我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介
水下DGPS定位系统可定位范围分析
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Ａｒ ｏ是 英 文 “ ｒｙ ｆｒ ｅｌ ｔ ｏ ｇ Ａｒａ ｏ Ｒ ａ — ｉ Ｇｅ － ｍｅ ｓｒｐ ｉ Ｏｃａ ｏ ｒｐ ｙ 地 转 海 洋 学 实 时 观 测 阵 ） ｔｏ ｈｃ ｅｎ ｇａ ｈ （ ” 的 缩 写 。 它 是 “ 球 海 洋 观 测 业 务 系 统 计 划 全
水 平分层 均 匀介 质 ， 计算 声速剖 面 ， 根据 Ｓ ｅ 定律从 理 论上 推 出了理 想 情 况下 水 下导航 定 位 ｎｌ ｌ
系统 中浮标 的可布 设 范围和 水下 ＤＧ Ｓ定位 系统浮标 阵的 可定位 范围 。 Ｐ 关键 词 ： 水下 定位 ； ｇ Ａｒｏ浮标 ； 水声声速 ； 定位 范围 中图 分类 号 ： ２ ７ Ｐ ｏ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：Ｏ ８９ ６ （ｏ ８ ０ －０ １０ ｌ Ｏ －２ ８ ２ ｏ ） ４０ ４ －４
水 中并 不是直 线传 播 的 ， 着声 速 的变 化 声 波 不 断 随 地 发生折 射 ， 后 到达接 收设备 。不 仅如 此 ， 最 声源 发
２０ ０ ４年 ） 在全 球大 洋 内每 隔大 约 ３个经 纬度 布设 一 个浮标 ， 总计 ３ ０ ０ ０个 （ ０ ７年 １ ２０ １月 实 现此 目标 ） ， 组 成一 个庞 大 的 Ａｒ ｏ全 球 海 洋 观测 网 。每 个浮 标 ｇ
１ 引 言
水 下 Ｄ Ｓ定 位 系 统 利 用 空 间 ＤＧＰ ＧＰ Ｓ测 量 技 术实 时测定 ＧＰ Ｓ定 位 浮标 的位 置 ， 实现 不 同 浮标 的 时钟 同步 ， 而 由四枚 以上浮标 组 成的浮 标 阵 ， 成 进 构
新时期GPS技术在水文水资源监测方面的应用
新时期 GPS 技术在水文水资源监测方面的应用发布时间：2021-09-03T06:31:03.086Z 来源：《科学与技术》2021年第13期作者：王卓苟晓宇[导读] GPS技术作为当前我国水文水资源监测中极为重要的技术之一。
可以提升水文水资源监王卓苟晓宇黄河水利委员会上游水文水资源局甘肃省兰州市 730030摘要：GPS技术作为当前我国水文水资源监测中极为重要的技术之一。
可以提升水文水资源监测效率，并且提高精准度，新时期发展下水文水资源监测更应开展全面的技术应用，以有效推动当前经济以及科技的全面发展。
关键词：新时期；GPS技术；水文水资源；监测；应用水文水资源监测实现阶段我国开展利用水资源保护水资源的重要基础性工作，可以在一定程度上实现水资源的监测，对水质，水体,水量等空间变化进行有效掌握，通过监测数据分析，进一步实现未来水资源变化趋势预测，进而选择性利用水资源进行经济建设，保证水资源开发利用以及经济发展稳定进行。
GPS技术为卫星定位技术，该技术重点通过卫星进行信号传输，通过卫星定位进而实现水资源定位，进而对水文水资源监测起到重要推动，科技推动经济发展，技术应用民生建设，适度资源利用是新时期下，我国经济、科技、资源同步发展的关键内容。
一、意义说明水资源作为我国经济发展以及民生建设中重要的组成部分，同时也是人们生存的基本条件。
随着我国水资源需求量逐渐加大，进一步导致了水量的降低，而这一情况对于我国经济建设起到严重制约，需要积极开展水文水资源监测工作。
传统的水文监测工作重点，对降水量蒸发量，地表水量以及地下流经水量进行掌握，这一情况无法满足我国水资源使用以及保护需求，随着技术应用，水文监测工作覆盖面积逐渐加大，对地下水量，地表水量，空中水量等进行全面分析，通过数据进一步掌握水体水质以及空间变化情况，实现了水资源的有效开发以及利用，降低了水资源浪费以及污染[1]。
二、技术优势 GPS技术（全球定位系统）主要工作原理则是利用卫星实现三维定位，进而保证水陆空，高精度，高实效的精准定位，现阶段被广泛应用于导航过程中。
DGPS用于高精度海上调查定位和导航
第16卷 第1期1997年3月 海 洋 技 术OCEAN T ECHNOLOGYVol.16,No.1March,1997DGPS用于高精度海上调查定位和导航罗 贤等(国家海洋局海洋技术研究所DGP S导航定位专业组,天津300111)摘 要 本文介绍一种D GPS用于高精度海上调查定位和导航的应用技术,它既能为多种海上调查作业仪器提供实时高精度的位置信息,又能引导调查船准确地沿预定的测线航行。
海上试验结果表明,定位精度达到2m,导航手段直观明了,方便操作,收到令人满意的效果。
关键词 定位 导航 测绘1 任务要求和DGPS选择我国沿海大陆架的调查势在必行,它对海洋资源的开发利用与管理,对海洋国土划分,都有重大意义,即将到来的21世纪是海洋世纪,因而做好海洋调查就更加重要。
在众多的海洋地形调查系统中,多波束地形调查系统是一种目前世界上最先进的海底地形调查系统。
我国已引进了两套Sea beam2100系列多波束测深系统。
利用该系统进行全覆盖海底地形地貌探测,离不开高精度海上定位和导航技术,为Sea beam提供实时准确的位置、速度、高度和时间信息,以便准确地确定Sea beam测试点的时间和地理位置,同时为调查船提供准确的测线和测点,引导调查船沿确定的测线航行,偏差不能大于30m。
全球定位系统GPS能提供全天侯、全天时、全球任何地方的实时位置信息,因而利用GPS 系统是高精度实时定位最理想的手段。
