用磁罗经罗盘船用磁罗经罗盘船用磁罗经方位圈1.照门2.照门孔3.照准架4.照准线5.黑色反射玻璃板6.棱镜7.水准泡8.反射镜9.可调螺钉10.方位匣11.弦角刻度12.握钮船用磁罗经方位圈1.照门2.照门孔3.照准架4.照准线5自差原理自差自差：指罗北偏离磁北的角度δ。自差产生的原因：

船舶上的钢铁材料，由于受地磁场磁化而产生了磁性，称为船磁。船磁对安装在船上的磁罗经罗盘的作用力称为船磁力。受船磁力的影响，罗经磁针的北极（罗北）偏离磁北的角度，称为磁罗经自差（Dev）。罗北（Nc）偏在磁北（Nm）之东为东自差；偏在磁北之西为西自差。由船舶上的硬铁产生的船磁称为硬铁船磁或永久船磁。由船舶上的软铁产生的船磁称为软铁船磁或感应船磁。自差原理自差自差：指罗北偏离磁北的角度δ。船舶上自差原理船轴坐标系

ox：向船首为正；

oy：向右舷为正；

oz：向下为正。自差原理船轴坐标系ox：向船首为正；自差原理地磁力硬铁船磁力地磁水平分力地磁水平分力指向磁北，它对罗盘的作用力使罗盘0°，指示磁北。硬铁船磁力P力：纵向硬铁船磁分力Q力：横向硬铁船磁分力R力：垂向硬铁船磁分力P、Q、R的大小和方向与造船修船时船首方向、船舶硬铁的分布与数量、磁罗经的安装位置等有关，而且是使磁罗经产生自差的主要船磁力。同一艘船舶在一定情况下，可认为其硬铁船磁力的大小、方向不变。自差原理地磁力硬铁船磁力地磁水平分力自差原理软铁船磁力软铁船磁力软件船磁力与船舶软铁的分布与数量、磁罗经的安装位置有关，而且还与船舶所在的地理纬度和航向有关。对船尾正装磁罗经a、c、e均为负，较大，需消除b、d、f、h对称、相互抵消g、k可忽略自差原理软铁船磁力软铁船磁力自差原理半圆自差硬铁船磁力P、Q产生的自差，除了与这两个船磁力的大小、方向有关外，还与船舶所在的地理纬度和航向有关。自差原理半圆自差硬铁船磁力P、Q产生的自差，除了与这两个船磁自差原理象限自差软铁系数a、e表示的软铁船磁力产生的自差，除了与这两个船磁力的大小、方向有关外，还与二倍航向有关。自差原理象限自差软铁系数a、e表示的软铁船磁力产生的自差，除自差原理倾斜自差倾斜自差是指船倾斜后的的自差Dev与船正平时的自差Dev的差值。倾斜自差不但与R力的大小、方向有关，还与船舶所在的纬度、航向和船舶倾斜角度有关。自差原理倾斜自差倾斜自差是指船倾斜后的的自差Dev与船正平时自差原理固定自差产生原因磁罗经没有安装在船舶首尾面上磁罗经罗盘磁针的NS磁轴线与罗盘0～180度线不平行罗经基线与船首尾面不重合（或平行）计算自差时使用的磁差不精确方位圈（仪）有缺陷特点自差的大小、符号皆不随船舶状态、纬度和航向等因素的变化而变化。自差原理固定自差产生原因自差原理软半圆自差

