Introduction to DP
1 - Introduction
Dynamic positioning (DP) is a rapidly maturing technology, having been born of necessity as a result of the increasing demands of the rapidly expanding oil and gas exploration industry in the 1960s and early 1970s. Even now, when there exist over 1,000 DP-capable vessels, the majority of them are operationally related to the exploration or exploitation of oil and gas reserves.
动态定位系统是一个快速成熟的技术。是基于1960年代到70年代油气勘探工业的需求的基础上产生的。目前已经有超过1000艘以上的动态定位的船舶，其中绝大部分都后油气勘探有关。
The demands of the offshore oil and gas industry have brought about a whole new set of requirements. Further to this, the more recent moves into deeper waters and harsh-environment locations, together with the requirement to consider more environmental-friendly methods, has brought about the great development in the area of Dynamic Positioning techniques and technology.
油气工业的需求给我们带来了一个全新的需求。不仅如此，随着油气工业向深海及更艰苦的区域发展，同时考虑到环保方式，这给动态定位系统在技术及工艺方面带来了巨大的发展。
The first vessel to fulfil the accepted definition of DP was the "Eureka", of 1961, designed and engineered by Howard Shatto. This vessel was fitted with an analogue control system of very basic type, interfaced with a taut wire reference. Equipped with steerable thrusters fore and aft in addition to her main propulsion, this vessel was of about 450 tons displacement and length 130 feet.
第一条动态定位系统概念的船”Eureka”,建于1961年，由Howard Shatto设计和制造。这条船安装着由非常简形式的模拟控制系统，配备有张力线做为参考。在主推力系统之外，有配备了前后可操作的推进系统。该船长130英尺，排水量约450吨。
By the late 1970s, DP had become a well established technique. In 1980 the number of DP capable vessels totalled about 65, while by 1985 the number had increased to about 150. Currently (2002) it stands at over 1,000 and is still expanding. It is interesting to note the diversity of vessel types and functions using DP, and the way that, during the past twenty years, this has encompassed many functions unrelated to the offshore oil and gas industries. A list of activities executed by DP vessels would include the following:
到了70年代晚期，动态定位已经确立为一门技术。到1980年，带DP功能的船舶就达到了65艘。而到了1985年，这个数字就达到了150。目前(2002),这个数字已经高达1000，而且还在迅速扩张。很有趣的是，很多的船形都在使用DP 技术。而且，在过去的20年里，其中的很多功能已经不再局限于海洋工程油气工业。下面的清单就是主要应用DP技术的船舶类型
Coring //地层取样
exploration drilling (core sampling) 取样钻井production drilling 石油钻井
diver support 潜水支持
pipelay (rigid and flexible pipe) 铺管（硬/软管）cable lay and repair 铺管及维修
multi-role
accommodation or 'flotel' services 浮动旅馆hydrographic survey 水位检验
pre- or post-operational survey
wreck survey, salvage and removal 救助船Dredging 挖泥船rockdumping (pipeline protection) 管道保护用岩石倾倒船subsea installation 海底安装
lifting (topsides and subsea) 重吊(海面及海底）
well stimulation and workover
platform supply 平台支持船
shuttle tanker offtake 穿梭油轮
Floating production (with or without storage) 浮油装置heavy lift cargo transport 重吊货运
passenger cruises 巡游客船
mine countermeasures 排雷船
oceanographical research 海洋学研究
seabed mining 海床探矿
DP is also used in
●rocket launch platform positioning 火箭发射平台定位
●repair/maintenance support to military vessels 军船的修理和维护
●ship-to-ship transfer and 船船间转移
●manoeuvring conventional vessels 货物容器间调整
DP systems have become more sophisticated and complicated, as well as more reliable. Computer technology has developed rapidly and some vessels have been upgraded twice with new DP control systems. Position reference systems and other peripherals are also improving and redundancy is provided on all vessels designed to conduct higher-risk operations1.
DP系统现在变得越来越精密而且复杂。而且更可靠。随着计算机技术的快速发展，一些船舶已经多次更新，成为了全新的DP控制系统。位置参考系统和其他外围设备也在快速发展，冗余设计在有效控制着高风险操作。
1.1 - Station Keeping
There are other methods for vessel station keeping. These include spread and fixed moorings or combinations of each. Jack-ups fix their position by lowering legs to penetrate the sea bed. Vessels using moorings or legs may also occasionally have DP control systems to assist the setting-up on position and, in the case of a moored unit, to reduce mooring line tension. Each system has advantages and disadvantages.
还有其他方式进行平台保持。这些包括多点系泊，以即固定系泊，或者并列平台。自升式平台通过插入海床的支撑腿来固定位置。船舶通过系泊或支撑腿来固定位置时，偶偶也用DP来辅助定位。或用动态定位来减轻系泊绳的张力。每个系统都有他们的优点和缺点。
Sketch 1.1 station keeping methods
DP Advantages: DP的优点
?Vessel is fully self-propelled; no tugs are required at any stage of the operation 船舶有自己的动力。?Setting-up on location is quick and easy 固定位置快而起容易
?Vessel is very manoeuvrable 船舶易于操纵
?Rapid response to weather changes is possible (weather vane) 可以快速应对气候变化
?Rapid response to changes in the requirements of the operation 可以快速应对操作变化
?Versatility within system (i.e. track-follow, ROV-follow and other specialist functions) 更多的操作功能?Ability to work in any water depth 可以适应各种水深
?Can complete short tasks more quickly, thus more economically 快速完成小任务
?Avoidance of risk of damaging seabed hardware from mooring lines and anchors 避免海床上的硬损伤?Avoidance of cross-mooring with other vessels or fixed platforms 避免和其他平台交叉锚泊绳缆
?Can move to new location rapidly (also avoid bad weather) 可以频繁的移到到新位置
DP Disadvantages: DP的缺点
?High capital and operational expenditure 高投资和操作成本
?Can fail to keep position due to equipment failure 可能因为设备故障导致位置固定失败
?Higher day rates than comparable moored systems 和锚泊系统哦相比需要更高的租金
?Higher fuel consumption 消耗更多的燃料
?Thrusters are hazards for divers and ROVs 推进器对操作人员存在风险
?Can lose position in extreme weather or in shallow waters and strong tides
极端气象和浅水或大潮时可能丢失位置
?Position control is active and relies on human operator (as well as equipment)
位置控制与人的操作有关
?Requires more personnel to operate and maintain equipment 需要人员操作及设备维护
From the above, it can be seen that DP will not always be the most economic solution. While vessels using moorings have a number of advantages, increasingly DP is the best option for many operations because the seabed is cluttered with pipelines and other hardware, so laying anchors has a high risk of damage to pipelines or wellheads. The option to moor to a platform rather than the seabed is also less frequent, because support vessels have become larger and platforms are not designed for the loads that can be placed in the mooring lines. Nevertheless, there is a risk that a DP vessel makes contact with a platform3.
从上面可以看出，DP不总是最经济的方案。虽然系泊仍然有很多优点，但随着海床上越来越多的管道及其他硬的物质，DP越来越成为一个更好的选项。因为锚链可能会破坏管道或井口。
During the 1990s there was a rapid increase in the number of vessels with dynamic positioning systems. Many of these vessels have been designed for DP and integrated control of engines and thrusters, but there are also a large number of conversions and upgrades. The situation is market-driven and relies on operational efficiency which, in turn, places a high reliability requirement on equipment, operators and vessel managers.
90年代以来。动态定位船舶数量大幅上升。很多船舶已经基于DP进行设计并且集成了主机和推进器控制。但是还有很多的升级和改造空间。这个方案是市场驱动，基于高效操作。相应的，也对设备，操作着，船舶管理着提出了更高的可靠性要求。
2 - Basic Principles of DP 基本原理
Dynamic Positioning can be described as an integration of a number of shipboard systems to obtain the ability of accurate manoeuvrability. DP can be defined as:
动态定位可以描述为通过一定数量船舶系统获得精确操纵能力的集成。可以定义如下：
A system which automatically controls a vessel's position and heading exclusively by means of active thrust.
