1. 船舶气象导航

船用雷达是一种传统的无线电导航设备，在船舶近海定位、引导船舶进、出港，窄航道航行以及在避碰中发挥作用。GPS导航仪在海洋船舶中已普遍使用，它与雷达相比具有全球、连续、实时、高精度、多功能等优点。随着海用信标差分GPS(DGPS)基台的不断建立，可将使用GPS C/A码的定位精度提高到米量级。因此，还可应用DGPS或GPS导航仪来改善雷达的使用性能，测定雷达测距、测向精度，弥补雷达在避碰和锚位监视等方面的某些局限性。

2 GPS与雷达的定位与导航功能

2.1 定位功能

船用雷达发射无线电波，并接收该电波从目标反射的回波，在显示器上一目了然地显示周围物标相对于本船的图像。测定一个或几个固定物标相对于本船的方位和距离，可在海图上作出船位。由此可见，雷达对于船舶在近岸海区或窄航道上安全航行发挥重要作用，特别是在雾航中更加显示它的重要性。但是，由于受到雷达电波传播的视距所限，探测物标的距离通常只有几至几十海里，不能用于远洋定位。 GPS导航仪同时跟踪3颗或4颗卫星信号，测定到达卫星的伪距，通过导航仪内部计算机解算，实现实时、连续、全球、高精度定位，可弥补雷达不能实现远洋定位以及定位不连续、定位操作工作量大等缺点。

2.2 导航功能

30m左右的中型引航船。考虑到天津港冬季多大风，

锚地无遮蔽，以及在海况好时的工作方便，可考虑配置1艘不小于40m的大型子母引航船。天气及海况不好时，可单独执行任务；海况好时，可将其携带的2艘高速艇放下，共同执行任务。如子母船的设想不能成立，也可只配置1艘大型引航船，另配置2艘高速艇。 无论任何型号的引航船(艇)，在设计上必须考虑到靠船的要求和引航员上、下船的方便。

3.3 对速度和操纵性能的要求 引航船在速度上不能低于16kn。 高速艇一般不能低于20kn。 从操纵灵活的要求出发，采用可变螺距船；驾驶操纵系统，应以方便1人操作为原则；大型引航船，还应加装首侧推器。

3.4 要配置先进的雷达及通信设备

另外，船身应为白色，并在明显处标注英文“引航(PILOT)”。

以上仅是对引航船提出一些的初步设想，根据规范化及国际大港口的要求来考虑，配置专用引航船是非常必要的。

普通船用雷达要获得航速、航向航迹等航行数据，需通过几次定位，由人工标绘实现。自动雷达标绘仪(ARPA)虽然自动显示上述数据，但存在跟踪延迟和雷达、计程仪、罗经等传感器引入的误差。另外，由于ARPA设备昂贵，不能在所有的船上安装。 GPS导航仪采用现代电子计算机技术，可实时计算并显示航速，航向，航迹偏差，风、流压差，还具有设置航路点、计划航线、显示到达航路点的距离、时间等导航功能。

3 GPS的避碰功能

船用雷达测定海上运动物标和静止物标的距离、方位等相对参数，通过人工标绘得到最近会遇距离(CPA)和到达最近会遇点的时间(TCPA)等避碰数据，驾驶员根据这些数据及时采取避让措施。但是，有些物标反射回波微弱，操作人员难以看清它们的回波图像，ARPA有可能对它们漏跟踪或错误跟踪而不能提供避碰数据。在气象条件恶劣时，出现严重的海浪回波干扰或雨、雪回波干扰，上述丢失物标的现象时有出现。对于未露出海面的暗礁、沉船、浅滩等潜在物标，雷达更是无能为力。根据海图和航海通告事先查出在航线附近水面危险的小物标和水下的潜在障碍物，把它们作为航路点在GPS导航仪中存贮，并根据障碍物和船舶状况设置报警范围。在航行中，驾驶员可以随时检查这些物标相对于本船的距离和方位。一旦船舶进入所设定的报警范围的边界，GPS导航仪立即发出报警，驾驶员作出避让措施。

4 GPS辅助雷达定位

雷达定位的难点是正确识别物标，对于不大熟悉雷达观测的驾驶员更是如此。若用雷达观测几个比较接近的非独立物标，由于物标回波图像边缘扩大、失真等原因，这些物标的回波图像难以清楚分开，因而观测雷达图像找不出与海图所对应的物标，或把一物标回波图像错认为另一物标的回波图像，获得错误的雷达船位或造成不能允许的船位误差。又由于在海图上查找雷达回波反射点要耽误时间，因而定位是不连续、不实时的，获取船位的时间滞后于实测船位的时间。滞后时间的大、小与观测者对雷达观测的熟练程度有关。

普通的GPS导航仪，除了直接存贮任一位置的经、纬度以外，还可输入当前位置到达雷达测量位置的距离、方位，计算并显示物标的所在位置的经、纬度。若把雷达测定的物标的距离、方位数据迅速输入GPS导航仪，根据它显示的经、纬度数据，可迅速在海图上找到对应的物标，由此作出雷达船位。用此方法取得的雷达船位比用常规法作得的船位准确、可靠，避免因识别反射物标错误而引起雷达船位错误或偏差，标绘所用的时间也可明显缩短。如果将雷达测定的距离和方位数据通过接口和控制装置输入GPS导航仪，导航仪就不需人工干预直接显示相应物标所在位置的经、纬度。

