舰船综合导航系统(李文魁等编著)思维导图
船舶导航定位系统课程教学大纲解析
船舶导航定位系统课程教学大纲解析第一篇：船舶导航定位系统课程教学大纲解析《船舶导航定位系统》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：04020020 课程中文名称：船舶导航定位系统（双语）课程英文名称：Marine Navigation and Positioning Systems 课程性质：专业指定选修课考核方式：考查开课专业：测控技术与仪器, 探测制导与控制开课学期：6总学时： 32（其中理论28学时，实验4学时）总学分：2二、课程目的和任务船舶导航定位系统是导航与控制的技术专业课，它是在船舶导航仪器等专业基础课后，直接为船舶导航定位技术服务，解决导航、制导和船舶控制工程实际问题。
本课程讲授内容涵盖经典导航技术、惯性导航技术、卫星导航技术、无线电导航技术以及基于融合理论的组合导航技术。
通过该课程学习，学生可掌握船舶导航定位基本原理和各种导航系统的实际应用。
本课程为双语教学课程，在教授学生专业基础知识的同时，提高学生英语文献阅读能力和英语实际运用能力。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）1.了解导航定位系统课程内容及其学习方法；2.掌握导航技术基础知识，包括地球坐标系及各种导航系统的基本导航思想；3.掌握导航定位最基本的推算航位计算公式，了解陆标定位，天文定位，无线电导航数学模型及应用方法；4.了解卫星导航的发展历程及应用，了解GPS导航系统组成，掌握GPS定位原理；5.掌握惯性导航的基本原理，了解两种惯性导航系统的工作原理，误差分析以及初始对准方法。
6 了解组合导航系统的定义，掌握组合导航系统种类及数据处理方法。
7 培养学生阅读英文文献及英语实际应用能力。
开设两次实验，培养学生实际动手能力，并加深学生对理论的理解。
四、教学内容与学时分配第一篇船舶导航定位系统概述（4学时）第一章船舶导航定位系统的基本概念(1学时)介绍导航的基本概念，结合实例讲解导航在实际中的重要性，激发学生学习兴趣。
航海技术学中的海上导航原理研究
航海技术学中的海上导航原理研究导语：航海技术学是一门研究船舶的航行、导航和海上安全等方面的学科。
其中，海上导航原理是航海技术学的重要组成部分。
本文将探讨海上导航原理的研究内容和应用。
一、导航的历史与发展导航是指在海上或其他水域中确定船舶位置、航向和航速等参数的过程。
古代人类通过观察天体、利用地标等方式进行导航。
随着科学技术的发展，导航方法逐渐从传统的天文导航转向电子导航和卫星导航。
二、海上导航原理的基础海上导航原理的基础是测量船舶的位置和方位。
常用的方法包括经纬度测量、方位角测量和距离测量等。
经纬度测量是通过观测天体的高度角和方位角来确定船舶的纬度和经度。
方位角测量是通过测量船舶与某一地标之间的方位角来确定船舶的方向。
距离测量是通过测量船舶与其他物体之间的距离来确定船舶的位置。
三、电子导航技术的应用电子导航技术是指利用电子设备进行导航的方法。
其中，全球定位系统（GPS）是最为常用的电子导航技术之一。
GPS通过一组卫星，接收并解算船舶的位置信息。
此外，雷达、声纳和自动识别系统（AIS）等设备也广泛应用于海上导航中。
四、海上导航的挑战与解决方案海上导航面临着许多挑战，如海上天气、海流、船舶动力等。
为了应对这些挑战，航海技术学研究了一系列解决方案。
例如，通过气象预报和海流预测，船舶可以选择最佳航线，以避免恶劣天气和海流。
此外，船舶动力的研究也有助于提高航行效率和节能减排。
五、海上导航原理在海上安全中的应用海上导航原理在海上安全中起着重要作用。
通过准确的导航，船舶可以避免与其他船只相撞，减少事故发生的可能性。
此外，导航原理还可以用于制定航行计划和应急预案，以应对突发情况。
六、海上导航原理的未来发展随着科技的不断进步，海上导航原理也在不断发展。
未来，导航技术将更加智能化和自动化。
例如，无人船舶和自动驾驶技术的应用将为海上导航带来新的突破。
此外，人工智能和大数据等技术的发展也将为海上导航原理的研究提供更多可能性。
船舶导航
需要新型船舶集成导航系统
三、船舶集成导航系统
三、船舶集成导航系统
构造新型集成导航系统的必要性 1）构造新型集成导航系统的必要性
• • 传统导航系统的局限性 21世纪的船舶朝着大型化、高速化方向发展，需要安全性高、精准可靠 的船舶导航自动化系统