软铁系数c表示的软铁船磁力产生与航向成正弦规律变化的自差。自差原理软半圆自差磁罗经自差校正磁罗经自差校正磁罗经自差校正需校正自差的情况不计恒定自差，标准罗经自差大于±3°，操舵罗经自差大于±5°；正常情况下，每年校正一次；任何原因导致的磁罗经磁针所处位置船磁场发生变化磁罗经自差校正需校正自差的情况磁罗经自差校正校正自差的方法与原则观测叠标方位观测低高度太阳方位观测远距离单一物标方位性质相同、方向相反、大小相等磁罗经自差校正校正自差的方法与原则磁罗经自差校正自差校正工作准备利用压水舱，将船保持正平；船上设备，如吊杆、罗经附近探照灯、舱盖等活动部分，均应按正常航行状态固定好。根据校正日期，旋回区的经纬度和磁差，计算校正罗经时间段内的天体磁方位，在港口附近校正罗经，可选用固定物标的叠标，画叠标线草图并标明各叠标线的磁方位，以备天气变化看不见天体时用。在港口附近陆地，远离有铁件的地方，将倾差仪N端向北，离地至少1米，测地磁力Z，记下滑重所在的格数n。将滑重推移到n′=λn的格数处。检查标准罗经与操舵罗经首基线应在船首尾面中。检查罗盘的灵敏度与方位仪的准确性。检查罗盆内是否有气泡，有气泡应补充罗经液消除气泡。对新磁铁应检查油漆颜色是否与极性相符，对旧磁铁应去锈补漆。新船第一次校罗经，将校正软铁（球或片）置于支架中间，参考同类型船的佛氏铁长度放置佛氏铁。非第一次校罗经此步骤可免。船到旋回区开始校正罗经前，挂信号旗OQ。磁罗经自差校正自差校正工作准备利用压水舱，将船保持正平；磁罗经自差校正倾斜自差校正先将倾差仪置于岸上无磁性干扰的地方，离地面高度1米以上，使磁针北端指北，并使水平仪气泡居中，移动滑重使磁针水平，记下代表当地地磁垂直分力Z的刻度n。将倾差仪带回船上，根据Z′EW=λZ=λn=n′，标准罗经λ值取0.9，操舵罗经λ值取0.8，调节滑重至位置n′。船为正平状态，航向为磁东或磁西，将罗盆取下，将倾差仪放在原罗盆的位置，倾差仪磁针北端指北方并使之与原罗盆磁针组处于相同位置。调整罗经柜内的垂直磁铁，使倾差仪的磁针呈水平后，固定垂直磁铁的位置。取下倾差仪，将罗盆复位置于罗经柜中。磁罗经自差校正倾斜自差校正先将倾差仪置于岸上无磁性干扰的地方磁罗经自差校正半圆自差校正东东上，西西上，东西下，西东下口诀中第一字表示自差的东或西；第二字表示磁棒红端的朝向；