一套通过推进装置进行船舶位置和船首自动控制系统。
The above definition includes remaining at a fixed location, but also precision manoeuvring, tracking and other specialist positioning abilities.
以上定义包含保持一个固定位置，但是也包含精确操纵，轨迹控制及其他定位能力。
A convenient way of visualising the inter-relation of the various elements of a DP system is to divide the system into six parts, as the following sketch shows.
以下的视图把DP系统分成了6个部分，可以给你一个比较直观的图示：
Sketch 2.1 - Schematic Diagram of a DP system
The prime function of a DP system is to allow a vessel to maintain position and heading. A variety of further sub-functions may be available, such as track-follow, or weathervane modes, but the control of position and heading is fundamental.
DP系统的最基本功能是保持位置和首向。但是还有其他一些更多地子功能，如轨迹跟踪，或者气象模式。
Any vessel (or other object) has six freedoms of movement; three rotations and three translations. In a vessel they can be illustrated as roll, pitch, yaw, surge, sway and heave.
所有船舶都是六个运动自由度，分别是3个旋转和3个变化，对于船舶来讲分别是
Roll(左右转动),Pitch(前后倾斜),Yaw(左右偏航),Surge(前后涌浪),Sway (左右横移), heave(上下升降)
Sketch 2.2 - The Six Freedoms of Movement
Dynamic positioning is concerned with the automatic control of surge, sway and yaw. Surge and sway, of course, comprise the position of the vessel, while yaw is defined by the vessel heading. Both of these are controlled about desired or "setpoint" values input by the operator, i.e. position setpoint, and heading setpoint. Position and heading must be measured in order to obtain the error from the required value. Position is measured by one or more of a range of position references, while heading information is provided from one or more gyrocompasses. The difference between the setpoint and the feedback is the error or offset, and the DP system operates to minimise these errors.
动态定位，主要任务自动控制Surge(前后涌浪),Sway (左右横移)，Yaw(左右偏航)。Surge(前后涌浪),Sway (左右横移)，是用来构成船位控制。Yaw(左右偏航)是用来定义船首向。以上数据通过操作人员进行输入。比如位置输入点，船首输入点。位置和首向通过测量来获取与参考点或参考航向的误差。动态定位系统操作来减小这些误差。
The vessel must be able to control position and heading within acceptable limits in the face of a variety of external forces. If these forces are measured directly, the control computers can apply immediate compensation. A good example of this is compensation for wind forces, where a continuous measurement is available from windsensors. Other examples include plough cable tension in a vessel laying cable, and fire monitor forces in a vessel engaged in firefighting. In these cases, forces are generated which, if unknown, would disturb the station keeping if unknown. Sensors connected to the cable tensioners, and the fire monitors allow direct feedback of these "external" forces to the DP control system and allow compensation to be ordered from the thruster before an excursion develops.
In addition to maintaining station and heading, DP may be used to achieve automatic change of position or heading, or both. The DP operator (DPO) may choose a new position using the control console facilities. The DPO may also choose the speed at which he wants the vessel to move. Similarly, the operator may input a new heading. The vessel will rotate to the new heading at the selected rate-of-turn, while maintaining station. Automatic changes of position and heading simultaneously are possible.
面对各种外力,船舶必须能够控制船舶位置和首向在一定可以接受的限度以内.如果这些外力可以直接测量,控制电脑可以立即进行修正. 其中风力修正就是一个例子,通过风力传感器来不断测量风力. 另外的例子如布缆船包括开沟器电缆张力, 如消防船的火力检测等. 信号由产生,到反馈给DP系统,DP系统在修正这些外力等. 为了维持船位和保持首向,DP的操作人员可能会选择性的位置. DPO也可以选择特定的速度让船舶运动. 船舶可以根据选定的旋转速率来转到新的航向. 所以同时自动变换位置和首向使是可能的.
Some DP vessels, such as dredgers, pipelay barges and cable lay vessels have a need to follow a pre-determined track. Others need to be able to weathervane about a specified spot. This is the mode used by shuttle tankers loading from an offshore loading terminal. Other vessels follow a moving target, such as a submersible vehicle (ROV), or a seabed vehicle. In these cases the vessel's position reference is the vehicle rather than a designated fixed location.
有些DP船舶,比如挖泥船, 铺管船,铺缆船等需要沿着预定的轨迹航行. 其他如一些特殊的单点平台需要能够自动适应气象. 同时也是穿梭油轮的工作模式. 有些船舶跟从一个移动的目标, 比如潜水器, 或海床车. 这些情况下,位置参考将是一个移动的车. 而不再是设定的固定位置.
2.1 - DP Model
Every vessel is subjected to forces from wind, waves and tidal movements as well as forces generated from the propulsion system and other external elements (fire monitors, pipelay tension, etc). The response to these forces is vessel movement, resulting in changes of position and heading. These are measured by the position reference systems and gyro compasses. The DP control system calculates the offsets between the measured values of position and heading, and the required (or setpoint) values, and calculates the forces that the thrusters must generate in order to reduce the errors to zero. In addition the DP control system calculates the wind force acting upon the vessel, and the thrust required to counteract it based on the model of the vessel held in the computer.
每条船都要面对风力, 潮流, 以及由推进系统和其他装置产生的外部力量(如火灾监控,铺管张力等). 对这些力量的反应就是移动. 将会导致位置和首向德变化. 所有这些都是通过位置参考系统和电罗经. DP系统计算测量值和预设值间的偏差,并计算推进器需要产生的力量来使这个偏差趋于0. DP系统需要计算作用在船舶的风力,船舶需要根据模式,由推进器来抵消这个风力.
Modelling and filtering enable a 'dead reckoning' or 'DR'mode (often called 'memory') to operate if all position references are lost. The vessel will continue to maintain position automatically, although the position-keeping will deteriorate with the increasing length of time since the last position data received. In practical terms, this means that the DPO does not need to immediately select "manual" control upon the loss of all position reference.
所有位置参考都丢失时，模型化，”终点推测”或”DR”模式（或称着记忆模式）用来操作。在最后一次接收到数据后，船舶将自动保持这个船位，或根据时间长度推算的船位。这就是说如果丢失所有位置参考，DPO也无需立即改成“手动”模式。
The difference between the thrust calculated from the model and the wind speed and direction is the force taken as the current. The current force or 'sea force' is therefore a summation of all the unknown forces and errors in the DP model and displayed in the model as the speed and direction of the current.
推进器通过模型计算和通过风速风向计算的差别是这个外力被当成了涌流外力。涌流外力或'sea force' 是总计了各种未知外力及误差，在DP模型中及模型显示中为涌流的速度和方向。
The first DP control systems comprised simple analogue PDI controllers that did not adapt to the actual sea conditions and vessel and thruster errors. Control improvements, Kalman filtering and fast digital data transmission ("data highways") have enabled significant improvements in station keeping accuracy.
第一套DP控制系统由简单的模拟的PDI控制器组成，那时还没有采用精确的的海况及推进器纠差技术。控制技术的提高，Kalman 滤波法和快速数字数据发送(数据高速公路)的使用，使DP的位置保持精度有了大幅提升。
3 - Elements of a DP System DP的基本元素
3.1 - Computers 计算机
The processors operating the DP control software are generally known as the DP computers. The main distinction of concern to the DPO is the number of computers, their methods of operation, and the level of redundancy they provide.
操作DP的控制软件的处理器在DP系统中通常叫做DP计算机。对于DP的操作人员来讲主要的区别就是计算机数量，操作的方法，以及提供的冗余级别。
The computers may be installed in single, dual or triple configurations, depending upon the level of redundancy required. Modern systems communicate via an ethernet, or local area network (LAN), which may incorporate many other vessel control functions in addition to the DP.
计算机可能有单个，两套或三套几种配置，是依据冗余级别来定的。现代的系统大多是通过以太网，或局域网来通信，而且这其中还包含更多的DP的其他功能。。
In all DP vessels, the DP control computers are dedicated specifically for the DP function, with no other tasks. A single-computer system, or 'simplex' DP control system provides no redundancy. A dual or two-computer system provides redundancy and auto-changeover if the online system fails. A triple or 'triplex' system provides an extra element of security and an opportunity for 2-out-of-3 voting. The level of redundancy depends on the equipment class selected by the vessel (see Section 7 on system redundancy).