鉴于普通的GPS定位精度为100m,不能满足30m的要求,故选用差分GPS即DGPS。
考虑到测区远离岸台(参考台),采用远程DGPS。
我们采用的导航定位系统是从法国Ser cel公司引进的远程DGPS,海上工作距离700km时,定位精度达到5m。
2 使用的设备2.1 岸台部分岸台部分设置两个参考台,分别位于南汇和北渔,参考台配有GPS接收机和处理装置,计算出到各接收卫星的距离修正值,通过短波波段以双频把修正值发送出去,采用两个参考台和双频发射,是为了增加DGPS定位的可靠性和准确性,船上差分GPS接收机能自动选择信号* 收稿日期:1996-12-04质量最好的参考台和发射频率,以达到最好的定位质量。
水下导航定位系统在水下作业中的应用
水下导航定位系统在水下作业中的应用【摘要】水下导航定位技术是一种集成了导航测姿、水声定位、GPS定位的综合性技术，可广泛应用于水下作业中，如引导潜水员进行打捞、对水下目标进行精确定位等等。
介绍了水下导航定位系统的组成结构，以及在水下作业中的应用。
【关键词】超短基线；水声定位；导航测姿；水下作业1.引言由于深水区域往往能见度较低，且水下周围一般没有参照物，因此潜水员在进行打捞、救助等水下作业活动时，常常会无法准确辨别自身所处位置，无法获知与工作船、打捞目标之间的相对位置关系，给水下作业带来一定困难。
为提高水下搜索作业效率，实现指挥员对潜水员的实时监控，需要配备水下导航定位系统，对潜水员的绝对位置进行精确定位，并引导潜水员进行水下作业。
2.水下导航定位系统的组成水下导航定位系统一般主要由超短基线水声定位系统（USBL）、导航测姿系统、GPS系统以及潜水导航系统组成。
如图1所示。
图1 水下导航定位系统组成2.1 超短基线水声定位系统超短基线水声定位系统主要由超短基线声基阵、声信标以及水声定位处理计算机组成。
超短基线声基阵向水下发送询问信号，声信标接收到询问信号后，向超短基线声基阵发送应答信号，水声定位处理计算机根据超短基线各基元接收到的应答信号的延时，来解算声信标的相对距离和方位，从而对声信标进行定位[1]。
声信标一般安装在待定位设备上或者由潜水员随身携带。
图2 法国iXSea公司研制的GAPS图2是法国iXSea公司研制的GAPS（Global Acoustic Positioning System）超短基线水声定位系统，该系统主要由超短基线水声定位基阵、GPS定位系统以及Octans光纤罗经。
GAPS系统的精度较高，且无需对导航测姿系统以及GPS定位系统进行校准，但其造价昂贵，用于一般水下作业性价比较低。
图3 Scout+超短基线水声定位系统图3是英国Sonardyne公司研制的Scout+超短基线水声定位系统，其基阵内部带有5个声基阵基元，以及1个磁罗盘和1个MRU姿态传感器，若对水下目标定位的精度要求较高，则需要水声定位处理计算机外接高精度导航测姿系统和GPS系统，以替代超短基线声基阵内部的磁罗盘和MRU姿态传感器。
海洋技术在海洋导航和定位中的应用
海洋技术在海洋导航和定位中的应用海洋，这片占据了地球表面约 71%的广阔领域，一直以来都是人类探索和利用的重要对象。
而在海洋活动中，导航和定位技术的重要性不言而喻。
无论是海上贸易、渔业捕捞、科学研究，还是军事行动，准确的导航和定位都是确保安全、高效和成功的关键。
随着科技的不断进步，海洋技术在海洋导航和定位中的应用也日益广泛和深入，为人类在海洋中的活动提供了更加精确、可靠和便捷的手段。
一、卫星导航系统卫星导航系统是现代海洋导航和定位中最常用的技术之一。
其中，全球定位系统（GPS）是最为人熟知的卫星导航系统之一。
GPS 通过在太空中的卫星星座向地面接收器发送信号，接收器根据接收到的多个卫星信号的时间差和卫星的位置信息，能够精确计算出自身的位置、速度和时间等参数。
在海洋中，GPS 为船舶提供了高精度的导航和定位服务。
船舶上安装的 GPS 接收器可以实时获取船舶的位置信息，并将其显示在电子海图上，为船员提供直观的导航指引。
此外，GPS 还可以与船舶的自动驾驶系统、雷达系统等集成，实现更加智能化和自动化的导航和控制。
除了 GPS 之外，还有其他卫星导航系统也在海洋导航和定位中发挥着重要作用。
例如，俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）系统、中国的北斗卫星导航系统（BDS）以及欧洲的伽利略（Galileo）系统等。
这些卫星导航系统的相互补充和竞争，提高了全球卫星导航系统的覆盖范围和精度，为海洋导航和定位提供了更多的选择和保障。
二、惯性导航系统惯性导航系统是一种不依赖外部信息的自主导航系统，它通过测量物体的加速度和角速度来推算其位置、速度和姿态等信息。
在海洋中，惯性导航系统常用于潜艇、水下航行器等对隐蔽性要求较高的装备中。
惯性导航系统由惯性测量单元（IMU）、计算机和导航算法等组成。
IMU 通常包括加速度计和陀螺仪，用于测量物体的加速度和角速度。
计算机根据 IMU 测量的数据和导航算法进行计算和处理，得到物体的导航信息。
RBN-DGPS简介
1.1.1.RBN-DGPS系统我国沿海RBN-DGPS系统从1995年开始建设，分三期建成了沿海23座RBN-DGPS台站。
一期建成天津北塘站，秦皇岛站，大连大三山站，青岛王家麦站，长江口大戢山站和海南抱虎角站共6座台站，于1997年7月正式对公共用户提供服务。
二期建成连云港地区燕尾港站，温州地区石塘站，厦门地区镇海角站，汕头地区鹿屿站，珠海地区三灶站，湛江地区硇洲岛站，海南海域三亚站，共7座台站，于1999年9月正式开放，为公共用户提供服务。