第三字“上”表示磁棒上移或增加磁棒；“下”表示磁棒下移或减少磁棒；口诀亦可简化为：同名上，异名下。为节省校正时间，校正自差可采取顺时针或逆时针的顺序。磁罗经自差校正半圆自差校正东东上，西西上，东西下，西东下口磁罗经自差校正象限自差校正一，三象限，东近西远二，四象限，东远西近口诀中的东或西指自差的东或西；远或近指软铁球远离或靠近罗经柜磁罗经自差校正象限自差校正一，三象限，东近西远磁罗经自差校正自差表的计算磁罗经自差校正自差表的计算磁罗经自差校正自差表的计算磁罗经自差校正自差表的计算磁罗经自差校正自差表的计算磁罗经自差校正自差表的计算磁罗经自差校正自差表的计算2.自差表制作：制作供船舶航行使用的自差表，先将计算的5个自差系数代入自差公式，然后求得每隔10°或15°航向一个自差，自差表中还画有自差曲线和记载着各种校正器的位置以及五个自差系数值。磁罗经自差校正自差表的计算2.自差表制作：自差校正自差表自差校正自差表船用磁罗经维护保养检查罗盘的灵敏度检查罗盘的灵敏度主要是检查其轴针与轴帽之间摩擦力的大小，摩擦力较大时，将会直接影响罗盘指向的准确性。检查方法：在船停靠码头，船上或岸上机械不工作的情况下，首先准确记下罗经基线所指的航向，然后用一小磁铁或铁器将罗盘从原来平衡位置向左引偏2°～3°，拿开小磁铁，观测罗盘是否返回原航向，再向右边做同样的检查，ISO规定罗盘返回原航向的误差应在（3/H）°以内。若罗盘灵敏度不符合要求，应找出其原因，进行修理或调换。船用磁罗经维护保养检查罗盘的灵敏度检查罗盘的灵敏度主要是检查船用磁罗经维护保养检查罗盘摆动周期罗盘磁针磁性的强弱可通过测定罗盘摆动周期来检查。通常仅测其摆动半周期，检查方法如下：用磁铁将盘从罗经基线引偏40°，移去磁铁，罗盘开始摆动，用秒表记下原航向值连续两次过基线的时间间隔，此间隔即为罗盘摆动的半周期。ISO规定罗盘摆动半周期应为(2600/H)1/2秒。同样用磁铁将罗盘向另一侧引偏后，做类似的检查。若测得的半周期比规定的标准值大得多，说明磁针的磁性减弱，应予以更换。船用磁罗经维护保养检查罗盘摆动周期罗盘磁针磁性船用磁罗经维护保养消除罗盆内的气泡罗盆产生气泡的原因主要有两种：其一是由于罗盆不水密，如罗盆上的垫圈老化或玻璃盖上的螺丝未旋紧等原因造成漏水，空气进入罗盆，而形成气泡；另一原因是浮室漏水，空气由浮室中逸出所致。罗盆内的气泡对观测航向和测定物标方位均会产生影响，务须消除。消除气泡的方法：将罗盆侧放，注液孔朝上，旋出螺丝，首先鉴别罗盆内装有何种液体，在注入液体前，应从罗盆内取出一些原液体与新液体混合，经过一段时间，确定仍为透明无沉淀后，方可注入新液体。对于盆体分为上下两室的罗盆，在上室注满液体把气泡排除后，还要测量下室液面的高度，其高度应符合说明书的要求。船用磁罗经维护保养消除罗盆内的气泡罗盆产生气泡的原因主要有两船用磁罗经维护保养校正器检查校正磁铁的检查磁铁棒应无锈，其棒上所涂的颜色与磁极是否相符。软铁校正器的检查软铁校正器应不含有永久磁性。检查软铁球是否含有永久磁性的方法是：船首固定于某一航向，将软铁球靠拢罗经柜，待罗盘稳定后，慢慢地旋转软铁球，罗盘应不发生偏转，然后用同样方法检查另一只球。若罗盘发生偏转，说明软铁球含有永久磁性。对于软铁片，其检查方法类似于软铁球，将软铁片盒移近罗经柜，软铁片首尾倒向插入，视罗盘是否发生偏转。检查佛氏铁是否含有永久磁性的方法：船最好固定于E或W航向，将佛氏铁逐段以正反向倒置放入罗经正前方的佛氏铁筒中，罗盘不应发生偏转，否则佛氏铁含有永久磁性。对于含有永久磁性的校正软铁，可将其放在地上敲击或淬火进行退磁，退磁无效者应予以调换。船用磁罗经维护保养校正器检查校正磁铁的检查磁罗经安装与使用磁罗经安装安装位置尽可能选择在船磁影响最小、远离电气设备的地方；必须装在船舶首尾线上；标准罗经安装在驾驶台的上层露天甲板上，尽可能远离固定或移动的钢铁器件，视线阻碍最小。磁罗经使用不得随身带有铁磁物质；在罗经正后方，罗盘水平时读取数据；注意校正软铁是否带有磁性；航行中勤测自差，做好记录。磁罗经安装与使用磁罗经安装航海仪器[页]课件第三节船用回声测深仪水声学基础回声测深仪原理回声测深仪的误差第三节船用回声测深仪水声学基础水声学基础声波的种类次声波：小于20Hz可闻声波：20Hz-20kHz超声波：20kHz一200kHz注:回声测深仪频率通常为2O-60kHz水声学基础声波的种类水声学基础超声波的优点可避免可闻声波的干扰可减小换能器的尺寸指向性好反射性好水声学基础超声波的优点水声学基础声速的影响因素海水物理状态的变化量声速变化量(m/s)温度增加1℃3.3含盐量增加1﹪1.5深度增加100m3.3以温度的影响最为显著