所有DP船舶，DP控制计算机都专用于DP 功能，没有其他任务。单机系统, 或'简单’DP控制系统不提供冗余。双机或两套计算机系统提供冗余和如果在线系统故障时的自动切换功能。三机系统提供额外的组成以保证安全和3选2的机会. 冗余的级别根据船舶选择的船级社规范来定。
3.2 - Control Console 控制台
The bridge console is the facility for the DPO to send and receive data. It is the location of all control input, buttons, switches, indicators, alarms and screens. In a well-designed vessel, position reference system control panels, thruster panels and communications are located close to the DP control consoles.
驾驶台是DP的操作人员发送和接受收据的设施。这里有各种控制输入，键盘，按钮，开关，显示器。报警器，和屏幕。在好的船舶设计中，位置参考系统面板，推进器面板和通讯设备都离DP操作台很近。
The DP control console is not always located on the forward bridge - many vessels, including most offshore support vessels have the DP console located on the after bridge, facing aft. Shuttle tankers may have the DP system situated in the bow control station although most newbuild tankers incorporate the DP system on the bridge. Possibly the least satisfactory location for the DP console is in a compartment with no outside view. This is the case in a few older drilling rigs.
DP操作台不是总在驾驶室前部。很多船舶，包括大部分海工支持船都将DP控制台放在驾驶室后部区域。面向船尾, 穿梭油轮可能把DP操作台放在前控制台。几乎所有的新造船都会把DP系统放在驾驶室内。DP操作台的可能最新的满意位置应该是在一个区隔内，而没有特定的外部形状。下图是一个老的钻井平台的示例。
3.1 Photos - Kongsberg Simrad SDP console and Alstom 'A' Series console
The facilities for the operator vary from push-buttons and/or touch-screens to pull-down menus activated by roller balls and 'enable' buttons.
操作人员的应用可以通过从按钮，触摸屏，下拉菜单及滚动球或使能”Enable”按钮等等来实现。
3.3 - Position Reference Systems 位置参考系统
The number of position references enabled depends on a number of factors. In particular, the level of risk involved in the operation, the redundancy level that is sensible for the operation, the availability of references of a suitable type, and the consequences of loss of one or more position references.
需要的位置参考的数目依靠一些列参数. 尤其是涉及操作的危险级别, 冗余级别对操作也很敏感。有效的，适当的参考，要考虑丢失一个或多个位置参卡的结果。
A variety of position reference systems is used by DP systems. The most common are: differential global positioning (DGPS - see Section 4.5), taut wires, hydroacoustics (HPR), and line-of-sight laser or microwave systems.
ＤＰ系统使用一些列的位置参考系统。最通用的有：差分GPS, 张力绳，水声，及激光视线或微波系统。
The reliability of position references is a major consideration. Each has advantages and disadvantages, so that a
combination is essential for high reliability10. Individual position reference systems are described in Section 4.
位置参考的可靠性是主要问题。每一种方法都有优缺点。所以混合方法的关键是其高可靠。各种位置参考请参见第４章的描述。
Sketch 3.2 Position reference systems
Position information from position-reference systems may be received by the DP system in many forms. In addition, the type of co-ordinate system used may be cartesian or geodetic. The DP control system is able to handle information based on either co-ordinate system. A Cartesian, or local, co-ordinate system is based upon a flat-surface two-dimensional measurement of the North/South (X) and East/West (Y) distances from a locally defined reference origin. This reference origin will be taken from one of the position reference systems (e.g. HPR transponder, fanbeam reflector, taut wire depressor weight location). This type of co-ordinate reference system is purely local, or relative, not absolute or earth-fixed.
DP系统接收位置参考系统的位置信息，可以有多种形式。另外, 坐标系统的形式可能是笛卡尔坐标或大地测量坐标. DP系统需要能够处理基于任何一种坐标，笛卡尔坐标, 或当地坐标。坐标系统是基于相对于定义参考原点，平面两维的North/South (X) 和East/West (Y) 距离测量值。参考原点取之于各种位置参考系统(如. 水声, 扇形波射束反射器, 张力绳阻压器位置). 这种坐标参考系统纯属于于本地，相对, 不是绝对位置或地球定点位置.
Sketch 3.3 Local reference co-ordinates
For the DP system to handle earth-referenced type of data it is necessary to configure the DP system to accept geodetic data, or global references, such as GPS.
为了DP系统需要处理地球参考类型数据，它需要能够配置为接收地球坐标数据。比如GPS信号。
A DGPS system, provides co-ordinates in terms of latitude and longitude referenced to the WGS84 datum14. Most offshore operations are conducted using UTM (Universal Transverse Mercator) as the chart or worksite diagram projection. This reduces the positional co-ordinates into Northings and Eastings in metres. A fuller description of the UTM projection and co-ordinate system is given in Section 6.
差分GPS系统，提供WGS84格式的经纬度坐标。大部分海工操作都采用通用横轴墨卡托投影海图做海图或工作站图形投影。这是通过换算位置坐标成为北东向的米坐标。具体关于横轴墨卡托投影海图和坐标系统详细解释参见第６节。Most modern DP control systems enable the DPO to select the type of presentation required, e.g. cartesian, geographic (lat/long or UTM). If the latter, the system will automatically calculate the UTM zone from received geodetic position measurements. The datum is usually selectable from a menu.
当代DP控制系统使DP操作员能够选择具体的坐标系统类型, 如笛卡尔坐标，大地坐标(经/纬或墨卡托). 如果是新设备, 系统能通过大地坐标自动计算墨卡托区域。数据类型可以通过菜单进行选择。
3.4 - Heading Reference 船首参考
The DP vessel's heading is provided by one or more gyro compasses, which transmit data to the DP control system. In vessels where redundancy is necessary, then two or three gyros are fitted.
DP 船舶的首向来自一个或多个电罗经。在需要冗余的船舶，则需要两到三套电罗经。
If three gyros are fitted, then the DP system may use two-out-of-three voting to detect a gyro failure, and give an appropriate warning to the DPO. Three gyros are typically fitted in vessels complying with equipment Class 2 or 31.
A heading reference may also be available from multiple GPS receivers - see 3.5 below.
如果安装了三套电罗经，DP 系统将有机会进行三选二，来确定电罗经的故障。从而有机会把故障告知操作员. 三罗经的配置大部分应用与等级２或等级３。首向参考也可能来自多GPS接收机系统。如下面3.5所示。
3.5 - Environment Reference 环境参考
There are three main environmental forces which cause the vessel to move away from her setpoint position and/or heading. They are the forces created by wind, waves and current. (A description has been given in Section 2 relating to the determination of current values.) Current meters to provide feed forward to the DP control system are hardly ever used by DP control systems, because they are expensive, especially if high reliability is required, and generally the current forces change slowly, so that integral term of the controller is adequate. However, a facility exists in some systems for 'quick current update', or 'fast learn'. This is a function which reduces the time constant of the integral term and allows the mathematical model build-period to be radically reduced. This is intended to allow the system to better react to rapidly changing tidal conditions or the new conditions after a large change of heading.
共有三种主要的环境外力造成船舶离开设定点或航向。它们主要是风,浪,涌(第２节中已经有相关涌浪的描述) 。潮流计提供给DP控制系统的数据很少被DP控制系统使用。因为它太贵了，尤其要求高精度的话。通常潮流变化都比较慢。所以综合控制的范围需要是适当的. 然而, 有些DP系统，已经存在一些应用如'快速潮流更新', 或'快速感知'. 这是一个通过换算时间常数的功能。它允许使用数学模式进行潮汐数据换算. 这种趋势允许系统能够更好的，快速适应潮汐情况，或者当大的首向变化后迅速获取潮汐情况。
The DP control system provides no direct active compensation for waves. In practice, the frequency of the waves is such that it is not feasible to provide compensation for individual waves and the forces are too high. Wave drift forces build slowly and appear in the DP control system as current or sea force.