三期建设的大连老铁山站，烟台成山头站，江苏蒿枝港站，宁波定海站，福州天达山站，广西防城站和海南洋浦站共7座台站，于2002年正式开放使用。
为完善信号覆盖，2009年又新建了营口和灵昆台站，2012年开始建设大亚湾台站，另外规划待建的还有西沙台站。
至今，从北至南，22座台站，形成从鸭绿江口至西沙群岛的系统台链，信号覆盖（或多重覆盖）沿海主要港口、重要水域和狭窄水道的DGPS导航服务网。
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-1 中国沿海RBN-DGPS覆盖范围示意图系统对航行在我国沿海航线及进出港口船舶的准确定位，防止各类事故已经起到很好作用，尤其对港口建设施工、海洋开发、石油工程、航道测量、疏浚、航标布设、救助打捞等工作更为需要。
RBN-DGPS 系统已成为我国沿海水域准确定位的主要手段，是我国目前近海（300km以内）主要的定位、导航系统。
RBN-DGPS系统结构及设备功能如图2-1所示。
基准站包括基准台，播发台，完善性监测台与监控中心四部分。
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-2 中国海事局RBN-DGPS基准站系统结构图基准台与播发台为双套设备，其中一套为热备份。
基准台（RS）的GPS天线安置在已知精确位置的地点，通过高性能GPS接收机跟踪视野内的所有卫星，计算出每颗卫星的伪距校正量，调制器采用最小移频键控（MSK）调制方式，将伪距校正量、基准台频率、识别码等信息，按照RTCM 104 2.1版本的格式要求，组成电文，一并传输给播发台。
我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介
我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介北极星电力网新闻中心2008-11-12 11:04:48 我要投稿关键词：GPS 我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介“863”计划“水下GPS高精度定位系统”课题组摘要由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统已研制成功，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。
该系统可从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还利用GPS技术，实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。
关键词水下GPS 定位导航系统用户由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统研制成功，经在浙江省千岛湖进行的试验表明，对于水深45m左右的水域，系统的水下定位精度为5em，测深精度为30cm，水下授时精度为0.2ms，且测量误差不随时间累积。
这是继美国和法国之后，我国科学家自主研制开发的精度好、功能强、自动化程度高的水下GPS系统。
该系统不但可用于从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还率先利用GPS 技术实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。
该系统的成功研制，将打破个别发达国家对水下高精度定位技术的垄断，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。
一、系统构成水下GPS定位导航系统主要由GPS卫星星座、差分GPS基准站(可选)、四个以上GPS 浮标、安装在水下目标或载体上的水下导航收发机、陆基或船基数据处理与监控中心(简称数据控制中心)、水上无线电通信链路、水下水声通信链路组成，如图1。
多个GPS浮标与水下导航收发机构成以浮标为基线的海面长基线水下定位导航系统。
其中，GPS卫星星座、差分基准站和浮标GPS天线用于提供“海面动态大地测量基准”，包括浮标动态长基线水下定位网的起算基准和时间基准；水下导航收发机的发射器、浮标定位水听器组成了水下定位子系统，该子系统采用水下差分方式定位，水下无需高稳定频标；数据控制中心和水下导航收发机的水声通信换能器组组成了水下通信链路；差分基准站到数据控制中心、GPS浮标到数据控制中心的无线电收发装置组成了海面无线电通信链路；水上数据处理中心、系统状态监控、水上用户接口组成了数据监控中心；水下数据处理、用户接口组成了水下用户接口。
水下潜水器控制与导航系统设计
水下潜水器控制与导航系统设计水下潜水器是一种能够潜入水下深度较大的机器，在科学探索、海底资源开发等领域发挥着重要作用。
在水下操作中，水下潜水器的控制与导航系统扮演了十分重要的角色。
为了保证水下潜水器能够在复杂的水下环境中准确地执行任务，控制与导航系统的设计和优化显得尤为重要。
一、水下潜水器控制系统的组成水下潜水器控制系统是由传感器、计算机、执行机构、舵机等组成的。
传感器负责采集水下环境的各种物理信号，如水温、水压、水流速等。
计算机则根据传感器所采集的各种信息进行处理和分析，以制定相应的控制策略。
执行机构和舵机负责实现控制策略，对水下潜水器的运动轨迹、速度、深度等进行调节和控制。