通常水温随水深的增加而降低，水压随水深的增加而增大，所以温度的降低和水压的增加对声速的影响几乎相互抵消

测深仪、多普勒和声相关计程仪等通常以1500m/s作为标准声速

水声学基础声速的影响因素海水物理状态的变化量声速变化量(m/回声测深仪原理H=D+hM用此公式计算而产生的水深误差叫基线误差

,，虽着水深的增加，基线误差将减小。若水深大于5m，基线误差几乎可以忽略

上式中S为换能器A和B之间的距离,称为基线长度t为声波往返于船底到海底的时间若忽略S/2项，得

回声测深仪原理H=D+hM用此公式计算而产生的水深误差叫基线回声测深仪原理回声测深仪系统组成与工作时序显示器发射系统发射换能器接收系统电源接收换能器触发脉冲电磁脉冲超声波脉冲超声波脉冲接收脉冲放大、滤波t回声测深仪原理回声测深仪系统组成与工作时序显示器发射系统发射回声测深仪原理换能器换能器分类：磁致伸缩换能器、电致伸缩换能器换能器安装：装于离船首1/2～1/3船长处，远离海底阀及其它有碍水流平顺的凸出物换能器的安装不能降低船体结构强度和水密性能换能器工作面与水平面偏离角不能超过0.5°工作面不准涂油漆，引出电缆使用屏蔽电缆回声测深仪原理换能器回声测深仪原理回声测深仪技术指标最大测量深度

影响最大测量深度的因素是：发射功率，工作频率，换能器效率，接收灵敏度;发射脉冲重复周期决定了最大测量深度，二者关系为：为脉冲重复周期，C。为设计声速，hmax为最大测量深度。最小测量深度它是由发射和接收系统的工作质量和参数所决定的。发射脉冲宽度决定了最小测量深度回声测深仪原理回声测深仪技术指标回声测深仪误差声速误差实际声速与设计声速不一致所产生的测量误差。基线误差忽略收、发分开换能器之间距离（基线）造成的误差。水深大于5米可忽略基线误差。收、发共用一个换能器没有基线误差。修正公式：实际水深=×显示水深实际声速设计声速回声测深仪误差声速误差修正公式：实际水深=×显示水深实回声测深仪误差零点误差测深仪发射零点标志的显示位置与刻度盘（或刻度标尺）的零位不一致所产生的测量误差。只有闪光式和记录式的显示器存在此误差。零点信号超前：显示水深＜实际水深零点信号滞后：显示水深＞实际水深时间电机转速误差测深仪时间电机的实际转速与其额定转速不一致所产生的测量误差

实际水深=×显示水深额定转速实际转速回声测深仪误差零点误差实际水深=×显示水深额定转速回声测深仪误差水底坡度误差处理方法：读取回波前沿回声测深仪误差水底坡度误差航海仪器[页]课件第四节船用计程仪电磁计程仪多普勒计程仪声相关计程仪第四节船用计程仪电磁计程仪电磁计程仪电磁计程仪组成电磁计程仪电磁计程仪组成电磁计程仪电磁计程仪原理

电磁计程仪电磁计程仪原理

多普勒程仪多普勒计程仪原理θ=60°单波束测速原理V频移量：单波测速原理频移量：多普勒程仪多普勒计程仪原理θ=60°单波束测速原理V频移量：多普勒程仪多普勒计程仪原理双波测速原理向前频移量：向后频移量：总频移量：多普勒程仪多普勒计程仪原理双波测速原理向前频移量：向后频移量多普勒程仪多普勒计程仪分类双波束系统：又称一元多普勒计程仪。它只能测量船舶纵向速度并累计其航程，通常用于船舶的导航功能四波束系统：即换能器向前后左右发射波束，又称二元多普勒计程仪。可测量船舶纵向速度，横向速度，可作为船位推算导航使用六波束系统：在船首装置四波束换能器，在船尾安装左右向发射的换能器，又称三元多普勒计程仪。可测量纵向速度，船首和船尾的横向速度，用于大型船舶进出港和靠离泊多普勒程仪多普勒计程仪分类多普勒程仪多普勒计程仪工作状态对水跟踪状态：利用海水中海生物、悬浮颗粒、气泡及海水本身的不均匀性反射超声波，通过得到的某一水层的回波信号，测量多普勒频移，计算出船速。船速、航程是相对于水的。对地跟踪状态：利用海底反射超声波，通过得到的海底回波信号，测量多普勒频移，计算出船速。船速、航程是相对于海底的。多普勒程仪多普勒计程仪工作状态声相关计程仪声相关计程仪原理