DP 控制系统提供不直接海浪修正。经验来讲, 海浪的频率使修正独立的海浪成为不可行。海浪的力量太强大。海浪的流动外力增加缓慢。在DP控制系统中被当成涌浪或海况。
The roll, pitch and heave motions of the vessel are not compensated for by the DP control system, but it is necessary for the DP control system to be provided with accurate values of roll and pitch. This is to allow compensation to be applied to all the various position reference sensor inputs for their offset from the centre of gravity of the vessel. Instrumentation to measure these values is provided in the form of a vertical reference sensor (VRS), vertical reference unit (VRU) or a motion reference unit (MRU). The MRU measures accelerations by the use of linear accelerometers and calculates inclination angles.
DP 控制系统不去补偿Roll(左右转动),Pitch(前后倾斜),heave(上下升落)等运动。但是DP 控制系统提供精确的
Roll(左右转动),Pitch(前后倾斜)数值是很有必要的。这将允许修正时考虑到各种参考传感器相对于船舶重心的位置变化。测量这些数值的设备有以下几种形式：垂直参考传感器(VRS), 垂直参考传感单元(VRU) 或运动参考单元(MRU). 运动参考单元MRU 使用线性加速度计和计算倾角来测量加速度 .
A recent development is the provision of a system which utilises two or more DGPS receivers with antennae mounted some distance apart. The GPS fixes and motion-sensors provide data on vessel position, heading, roll, pitch and heave values. This is able to provide a reference for position and heading as well as motion in and about each axis.
最近开发的系统准备利用两个或两个以上的差分GPS 接收机，天线离开一定距离。GPS解决了运动传感器提供的数据如：船位，船首，roll(左右摇晃), pitch(前后倾斜) 和heave(上下升落)数值。这个方案可以象运动传感器一样在位置参考和首向参考方面的各个轴上得到相同的数据。
All DP systems have wind sensors. This data is used to calculate wind-induced forces acting upon the vessel's hull and structure, allowing these forces to be compensated before they cause a position or heading change. Typically, a wind sensor consists of a simple transmitting anemometer, usually of the rotating-cup type.
所有DP系统都有风速传感器. 这个数据用来计算由风引起的对船体结构造成的外力, 在使船位和首向变化之前，系统对风力进行补偿。典型的，风速传感器包含一个风速风向传感器。通常是转杯形式。
The direction of the wind is important for vessels needing to wind or weathervane, or find the minimum power heading. A correct assessment of this heading is vitally important to some vessels, e.g. the shuttle tanker and floating production vessels, which are reliant upon finding the best heading to maximise uptime.
对某些船来讲，风向是非常重要的。风向标，或寻找最低功耗首向。一个正确的辅助装置对某些船至关重要。比如穿梭油轮和浮动产品船。它们非常依赖风向仪来获取最佳首向，以尽可能长时间保持最佳首向。
The wind sensors are important because large changes in wind speed or direction can cause major disturbances in the positioning if they are not selected or shielded. The wind feed-forward allows an immediate compensatory thrust to be applied in direct proportion to the change detected in the wind speed and/or direction.
风速传感器很重要因为：如果它们没有被选定或庇护的话，大的风速或风向变化可能造成位置的大波动。风速传感器让系统立即补偿推动方向推进器去补偿风速或风向.
Many DP control systems also have a wind compensation facility within the manual (joystick) control function, providing the operator with an environmentally-compensated joystick control option.
大部分DP 系统还允许应用手动(遥杆)控制功能来对风力进行修正。一般都提供环境补偿遥杆控制选项。
3.6 - Power Systems 电源系统
Central to the operation of any DP vessel are the power generation, supply and distribution systems. Power needs to be supplied to the thrusters and all auxiliary systems, as well as to the DP control elements and reference systems. 任何DP船的核心操作是电源发电机，供电及配电系统。电力需要分配给推进器和各种辅助系统，比如DP的控制元件和参考系统等。
The thrusters on a DP vessel are often the highest power consumers on board. The DP control system may demand large changes of power due to rapid changes in the weather conditions. The power generation system must be flexible in order provide power rapidly on demand while avoiding unnecessary fuel consumption. Many DP vessels are fitted with a diesel-electric power plant with all thrusters and consumers electrically powered from diesel engines driving alternators. A diesel engine and alternator is known as a diesel generator set.
DP船的推进器常常是船上的最大的电力消耗装置。DP 控制系统可能因为气象条件的快速变化而需要能够进行大的功率变化。发电系统必须能应付频繁的功率变化同时又避免不必要的燃油消耗. 多数DP 船都安装燃油发电站。所有的推进装置的电力消耗都来自这些燃油发电机。燃油主机和燃油发电机也叫燃油发电机组。
Sketch 3.4 - Power Distribution on a Typical OSV
Some DP vessels comprise part diesel direct-drive thrusters and part diesel electric plant and motor-driven thrusters.
A vessel may have twin screws as main propulsion driven direct by diesel engines and bow and stern thrusters electrically driven, taking power from shaft alternators coupled to the main diesels or from separate diesel generator sets6.
有些DP船舶包含部分燃油直接驱动推进器和和部分柴油发电站和马达驱动推进器。有的船可能有柴油机驱动的双螺旋桨做为主要推进驱动，以及艏艉侧推的电力驱动。或从轴发发电机耦合到主柴油或分离的柴油发电机组进行取电。The DP control system is protected against a mains power failure by the inclusion of an uninterruptible power supply (UPS). This system provides a stabilised power supply that is not affected by short-term interruptions or fluctuations of the ship's AC power supply. It supplies the computers, control consoles, displays, alarms and reference systems. In the event of an interruption to the ship's main AC supply, batteries will supply power to all of these systems for a minimum of 30 minutes.
DP控制系统通过包含不间断电源(UPS)来防止主电源的故障。系统要提供稳定的电源以免受到短暂的电源间断或船舶交流电源的影响。计算机，控制台，显示器，报警器，参考系统都要求UPS 供电。当船舶交流电源间断时，电池要能够提供最少３０分钟的电力。
3.7 - Propulsion Systems 推进系统
The DP capability9 of the vessel is provided by her thrusters. In general, three main types of thruster are fitted in DP vessels; main propellers, tunnel thrusters and azimuth thrusters. Main propellers, either single or twin screw are
provided in a similar fashion to conventional vessels. In DP vessels where such main propulsion forms part of the DP system, propellers may be controllable pitch (cp) running at constant rpm8or variable speed. DC motors or frequency-converter systems enable variable speed9to be used with fixed-pitch propellers. Main propellers are usually accompanied by conventional rudders and steering gear. Normally, the DP installation will include control and feedback of the rudder(s). Some DP vessels are fitted with modern hi-lift high efficiency rudders which enhance the vessel's transverse thrust aft.
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动态定位系统的能力由船舶的推进器提供。通常, DP船舶装有三台主要类型的推进器。推进器装在DP船舶内部; 主螺旋浆, 通道推进器和方位推进器。主螺旋浆, 提供与传统的船舶相似方式的单螺旋浆或双螺旋浆。DP船上这些主螺旋浆形成DP系统的一部分, 螺旋浆可能以常量rpm或变化的速度来操纵螺距(cp)。直流马达或变频系统使固定螺距螺旋浆来实现变化的速度成为可能. 主螺旋浆常常伴随通常的舵和舵机. 通常, DP安装一般包含舵角的控制和反馈。有些DP 船舶安装有.
Sketch 3.5 - Typical Propulsion System Layouts
In addition to main propellers, a DP must have well-positioned thrusters to control position. Typically, a conventional monohull-type DP vessel will have six thrusters; three at the bow and three aft. Forward thrusters tend to be tunnel thrusters, operating athwartships. Two or three tunnel thrusters are usually fitted in the bow.