传感器是水下潜水器控制系统中十分关键的组成部分。
传感器的精度直接影响着控制系统的准确性和可靠性。
在实际应用中，常用的传感器有温度传感器、压力传感器、惯性导航传感器等。
此外，还有一些水下环境中特殊的传感器，如声纳传感器、水下摄像头等，可以为水下潜水器提供更加精确的定位和信息采集服务。
二、水下潜水器导航系统的组成水下潜水器导航系统是由GPS、声纳、陀螺仪等组成的。
在水下环境中，GPS 无法正常使用，因此需要其他导航方式来保障水下潜水器的准确导航。
声纳是一种常用的水下导航设备，其可以通过观察海底物体的反射波形来确定水下潜水器的位置。
陀螺仪则可以通过测量水下潜水器的角速度，来进行方向的控制和调整。
在实际的应用中，为了提高水下潜水器的导航精度，常常会同时使用多种导航设备，如GPS和声纳的联合导航。
通过多种导航方式的互相协作和校正，可以大大提升水下潜水器的导航准确性。
三、水下潜水器控制与导航系统的优化为了提高水下潜水器在水下环境中的执行效果和可靠性，需要对控制与导航系统的各个组成部分进行优化和改进。
在传感器的部分，需要选择精度高、可靠性好的设备，同时需要对信号采集和处理的过程进行优化和升级，以最大程度地提高控制系统的准确性和可靠性。
在计算机处理的部分，需要根据任务的不同特点、水下环境的不同条件，制定不同的控制算法和策略。
水下机器人定位导航技术的研究与应用
水下机器人定位导航技术的研究与应用水下机器人是一种能够在水下进行各种任务的机器人。
在海洋工程、海洋科学、水下探测等领域具有重要的应用价值。
然而，水下环境的复杂性给机器人的工作带来了很大的挑战。
因此，水下机器人的定位导航技术研究和应用问题成为研究者关注的一个热点。
一、水下机器人的定位导航技术水下机器人的定位导航技术主要包括惯性导航、声纳导航、GPS/无线电导航和视觉导航等几种技术手段。
1. 惯性导航惯性导航是一种基于陀螺仪、加速度计等惯性传感器实现水下机器人定位导航的技术。
该技术不需要外部环境的参考，具有独立性强、反应速度快等优点。
但是，惯性导航存在着漂移现象，随着时间的推移误差会逐渐积累，因此需要结合其他定位导航技术进行校正和修正。
2. 声纳导航声纳导航是利用水下传播的声波来实现水下机器人定位导航的一种技术。
它利用声速不同、反射等特性进行定位，具有成本较低、准确度高等优点。
但是，声波在水中传播的速度和路径受到水质、温度、盐度等影响，这些因素会对声纳定位造成影响，因此需要进行相应的校正。
3. GPS/无线电导航GPS/无线电导航是利用航天卫星和无线电信号来进行水下机器人定位导航的技术。
这种技术需要载体能够接收到外部无线电信号或者GPS信号，依赖性强。
而水下机器人往往无法直接接收GPS信号，需要利用浮标等设施进行传输，增加了复杂性和成本。
4. 视觉导航视觉导航是通过搭载水下相机等设备来实现水下机器人定位导航的技术。
该技术对于水下环境的变化适应能力强，还可以实现水下物体的检测和识别。
但是，由于水下环境存在着较大的光照和水体浑浊等问题，视觉导航的准确度和适应性存在着限制。
二、水下机器人定位导航技术的研究进展随着水下机器人技术的不断发展，水下机器人定位导航技术的研究也得到了加强。
近年来，国内外研究者围绕水下机器人定位导航问题进行了大量的实验研究和理论探讨。
比如，日本的国立海洋研究所研究出新型的“六足水下机器人”，能够实现水下地形的三维成像和地形测量；美国的伍兹霍尔海洋研究所将惯性导航技术与声纳导航技术相结合，实现水下机器人长距离自主导航能力，从而在深海开展了大量的调查和勘探工作。
中国研制出水下先进导航系统文萃
中国研制出水下先进导航系统文萃
中国研制出水下先进导航系统2007-12-24 8:26:46 多年来水下成了我国GPS的“盲区”。
由于无线电波无法穿透水，特别是海水，所有卫星定位导航技术在海洋水体内部“失灵”。
因此，卫星定位系统不能直接满足江河、湖泊、海洋等水下导航和定位的需求。
然而，“十五”国家863计划项目“差分GPS水下立体定位系统研制”的成功，开发出了我国第一套水下高精度导航和定位系统，填补了我国在此领域的空白，这一成果可望实现全球陆地、空间和海洋的一体化无缝导航。
“尽管无线电波不能够在海水中传播，但是，声音信号在海水中确有很好的传播特性。
通过水声信号在水中的传播，可以实现水下定位、导航、探测等。
”据该项目组副组长、中国测绘科学研究院副院长程鹏飞说，将GPS技术和声纳技术结合起来，开发适用于广大的海洋内部空间的导航、定位系统，可以实现全球陆地、空间和海洋的一体化无缝导航。
这是继美国、德国和法国之后，我国科学家自主研制开发的精度好、功能强、自动化程度高的水下GPS 系统。
该系统的成功研制，打破了发达国家对水下高精度定位技术的垄断，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。
（摘自《科技日报》12．19） (责编:刘金兰作者:)。
自主水下航行器导航与定位技术
Value Engineering0引言众所周知，海洋所蕴含的自然资源是地球上最丰富的但同时也是人类目前探索最少的地方。
随着人类在利用海洋和开发海洋上的投入不断增大，自主水下航行器（AUV）引起了越来越多的关注[1]，特别是在海洋石油勘探开发领域得到了快速发展。
AUV是能够在水下自主航行、自动控制、并能按照程序预先规划路径自主完成预定任务的水下集成系统。
导航定位技术是AUV的关键技术之一，高精度水下导航定位技术对AUV的安全航行和高效率完成任务具有决定性的作用。