声相关计程仪声相关计程仪原理

声相关程仪声相关计程仪工作状态对水跟踪状态：利用海水中海生物、悬浮颗粒、气泡及海水本身的不均匀性反射超声波，应用相关技术处理水声信息测量船舶航速。船速、航程是相对于水的。对地跟踪状态：利用海底反射超声波，通过得到的海底回波信号，应用相关技术处理水声信息测量船舶航速。船速、航程是相对于海底的。声相关程仪声相关计程仪工作状态不同计程仪之间的比较不同计程仪之间的比较航海仪器[页]课件第五节卫星导航系统卫星导航系统简介GPS系统组成GPS定位原理GPS定位误差DGPSGPS导航仪北斗卫星导航系统第五节卫星导航系统卫星导航系统简介卫星导航系统简介GPS

GPS定位精度：P码—1m；CA码—20~30mCA码定位精度受SA和AS政策影响。

GPS特点：全球、全天候、高精度、连续、近于实时的三维定位与导航功能。

NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem——NAVSTAR/GPS73年开始研制，95年进入全部运作。GPS卫星：24（21+3）颗高轨卫星，分布在6个轨道面内，轨道倾角约55°，双频发射，全球围内可视性良好。卫星导航系统简介GPSGPS定位精度：P码—1m；CA卫星导航系统简介GLONASSGlobalNavigationSatelliteSystem——GLONASS78年代开始研制，1982年开始部署，1995年底全部星座部署完毕。GLONASS卫星：25（24+1）颗中轨卫星，分布3个轨道面，轨道倾角约64°，双频发射，全球范围内可视性良好。GLONASS定位精度：10-15m,无任何政策影响，不限制民用。GLONASS特点：全球、全天候、高精度、连续、近于实时的三维定位与导航功能。卫星导航系统简介GLONASS卫星导航系统简介Galileo1999由欧盟提出计划，2004下半年开始发射实验卫星，2008年全面投入使用。卫星：27+3颗卫星颗中轨卫星，分布3个轨道面，轨道倾角约55，运行周期52810.10s。3颗覆盖的GEO卫星，辅以GPS和本地差分增强系统，定位精度达几米。特点：全球、全天候、高精度、连续、近于实时的三维定位和导航；是针对商业和军用的高精度卫星导航系统。卫星导航系统简介Galileo卫星导航系统简介BDS★第一代北斗：2000年发射2颗地球静止卫星（CEO），2003年6月正式运营。双星有源系统。第二代北斗：2012年完成14颗卫星（5+5+4），亚太地区（南北纬55︒东经55︒－180︒，），定位优于10m、测速优于0.2m/s、授时优于50ns。第三代北斗：2020年完成35颗；功能：定位与导航，短报文通信，信息服务（潮汐、渔业、通航等），报警与完善性检测，与ECDIS、AIS兼容。卫星导航系统简介BDSGPS系统组成GPS地面站跟踪站：接收包括环境数据在内的卫星的各种信息，并将测定的信息传送到主控站；所测伪距1.5s更新一次，电离层气象数据

15min平滑一次。主控站：收集、评价数据，计算各卫星原子钟的校正参量、卫星历书、卫星星历、系统状态并形成导航信息码，送注入站；控制和调整偏离轨道的卫星，启用备用卫星。注入站：地面站或地面天线，将导航信息送给卫星。GPS系统组成GPS地面站GPS系统组成GPS卫星网☆

24（21+3）颗

高轨20183km）

卫星，分布在

6个轨道面上，

轨道倾角约

55°，地平线

7.5°以上至少可以看到4颗，

地平线上至少看到5颗，最多

11颗；运行周期约11h58m

（717.88m），约12h。☆

双频发射：

L1波段（1575.42MHz），

P码、CA码和导航数据调制；

L2波段（1227.60MHz），

P码和导航数据调制；

以后增加L5（1176MHz）GPS系统组成GPS卫星网☆24（21+3）颗高轨201GPS系统组成GPS用户设备当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出船舶的三维位置、三维速度和时间。GPS系统组成GPS用户设备当GPS卫星在用GPS系统组成GPS导航电文CA码：低速、短周期的伪随机二进制序列码，1.023MHz、1ms），测距精度低，协助捕获P码P码：快速、长周期的伪随机二进制序列码，（10.23MHz、7day），测距精度高，难于捕获优点:

抗干扰：CA（P）码有良好的自相关函数，使其易于在噪声背景中被识别；不同的CA（P）码间有良好的互相关函数，则不同的卫星信号间的相互干扰很小。

码分多址识别：CA码：1025种；P码：1444种伪码加密：GPS数据经过CA（P）码扩频发射，又需经解扩提取

精确测距GPS系统组成GPS导航电文GPS定位原理用户空间位置

GPS是一种测距定位系统，GPS卫星导航仪接收其视界内一组卫星的导航信号，从中取得卫星星历、时钟校正参量、大气校正参量等数据，并且测量卫星信号的传播延时和多普勒频移。根据卫星星历计算出卫星发射信号时的位置；根据卫星信号的传播延时和光速的乘积计算出卫星与用户的距离；根据卫星信号的传播延时、光速、多普

勒频移计算出用户的三维运行速度。若用户时钟无偏差，用户利用3颗卫星可以得到以卫星为球心、以卫星到用户的距离为半径的3个球面，其交点就是用户三维空间位置。GPS定位原理用户空间位置GPS是一种测距定位系统，GGPS定位原理GPS定位计算过程导航仪根据其内存储的GPS历书，计算卫星的概略位置导航仪根据键入的推算船位、时间、精度几何因子数值，选择仰角≥5°、几何配置最好的4颗或3颗卫星导航仪对GPS卫星进行频率和伪码的二维搜索，码同步后转入载波相位跟踪、检测、存储导航电文；导航仪根据所测的伪距、从卫星星历算出的卫星位置、及传播延时的计算和修正，计算出用户的三维位置。再转换为地理坐标数据（经、维度）显示出来。GPS定位原理GPS定位计算过程GPS定位误差测距误差

卫

星

误

差：

信号传播误差：卫星导航仪误差：导航仪通道间误差导航仪噪声量化误差

电离层折射误差（双频、数模、85°）对流层折射误差（≥5°）多径效应图

星历表误差

卫星钟剩余误差群延迟误差

GPS定位误差测距误差卫星误差：信GPS定位误差几何误差若测距误差为定值，用户与卫星的空间几何图形不同时，定位的误差也不相同。

精度几何因子（GDOP）

用来描述用户与卫星的几何关系对定位误差影响的大小的参数。

GDOP值越小，选用的卫星的几何图形配置越理想，位置和时间的偏差值也越小。

GPS定位误差几何误差若测距误差为定值，用户与卫星的空间几何GPS定位误差几何误差当

δ=1

时，则：

GDOP——

精度几何因子；PDOP——三维位置精度几何因子；HDOP——水平方向精度几何因子；

TDOP——时钟偏差几何因子；VDOP——高程精度几何因子

GPS定位误差几何误差当δ=1时，则：GDOP——GPS定位误差测速误差水平0.03~0.13m/sGDOP同样适用 垂直0.05~0.21m/s海图标绘误差大地坐标系不同，标绘引入的误差SA（选择可用性政策）和AS（反电子欺骗技术）2000年5月1日起，美国取消SA政策GPS定位误差测速误差DGPSDGPS组成DGPSDGPS组成DGPSDGPS分类伪距修正值及其变化率（双向）位置修正值及其变化率（双向）若干基准站组成局域网基准站网和主控台（组合处理）

伪距差分（米级）

位置差分（米级）

相位平滑差分多普勒计数或载波相位辅助伪距测量

载波相位差分基准站载波相位和坐标送用户处理

局域差分

广域和广域增强差分DGPSDGPS分类伪距修正值及其变化率（双向）若干基准站组DGPSDGPS基准站

接收机、完善性监视器、数据处理部分和发射机DGPS初始化输入1.选择无线电信标信号搜索方式：INT、EXT、OFF2.选择无线电信标（BEACON）：AUTO、MANUAL3.选择无线电信标信号的发射速率和频率：

RATE：

50、100、200bit/s

FREQ：信标台发射频率，如

301.5kHzDGPSDGPS基准站1.选择无线电信标信号搜索方式：INDGPSDGPS定位精度1.DGPS只能消除和削弱基准站和用户GPS卫星导航仪的公共测距误差，包括：卫星钟剩余误差、星历表误差、电离层和对流层折射误差、SA与AS误差