除了主螺旋浆，一套DP还必须很好定位推进器来控制船位。典型的, 一个普通的单壳体DP船舶有六个推进器；三个在船首三个在船艉。船首方向通常是管道推进器, 控制船舶的横向移动. 船头方向一般有两到三个管道推进器。Stern tunnel thrusters are common, operating together but controlled individually, as are azimuth or compass thrusters aft. Azimuth thrusters project beneath the bottom of the vessel and can be rotated to provide thrust in any direction. Propeller drive is usually by bevel gearing from above. The whole unit may in some cases be retractable into the hull. Azimuth thrusters have the advantage that they can provide thrust in any direction and are often used as main propulsion in lieu of conventional propellers.
尾部通道推进器为通用配置, 可以同时操作但是单独控制。方位或罗盘推进器在船尾. Azimuth thrusters project beneath the bottom of the vessel and can be rotated to provide thrust in any direction. Propeller drive is usually by bevel gearing from above. The whole unit may in some cases be retractable into the hull. 方位推进器的一大优点就是可以使提供任意方向的推力。通常都会被用作主推进器，以代替普通的螺旋桨。
A podded thruster is also a type of azimuth thruster, but in this case the motor and shaft are enclosed and rotate with the thrusters below the hull. Ship rings provide the power from the vessel to the rotating pod containing the drive motor or motors.
4 - Position Reference Systems and Equipment
位置参考系统及设备
4.1 - General 概述
Accurate, reliable and continuous position information is essential for dynamic positioning. Some DP operations require better than 3m relative accuracy. A DP control system requires data at a rate of once per second to achieve high accuracy. Reliability is, of course, of vital importance, to operations where life and property may be put at extreme risk through incorrect position data10.
All DP vessels have position reference systems (PRS), (sometimes referred to as position monitoring equipment or PME), independent of the vessel's normal navigation suite. Five types of PRS are in common use in DP vessels; Hydroacoustic Position Reference (HPR), Taut Wire, DGPS, Laser-based systems (Fanbeam and CyScan) and Artemis. A brief description will be given of each.
DP control systems 'pool', or combine, position reference data from two or more position reference systems. If only one position reference system is enabled into the DP then it is simply checked, filtered and used. If two or more are available, then the system needs to use both equally or according to their individual performance.
In all modern DP systems the weighted average option can be selected, whereby individual position references are weighted in inverse proportion to the variance or 'spread' of position data; the higher the weighting for an individual position reference system, the greater the influence of that system in the position calculation.
Early DP control systems did not have the capability to learn from the past performance other than by the integral terms of the controller. Modern systems are able to improve station keeping performance by using a Karman filter, which provides a model of recent performance to improve present performance.
For any operations requiring DP redundancy (equipment Class 2 or 3 operations) it is necessary to utilise three position references. Two PRSs are not adequate, because if one has failed, contradictory reference data provides an impass, whereas three systems provide two-out-of-three voting to identify a rogue sensor.
Where three PRSs are required, the DPO should choose systems that are different. This reduces the probability of common-mode failure, where one event may result in a loss of position.
A brief description will be given of the five commonly used position reference systems.
4.2 - Hydroacoustic Position Reference (HPR) 水声位置参考
Underwater acoustics have many applications, one of which is the provision of position reference for DP purposes13.
Acoustic positioning is also used for tracking of underwater vehicles or equipment, the marking of underwater features or hardware and the control of subsea equipment by means of acoustic telemetry.
There are three types of acoustic position reference systems in common use - ultra- or super-short baseline systems (USBL or SSBL), short baseline systems (SBL) and long baseline systems (LBL). Each has advantages and disadvantages which determine when and how each is used.
4.2.1 - Ultra- or Super-Short Baseline Acoustic System 超声波系统
The principle of position measurement involves communication at hydroacoustic frequencies between a hull-mounted transducer and one or more seabed-located transponders. The ultra- or super-short baseline (SSBL) principle means that the measurement of the solid angle at the transducer is over a very short baseline (the transducer head).
Sketch 4.1 SSBL principles
An interrogating pulse is transmitted from the transducer. This pulse is received by the transponder on the seabed, which is triggered to reply. The transmitted reply is received at the transducer. The transmit/receive time delay is proportional to the slant and range. So range and direction are determined. The angles and range define the position of the ship relative to that of the transponder. The measured angles must be compensated for values of roll and pitch. The vessel must deploy at least one battery-powered transponder. They can be deployed by downline from the vessel, by an ROV or simply dropped overboard.
The performance of an acoustic system is often limited by acoustic conditions in the water. Noise from vessel thrusters and other sources, aeration and turbulence12,13 will all be detrimental to efficient acoustic positioning. Thus the limits of the system are ill-defined. In addition, layering can cause errors, especially when the horizontal displacement from the vessel is large.
Acoustic systems are supplied by a number of manufacturers, notably Kongsberg Simrad, Sonardyne and Nautronix. All use frequencies in the 20-30 kHz band. Some transponders are compatible with more than one supplier's equipment.
4.2.2 - Long Baseline System 长基线系统
In deepwater locations, where the accuracy of the other types degrades, the long baseline (LBL) becomes more appropriate. LBL systems are in extensive use in drilling operations in deep water areas (>1,000m).
Sketch 4.2 LBL system
The long baseline system uses an array of three or more transponders laid on the seabed in the vicinity of the worksite. Typically the array will form a pentagon (5 transponders) on the seabed, with the drillship at the centre above. One transducer upon the vessel interrogates the transponder array, but instead of measuring range and angular information, ranges only are measured, because the baseline distances have already been calibrated (distances between transponders). Position reference is obtained from range-range geometry from the transponder locations. Calibration is done by allowing each transponder to interrogate all the others in the array, in turn. If, at the same time, the vessel has a DGPS or other geographically-referenced system, then the transponder array may also be geographically calibrated. Accuracy is of the order of a few metres, but the update rate can be slow in deep water because the speed of sound in sea water is about 1,500 m/sec.