由于无线电信号在水中迅速衰减，AUV无法借助无线电导航系统实现水下远距离、大范围的准确定位，卫星导航定位系统在水下不可用是AUV水下导航定位面临的主要技术挑战之一。
在不使用声学基线定位系统的情况下，AUV在水下主要依靠自身搭载的罗经、多普勒计程仪（Doppler Velocity Logger，DVL）或惯性导航系统提供的各类导航信息，通过航位推算模式实现水下导航定位。
惯性导航/航位推算方法精度受传感器本身测量精度影响，会随时间迅速积累。
在DVL锁定海底并且能够提供有效对地速度辅助导航的情况下，惯性导航/航位推算的导航误差一般为航行距离的0.5-2%，如果使用高精度的惯性导航设备，导航误差能够优于航行距离的0.1%。
当在水面时，AUV可以通过GNSS（Global Navigation Satellite System）获得的绝对位置来实时修正惯性导航系统误差。
但是定时上浮接收GNSS信号来实现对惯性导航误差的校正在实际应用过程中往往是不现实的，尤其在深水调查作业中。
在过去的二十年间，AUV水下导航定位技术研究取得了实质性的进展。
以视觉导航和地磁匹配导航技术为代表的非传统导航方式逐步开始在水下导航中得到应用，并取得了一定的成果。
除此之外，用于解决机器人导航定位的同步定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）算法技术日渐成熟，在水下导航定位方面的应用研究也取得了一定的理论和实践成果[2]。
北斗简介
北斗卫星导航系统 - 简介北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国独立发展、自主运行，并与世界其他卫星导航系统兼容互用的全球卫星导航系统。
北斗卫星导航系统既能提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还具备短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是中国国家安全、经济和社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。
北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号两代导航系统。
其中北斗一号用于中国及其周边地区的区域导航系统，北斗二号是类似美国GPS的全球卫星导航系统。
[1]北斗卫星导航系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的中国卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
[2]三步走按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则，北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进。
具体如下：第一步，2000年建成北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。
第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。
[3][4]北斗卫星导航系统 - 系统组成北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号的2代系统，由空间段，地面段，用户段三部分组成。
空间段空间段包括五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星。
地球静止轨道卫星分别位于东经5 8.75度、80度、110.5度、140度和160度。
非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗同步轨道卫星组成。
地面站北斗导航卫星应用战略图地面段包括主控站、卫星导航注入站和监测站等若干个地面站。
主控站主要任务是收集各个监测站段观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文和差分完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运行管理与控制等。
KD145高精度水下声学综合定位系统
龙源期刊网
KD145:高精度水下声学综合定位系统
作者：
来源：《科技创新与品牌》2012年第03期
声学定位系统是大洋开发的必备手段，它能够提供海底勘查设备如ROV和AUV等重要
的定位、导航和通信支撑。
“十五”期间，在863计划的支持下，成功研制了我国第一套具有自主知识产权的“长程超短基线定位系统”。
“长程超短基线定位系统”于2006年5月在南海进行
了深水定位试验验证。
结果表明，系统工作稳定可靠，工作水深超过3700米，作用距离达到8.6km，并且具有水下动态目标跟踪功能，其定位精度为0.2%～0.3%斜距，超出预定要求，达到国际先进水平。
水下定位技术是解决我国大洋和浅海资源勘探、开发的关键技术，为建立水下立体高精度定位系统，解决水下探测和作业的高精度定位问题提供了技术装备。
产品成熟，国际先进水平。
GPS定位精度及其在海上的应用
GPS定位精度及其在海上的应用王洪军［摘要］本文论述了GPS系统的组成、定位原理以及误差理论和精度实测分析，比较了GPS的优越性和缺陷性，对GPS在航海上的应用作了一个比较系统的介绍，并着重论述了GPS用于导航报警、测磁罗经自差、航线绘制，也介绍了GPS与电子海图组合应用，高精度定位，测速测向，航线设计，与雷达的配合使用，水下定位等，期望使航海人员更深刻地了解GPS 的优缺点，更多地了解GPS的使用方法，更有效的使用GPS,从而提高航运效率，保障船舶的安全。
