航海仪器复习题1、何为卫星导航系统？目前世界上开发的全球定位系统有哪些？（6分）卫星导航系统：由导航卫星、地面站、和用户设备三部分组成，导航卫星用于发送定位信号，地面站对卫星进行跟踪控制并注入导航信息，位于用户运载体上的导航接收机接收卫星信号以实现定位与导航。

世界上的定位系统：1、GPS 卫星导航系统；2、格罗纳斯卫星导航系统；3、北斗卫星导航系统；4、伽利略卫星导航系统2、卫星基本轨道参数有哪些？（6分）1、轨道倾角i ；2、升交点赤经Ω；3、近地点幅角ω；4、轨道长半径a ；5、轨道偏心率e ；6、平近点角M （0-2π）3、GPS 系统怎么设置的？相互之间是 怎样联系的？（10分）由GPS 导航卫星网、地面站和用户设备三大部分组成。

GPS 导航卫星网:由21颗工作卫星与3颗备用卫星组成，轨道高度约为20200km 左右，运行周期11h58min ，轨道倾角约为55°，发射频率为1575.42MHZ 和1227.60MHZ 两种频率，发射天线由12个鞭状螺旋天线组成的螺线天线阵，发射电源由太阳能电源和镉镍蓄电池组成，卫星钟为电子钟。

GPS 地面站:由主控站、5个跟踪站和3个注入站三部分组成。

用户设备（GPS 卫导仪）:由天线、接收机、微处理片和输入输出组成。

相互之间的联系：1、导航卫星与地面站：通过跟踪站收集的气象位置信息形成导航电文，并将测定的信息传送到主控站，通过收集、评价数据，并形成导航信息码发送到3个注入站，再由注入站将导航电文发送到导航卫星，使得导航电码始终保持更新。

2、导航卫星与用户设备：用户设备通过导航卫星的信号来测量时间和多普勒频移，并从中解调出导航电文，由导航电文获得该瞬时的导航卫星的空间位置，从而完成定位计算、测速计算。

4、GPS 定位原理如何，说经经典导航算法的基本步骤？（10分） 定位原理：GPS 导航方程： GPS 系统是个测距（时间）的定位系统，由于在测量过程中，用户的时钟为普通石英钟无法与导航卫星的的电子钟完全同步，因此测量出来的距离不是真实距离，而是伪测距，与真实的距离存在时钟偏差因而产生误差。

通过分析，如果同时去测量四颗卫星，则用户所使用的石英钟与卫星的电子钟几乎是完全同步的，即可求出用户的位置（x 、y 、z ）。

经典导航算法：将基本导航方程r 线性化，线性方程的系数是由用户及卫星之间的相对位置决定，因此可以用叠代法来计算用户位置：1、先设一个用户位置，2、通过用用户位置和卫星相对位置方程求出一个系数，3、依次求出多个系数。

通过系数收敛于一个点即可得出用户位置。

5、GPS 系统有哪两类加密码？各有何特点（6分）1、P 码：P 码是一种连续、长周期的伪随机二进制序列码，其码率为10.23MHz ，码周期为7d 、每个周期开始于星期六格林尼治标准时午夜1200时。

这种码具有精确额时间和距离测量能力。

2、CA 码：是一种低速、短周期的伪随机二进制序列码。

CA 码的码率为1.023MHz ，码周期为1ms 、CA 码测距精度较低，但它具有协助获得P 码的能力。

6、GPS 系统能够的自相关特性和互相关特性指的是什么？在接收信号是起什么作用（6分） 自相关特性：用同样合适的码结构去对的过程中只有完全对齐的情况下，才会有一个较大的数值输出，而没有对齐时则会输出一个较小的数值。

4,3,2,1)()()()(222*=∆-∆∙+∆∙+-+-+-=i t t C t C Z Z Y Y X X r siAi u si si si i互相关特性：用不同的码结构去对的过程中，永远是个小的输出才是具有良好的互相关特性。

作用：自相关特性：使用加密码测量延时。

互相关特性：防止卫星之间相互干扰。

7、GPS卫星导航电文信号格式如何？一个完整的导航电文包括哪些类容？（10分）格式：导航电文信号时经过二进制编制而成的数据码，码率为每秒50个码位，1、2、3子帧全相同，4、5子帧分25页为星历和历书。

内容：一个完整的导航电文包括卫星上各有关系统工作状态、系统时间、卫星钟偏差校正参量、卫星星历、卫星历书、卫星识别标志及卫星导航有关的其他信息。

8、GPS系统伪测误差由哪些组成？（6分）1、卫星误差：包括星历表误差、卫星钟剩余误差和群延迟误差等2、信号传播误差：受传播介质的影响，卫星信号传播的路径和速度变化产生的测距误差。

信号传播误差有电离层折射误差、对流层折射误差、多径效应。

3、GPS接收机误差：GPS接收机误差有接收机通道间偏差、接收机噪声及量化误差。

9、DOP值指什么？对定位误差有何影响？二维定位和三维定位分别采用弄什么DOP类型？（6分）DOP值即为几何精度因子。

DOP值越小，定位精度越高，定位误差越小。

二维定位采用HDOP，三维定位采用PDOP。

10、说明DGPS的工作原理?（6分）DGPS由GPS卫星网、基准站、数据链及用户四部分组成，DGPS基准站的位置精确已知，基准站用GPS接收机定位后，与其已知位置比较，计算出修正量。

一般DGPS用户和基准站之间距离较近，两者的GPS接收机观测定位误差基本相近，基准站的误差修正数据可以被用户用来修正其观测结果，该误差修正数据被称为差分修正数据。