4.2.3 - Short Baseline System 短基线系统
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...................................................................................................... 错误!未指定书签。 二、系统解决方案 ...................................................................................... 错误!未指定书签。 （一）设计目标与原则............................................................................. 错误!未指定书签。 1.设计目标 ................................................................................... 错误!未指定书签。 2.设计原则 ................................................................................... 错误!未指定书签。 （二）总体方案设计................................................................................. 错误!未指定书签。 1. 卫星导航运营中心 ......................................................................... 错误!未指定书签。 2. 岸端监控中心 ................................................................................. 错误!未指定书签。 3. 船载北斗定位导航终端 ................................................................. 错误!未指定书签。 （三）岸端监控中心功能设计................................................................. 错误!未指定书签。 1.岸船信息互通 ........................................................................... 错误!未指定书签。 2.位置监控 ................................................................................... 错误!未指定书签。 3.应急调度 ................................................................................... 错误!未指定书签。 4.船舶报警 ................................................................................... 错误!未指定书签。 5.增值信息服务 ........................................................................... 错误!未指定书签。 6.系统管理 ................................................................................... 错误!未指定书签。 7.系统接口 ................................................................................... 错误!未指定书签。 （四）船载北斗定位导航终端................................................................. 错误!未指定书签。 1.主要特点 ................................................................................... 错误!未指定书签。 2.终端功能 ................................................................................... 错误!未指定书签。 3.主要性能指标 ........................................................................... 错误!未指定书签。 （五）硬件环境要求................................................................................. 错误!未指定书签。 1. 主机存储 ......................................................................................... 错误!未指定书签。 2. 网络................................................................................................. 错误!未指定书签。 3. 系统支撑软件 ................................................................................. 错误!未指定书签。 三、系统造价 .............................................................................................. 错误!未指定书签。 （一）概算一（终端含屏及本地导航） ........................................... 错误!未指定书签。 （二）概算二（终端不含屏） ........................................................... 错误!未指定书签。
第37卷第6期 2003年6月 上海交通大学学报 JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT Y V o l .37N o.6 Jun .2003 收稿日期:2002205223 作者简介:何黎明(19762),男,浙江东阳人,博士生,主要从事船舶动力定位系统的研究.田作华(联系人),男,教授, 电话(T el .):021*********;E 2m ail :zh tian @sjtu .edu .cn 文章编号:100622467(2003)0620964205 动力定位船舶的非线性观测器设计 何黎明, 田作华, 施颂椒 (上海交通大学自动化系200030) 摘 要:针对动力定位船舶设计了一个非线性观测器,该观测器的全局收敛性通过李亚普诺夫稳定性定理得到了证明.观测器的最大优点是可以省略采用Kal m an 滤波器时线性化船舶运动方程的过程.该非线性观测器可以从附有测量噪声的输出中估计到船舶低频位置和运动速度以及环境扰动作用力,同时也能从输出信号中滤除一级波浪引起的船舶高频运动.该非线性观测器的性能通过对一动力定位船舶模型的仿真得到了验证. 关键词:动力定位;船舶;非线性观测器;滤波器中图分类号:U 661.338 文献标识码:A A Nonline a r O bs e rve r D e s ign fo r D ynam ic P os itioning S hip H E L i 2m ing , T IA N Z uo 2hua , S H I S ong 2j iao (D ep t .of A u tom ati on ,Shanghai J iao tong U n iv .,Shanghai 200030,Ch ina ) A bs tra c t :A non linear ob server w as derived fo r dynam ic po siti on ing system .T he global exponen tial stab il 2 ity of ob server w as p roven u sing L yapunov m ethods .T he m ain advan tage of the non linear design to Kal m an filter is that the k inem atic equati on s of m o ti on need no t be linearized .T he p ropo sed ob server in 2cludes an esti m ati on of bo th the low 2frequency po siti on and velocity of the sh i p from no isy po siti on m ea 2su rem en ts ,environm en tal distu rbance and w ave filering .T he si m u lati on resu lts show the excellen t perfo r 2m ance of the non linear ob server . Ke y w o rds :dynam ic po siti on ing ;sh i p s ;non linear ob server ;filter 随着人们对海洋开发和探索范围的广泛深入, 动力定位(D P )系统越来越受到人们的重视.D P 系统能够使受到海浪、流、风等作用力影响下的海洋浮式结构物保持需要的角度和位置,该系统从20世纪60年代开始已经应用在海洋船舶上.最早的设计采 用了传统的P I D 控制器级联低通或陷波滤波器的方法,80年代后,基于Kal m an 滤波器和最优控制理论的方法开始应用于D P 系统中[1～3]. 船舶在海面上的综合运动一般分为由风、流、二级波浪、推力器组成的低频运动和一级波浪组成的高频运动.由于高频运动仅表现为周期性的振荡而不会导致平均位置的改变,为了避免不必要的能量 浪费和推力器的磨损,一般从船舶测得的综合位置信号分离出低频信号进行控制.而船舶传感器系统只能提供带有测量噪声的船舶位置和艏摇角度,且运动速度不可测,必须通过状态估计得到,因此,滤波和状态估计在动力定位系统中起着非常重要的作用.目前,D P 系统中经常采用线性Kal m an 滤波器,该方法的主要缺点是必须将船舶运动的动力学方程在一些给定的艏摇角度值上线性化,一般将整个包线划分为36个工作点.对于每个线性化后的模型,再应用最优Kal m an 滤波器和反馈控制.因为系统拥有15个状态变量,所以采用上述方法时系统的在线计算量很大,而且其中的很多协方差值很难调整.