2.对于非公共误差：多径效应、导航仪噪声、量化误差、

通道间偏差，DGPS不能消除和削弱3.DGPS的差分效果随着用户与DGPS基准站之间的距离增大而逐渐变差

DGPSDGPS定位精度1.DGPS只能消除和削弱基准站和GPS导航仪GPS接收机框图GPS导航仪GPS接收机框图GPS导航仪主要功能显示定位和导航数据设置参数：HDOP等位置更新约

1s，导航数据更新

3~5s显示卫星信息：编号、仰角等存储、设计航线和航路点报警功能：偏航、锚位监视、故障等接口：输入输出GPS导航仪主要功能显示定位和导航数据①>0.5m②>1m

③>4m

④>1.5m⑨>3m⑩>5m

⑤

避开雷达波束（30

或

40

）

⑥

>1m⑦

距离视钢柱直径⑧大小而定

（若⑧

≤10cm,则

>1.5m；若⑧

≥

30cm，则

>3m）GPS导航仪GPS导航仪安装①>0.5m②>1m③>GPS导航仪GPS导航仪启动日常启动：日常关机后的启动。热冷启动：船位变化不大于100英里或3个月以内（查阅说明书）进行过通电接收，导航仪已收集历书进行的启动。 加热参考振荡器后（最多20min）即可。启动：①导航仪安装后第一次启动； ②所存历书太陈旧或者所有数据被清除；③船位变化大于100英里或3个月以上 （查阅说明书）没有通电接收进行的启动。必须进行初始化输入，最多30min； 若输入知道临空卫星编号，最多20min（视机型）。GPS导航仪GPS导航仪启动热启动：船位变化不大于100英里北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统概述北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。1994年启动北斗一号系统工程建设，2000年发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制。2004年，启动北斗二号系统工程建设;2012年年底，完成14颗卫星(5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星)发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务。2020年7月，完成35颗卫星发射组网，建成北斗三号系统，为全球用户提供服务。北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统概述北斗系统由空间段、地面段北斗卫星导航系统北斗卫星导航仪船载北斗卫星导航仪功能。定位与导航短报文通信信息服务报警功能电子海图显示和航迹标绘AIS扩展功能北斗卫星导航系统北斗卫星导航仪船载北斗卫星导航仪功能。定位与航海仪器[页]课件第六节船舶自动识别系统设置AIS原因AIS系统组成与工作原理AIS系统设备类型AIS信息种类AIS的优点和局限性第六节船舶自动识别系统设置AIS原因设置AIS原因船舶避碰的需要船舶间、船岸间信息的自动识别、交流雷达的局限性VHF的局限性VTS的局限性设置AIS原因船舶避碰的需要设置AIS原因AIS配备要求货船：国际航行300总吨和国内航行500总吨，及以上；客船：不论大小；配备AIS要求：（1）2002年7月1日或以后建造的所有船舶；（2）2002年7月1日前建造：国际航行：不迟于2004年12月31日；国内航行：不迟于2008年7月1日。设置AIS原因AIS配备要求货船：国际航行300总吨和国内航AIS系统组成与工作原理AIS岸台系统岸台网络：由一系列AIS基站收发机联网而成。采用网络标准接口，将各基站相互连接，实现对海岸线的覆盖。可采用Internet网络安全管理、控制、收集和分配信息流，在国际、国内或地区之间进行网络通信。基站收发机：遵从AIS技术特性标准，可安装在VTS系统或作为AIS沿岸网络的核心单元；也可配制为AIS应答器。AIS系统组成与工作原理AIS岸台系统岸台网络：由一系列AIAIS系统组成与工作原理AIS船台系统AIS系统组成与工作原理AIS船台系统AIS应用及数据处理中心用户层AIS系统组成与工作原理AIS功能：导航通信监视搜救AIS应用及数据处理中心用户层AIS系统组成与工作原理AISAIS系统组成与工作原理AIS工作原理工作信道：AIS设备在VHF87B和VHF88B，同时接收交替发射作用距离：高功率时，作用距离约为25nmile，低功率时，作用距离约为7nmile时隙划分与使用：AIS按帧发射，按照SOTDMA协议分配时隙，保障系统连续稳定地工作。