基准站通过数据链以广播或其他的通信方式将差分修正数据发送给用户，对用户测量的数据进行修正，使用户获得高精度的定位结果。

11、GPS卫导仪有哪些功能？（6分）1、显示定位和导航数据：纬度、经度、高度，航迹向、航迹速、至航路点恒向线或大圆的操舵航向和距离、航行所需要的时间、偏航、航路点间的方向和航程、若有陀螺罗经和计程仪输入时，可显示流向和流速。

2、能够设置一些参数：HDOP、二维定位、三维定位、变换使用测地系。

3、位置更新时间约1s、导航数据更新时间3~5s。

4、显示卫星信息：卫星编号、方位、仰角、卫星工作状态、信噪比、星座预报。

5、能储存、设计航线和航路点。

6、警报：偏航、守锚监视、到达航路点所设定的范围、接收机故障等。

7、接口功能：提供输入/输出接口。

航海雷达复习题1、试叙述雷达测距、测向基本原理（6分）测距原理：因为高频无线电波在空间传播时具有等速。

直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象，（记录雷达脉冲波离开天线的时间t1和无线电脉冲波遇到物标反射回到天线的时间t2，则物标离天线的距离S由下式求出S=（C/2）*（t2-t1）=C*t/2，其中C=3*（10.8）m/s，t2-t1为电磁波在天线与物标间往返传播的时间）测方位原理：因为超高频无线电波在空间的传播是直线传播的，所以，只要把天线做成定向天线，即只向一个方向发射，也只接收一个方向目标的回波，那么天线指的方向就是物标的方向2、画出船用雷达基本组成框图，说明各部分作用（10分）触发电路：其任务是每隔一定时间产生一个作用时间很短的尖脉冲分别发送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。

发射机：发射机的任务是在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率超高频的脉冲信号，即发射脉冲，射频脉冲经波导馈线送入天线向外发射。

天线：雷达天线是一种方向性很强的天线。

它把发射机经波导馈线送来的发射脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时，也只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机接收机: 它把回波信号先进行变频——变成中频回波信号，然后放大、检波、再放大，变成显示的视频回波信号收发开关：在发射时自动关闭接收机入口，让大功率发射脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机，以防止它损坏接收机;而在发射结束时，又能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机，同时关断发射机通路，以防止回波信号能量的流失显示器：根据接收机送来的回波信号、天线送来的方位信号将物标回波显示在物标所在的方位和距离上。

此外，显示器还配有测量物标方位、距离的装置，以测量物标的方位和距离。

雷达电源设备：把各种船电换成雷达所需的具有一定频率、功率和电压的专用电源。

3、雷达相对运动显示方式有哪几种，各有何特点？（6分）1、有：船首向上图像不稳定相对运动显示、真北向上图像稳定相对运动显示方式、真北向上图像稳定相对运动显示方式、航向向上图像稳定相对运动显示方式。

1、船首向上图像不稳定相对运动显示特点：a、扫描中心代表本船位置在屏幕上不动，船首线代表本船船首方向，显示周围运动物标相对于本船的运动状态，固定物标则与本船等速反向运动。

B、船首线指固定方位盘的零度并代表船首方向。

在方位盘上可读得物标的相对方位。

C、本船转向时，船首不动而物标回波反转，图像留下一段弧形余辉。

特别是在船首有偏荡或频繁改向时，会使图像模糊不清，影响外观。

2、真北向上图像稳定相对运动显示方式这种显示方式必须接入陀螺经航向信号。

显示特点有a、扫描中心代表本船位置在屏幕上不动，船首线代表本船船首方向，显示周围运动物标相对于本船的运动状态，固定物标则与本船等速反向运动。

b、固定方位圈的0摄氏度代表真北，船首线指航向值。

在固定方位圈上可直接读得物标真方位。

因此，这种显示方式又称为“真方位显示方式”。

C、本船转向时，船首线移向新航向值，而图像稳定。

3、航向向上图像稳定相对运动显示方式这种显示方式也必须输入陀螺经的航向信息。

这种显示方式综合了前两种显示方式的优点A、船首线指向屏上方，图像直观。

B、因一般均配有由陀螺经稳定的可动方位圈或电子方位刻度圈，故可直接测得相对方位和真方位。

C、本船转向时，船首线移向新航向值而物标回波不动，图像稳定。

4、什么叫雷达盲区？与最小作用距离有何关系？怎么样测定雷达盲区？（6分）雷达盲区：由于垂直波射角的存在，导致雷达波束不能到达的区域即为雷达盲区。

最小作用距离为发射脉冲宽度与收发开关时间共同决定的最小距离和雷达盲区决定的最小作用距离中较大的一个作为雷达最小作用距离。

测定雷达盲区的方法：将船驶入雷达盲区，再驶出雷达盲区即可测出雷达盲区。

5、何为距离分辨力与方位分辨力？各与哪些因素有关？（6分）雷达的距离分辨力：表示雷达分辨同方位的两个相邻物标的能力。

相关因素：主要取决于发射脉冲宽度、接收机通频带及屏幕光点尺寸大小和所用量程等因素。

雷达方位分辨力：表示雷达分辨距离相同而方位相邻的两个点物标的能力。

相关因素：主要因素是天线水平波束宽度、光点角尺寸、及回波在屏幕扫描上所处的位置和所用量程等因素。

6、扇形阴影区指什么？如何测量雷达的扇形阴影区（6分）雷达波束在传播路途中被本船的前桅、将军柱、烟囱等高达构件或建筑物阻挡和吸收，致使雷达在这些遮蔽物体后面无法探测到其他物标，结果在荧光屏上对应的区域形成探测不到物标的扇形暗区，这种扇形暗区称为雷达扇形阴影区域。

测定扇形阴影去区的方法是：1用方位标尺测量本船周围海浪干扰杂波小时的起止方位，并标绘在作图纸上。