技术集成”构造新型集成导航系统的可能性 2）“技术集成”构造新型集成导航系统的可能性
三、船舶集成导航系统
3）航速数据处理与显示软件 ） 4）水深数据处理与显示软件 ） 5） ENC显示预处理及改正软件 ） 显示预处理及改正软件 6）电子海图显示功能软件 ） 该软件控制、选择按ECDIS标 准所要求的底层显示 标准 底层显示、标准 底层显示 显示及全信息显示 全信息显示； 显示 全信息显示；控制电 子海图的缩放、平移、漫游 缩放、 缩放 平移、 及本船航行到图边界时自动 换图；目标信息查询；电子 目标信息查询； 目标信息查询 海图显示的图象指向模式及 本船运动模式的选择等。
三、船舶集成导航系统
② 中央处理机
• 经综合接口接入各传感器数据， 经综合接口接入各传感器数据，在系统软件控制配合下完成各传感器信 息数据的处理、管理和控制，并将结果送输出设备。 息数据的处理、管理和控制，并将结果送输出设备。 • 主要处理的内容包括： 主要处理的内容包括： ●各种导航数据的组合优化滤波处理 ●罗航向数据的处理与显示 ●航速数据的处理与显示 ●水深数据的处理与显示 ●雷达信号数据处理完成原来雷达、ARPA、所有功能的有关处理 ●气象数据的处理与显示 ●ECDIS数据处理实现系统功能的有关处理 ●IBS信息处理及实现系统功能（含自动避碰功能）的有关处理 ●AIS信息处理,收发控制及实现监视功能 ●VDR所需的数据采集、处理 与传送控制
航海达人讲船舶导航——船载高德版电子海图JRC9201-ECDIS使用思考
航海达人讲船舶导航——船载高德版电子海图JRC9201-ECDIS使用思考航海小白与航海达人的对话...航海小白：船舶是怎么导航的？航海达人：大海航行，首先就是定位，其次是导航，再是避碰。
现在主船舶定位系统仍然是GPS，当然了，中国北斗系统也必将进入全面航海时代。
GPS用来获得船位，然后是ECDIS，ECDIS通俗讲就是高德版电子海图，再就是船载RADAR,是车载倒车雷达，用来探测物标，避免倒车时候挂蹭油漆。
船载GPS，船载高德版电子海图，船载倒车雷达，三者共享船位、速度、航向、距离、时间、风向、风速等大量数据信息。
在船载高德版电子海图上监控航线，船载雷达同步航线进行航行监控，提供他船碰撞信息报警。
航海达人：我讲的可清楚？航海小白：清楚！原来如此，和车子一样啊，什么车载GPS ，车载倒车雷达，车载导航，就是换成船载啊。
妙，妙，妙！简单，简单，简单！那如果我现在想从上海到纽约，只要输入两个城市到名字，就可以到纽约？小白兴奋地说道。
航海达人慢慢回答道：小白，理论上你讲的没有错。
船上的高德版电子地图，并没有陆地上的高德地图那么智能和先进。
你下载的高德地图是不是可以下载某一个城市地图数据包，在手机无网情况下也可以进行导航使用。
船载高德版电子海图，也要下载大量数据包，才能进行航线的设计，不过需要手动设计；而高德地图只需要输入两个城市名字，就会有几条路线可供选择。
航海小白兴奋说道：是这样啊。
这么多年，我都不知道，原来大道是相通的。
达人，你平时怎么下载高德版电子海图数据包的？船载GPS：船载高德版电子海图船载倒车雷达航海达人：我给你讲讲我上条船怎么申请高德版电子海图数据包的吧，小白！你多少能有一些了解。
我跑的上条船是“NAVIOS AMITIE”，由南通川崎船厂设置建造，2021年5月下水，编号NE329，8.2W吨散货船。
1. 船载高德版电子海图ECDIS的申请。
辅助软件NAVTOR / NavSync和Navtrackera. 首先在船载高德版电子海图大概设计出航线区域，拷出route.rtm 文件格式b. route 导入NavTracker ,进行航线海图的申请。
第八章水声定位导航概述
3 导航 导航分为4类 （1）海面长程导航，如海面船只的导航 （2）水下短程导航，如用于水下调查潜水器的导 航 （3）水下长程导航，如潜艇的导航 （4）冰盖下的导航，如北冰洋游轮的导航
8.2 水面舰船的定位导航方法
现代水面舰船的导航方法有路标导航、 天文导航和无线电导航、卫星定位导航、推 算导航、惯性导航等。其中路标导航和天文 导航是传统的导航手段
8.4 水声定位与导航技术简介
水声定位与导航技术大体分为三类：水声定位技术、载 体声学测速技术和海底地形地貌测量技术。 8.4.1 水声定位系统 水声定位系统主要指可用于局部区域精确定位与导航的 系统。水声定位系统分为：长基线系统、短基线系统和超 短基线系统。 水声定位系统都有多个基元（接收器或应答器），这些 基元间的连线成为基线。