［关键词］ GPS ；原理；系统组成；定位精度；误差分析；应用全球定位系统（Global Positioning System---GPS＞又称为导航星全球定位系统，简称GPS是一种测距卫星导航系统。
美国于1973 年12 月开始，经过20 多年的研制开发在1994 年所有卫星就位，1995年10宣布“GPS进入全面运作能力” 。
GPS是美国继阿波罗登月计划、航天飞机之后的第三项重点空间计划，是20世纪的、也是世界上第一个全球卫星导航系统，对整个世界的经济起着举足轻重的作用。
使用GPS可以获得一种全球、全天候、连续、高精度的定位导航方式。
美国政府在GPS 的应用中，提供了两种服务方式：一种是利用CA码定位，其精度约为100米，供民间使用；另一种是利用P码定位，其精度可以达到10米甚至更高，供军用。
起初的CA码在试验阶段定位精度为30米，美国采用了S/ A政策，使得它的定位精度下降到100米。
各种消除S/A影响的措施于是产生了，最典型的是差分GPS使得定位精度得到显著提高。
于是，美国干脆在2000年5月1号就取消了S/A政策，这样使得GPS的应用更加的广泛。
目前，GPS的用户越来越多，在航海的使用也是非常的多，这里有必要对GPS的定位精度及其在航海上的应用有个论述。
通过这篇论文的构思，并翻阅了大量的资料，作者想要更深程度的搞清楚GPS的定位精度和优缺点以及GPS在航海上的应用，以便航海人员对GPS有更深刻的了解，并熟悉其在航海上的应用，做到充分发挥其优点，避开其缺点，以保障海上航行的安全和提高营运效率。
水下定位与导航简述
3 声呐方程基础
什么是声呐？ Sonar：Sound(声) +Navigation(导航) +Ranging(定位) 利用水下声波判断海洋中物体的存在， 位置及类型的方法和设备。 是利用水中声波对水下目标进行探测、 定位和通信的电子设备，是水声学中应用 最广泛、最重要的一种装置.
仿生学来源：海豚追踪猎物
美国钻探船“格洛玛·挑战者”号用的重返和动态
1~50 <1
简称 LBL SBL USBL或SSBL
海底应答器的位置分别为： 注意：与ＧＰＳ定位不同，仅需３个海底应答器即可！
三种系统的优缺点：
（1）超短基线定位系统 优点：整个系统构成简单、操作方便不需要组建水下基线阵、 测距精度高。 缺点：需要做大量的校准工作，其定位精度随着水深和工作 距离的增加而降低。定位精度比其他两种系统差。
具体做法：
➢ 在海底放一个水声应答器作为基 准点，同时在船上布放三个水听 器进行应答测距。在下钻作业时 船上向基准点应答器发出脉冲， 应答器收到信号之后发出回答脉 冲，这回答脉冲被船上的三个测 距水听器收到，这时可以测出三 个水听器与基准应答器的距离。 当外界条件使船位移时，水声应 答器测距系统随即测出这三个距 离的变化。将这些数据送入计算 机，计算出船位的水平移动量， 再开动几个可变螺距的推进器， 使船复位，也就是使三个距离和 原来的一样。这样，船在不断运 动中保持位置不变。
1、声纳方程
主动声纳方程： (SL 2TL TS) (NL DI) DT
被动声纳方程：
SL TL (NL DI) DT
SL反映发射器辐射声功率大小 TL：传播损失，定量描述声波传播一定距离后强度的衰减变化 TS：目标强度，定量描述目标反射本领的大小 NL：海洋环境噪声（背景干扰） DI：指向性指数。越大表示声能在声轴方向集中的程度越高； DT：检测阈值。设备刚好正常工作的所需的处理器输入端的信噪比 值
一种百平方千米级水下通信定位导航系统
Vol. 43, No. 1Jan., 2021第43卷第1期2021年1月舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY一种百平方千米级水下通信定位导航系统潘笑，王鹏，温 雯，王佳奇，李 <(中国舰船研究院，北京100101)摘 要：在水声通信及水下定位技术基础上，提出一种支持水下通信、定位与导航的一体化组网系统。
系统 基于水声换能器通导一体化及主做动水下兼容定位等水下通信导航关键技术，可面向深海百平方千米级海域，可为从事深远海探测开发活动的水下多平台提供安全、高效的全天候全水域高精度定位与导航信息，为水下探测、水下平台布放回收以及精确对接引导等提供服务，满足信息的远程共享、指令的实时传输以及协同作业的组网通信。
关键词：水下通信；水下定位与导航；百平方千米；一体化中图分类号：TN929.3 文献标识码：A文章编号：1672 - 7649(2021)01 - 0161 - 03 doi ： 10.3404/j.issn,1672 - 7649.2021.01.030An underwater communication and navigation system covering hundreds of square kilometersPAN Xiao, WANG Peng, WEN Wen, WANG Jia-qi, LI Jing(China Ship Research Academy, Beijing 100101, China)Abstract: An integrated underwater communication and navigation network is proposed in this paper, on