北斗、Galileo、GLONASS、GPS定位导航系统对比 世界有四大定位导航系统，分别是中国的北斗卫星定位系统、欧盟的Galieo、俄罗斯的GLONASS、美国人的GPS定位系统。 1.GPS 2.GLONASS全球导航卫星系统 GLONASS的起步晚于GPS9年。从前苏联 1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始，到1996年，13年时间内历经周折，虽然遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替部署，但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作，1995年进行了三次成功发射，将9颗卫星送入轨道，完成了24颗工作卫星加1颗备用卫星的布局。经过数据加载、调整和检验，已于 1996年1月18日．整个系统正常运行。 1卫星星座 GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨道面间的夹角为120度，轨道倾角 64．8度，轨道的偏心率为o．01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高度19100km，绕地运行周期约11小时15分，地迹重复周期8天，轨道同步周期17困。 由于GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，所以在高纬度(50度以上)地区的可视性较好。 每颗GLONASS卫星上装有艳原子钟以产生卫星上高稳定时标，并向所有星载设备的处理提供同步信号。星载计算机将从地面控制站接收到的专用信息进行处理，生成导航电文向用户广播。导航电文包括：
①星历参数；②星钟相对于GLONASS时的偏移值；③时间标记； ④GLONA SS历书。 GLONASS卫星向空间发射两种载波信号。L1频率为 1.602— 1.616MHz．L2频率为 1．246— 1．256MHz为民用，L2供军用。 2．地面探制系统 地面控制站组包括一个系统控制中心，一个指令跟踪站，网络分布于俄罗斯境内。 CTS跟踪着GLoNAs5可视卫星，它遥测所有卫星，进行测距数据的采集和处理，并向各卫星发送控制指令和导航信息。 3用户设备 接收GUNASS卫星信号并测量其伪距和速度，同时从卫星信号中选出并处理导航电文。 接收机中的计算机对所有输入数据处理并算出位置坐标的三个分旦、速度矢量的三个分量和时间。利用两个独立的卫星定位系统进行导航和定位测量，可有效地削弱美俄两国对各自定位系统的可能控制，提高定位的可靠性和安全性。 4伐罗斯联邦政府对GLONA5S系统的使用政策 早在1991年俄罗斯首先宣称；GLoNAs5系统可供国防民间使用、不带任何限制，也不计划对用户收费．该系统将在完全布满星座后遵照已公布的性能运行至少15年。民用的标准精度通道(csA)精度数据为：
车辆定位系统
一、功能和规格 (1) 1.1产品功能 (1) 1.2产品规格 (2) 二、结构和配件 (3) 2.1产品结构 (3) 2.2产品配件 (3) 三、安装SIM流量卡 (4) 四、设备安装 (5) 4.1注意事项 (5) 4.2接线方法 (7) 4.3继电器安装 (9) 五、开关机 (10) 5.1开机 (10) 5.2状态指示 (10) 5.3关机 (11) 六、查询、断油/电 (11) 6.1平台查询 (11) 6.2短信查询 (11)
6.3断油/电 (11) 七、设备报警 (12) 7.1振动报警 (12) 7.2碰撞/跌落报警 (12) 7.3速度报警 (12) 7.4位移报警 (12) 7.5电子围栏报警 (13) 7.6剪线报警 (13) 7.7低电报警 (13) 八、设备配置 (13) 九、故障排除 (14) 9.1无法连接服务平台 (14) 9.2平台显示离线状态 (14) 9.3长时间不定位 (15) 9.4定位漂移严重 (15) 9.5指令接收异常 (15) 十、保修细则 (16) 10.1特别声明 (16) 10.2保修期 (16) 10.3售后服务 (16)
感谢您选用购买本机器，请您在使用之前认真阅读本说明书，以便得到正确的安装方法及操作指南，产品外观及配色如有改动，请以实物为准，恕不另行通知。 TK119-3G定位器借助GPS卫星定位系统、WCDMA/GPRS通信和互联网，通过强大的服务平台实现对车辆进行实时远程监测和控制，帮助客户实现透明管理、降低成本、保障安全、提高效率的目标。目前已广泛应用于商业运输、物流配送、企业车队、汽车租赁、智能交通、工程机械、船舶航运、应急指挥、抢险施救、军警安检、智慧城市。
科技创新 随着人类向深海进军，动力定位系统（dynamic position- ing,DP）越来越广泛地应用于海上作业船舶（海洋考察船、半 潜船等）、海上平台（海洋钻井平台等）、水下潜器(ROV)和军 用舰船（布雷舰、潜艇母船等）。它一般由位置测量系统，控制 系统，推力系统三部分构成。位置测量系统（传感器）测量当 前船位，控制器根据测量船位与期望值的偏差，计算出抗拒 环境干扰力（风、流、浪）使船舶恢复到期望位置所需的推力， 推力系统进行能量管理并对各推力器的推力进行分配，推力 器产生的推力使船舶(平台)在风流浪的干扰下保持设定的航 向和船位。动力定位系统的核心是控制技术，它标志着动力 定位系统的发展水平。 动力定位控制技术的发展 计算机技术，传感器和推进技术的发展，无疑给动力定 位系统带来了巨大的进步，但是真正代表动力定位技术发展 水平的还是控制技术的发展。至今动力定位控制技术已经经 历三代，其特点分别是经典控制理论、现代控制理论和智能 控制理论在动力定位控制技术中的应用。对应的是第一，二， 三代动力定位产品。 进入九十年代以后，智能控制方法在动力定位系统获得 广泛应用，逐步形成了第三代动力定位系统。Katebi等在 1997年,Donha和Tannuri2001年研究了基于鲁棒控制的 控制器，1998年，Thor I.Fossen做了全比例实验，采用李亚 普洛夫设计被动非线性观测器。非线性随机过程控制方法的 应用以及欠驱动控制逐渐成为研究的热点。神经网络，模糊 控制，遗传算法等等理论给动力定位系统控制器的研究开辟 了一片新的天地。 国内外常用的动力定位控制技术 1.PID控制 早期的控制器代表类型，以经典的PID控制为基础，分 别对船舶的三个自由度：横荡，纵荡，艏摇进行控制。风力采 用风前馈技术。根据位置和艏向偏差计算推力大小，然后确 定推力分配逻辑产生推力，实现船舶定位。这种方法在早期 曾取得成功。但是它有不可避免的缺陷：一是除了风前馈以 外，位置和艏向控制都不是以模型为基础的，属于事后控制， 控制的精度和响应的速度都有局限性；二是若在PID控制器 的基础上，采用低通滤波技术，可以滤除高频信号，但它却使 定位误差信号产生相位滞后。这种相位滞后限制了可以用于 控制器的相角裕量，因此滤波效果越好，则对控制器带宽和 定位精度的限制就愈大；三是PID参数难以选择，一旦海况 和船体有变化，PID参数将不得不重新选择。 2.LQG控制 Kalman滤波和最优控制相结合形成了线性二次高斯型 LQG控制（Linear Quadratic Guass），基于LQG控制的第二代 动力定位系统应用非常广泛。现代较多商用船舶的DP系统 都是采用的这种控制方式。 Kalman滤波器或扩展Kalman滤波器接收测量的船舶 运动综合位置信息，实现以下功能:1)滤除测量噪声和船舶高 频运动信号；2)给出船舶低频运动的状态估计值，该估计值 反馈提供给LQG最优控制器；3)状态递推，实时修正低频估 计值，在传感器故障无数据时，系统也能正常运行一段时间。 由于采用Kalman滤波或扩展Kalman滤波,取样和修正 能在同一个周期内完成,因而解决了控制中存在的由于滤波 而导致的相位滞后问题。LQG控制在节能、安全、鲁棒性能 上都有比较大的进步。控制精度和响应速度满足了大部分需 求。但它也有如下缺点：一是模型不够精确。动力定位系统设 计时,是在假设一系列固定的艏摇角度(一般线性化为36个 艏摇角,从0°到360°,间隔为10°)或者假设艏摇很小（采用小 角度理论）的基础上对运动方程进行线性化而获得的模型。 而实际的船舶定位过程是一个复杂的高度非线性的过程。上 述假设条件势必带来误差；二是计算工作量比较大。船舶动力定位系统控制技术的发展与展望 余培文陈辉刘芙蓉 摘要：船舶动力定位是深海开发的关键技术之一，随着海上油气生产向深海的发展，动力定位系统会更受重视，对控制技术也会提出更高的要求。本文简要介绍了动力定位控制技术的发展过程以及一些代表性的控制技术 在动力定位中的应用，包括PID控制，最优控制，模型参考自适应控制，反步法，模糊控制，神经网络等，最后 对动力定位控制技术的发展热点做了展望。 关键词：动力定位控制技术展望 44 CWT中国水运2009·2
全球四大卫星定位系统 一．GPS系统（美国） 二．北斗系统（中国） 三．GLONASS系统（俄罗斯） 四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 （1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 （2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 （3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能： 导航 测量 授时
标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System， 统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。 段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户 度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 系统构成 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，
xxxx导航系统定位原理及其应用 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括： 定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标
海洋船舶北斗定位导航系统 解决案 华云科技有限公司 2013年10月
目录 一、综述 (3) 二、系统解决案 (4) （一）设计目标与原则 (4) 1.设计目标 (4) 2.设计原则 (5) （二）总体案设计 (5) 1. 卫星导航运营中心 (6) 2. 岸端监控中心 (7) 3. 船载北斗定位导航终端 (7) （三）岸端监控中心功能设计 (8) 1.岸船信息互通 (8) 2.位置监控 (8) 3.应急调度 (8) 4.船舶报警 (9) 5.增值信息服务 (10) 6.系统管理 (10) 7.系统接口 (11) （四）船载北斗定位导航终端 (12) 1.主要特点 (12) 2.终端功能 (13) 3.主要性能指标 (18) （五）硬件环境要求 (18) 1. 主机存储 (18) 2. 网络 (19) 3. 系统支撑软件 (19) 三、系统造价 (21) （一）概算一（终端含屏及本地导航） (22) （二）概算二（终端不含屏） (23)
