上海海事大學 船舶 電子導航信息系統(tǒng)練習題答案整理

1. GPS導航系統(tǒng)由哪幾部分組成，各自作用?131空間段、地面段、用戶設(shè)備空間段：接收地面監(jiān)測和控制系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和軌道參數(shù)，向用戶發(fā)射信號地面段：向衛(wèi)星提供一系列的數(shù)據(jù)描述為性運動及軌道參數(shù)；監(jiān)測衛(wèi)星沿著預定軌道運行；保證各個衛(wèi)星與GPS系統(tǒng)時間同步以及監(jiān)控衛(wèi)星上各個設(shè)備的工作狀況用戶設(shè)備：用戶設(shè)備即GPS接收機，是接收GPS衛(wèi)星信號進行導航的設(shè)備。2. GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)共由幾顆衛(wèi)星構(gòu)成衛(wèi)星網(wǎng)?船舶利用其定位至少需幾顆衛(wèi)星?GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度、傾角、周期是多少?衛(wèi)星信號頻率有幾種，各為多少？130GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)共由24顆衛(wèi)星構(gòu)成衛(wèi)星網(wǎng), 船舶利用其定位至少需4顆衛(wèi)星；GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度是20183KM、傾角55°、周期是約12小時（717.98min）衛(wèi)星信號頻率有2種，分別為L1 1575.42MHz和 L2 1227.60MHz 3. 試述GPS導航系統(tǒng)定位的基本原理。135定位原理:衛(wèi)星星歷：計算出衛(wèi)星發(fā)出信號時的位置傳播延時：計算出衛(wèi)星與用戶的距離傳播延時、光速、多普勒頻移：計算用戶的三維運行速度；用第四顆衛(wèi)星來計算用戶時鐘偏差；用戶位置方程應包含三維空間和用戶時鐘偏差。4. 簡述GPS衛(wèi)星導航儀的主要功能135。（1） 顯示定位的經(jīng)度、緯度（2） 顯示導航數(shù)據(jù)：航速、航向、至航路點操舵航向和距離、航行時間、偏航（3） 能儲存航線設(shè)計和航路點編號及其經(jīng)緯度（4） 位置更新時間約1s。（5） 導航數(shù)據(jù)更新時間約3-5s。（6） 報警：偏航、守錨監(jiān)視、到達航路點的范圍、接收機故障等。（7） 能夠設(shè)置一些參數(shù)：HDOP，二維(2D)定位，三維(3D)定位。（8） 變換使用測地系：一般有WGS84 東京(TOKYO)、北美(NAD72)（9） 接口功能：采用NMEA數(shù)據(jù)格式。（10） 衛(wèi)星信息：衛(wèi)星號，方位，仰角，工作狀態(tài)，信噪比。（11） 星座預報。（12） 三維定位中，高度的精度正常允許在±50m內(nèi)波動。5. GPS導航系統(tǒng)的定位誤差來源？1391、用戶距離誤差：（1）衛(wèi)星誤差（2）信號傳播誤差（3）接收機噪聲2、幾何誤差3、速度測量誤差4、海圖標繪誤差衛(wèi)星誤差有星歷表誤差、衛(wèi)星鐘剩余誤差和群延遲誤差；信號傳播誤差有電離層折射誤差、對流層折射誤差和多徑效應；接收機噪聲有導航儀通道間偏差、導航儀噪聲及量化誤差6. AIS系統(tǒng)具有哪些基本功能?1641、識別船只； 2、協(xié)助追蹤目標； 3、簡化信息交流；4、提供其它輔助信息以避免碰撞發(fā)生。5、實現(xiàn)船舶信息遠距離傳輸和管理7. 試述DGPS的工作原理及可以消除或減小哪些誤差。145工作原理：是利用已精確知道三維坐標的差分GPS基準臺，求出偽距修正量或位置修正量，將這個校正量實時或者事后送到用戶GPS衛(wèi)星導航儀，對用戶的測量數(shù)據(jù)進行修正，提高GPS定位精度。DGPS可以消除或減小的誤差是公共誤差：衛(wèi)星剩余鐘差、星歷表誤差、電離層誤差、SA政策8. 畫出船載AIS臺站的組成框圖，說明各部分作用；171（1） 外置GNSS接收機：為船載AIS提供時間參考UTC，以便所有AIS臺站發(fā)射同步，避免信息沖突。