the technicalbasis of the underwater acoustic communication, navigation and positioning techniques. Based on the underwater key tech niques of integrated communication and navigation underwater acoustic transducer and active-passive positioning compatib ility, the system can cover hundreds of square kilometers. All-weather and high-precision positioning and navigation inform ation is provided safely and efficiently for multi-platforms working on pelagic survey and exploitation. Serving underwaterexploration and underwater platform laying, retrieval and accurate docking, the networking system has the ability of remote information sharing, real-time instruction transmission and cooperative working.Key words: underwater communication ; underwater positioning and navigation ; hundreds of square kilometers ; in tegrated0引言1系统组成与方案设计目前，大部分的水声通信、定位及导航系统都是相互独立的。
高精度水下定位导航系统研制成功
高精度水下定位导航系统研制成功
无
【期刊名称】《中国科技信息》
【年(卷),期】2004(000)005
【摘要】在国家“863”计划的支持下,我国科学家在短短两年时间内成功研制出国内第一套水下高精度定位导航系统。
连日来在浙江千岛湖进行的试验表明,在水深45米左右的水域,系统的水平定位精度达到5厘米,测深精度为30厘米。
【总页数】1页(P33)
【作者】无
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】P754
【相关文献】
1.基于虚拟仪器技术的水下定位导航系统 [J], 冀明;叶家玮
2.我国高精度水下定位导航系统研制成功 [J], 新华
3.声速修正技术在高精度水下定位系统中的应用 [J], 李海鹏; 韩云峰; 郑翠娥
4.中国研制成功第一套高精度水下定位导航系统 [J], 李明启
5.高精度水下定位导航系统 [J], 闻韬
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我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介
北极星电力网新闻中心2008-11-12 11:04:48 我要投稿
关键词：GPS 我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介
“863”计划“水下GPS高精度定位系统”课题组
摘要由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统已研制成功，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。
该系统可从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还利用GPS技术，实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。
关键词水下GPS 定位导航系统用户
由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统研制成功，经在浙江省千岛湖进行的试验表明，对于水深45m左右的水域，系统的水下定位精度为5em，测深精度为30cm，水下授时精度为0.2ms，且测量误差不随时间累积。
这是继美国和法国之后，我国科学家自主研制开发的精度好、功能强、自动化程度高的水下GPS系统。
该系统不但可用于从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还率先利用GPS 技术实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。
该系统的成功研制，将打破个别发
达国家对水下高精度定位技术的垄断，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。
一、系统构成
水下GPS定位导航系统主要由GPS卫星星座、差分GPS基准站(可选)、四个以上GPS 浮标、安装在水下目标或载体上的水下导航收发机、陆基或船基数据处理与监控中心(简称数据控制中心)、水上无线电通信链路、水下水声通信链路组成，如图1。
多个GPS浮标与水下导航收发机构成以浮标为基线的海面长基线水下定位导航系统。
