上海海事大學(xué) 船舶 電子導(dǎo)航信息系統(tǒng)練習(xí)題答案整理

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1、 1. GPS導(dǎo)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(hào) 地面段：向衛(wèi)星提供一系列的數(shù)據(jù)描述為性運(yùn)動(dòng)及軌道參數(shù)；監(jiān)測衛(wèi)星沿著預(yù)定軌道運(yùn)行；保證各個(gè)衛(wèi)星與GPS系統(tǒng)時(shí)間同步以及監(jiān)控衛(wèi)星上各個(gè)設(shè)備的工作狀況 用戶設(shè)備：用戶設(shè)備即GPS接收機(jī)，是接收GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航的設(shè)備。 2. GPS衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度、傾角、周期是多少?衛(wèi)星信號(hào)頻率有幾種，各為多少？130 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共由24顆衛(wèi)星構(gòu)成衛(wèi)星網(wǎng), 船舶利

2、用其定位至少需4顆衛(wèi)星；GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度是20183KM、傾角55°、周期是約12小時(shí)（717.98min）衛(wèi)星信號(hào)頻率有2種，分別為L1 1575.42MHz和 L2 1227.60MHz 3. 試述GPS導(dǎo)航系統(tǒng)定位的基本原理。135 定位原理: 衛(wèi)星星歷：計(jì)算出衛(wèi)星發(fā)出信號(hào)時(shí)的位置 傳播延時(shí)：計(jì)算出衛(wèi)星與用戶的距離 傳播延時(shí)、光速、多普勒頻移：計(jì)算用戶的三維運(yùn)行速度；用第四顆衛(wèi)星來計(jì)算用戶時(shí)鐘偏差；用戶位置方程應(yīng)包含三維空間和用戶時(shí)鐘偏差。 4. 簡述GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀的主要功能135。 （1） 顯示定位的經(jīng)度、緯度 （2） 顯示導(dǎo)航數(shù)據(jù)：航速、

3、航向、至航路點(diǎn)操舵航向和距離、航行時(shí)間、偏航 （3） 能儲(chǔ)存航線設(shè)計(jì)和航路點(diǎn)編號(hào)及其經(jīng)緯度 （4） 位置更新時(shí)間約1s。 （5） 導(dǎo)航數(shù)據(jù)更新時(shí)間約3-5s。 （6） 報(bào)警：偏航、守錨監(jiān)視、到達(dá)航路點(diǎn)的范圍、接收機(jī)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(hào)，方位，仰角，工作狀態(tài)，信噪比。 （11） 星座預(yù)報(bào)。 （12） 三維定位中，高度的精度正常允許在±50m內(nèi)波動(dòng)。 5. GPS導(dǎo)

4、航系統(tǒng)的定位誤差來源？139 1、用戶距離誤差：（1）衛(wèi)星誤差（2）信號(hào)傳播誤差（3）接收機(jī)噪聲 2、幾何誤差3、速度測量誤差4、海圖標(biāo)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(hào)傳播誤差有電離層折射誤差、對流層折射誤差和多徑效應(yīng)；接收機(jī)噪聲有導(dǎo)航儀通道間偏差、導(dǎo)航儀噪聲及量化誤差 6. AIS系統(tǒng)具有哪些基本功能?164 1、識(shí)別船只； 2、協(xié)助追蹤目標(biāo)； 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(shí)現(xiàn)船舶信息遠(yuǎn)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(biāo)的差分GP

5、S基準(zhǔn)臺(tái)，求出偽距修正量或位置修正量，將這個(gè)校正量實(shí)時(shí)或者事后送到用戶GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀，對用戶的測量數(shù)據(jù)進(jìn)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(tái)站的組成框圖，說明各部分作用；171 （1） 外置GNSS接收機(jī)：為船載AIS提供時(shí)間參考UTC，以便所有AIS臺(tái)站發(fā)射同步，避免信息沖突。 （2） 兩個(gè)VHF接收機(jī)和一個(gè)VHF發(fā)射機(jī)：VHF接收機(jī)：能同時(shí)在AIS1和AIS2頻道同時(shí)接收數(shù)據(jù) DSC接收機(jī): 在CH70頻道運(yùn)行，接收輪詢指令和其它該頻道上的信息。 VHF發(fā)射機(jī)：能運(yùn)行在所以