声纳参数
被动声纳
声源级SL 传播损失TL 指向性指数DIR 噪声级NL 检测阈DT
声纳参数
声源级SL
描述主动声纳所发射声信号的强弱：
I SL 10 lg I0
r 1
SL反映发射器辐射声功率大小。
1.2 声纳参数
如何提高主动声纳作用距离？
解释原因：它可以提高辐射
信号的强度，相应也提高回
主动声纳方程（噪声背景）：
（SL-2TL+TS）-（NL-DI）＝DT
注意：适用于收发合置型声纳，对于收发分置声纳，
往返传播损失不能简单用2TL表示；适用于背景干 扰为各向同性的环境噪声情况。
声纳方程
主动声纳方程
主动声纳方程（混响背景）：
（SL-2TL+TS）-RL＝DT
声纳方程
被动声纳方程
• 噪声源发出的噪声直接由噪声源传播至接收换能器； • 噪声源发出的噪声不经目标反射，即无TS； • 背景干扰为环境噪声。
海洋船舶北斗定位导航系统解决方案(海洋)
海洋船舶北斗定位导航系统解决方案华云科技有限公司2013年10月目录一、综述 (5)二、系统解决方案 (6)(一)设计目标与原则 (6)1.设计目标 (6)2。
设计原则 (7)（二）总体方案设计 (7)1。
卫星导航运营中心 (8)2. 岸端监控中心 (9)3. 船载北斗定位导航终端 (9)（三）岸端监控中心功能设计 (10)1.岸船信息互通 (10)2.位置监控 (10)3。
应急调度 (10)4。
船舶报警 (11)5.增值信息服务 (12)6。
系统管理 (12)7.系统接口 (13)(四）船载北斗定位导航终端 (14)1。
主要特点 (15)2.终端功能 (15)3.主要性能指标 (20)（五）硬件环境要求 (21)1。
主机存储 (21)2. 网络 (22)3。
系统支撑软件 (22)三、系统造价 (24)（一）概算一(终端含屏及本地导航） (25)(二)概算二（终端不含屏） (27)一、综述最古老的航海导航的方法是罗盘和星历导航，人类通过观察星座的位置变化来确定自己的方位;最早的导航仪是中国人发明的指南针，后来发展成一直为人类广泛应用的磁罗经。
在随后的两个世纪里，人类通过综合利用星历知识、指南针和航海表来进行导航和定位。
卫星技术应用于海上导航可以追溯到20世纪60年代的第一代卫星导航系统Transit,但是它有不连续导航、定位的时间间隔不稳定等缺点。
GPS系统的出现克服了Transit系统的局限性,而且提高了定位精度、可进行连续的导航、有很强的抗干扰能力，取代了陆基无线电导航系统，在航海导航中发挥了划时代的作用。
2000年我国建成北斗卫星导航试验系统，中国成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
截至2012年底,北斗卫星导航系统已经成功发射16颗卫星，并组网运行，形成区域服务能力.目前在北京、郑州、西安、乌鲁木齐等地区，中国卫星导航定位精度可达7米,在东盟国家等低纬度地区，定位精度可达到5米左右。
随着新一代北斗导航卫星的发射，以及在技术以及管理上的诸多创新，北斗卫星导航精度有望继续提高.在国家大力扶持与推动下，国内北斗卫星导航系统建设和应用如火如荼。
惯卫组合导航原理与应用章红平教授课件ppt文档
6、组合导航系统（续）
GNSS与INS组合导航的优势
➢ 可发现并标校惯导系统误差，提高导航精度。 ➢ 弥补卫星导航的信号缺损问题，提高导航能力。 ➢ 提高卫星导航载波相位的模糊度搜索速度，提高信号周跳的检测能力，提
超导磁悬浮陀螺仪
液浮陀螺仪 三浮陀螺仪 挠性陀螺仪 静电陀螺仪
半球谐振陀螺仪 压电陀螺仪
激光陀螺仪 光纤陀螺仪
MEMS惯性器件 MOEMS惯性器件
（5）各种导航技术的特点？
➢微机电(MEMS)惯性器件
美国Draper实验室研 制的MEMS陀螺仪精度
以达1º/h
美国AD公司研制单片 集成的微陀螺仪，年
日期
19771981
19791985
19881994
系统名称
空间六分仪自 主导航和姿态
基准系统 (SS/ANARS) 多任务姿态确 定和自主导航 系统(MADAN)
麦氏自主导航 系统(MANS)
测量类型
恒星方向，月 球(地球)边缘
恒星方向，地 平方向
对地距离(用 光学敏感器测 量)，对地、 对日及对月的
美国GPS----GPX 俄罗斯GLONASS 北斗双星 伽利略
（5）各种导航技术的特点？ 卫星导航技术——误差特性
卫
时钟误差
星
星历误差
导
随机性误差
航
大气层误差
误
电离层延时误差