（2） 兩個VHF接收機和一個VHF發(fā)射機：VHF接收機：能同時在AIS1和AIS2頻道同時接收數(shù)據(jù)DSC接收機: 在CH70頻道運行，接收輪詢指令和其它該頻道上的信息。VHF發(fā)射機：能運行在所以海上VHF頻道；能應答CH70的協(xié)商資訊。（3）天線和電源：天線由發(fā)射機和三個接收機共同使用；電源為AIS設(shè)備提供所需電源。 （4）信息控制器：管理AIS設(shè)備所有組件的功能（5）內(nèi)部完整性測試部件：連續(xù)的或者以某種合適的時隙與臺站所有其它部件同時運行。（6）信息顯示接口：為能夠發(fā)射船舶相關(guān)信息，收集船舶各種傳感器的信息。（7）最小顯示和鍵盤與顯示設(shè)備：是船舶AIS的必備組件，能設(shè)定和操作設(shè)備和顯示信息請參照課本171的圖更加準確9. 簡述自組織時分多址技術(shù)(SOTDMA)技術(shù)。167（1）自組織時分多址技術(shù)是動態(tài)自組織預約時隙，即當某艘船報文預約占用某一時隙，只能占用該時隙4幀，到第四幀時，必須釋放該時隙給其他船預約，本身再計算預約其他時隙。（2）SOTDMA協(xié)議主要應用自主和連續(xù)工作模式，提供了一種無需基站介入便可迅速解決時隙尋址沖突的接入算法。（3）所有AIA臺站均可在每一個可供選擇時隙間隔中各自挑選時隙發(fā)送子幀。當某個AIS臺站發(fā)送時，其他移動用戶均應該處于接收狀態(tài)。10. 船用AIS發(fā)送導航信息的種類與組成？173靜態(tài)數(shù)據(jù)： 海上移動服務識別碼、呼號船名、IMO號碼、船長與船寬、船舶類型、定位天線位置動態(tài)數(shù)據(jù)：船位、UTC 時間、對地航向、對地速度、首向偏轉(zhuǎn)率、航行狀態(tài)航次相關(guān)數(shù)據(jù)： 吃水、危險貨物、 目的地ETA、計劃航線安全與安保相關(guān)消息：所有AIS船載設(shè)備都能接收和發(fā)送安全與安保消息11. 如果目標只在雷達上顯示, 而AIS無信息顯示的可能原因有哪些？1801、目標沒有裝載AIS;2、目標上AIS故障或關(guān)閉;3、傳播條件,如雷達有更好的作用范圍;4、本船AIS由于安裝不當造成故障;5、目標發(fā)射錯誤的位置數(shù)據(jù);12、 解釋ECDIS、ENC、SENC的含義。ECDIS：電子海圖顯示與信息系統(tǒng),是符合有關(guān)國際標準規(guī)范、能夠作為紙海圖等效物的電子海圖系統(tǒng)。是一種有足夠備份系統(tǒng)，能視為符合SOLAS公約要求的最新海圖的航行信息系統(tǒng)，可有選擇地顯示SENC信息及航行傳感器的位置信息來幫助航海人員設(shè)計航線和監(jiān)控航程。ENC：標準電子海圖就是符合國際水道測量組織相關(guān)標準的電子海圖矢量數(shù)據(jù)，簡稱電子導航圖（Electronic Navigation Chart，ENC）。ENC是指在內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和格式均已標準化，由經(jīng)政府授權(quán)的水道測量機構(gòu)發(fā)布，專為ECDIS使用的數(shù)據(jù)庫。SENC：系統(tǒng)電子導航圖（System Electronic Navigation Chart，SENC）是通過適當?shù)姆椒ㄓ烧麄€ENC內(nèi)容及其各次更新的無損轉(zhuǎn)換而成，是ECDIS為恰當使用ENC而對ENC進行變化形成的一個數(shù)據(jù)庫。13、 SENC的基本顯示（Display base）層級包含哪些主要內(nèi)容?；撅@示的信息是永久保留在ECDIS顯示器上，不能被消除，包括1.海岸線（高潮時）；2.本船的安全等深線（safety contour）；3.安全等深線所定的安全水域里的孤立危險物，其水下深度小于安全等深線的水下深度；4.安全等深所定的安全水域里的孤立危險物，例如固定物體及上方的電線；5.比例尺、量程和真北符號；6.水深和高程單位；7.顯示模式。14、 簡述ENC的不同更新方案及特點。（1） 手動更新。手動更新是指操作人員手工將信息鍵入ECDIS。