GPS誤差對船舶定位的影響及措施

王龔宇

GPS誤差對船舶定位的影響及措施

王龔宇

（哈爾濱航運學校，哈爾濱 150001）

GPS技術是航運業常用的船舶定位輔助技術，有了GPS技術的支持，船舶的動態和靜態定位就有了精度上和效率上的基礎，對船舶運輸行業有著顯著的提升作用。本研究以GPS技術在船舶定位工作應用為中心，研討了GPS技術誤差產生的來源，列舉了GPS技術應用于船舶定位的主要形式，分析了GPS技術各種誤差產生的主要原因，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技術船舶定位應用效果有所幫助。

船舶定位；GPS技術；誤差；測偽距誤差；正確選星；實時差分定位

GPS技術和應用工具在航運體系中有著普遍的應用，特別在船舶導航和定位方面，GPS技術更是具有效率與精度上的優勢，使船舶航行安全得到了保障。

1　GPS技術產生誤差的內外因素

GPS技術產生誤差主要分為系統內部因素、外部環境因素和操作者因素三個主要方面。GPS衛星存在星歷上的客觀誤差，在運行過程中衛星星鐘也存在精度上的差異，同時在GPS技術結構體系中接收機、計算、天線位置也會產生誤差，這些都給GPS技術的應用帶來精度上的問題，產生GPS技術誤差。從GPS技術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象，船舶高速運行，測量天氣過于惡劣都會出現信號的不穩定和延遲，導致GPS技術誤差的產生，進而影響船舶定位的精度。此外，在GPS技術應用于船舶定位過程中，操作者的操作方法、GPS設備的應用技巧不同也會產生各種問題，使GPS技術出現誤差較大的顯現，對船舶定位和航運來講構成威脅和隱患。

2　船舶定位中GPS技術應用的方式

2.1船舶絕對定位中GPS技術的應用

船舶絕對定位是利用GPS技術對船舶在WGS-84坐標系的位置進行精確定位，在GPS技術中需要以4顆GPS衛星作為基礎，這時的GPS測量才具有準確性。進行船舶精確定位時，只需GPS的接收裝置就可以獨立進行，相對其他方式而言，GPS技術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，進而產生GPS技術應用的誤差，影響船舶絕對定位的精度。

2.2船舶動態定位中GPS技術的應用

船舶動態定位是船舶定位的常態，通過動態定位可以了解船舶的位置、方向、速度，是船舶選擇線路，引導船舶的重要應用基礎。由于動態定位中船舶始終處于運動狀態，速度、角度上的不同會產生對GPS技術應用的影響，如果不控制GPS技術在船舶動態定位上的誤差，很容易形成誤差積累，進而影響對船舶正確方位和速度的了解，進而失去航線優化的可能，不但會影響船舶的航運經濟性，而且可能出現航運的安全隱患。

3　GPS技術誤差產生的主要原因

3.1測偽距誤差的產生原因

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，由于存在著衛星時鐘誤差、電離層延時、對流層延遲、接收機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顆衛星就可以基本保障測量的精度，但是當實際衛星數超過4顆時，如果不進行選星計算，就難于形成最佳衛星組合，進而產生誤差而影響船舶定位精度。

3.3差分定位的誤差

實時差分定位系統是由基準站、數據鏈和多用戶流動站三部分組成，如果三部分之間出現聯系上的困難或者系統噪聲，則會影響測距信息、偽距、載波相位的誤差，進而出現對船舶定位的精度影響。

4　控制船舶定位GPS技術誤差的方法

4.1測偽距誤差的防范

應該在船舶定位中采用C/A碼作為GPS偽距測量的主要技術基礎，單點實時定位，定位精度25m，這種接收機價格便宜，應用也廣泛。該種接收機在船舶導航定位應用，并和海圖配合使用。而測地型接收機主要用于精密大地測量工作的接收機。這種儀器主要采用載波相位觀測值進行相對定位，定位精度高，儀器結構復雜，價格昂貴，不適宜在船舶上應用。

4.2正確選擇GPS衛星

由于偽距誤差是衛星及大氣環境決定的，用戶不能直接改變，而幾何因子是由于用戶接收設備與衛星相對位置決定的。通過合理的選擇導航衛星，降低幾何因子，可以達到減小誤差、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，發送給流動站的并不是觀測值的改正數，而是基準站的原始觀測值。基準站需要發送給流動站的還包括基準站自身的一些信息，如基準站的坐標和天線高等。

5　結語

船舶定位是船舶航運過程中重要的環節，必須在科學導航和精細測量的基礎上才能確保船舶定位的精度。在GPS技術應用船舶航運的大背景下，船舶定位經常利用GPS技術作為快速、精確的保證。由于GPS技術本身受到坐標系、技術原理、實際情況等方面的影響，出現GPS誤差對船舶定位精度的影響。為了更為精確地船舶定位，更為有效地應用GPS技術，應該從測偽距誤差控制、正確選星、實時差分定位等環節入手，探尋船舶定位應用GPS技術的要點，實現對船舶動態和靜態更為準確而快捷的定位工作目標。

［1］鄭行昭，張建華，張洪文.北方海區GPS控制網建設的實踐與思考［J］.測繪與空間地理信息，2009，（02）.

［2］葉杭，張冰蔚，張安潔.基于雙GPS接收機的船舶定向系統實現［J］.船舶工程，2009，（02）:78-79.

［3］ 方紅亮，董遠志.船舶GPS定位誤差的修正方法［J］.中國水運（下半月），2009，（06）:102-103.

［4］章耀亮，梁高金.GPS衛星導航儀在內河船舶定位的誤差及修正［J］.珠江水運，2009，（10）59-60.

［5］ 黃珍，王永驥，劉清.非自航工程船舶智能定位系統的開發研究［J］.武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2006，（02）:55-56.

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