差 多路径效应
（5）各种导航技术的特点？
卫星导航技术——特点
精度高，误差不积累
船舶导航系统工作原理
船舶导航系统工作原理船舶导航系统是船舶上至关重要的设备之一，它通过一系列先进的技术和设备，来确保船舶在航行过程中的安全和准确导航。
船舶导航系统主要包括GPS卫星导航系统、雷达系统、电子海图以及自动舵等多种设备。
一、GPS卫星导航系统GPS卫星导航系统是一种基于卫星信号的全球定位系统，它由一系列卫星和接收设备构成。
GPS系统可以通过接收卫星发射的信号来确定船舶的位置、航向和速度等关键信息。
GPS导航系统的工作原理是通过接收至少3颗卫星的信号，来计算出自身的位置，通过接收更多卫星的信号，可以进一步提高定位的精准度。
在船舶导航中，GPS系统可以实时监测船舶的位置，自动更新导航数据，提供精准的航行信息。
通过GPS系统，船舶可以在海洋中准确导航，在复杂的环境中有效避开障碍物，并且可以及时调整航向和速度，确保船舶的航行安全。
二、雷达系统雷达系统是船舶上常用的安全设备，它可以通过发射和接收无线电波，来探测远处的障碍物、其他船只以及陆地等。
雷达系统通过测量目标物体反射回来的电磁波的时间和方向，来确定目标物体的位置、距离和大小等信息。
在船舶导航中，雷达系统可以提供远距离的目标检测能力，帮助船长及时发现前方的障碍物和其他船只，避免碰撞和其他危险情况。
雷达系统还可以提供航向线和距离测量服务，帮助船舶确定安全的航线和航行距离。
三、电子海图电子海图是一种通过电子设备显示的海图，它可以实时更新航行信息、水深、潮汐和地理环境等数据。
电子海图系统可以与GPS卫星导航系统和雷达系统等设备连接，提供全面的航行信息和导航功能。
电子海图系统的工作原理是通过接收卫星定位和船舶自身的传感器数据，来实时更新地图显示的航行信息。
船舶可以通过电子海图系统来确定最佳的航行路径，避开浅滩和其他障碍物，同时还可以显示目标物体的位置和形状等信息。
四、自动舵自动舵是船舶导航系统中的关键设备，它可以根据预设的航行路径和指令，自动调整舵机和推进器的角度，来控制船舶的航向和速度。
船舶导航设备与电子地图
硬件集成方案设计
船舶导航设备选型
选择性能稳定、精度高的导航设备，如GPS 、雷达、罗经等。
硬件接口设计与实现
设计导航设备与电子地图系统之间的硬件接 口，实现数据传输和共享。
电子地图数据获取与处理
获取最新、最全面的电子地图数据，并进行 处理，以适应船舶导航的需求。
设备安装与调试
在船舶上安装导航设备和电子地图系统，并 进行调试，确保设备正常运行。
船舶导航设备中的传感器布局需要考虑到船舶的结构、航行环境等因素
，以确保传感器能够准确感知到所需的信息。
03
传感器信号处理
传感器信号的处理是船舶导航设备中的关键技术之一，需要对传感器信
号进行滤波、放大、数字化等处理，以提高信号的准确性和可靠性。
数据处理与融合方法
数据预处理
01
对传感器采集的原始数据进行预处理，包括数据清洗、去噪、
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
船舶导航设备与电子 地图
REPORTING
演讲人：
日期：
CATALOGUE
目 录
• 船舶导航设备概述 • 电子地图在船舶导航中应用 • 船舶导航设备关键技术分析 • 电子地图制作与更新策略 • 船舶导航设备与电子地图集成方案 • 船舶导航设备与电子地图应用前景
对重要道路、建筑等变化进行实时监测和 更新，确保电子地图与实际情况保持一致 。
众包更新策略
更新质量评估
利用众包技术，发动广大用户参与电子地 图的更新工作，提高更新效率和准确性。
对更新后的电子地图进行质量评估，包括数 据的完整性、准确性、一致性等，确保更新 质量符合要求。
PART 05
船舶导航设备与电子地图 集成方案
高级工程师的船舶导航手册
高级工程师的船舶导航手册第一章：船舶导航基础知识在船舶导航中，高级工程师扮演着重要的角色。
作为船舶安全的守护者，高级工程师需要掌握一定的航海导航知识。
本章将介绍一些船舶导航的基础概念和技巧。
1.1 航海导航概述航海导航是指通过使用航海仪器、水文学资料以及电子导航设备等手段，有效地掌握船舶的位置和航向，确保船舶安全到达目的地。
1.2 航海地图与海图航海地图和海图是船舶导航的基本工具。
航海地图指的是表现陆地和天然水域的地图，而海图是指专门用于船舶导航的水域图。
1.3 全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种通过卫星定位和测量船舶位置的技术。