特點：適用于手動更新的電子海圖更新信息，通常是未經(jīng)格式化的，不能由機器加以辨識的臨時或預告性的信息，如紙質(zhì)的航海通告、無線電航行警告和增強群呼叫信息等。因此，手動更新存在非實時性的問題。（2） 自動更新。自動更新是指不經(jīng)操作人員介入即可在ECDIS內(nèi)部將更新信息填充到SENC中的更新過程。自動更新包括了半自動更新和全自動更新。特點：半自動更新是需要人為介入才能在更新數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)（如光盤、軟盤等）和ECDIS之間建立連通渠道，對SENC進行自動更新的方法。在確認或接收過程完畢后，ECDIS即可自動處理更新信息并傳送給SENC。與手動更新相似，同樣存在非實時性的問題。全自動更新是不必任何人介入，通過無線電通訊方式，即可使更新信息被ECDIS實時接收并更新SENC數(shù)據(jù)的方法。在確認或接受過程完畢后，ECDIS即可自動處理更新信息并傳送給SENC。全自動更新最大的優(yōu)點就是實時性好。15、 ENC海圖數(shù)據(jù)質(zhì)量的分級類型和各自的質(zhì)量標準。置信區(qū)ZOC測量精度質(zhì)量標準A15m所有重要的海底特征已檢測（非常高精度測量）A220m所有重要的海底特征已檢測（高精度測量）B50m預計沒有圖上為標明危險特征，但可能存在（標準測量）C低預計有深度異常（不完整的海圖）D低且不可靠預計有大的深度異常（不可靠海圖）U？質(zhì)量未經(jīng)評估（未測量）16. ENC單元的不同用途分類及代碼；用途量程/海里比例代碼航海總圖1000-200<1:4999991大洋圖100-601:350000-1:4999992沿岸圖48-241:90000-1:3499993進港圖18-81:22000-1:899994港灣圖6-21:4000-1:249995靠泊圖1.5-0.1>1:4000616、 采用ECDIS進行航線設(shè)計的基本流程（1） 顯示頻幕切換“全屏”或“設(shè)計”屏幕模式（2） 調(diào)整海圖，以顯示同時包含航線出發(fā)、目的地海圖（3） 隱藏所有舊的航線，創(chuàng)建一個空白航線畫面（4） 在航線起始、目的地通常區(qū)域開始標會航路點（5） 選擇航線的不同“恒向線”或大圓航法（6） 放大到合適比例，已修改起始和完成的航路點（7） 考慮環(huán)境因素、預計偏移及避碰風險確保航路有足夠的偏航余量（8） 檢查置信區(qū)或者源數(shù)據(jù)圖表（9） 設(shè)置“安全水深”、“安全等深線”（10） 執(zhí)行系統(tǒng)“航線檢查“（11） 一旦檢查到報警及核實（12） 增加相關(guān)附加信息及手工修正（13） 重復檢查距離（14） 保存航線18、什么是ECDIS的航線檢測（Route check），基本要求是什么？xin109航線檢查：實際檢測航線避免風險，ECDIS把計劃航線周圍所有相關(guān)連目標的相關(guān)屬性，與本船安全航行的數(shù)據(jù)進行比較。對航線檢查的一般要求：（1） 計劃航線不能造成擱淺（2） 計劃航線不能造成與海面上或海面下的浮動或固定物標或障礙物的碰撞（3） 必須考慮船舶或多或少會偏離幾何學上的航線(XTD限制)（4）19. 使用航路監(jiān)控功能，在船舶開航前有何要求？ （1）首先確認海圖數(shù)據(jù)完整與更新的可用性與狀態(tài)； （2）檢查ECDIS與連接設(shè)備的正常運行； （3）完成ECDIS的基本設(shè)置：傳感器的選擇，適當?shù)娘@示方式，合適的安全值和報警參數(shù)； （4）激活預定的經(jīng)核實的計劃航線。20航路監(jiān)控中的報警種類與作用1、偏航報警：考慮航行經(jīng)濟化和安全，設(shè)置一個偏航帶，當船舶航行船位離開偏航帶區(qū)域，給予航行警告和指示。2、船舶穿越安全等深線警報：航線中的航段跨越了安全等深線，提醒檢查確認3、穿越禁航區(qū)域報警：航線中的航段進入了限制航行區(qū)域，給出報警信息。4、 穿越淺水區(qū)：航線中的航段進入了小于設(shè)置的安全等深線水域，提醒檢查確認 5、臨近危險物：航線附近的沉船、障礙物、浮標等小于設(shè)置的安全距離，提醒檢查確認。