6、海上VHF頻道；能應(yīng)答CH70的協(xié)商資訊。 （3）天線和電源：天線由發(fā)射機(jī)和三個(gè)接收機(jī)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(shí)隙與臺(tái)站所有其它部件同時(shí)運(yùn)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(zhǔn)確 9. 簡述自組織時(shí)分多址技術(shù)(SOTDMA)技術(shù)。167 （1）自組織時(shí)分多址技術(shù)是動(dòng)態(tài)自組織預(yù)約時(shí)隙，即當(dāng)某艘船報(bào)文預(yù)約

7、占用某一時(shí)隙，只能占用該時(shí)隙4幀，到第四幀時(shí)，必須釋放該時(shí)隙給其他船預(yù)約，本身再計(jì)算預(yù)約其他時(shí)隙。 （2）SOTDMA協(xié)議主要應(yīng)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(shí)隙尋址沖突的接入算法。 （3）所有AIA臺(tái)站均可在每一個(gè)可供選擇時(shí)隙間隔中各自挑選時(shí)隙發(fā)送子幀。當(dāng)某個(gè)AIS臺(tái)站發(fā)送時(shí)，其他移動(dòng)用戶均應(yīng)該處于接收狀態(tài)。 10. 船用AIS發(fā)送導(dǎo)航信息的種類與組成？173 靜態(tài)數(shù)據(jù)： 海上移動(dòng)服務(wù)識(shí)別碼、呼號(hào)船名、IMO號(hào)碼、船長與船寬、船舶類型、定位天線位置 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：船位、UTC 時(shí)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(xiǎn)貨物

8、、 目的地ETA、計(jì)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(biāo)只在雷達(dá)上顯示, 而AIS無信息顯示的可能原因有哪些？180 1、目標(biāo)沒有裝載AIS; 2、目標(biāo)上AIS故障或關(guān)閉; 3、傳播條件,如雷達(dá)有更好的作用范圍; 4、本船AIS由于安裝不當(dāng)造成故障; 5、目標(biāo)發(fā)射錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)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

9、SENC信息及航行傳感器的位置信息來幫助航海人員設(shè)計(jì)航線和監(jiān)控航程。 ENC：標(biāo)準(zhǔn)電子海圖就是符合國際水道測量組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的電子海圖矢量數(shù)據(jù)，簡稱電子導(dǎo)航圖（Electronic Navigation Chart，ENC）。ENC是指在內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和格式均已標(biāo)準(zhǔn)化，由經(jīng)政府授權(quán)的水道測量機(jī)構(gòu)發(fā)布，專為ECDIS使用的數(shù)據(jù)庫。 SENC：系統(tǒng)電子導(dǎo)航圖（System Electronic Navigation Chart，SENC）是通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ烧麄€(gè)ENC內(nèi)容及其各次更新的無損轉(zhuǎn)換而成，是ECDIS為恰當(dāng)使用ENC而對ENC進(jìn)行變化形成的一個(gè)數(shù)據(jù)庫。 13、 SENC的基本顯示（Di

10、splay base）層級(jí)包含哪些主要內(nèi)容。 基本顯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(shí)）； 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(xiǎn)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(xiǎn)物，例如固定物體及上方的電線； 5.比例尺、量程和真北符號(hào)；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(diǎn)。 （1） 手動(dòng)更新。手動(dòng)更新是指操作人員手工將信息鍵入ECDIS。 特點(diǎn)：適用于手動(dòng)更新的電子海圖更新信息，通常是未經(jīng)格式化的，不能