高级工程师需要了解GPS的工作原理以及正确使用GPS设备。
第二章：航行计划与航行监控良好的航行计划和航行监控是船舶导航中至关重要的环节。
高级工程师需要掌握航行计划的编制和航行监控的方法。
2.1 航行计划航行计划是指在船舶出发前，根据航海要求和相关信息，编制合理的航行路线和时间表，确保船舶安全到达目的地。
2.2 航行监控航行监控是指通过持续观察和监测船舶的位置、航向以及周围环境的变化，及时发现和解决潜在的安全问题。
第三章：电子导航设备的使用现代船舶导航广泛使用各种电子导航设备，高级工程师需要熟练掌握这些设备的操作和维护，以确保船舶导航的准确性和安全性。
3.1 电子海图系统（ECDIS）电子海图系统是一种基于电子设备的船舶导航工具，代替传统纸质海图。
高级工程师需要了解ECDIS的功能和使用方法。
3.2 自动识别系统（AIS）自动识别系统是一种用于船舶之间相互识别和通信的技术。
高级工程师需要熟悉AIS的原理和使用，以提高船舶导航的安全性。
第四章：紧急情况下的应对措施在紧急情况下，高级工程师需要迅速作出正确决策，并采取相应的应对措施，以保障船舶和船员的安全。
4.1 感知与评估危险高级工程师需要具备敏锐的观察力和判断能力，及时感知和评估危险因素，并决策采取相应措施以避免事故发生。
舰船导航系统架构发展概述
MARIC 科 技 论 坛
2019 年 · 第 2 期 · 总第 179 期
准信息的唯一来源，设计高可靠性、安全性、实时 性的导航系统架构，对于保障舰船航行安全并完成 舰船的使命任务，具有重要的意义。
的角度出发来进行船舶导航系统设计，主要结构 如图 1 所示。
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1 主要架构及优缺点分析
Abstract: The ship navigation system architecture in the different periods are summarized by reviewing the development of the navigation system of the warships in China. It introduces the design principle and information flow of different system architecture based on three technologies including the serial port, CAN bus and network, while comparing and analyzing the advantages and disadvantages among the serial port asteroid architecture, CAN bus architecture and network architecture in detail. The relevant experience can provide suggestion for the design and optimization of the system architecture of the navigation system or other systems. Keywords: navigation system; system architecture; CAN bus, network
船舶综合导航核心设备——电子海图导航仪
船舶综合导航核心设备——电子海图导航仪
沈冬林
【期刊名称】《航仪通讯》
【年(卷),期】1998(000)001
【总页数】5页(P25-29)
【作者】沈冬林
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U666.11
【相关文献】
1.电子海图在内河船舶综合导航系统中的应用探讨 [J], 孙继祥
2.GPS船用导航仪中嵌入式电子海图数据的制作与显示 [J], 赵泉新;楼然苗
3.电子海图在内河船舶综合导航系统中的应用 [J], 王淑瑛
4.基于GPS和电子海图的嵌入式船舶导航系统设计 [J], 孙健
5.MapInfo电子海图技术在船舶导航系统中的应用 [J], 李先强
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