工作模式：AIS可以工作于自主连续模式、分配模式和轮询模式三种模式。AIS系统组成与工作原理AIS工作原理工作信道：AIS设备AIS系统设备类型ClassA通用船载自动识别系统ClassB其他船舶自动识别系统ClassC基站ClassS搜救飞机及直升机用AISClassNA-to-N航标AISAIS系统设备类型ClassA通用船载自动识别系AIS信息种类静态信息：电源开启2分钟，设备就可恢复工作发射自身的静态数据；静态信息的更新报告动态信息：船位、世界协调时UTC时间（日期由GPS接收设备产生）、对地航向、对地航速、船首向、航行状态、回旋速率等航行数据：如船舶吃水、危险品、目的港和ETA（预计抵达时间）等航行有关的其他数据，每6分钟发送一次安全相关信息：安全相关短消息根据操作需要或设置随时进行更新AIS信息种类静态信息：电源开启2分钟，设备就可恢复工作发射AIS的优点和局限性AIS的优点信息量大：动态信息、静态信息抗干扰、抗遮蔽、盲区小实时显示船舶运动趋势定位精度高：DGPS优于5米通信功能AIS的优点和局限性AIS的优点AIS的优点和局限性AIS局限性传感器的局限性：AIS提供的船位、对地航向、对地航速与航迹向等一系列动态信息都是从船上陀螺罗经、计程仪、GPS等相关导航仪器上获得的,这些导航仪器的准确性和可靠性会直接影响探测的结果。探测方式的局限性：AIS采用被动探测方式,它仅仅能识别配有AIS设备的船舶并与之通信,没有配备AIS设备的船舶,则无法识别。即使配备此设备的船舶,如果没有开启的情况下(如船长认为AIS的连续开启会危及船舶安全),也是探测不到的,这个时候只有通过雷达ARPA才能探测到。AIS的优点和局限性AIS局限性航海仪器[页]课件第七节船载航行数据记录仪VDR系统组成VDR功能S-VDRVDR的管理与使用第七节船载航行数据记录仪VDR系统组成VDR系统组成VDR简要介绍VDR：VoyageDataRecorder，简单地说就是“船舶黑匣子”，用于记录船舶航行数据、状态、指令的专用设备。VDR的目的：以一种安全和可恢复的方式，保持存储船舶发生事故前后一段时间的与船舶位置、动态、物理状态、命令和操纵相关的信息。VDR系统组成VDR简要介绍VDR：VoyageDataVDR系统组成VDR产生的背景国际贸易的发展，海上运输业的膨胀，船舶向着大型化、快速化发展，一旦有海难事故发生，不仅对生命财产造成很大的损失，而且对生态和海洋环境造成灾难性的不可恢复后果。海难事故使IMO面临巨大公众压力；船舶遇险后需要客观证据解释原因；其他交通工具已经在使用类似的设备：包括飞机、汽车、火车等交通工具都先后配备了黑匣子。VDR系统组成VDR产生的背景国际贸易的发展，海上运输业的膨VDR系统组成VDR的安装要求所有2002年7月1日以后建造的客船；2002年7月1日以前建造的客滚船不晚于2002年7月1日之后的第一个检验日；2002年7月1日以前建造的客船不晚于2004年1月1日；2002年7月1日以后建造的3000总吨以上国际航行船舶，必须建造时安装。VDR系统组成VDR的安装要求所有2002年7月1日以后建VDR系统组成VDR系统组成VDR功能船舶航行数据的记录功能VDR的船舶固定数据船舶动态信息和操作信息显示和打印自检和报警拓展功能综合数据传输船舶远程可视管理VDR功能船舶航行数据的记录功能VDR功能VDR性能要求能连续实时地记录在事故发生前后的有关船舶的位置、动态、命令和操作等信息，能在事故后恢复和再现这些数据正常工作状态下完全自动。与船舶任何设备的连接，都不应妨碍该设备的正常工作当船电中断船舶应急电源应能供电；当应急电源中断专用备用电源能供电2小时当发生重大沉船事故时，安装在上层甲板的VDR副机会自行弹离船体，上浮到海面并便于被寻找产品要求具有抗压力、抗海水腐蚀、抗高温的性能，从而确保有关数据在恶劣环境下不会丢失VDR功能VDR性能要求S-VDRS-VDR引入原因为缓和船东的不满，同时也满足公众的要求，IMO对于在航货船采取折中方案，既研制S-VDR（TheSimplifiedVoyageDataRecorder），既基本满足船舶记