5 锚位监视功能

在船舶锚泊时，船用雷达可通过测定陆标的方位和距离监视本船的锚位偏离状况，也可通过测定到达他船的方位和距离监视他船的漂移状况，一旦发现本船和他船走锚，便可采取相应的措施避免发生事故。GPS的锚位监视是以锚位点为中心，输入的设定距离为半径，一旦天线所在位置超出此范围，即被认为走锚而发出报警。监控半径大、小的选择要根据GPS导航仪的定位精度、周围环境及船舶状况而定。由于GPS具有较高的定位精度，可以减小设置监控半径，提高监控灵敏度。若采用DGPS可进一步减小监控半径，提高监控灵敏度。通常，GPS导航仪的最小设置监控半径为0.1n mile。 虽然GPS不能监视他船的锚移状况，但对本船的锚移监视具有不需通过测定物标定位、监视灵敏度高、快速实时等优点。GPS与雷达相结合的锚位监控手段，对防止大风造成的损失可起到很大的作用。

6 DGPS测定船用雷达测向、测距误差

7 GPS与雷达配合应用需注意的问题

2. 船舶气象导航公司

海务是指在船公司指导和负责船舶安全、货物配载、气象导航等事物的专业人员，一般都由船长级别的人员担任。

机务是指在船公司指导和负责船舶机械安全、工况研究、燃油成本控制、设备物料维护的专业人员，一般都由轮机长级别的人员担任。

3. 船舶气象导航应用指南

船舶起居处所是船舶结构中不可或缺的一个重要组成部分，简单的说，就是指公共处所、走廊、盥洗室、住室、办公室、医务室、电影院、游戏室、娱乐室、理发室、无烹调设备的配膳室和类似处所。

一般设置在船舶的中部或艉部，采用钢结构或其他等效的材料制造而成，一般高度在5～12米间，分为2～4层，其内部结构类似于陆上的楼房。但是，由于受到空间的限制，其内部设置紧凑、走道宽度狭小，层间高度低矮，楼梯坡度较大，出入口小，结构十分复杂。又因起居处所的上层空间一般是船舶的大脑;驾驶室，在驾驶室内一般设置有驾驶设备、导航通讯设施、气象水文设备以及船舶火灾自动报警控制系统等重要设施。在起居处所下方设有船舶的心脏;机舱，其间主要设置着船舶动力推进系统。

4. 船舶气象导航相关外文资料

导航卫星的特点是：可以为全球船舶、飞机等指明方向，导航范围遍及世界各个角落；可全天候导航，在任何恶劣的气象条件下，昼夜均可利用卫星导航系统为船舶指明航向；导航精度远比磁罗盘高，误差只有几十米；操作自动化程度高，不必使用任何地图即可直接读出经、纬度；导航设备小，很适宜在舰船上安装使用。于是，卫星导航系统应运而生了。

　　至于功能，就是导航，导航卫星可以说是当今的“罗盘”。

5. 船舶气象导航类型

雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。

其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。

测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。

测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。

测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。

雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。

从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。

当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

6. 船舶气象导航用途

船舶仪表是说，船舶自动识别系统ais（automaticidentificationsystem)是一种船舶导航设备，通过ais使用能增强船舶间避免碰撞的措施，能加强arpa雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、航名等信息，达到改进海事通信的功能和提供一种船舶进行语音和文本通信的方法，增强了船舶的全局意识。

ais用船舶全球唯一编码体制，即mmsi码来作为识别手段。每一船舶从开始建造到船舶使用解体，给予一个全球唯一的mmsi码。

asi技术标准规定：每分钟划分为2250个时间段。每个时间段可发布一条布长于256比特的信息，长于256比特的信息需要增加时间段。

每条船舶会通过询问选择一个与他船埠发生冲突的时间段和对应的时间段来发布本船的信息。ais(applicaitoninterfacespecification)应用程序接口规范ais(alarmindicationsignal)告警指示信号，常见于电信设备上的红色指示信号。ais简明受伤分级，是由美国医学协会一个专门委员会在70年代初期针对汽车安全性而制定的标准。

7. 船舶气象导航公司有哪几家

雪龙号极地考察船，远望5号是中国第三代航天测量船。

       雪龙号是中国第三代极地破冰船和科学考察船，由乌克兰赫尔松船厂在1993年3月25日完成建造的一艘维他斯·白令级破冰船。中国于1993年从乌克兰进口后按照中国需求进行改造而成。“雪龙”号是中国最大的极地考察船。

远望5号是中国第三代航天测量船，具有国际先进水平的大型航天远洋测量船，集船舶建设、航海气象、电子、机械、光学、通信、计算机等领域最新技术于一身，由通用船舶平台和航天测控装备两大部分组成，分为船舶、测控、通信、气象4个系统。满载排水量2.5万吨，抗风能力可达12级以上，能在南北纬60度以内的任何海域航行 。

8. 船舶气象导航软件

方法如下：

雷达对高空风的测量，需要气象气球的配合。通过释放气象气球，追踪其空中运行轨迹，可以计算出高空风的风向、风速。

雷达的定位是根据仰角、方位角和斜距，相对于经纬仪通过仰角、方位角和高度对气球定位的方法，雷达测风要简单得多。

雷达天线发射出电磁波，电磁波在空中传播，遇到障碍物被反射回来，后被雷达天线接收。

因为电磁波在空中的传播速度是一定的，乘以雷达发射和接收电磁波的时间差，则可计算出雷达至目标物的斜距。

再借助雷达自身的测角系统，测定雷达与目标物之间的仰角和方位角，即可计算出风速和风向。