11、由機(jī)器加以辨識(shí)的臨時(shí)或預(yù)告性的信息，如紙質(zhì)的航海通告、無線電航行警告和增強(qiáng)群呼叫信息等。因此，手動(dòng)更新存在非實(shí)時(shí)性的問題。 （2） 自動(dòng)更新。自動(dòng)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(dòng)更新包括了半自動(dòng)更新和全自動(dòng)更新。 特點(diǎn)：半自動(dòng)更新是需要人為介入才能在更新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)（如光盤、軟盤等）和ECDIS之間建立連通渠道，對SENC進(jìn)行自動(dòng)更新的方法。在確認(rèn)或接收過程完畢后，ECDIS即可自動(dòng)處理更新信息并傳送給SENC。與手動(dòng)更新相似，同樣存在非實(shí)時(shí)性的問題。 全自動(dòng)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(shí)時(shí)接收

12、并更新SENC數(shù)據(jù)的方法。在確認(rèn)或接受過程完畢后，ECDIS即可自動(dòng)處理更新信息并傳送給SENC。全自動(dòng)更新最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性好。 15、 ENC海圖數(shù)據(jù)質(zhì)量的分級(jí)類型和各自的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 置信區(qū)ZOC 測量精度 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) A1 5m 所有重要的海底特征已檢測（非常高精度測量） A2 20m 所有重要的海底特征已檢測（高精度測量） B 50m 預(yù)計(jì)沒有圖上為標(biāo)明危險(xiǎn)特征，但可能存在（標(biāo)準(zhǔn)測量） C 低 預(yù)計(jì)有深度異常（不完整的海圖） D 低且不可靠 預(yù)計(jì)有大的深度異常（不可靠海圖） U ？？？ 質(zhì)量未經(jīng)評(píng)估（未測量） 16. ENC單元的不同用途分

13、類及代碼； 用途 量程/海里 比例 代碼 航?？倛D 1000-200 <1:499999 1 大洋圖 100-60 1:350000-1:499999 2 沿岸圖 48-24 1:90000-1:349999 3 進(jìn)港圖 18-8 1:22000-1:89999 4 港灣圖 6-2 1:4000-1:24999 5 靠泊圖 1.5-0.1 >1:4000 6 16、 采用ECDIS進(jìn)行航線設(shè)計(jì)的基本流程 （1） 顯示頻幕切換“全屏”或“設(shè)計(jì)”屏幕模式 （2） 調(diào)整海圖，以顯示同時(shí)包含航線出發(fā)、目的地海圖 （3） 隱藏所有舊的航線，

14、創(chuàng)建一個(gè)空白航線畫面 （4） 在航線起始、目的地通常區(qū)域開始標(biāo)會(huì)航路點(diǎn) （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(diǎn) （7） 考慮環(huán)境因素、預(yù)計(jì)偏移及避碰風(fēng)險(xiǎn)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(bào)警及核實(shí) （12） 增加相關(guān)附加信息及手工修正 （13） 重復(fù)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(shí)際檢測航線避免

15、風(fēng)險(xiǎn)，ECDIS把計(jì)劃航線周圍所有相關(guān)連目標(biāo)的相關(guān)屬性，與本船安全航行的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 對航線檢查的一般要求： （1） 計(jì)劃航線不能造成擱淺 （2） 計(jì)劃航線不能造成與海面上或海面下的浮動(dòng)或固定物標(biāo)或障礙物的碰撞 （3） 必須考慮船舶或多或少會(huì)偏離幾何學(xué)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(rèn)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(yùn)行； （3）完成ECDIS的基本設(shè)置：傳感器的選擇，適當(dāng)?shù)娘@示方式，合適的安全值和報(bào)警參數(shù)； （4）激活預(yù)定的經(jīng)核實(shí)的計(jì)劃航線。 20航路監(jiān)控中的報(bào)警種類與作用 1、偏航報(bào)警：考慮航行經(jīng)濟(jì)化和安全，設(shè)置一個(gè)偏航帶，當(dāng)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(bào)：航線中的航段跨越了安全等深線，提醒檢查確認(rèn) 3、穿越禁航區(qū)域報(bào)警：航線中的航段進(jìn)入了限制航行區(qū)域，給出報(bào)警信息。 4、 穿越淺水區(qū)：航線中的航段進(jìn)入了小于設(shè)置的安全等深線水域，提醒檢查確認(rèn) 5、臨近危險(xiǎn)物：航線附近的沉船、障礙物、浮標(biāo)等小于設(shè)置的安全距離，提醒檢查確認(rèn)。