其中，GPS卫星星座、差分基准站和浮标GPS天线用于提供“海面动态大地测量基准”，包括浮标动态长基线水下定位网的起算基准和时间基准；水下导航收发机的发射器、浮标定位水听器组成了水下定位子系统，该子系统采用水下差分方式定位，水下无需高稳定频标；数据控制中心和水下导航收发机的水声通信换能器组组成了水下通信链路；差分基准站到数据控制中心、GPS浮标到数据控制中心的无线电收发装置组成了海面无线电通信链路；水上数据处理中心、系统状态监控、水上用户接口组成了数据监控中心；水下数据处理、用户接口组成了水下用户接口。
二、系统基本工作模式
1．水上跟踪模式——用户在水上
当水上用户需要跟踪水下目标(或动态定位)时，就从数据控制中心的监控界面向水下导航收发机(安装在水下目标上)发送定位请求信号，水下导航收发机激活后向GPS浮标发射定
位信号，GPS浮标将水声定位信号、浮标姿态校准数据、GPS信号等信息进行调制后发送到数据控制中心。
数据控制中心将GPS基准站差分信号与以上信息融合处理后计算出水下目标的位置，并动态显示水下目标在大地测量坐标系中的位置。
2．水下导航模式——用产在水下
当水下目标需要导航(定位、测量控制或工程放样)时，水下用户就通过用户接口激活安装在水下目标上的水下导航收发机，向GPS浮标发射定位信号(或自动控制定位信号发射)，同时向数据控制中心发射导航请求信号。
GPS浮标将水声定位信号、浮标姿态校准数据、GPS信号等信息进行调制后发送到数据控制中心，数据控制中心将GPS基准站差分信号与以上信息融合处理后计算出水下目标的位置，经调制后发射到水下导航收发机。
水下目标通过导航收发机将信号解码后就能计算出导航参数。
此时，数据控制中心也可与其中一个GPS浮标集成在一起。
图1水下GPS定位导航系统
三、系统主要功能与作业方法
1．从水上对水下目标跟踪或动态定位
当水下GPS定位导航系统用于从水上对水下目标进行跟踪监视和动态定位时，用户在数据控制中心。
数据控制中心可以在作业船上，也可以在岸边陆地上，特殊情况下也可以安置在飞机上。
水下导航收发机安装在被监视的水下目标上。
用户通过数据控制中心的监控界面发射跟踪或定位请求，启动系统，监控界面将动态显示水下目标的运动轨迹、GPS浮标的运动轨迹以及系统的工作状态。
当输入电子海图后，系统的监控界面可在海图上动态显示水下目标、GPS浮标以及数据控制中心的位置。
2．水下目标导航与精密授时
当水下GPS定位导航系统用于水下目标导航和授时时，用户在水下。
水下导航收发机安装在需导航的水下目标上。
水下用户通过触发(或自动控制)导航收发机的用户接口启动系统，此后，水下导航收发机将以一定的频率发射水声定位信号，接收来自数据控制中心的定位结果和定位信号时刻，并计算出导航参数(用户可通过水下监控界面输入导航目的地，也可事先设置好目的地)和当前时刻，从而实现水下目标导航和精密授时。
3．水下目标瞬时水深监测
当水下GPS定位导航系统用于水下目标瞬时水深监测时，用户既可在水上，也可在水下。
当用户在水上时，数据控制中心将动态显示水下目标的水深(包括平面位置)，并可与水下目标跟踪或动态定位功能一起使用。
当用户在水下时，水下用户接口将动态输出水下目标当前的水深(包括平面位置)，并可与水下目标导航与精密授时功能一起使用。
水下GPS定位导航系统的水下目标水深监测，是利用GPS浮标的瞬时大地高与水下目标的瞬时大地高按一定方法计算的。
所监测的水深包含了动力环境引起的水面变化(如海洋潮汐、海流、洋流以及江河的水流落差等)。
这对于水下工程、水下军事技术、水下安全、水下探险和娱乐等领域的应用具有特殊的意义。
4．水下工程测量控制
水下工程测量控制是一种高精度水下精密测量控制，用户在水下。
为提高水下控制点的点位精度，采用精密定位和边长测量相结合的方法，并对控制网进行测量平差。
水下用户可实时获得控制点的粗略位置，更高精度的控制点点位坐标是在水下作业完成后，经测量子差后处理给出。
为方便水下工程测量控制作业，可利用系统的水下目标导航功能辅助作业。
5．水下工程结构放样
水下工程结构放样的基本原理与水下目标导航类似。
不同的是，水下用户接口除提供导航信息外，还可提供高精度的长度、方位、角度、静态平台姿态、垂线、水平线等工程信息。
用户可将事先设计好的工程结构图和放样方案从水下监控界面输入。
为提高水下工程结构放样的精度，可利用系统的水下工程测量控制功能。
四、系统的研制开发措施
水下GPS定位导航系统的研开发，是一项综合大地测量、水声工程、无线电、海洋设备与机械工程和海洋物理等多学科复杂的系统程，系统研制过程的质量控制是成功开发系统的关键。
为此，我们以系统工程为指导，通过技术指标(误差)优化配置技术导出高效低技术难度的水下GPS定位导航系统的技术指标体系，在此基础上，构造了系统研制全部过程的量化质量控制体系。
在研制过程中，始终监视着关键技术的研制开发、子系统接口与集成、系统联调与集成的质量，从而保证了水下GPS定位导航系统的研制开发始终按事先设计的
总体方案顺利进行，并突破了多项技术难关。
如自主研制加工的信号处理板、控制板累计48块，进行关键技术测试与局部试验30余项，在研制过程中几乎没有出现较大工作量的返工，特别是系统集成与联调工作基本一次到位，湖上试验也一次获得初步成功。
我国自主研制开发的水下GPS高精度定位导航系统，没有国外水下GPS系统必需的高精度原子钟，且在没有声线补偿的情况下也能达到较好的精度。
因此，不论在测量精度、水下自动化程度，还是在应用范围等方面都优于国外的水下GPS系统，研究成果达到国际领先水平。
(本文由课题组技术总负责人、中国测绘科学研究院章传银博士执笔)。