一、综述 最古老的航海导航的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。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、、、乌木齐等地区，中国卫星导航定位精度可达7米，在东盟等低纬度地区，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。在大力扶持与推动下，国北斗卫星导航系统建设和应用如火如荼。在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、电力调度、救灾减灾和安全等领域得到广泛应用。 党的十八大提出建设“海洋强国”的战略部署，科技部“导航与位置服务科技十二五专项规划”中，提出了"十二五"末导航与位置服务产
简单对比全球四大卫星导航系统 2011年12月27日，对于中国的高精度测绘定位领域来说是一个不平凡的日子，中国北斗卫星导航系统(CNSS)正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务，这是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。 在此之前，美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划。 那么，这四大卫星导航系统之间到底有着怎么样的区别和联系呢？下面，就让我们来逐个分析一下，通过四大卫星导航系统的优劣分析，给大家一个较为明显的概念。 四大卫星导航系统各有优势，详情如下： GPS：成熟 GPS，作为大家最为熟悉的定位导航系统，她最大的特点就是技术方面最为成熟。 美国“全球定位系统”（GPS），是目前世界上应用最广泛、也是技术最成熟的导航定位系统。GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星。1994年3月，由24颗卫
星组成的导航“星座”部署完毕，标志着GPS正式建成。 中国北斗：互动开放 北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。目前市面上定位导航仪器公司如国外的天宝、拓普康，国内的华测导航等都已支持北斗卫星导航定位系统。 欧盟伽利略：精准 伽利略定位系统是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略定位系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外，还有2个地面控制中心。 俄罗斯格洛纳斯：抗干扰能力强 早在美苏冷战时期，美国和苏联就各项技术特别是空间技术方面争锋相对，在美国GPS技术遍布全国的同时，苏联也没闲着，一直忙于研发自己的全球导航定位系统。俄罗斯的这套格洛纳斯系统便是其不断努力的结果。格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定
通常将水下机器人的导航分为水面导航和水下导航两部分。前者通常由水面母船来完成，即确定母船相对于地球坐标的位置；而水下导航则往往是相对于水面母船而言，将母船作为一个水面方位点来确定潜水器的水下相对位置。水下机器人水下导航还可以划分为一般导航和终端导航。一般导航是把水下机器人引导到目标附近。终端导航是接近目标之后，能使潜水器的视野触及到局部感兴趣的海底和搜索目标。由于电磁波在海水中的衰减十分迅速，10KHZ的电磁波每米衰减达3dB，这使所有无线电导航和雷达都无法在深海航行中使用，同时由于海水的低能见度和缺少海底的详细地形资料，近海导航常用的岸标或航标定位以及天文定位也会失效。此外，由于潜水器经常活动在失事舰船或海底井口和油气管道附近，在这类地区，海底磁场亦经常出现异常，磁罗经的工作往往受到干扰。因此，目前潜水器水下导航最有效的方法是推算导航和水声导航。 推算导航 推算导航是根据已知的航位及水下机器人的航向、速度、时间和漂移来推算出新的航位。它需要实时测得水下机器人的航向和速度，罗泾和计程仪是推算导航的基本设备。罗泾是一种提供方向基准的导航仪器，它用于测定航向；计程仪用来测定航速和航程。推算导航无需借助其他参考基准就能独立完成导航任务，设备极为简单，作为一种导航手段，占有一定的地位。但由于测速仪器有较大的误差并受到水流等因素的影响，使得推算导航的积累误差随时间而不断增加，所以捍卫的推算不可能非常精确，实际上这是一种近似的方法，如有可能应随时间加以修正。 1.航向测定 推算导航中用于航向测定的仪器主要磁罗经、电罗泾、方向陀螺仪。 磁罗经的优点是结构简单、可靠且不用电源。但是它对当地的净磁场会有反应，故在罗泾附近的金属体、磁性体甚至仪器仪表等都可能会影响磁罗经的读数。水下机器人体积小，磁罗经不可能远离上述物体，则水下机器人一般不用磁罗经。 方向陀螺可以指示出所需要的方向，在该方向上维持一段时间，有提供短期航向基准的功能，并且体积小、重量轻。但是由于方向陀螺有一定的漂移率，从而对执行长时间任务，陀螺漂移造成的累积误差是很大的。因此，尚不能用它来作为推算航位的手段。 电罗经是依靠一只或多只指北的陀螺仪作为指向元件，从而指标出相对真北的航向。它不受磁场影响，且所产生的误差在所有航向上都是相同的。但电罗经从启动到稳定工作的时间较长，同时电罗经存在若干系统误差，需要采用相应的手段来消除和校正。以往船舶导航中用的电罗经对水下机器人来讲，它的重量尺寸都相对较大。 2.航速（航程）测量 推算导航时根据罗泾或方向陀螺提供的航向和某一时间间隔水下机器人的移动距离确定新的航位，移动距离可由速度积分获得。目前采用的测量航速和计程的常规仪器有转轮式计程仪、毕托管（水压式）计程仪和电磁式计程仪。这些仪器都是依靠测量水中运行器与水流相对速度而工作的，因此，这些计程仪的精度直接取决于水流速度和运行器航速的相对比值，即流速占的成分越大，积分产生的航程误差也就越大。因此这类计程仪在水下机器人的应用上有很大的限制。 多普勒声呐测速的原理是：运动着的物体发射的波束从一个稳定表面反射回来，其频率便会发生裱花，这种频率的变化正比于运动物体相对稳定反射面的速度。因此，当航行者的潜水器向海底发出的一束窄波束从海底反射回来后，回波信号的频率和原来发射频率稍有不同。 推算导航法最主要的缺点是随着时间的增长，误差是积累的。
汽车GPS定位系统 设计方案
南京长途客运总公司汽车GPS定位/记录仪 系统建设方案 J T-O M R O N 目录
第一章前 言 (1) 第二章系统总体设计 (3) 第三章系统总体设计方案………………………………… (11) 第四章监控管理系统设计方案……………………………… (14) 第五章系统建设方案………………………………………… (19)
第一章前言 随着经济的高速发展,车辆已经成为了一种非常重要的交通工具,它已成为了企业业务和私人生活中的一部分。客运行业是各省市地区的重要经济形式,随着交通运输行业之间的竞争不断加剧,带来了诸多的交通和管理问题,因此运输企业采取种种措施来监控和保护车辆日常运作。但在车辆实际的运作中,有时出现车辆被盗、司机来公车干私活、司机未按规定的路线行驶、企业无法高速快效的进行车辆调度等等问题,而过去运输企业对车辆采取的种种措施已经往往只能起到事后补救的作用。因此企业产生了对车辆进行实时监控和管理的需求。如何运用现代化管理手段合理调度、提高车队的使用效率、降低事故的发生,已成为一个迫切需要解决的课题摆到了运输行业各企业的面前。 对于客运企业来说,主要想实现对车辆进行跟踪、调度、管理和对车辆和司机进行安全保障等需要,一般有如下的需求: ●当出现被盗情况时,即时发现和制止盗窃行为。 ●随时了解到自己的车辆所在地点。 ●怎么才能有效的监控车辆在途中的运营情况。 ●怎样控制票款的流失。 ●更有效的监控业务的执行情况。
●司机是否按公司的规章行车。 ●对车辆的营运历史进行有效管理。 ●更有效的提高车辆的调度。 ●车辆是否在制定的路线和制定的区域行驶。 ●在行车过程中,当出现异常情况时,能随时随地获得帮助。 针对上述问题,我们依靠自身成熟的技术,同时借鉴国内外成功的经验,现已在ITS(智能交通系统)领域中率先迈出了坚实的一步,取得了重大进展,公司研发、生产的GPS车载记录仪是一项引进国外最新科技成果、融全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、全球移动通信系统(GSM)以及计算机数据处理技术和现代数据通讯技术于一体的尖端高科技项目,设计成具有卫星定位、数字通讯、调度管理、防劫防盗、报警等多功能的高科技综合信息管理系统,为用户提供最佳的管理手段,增强行业的竞争能力,同时也能为用户带来显著的社会效益和经济效益。在中国一些大中城市也越来越多地成为运输行业的常规配置,是城市交通现代化管理的必然趋势。
1.动力定位技术背景 1.1 国外动力定位技术发展 目前，国际上主要的动力定位系统制造商有Kongsberg公司、Converteam公司、Nautronix公司等。 下面分别介绍动力定位系统各个关键组成部分的技术发展现状。 1．动力定位控制系统 1)测量系统 测量系统是指动力定位系统的位置参考系统和传感器。国内外动力定位控制系统生产厂家均根据船舶的作业使命选择国内外各专业厂家的产品。位置参考系统主要采用DGPS，水声位置参考系统主要选择超短基线或长基线声呐，微波位置参考系统可选择Artemis Mk 4，张紧索位置参考系统可选择LTW Mk，激光位置参考系统可选择Fanbeam Mk 4，雷达位置参考系统可选择RADius 500X。罗经、风传感器、运动参考单元等同样选择各专业生产厂家的产品。 2)控制技术 20世纪60年代出现了第一代动力定位产品，该产品采用经典控制理论来设计控制器，通常采用常规的PID控制规律，同时为了避免响应高频运动，采用滤波器剔除偏差信号中的高频成分。 20世纪70年代中叶，Balchen等提出了一种以现代控制理论为基础的控制技术-最优控制和卡尔曼滤波理论相结合的动力定位控制方法，即产生了第二代也是应用比较广泛的动力定位系统。 近年来出现的第三代动力定位系统采用了智能控制理论和方法，使动力定位控制进一步向智能化的方向发展。智能控制方法主要体现在鲁棒控制、模糊控制、非线性模型预测控制等方面。 2001 年5 月份，挪威著名的Kongsberg Simrad 公司首次展出了一项的新产品—绿色动力定位系统（Green DP），将非线性模型预测控制技术成功地引入到动力定位系统中。Green DP 控制器由两部分组成：环境补偿器和模型预测控制器。环境补偿器的设计是为了提供一个缓慢变化的推力指令来补偿一般的环境作用力；模型预测控制器是通过不断求解一个精确的船舶非线性动态数学模型，用以预测船舶的预期行为。模型预测控制算法的计算比一般用于动力定位传统的控制器设计更加复杂且更为耗时，主要有三个步骤：1.从非线性船舶模型预测运动；2.寻找阶跃响应曲线；3.求解最佳推力。控制器结构如图所示[1]： 图1.1Green-DP总体控制图
目录 题目.................................................. 错误！未定义书签。摘要 (1) 1 引言 (1) 2 选题背景 (2) 3方案论证 (2) 3.1GPS模块选择： (2) 3.2显示模块选择： (2) 3.3远程控制方式选择： (3) 3.4显示方式选择： (3) 4过程记叙 (3) 4.1硬件设计 (3) 4.1.1 整体设计 (3) 4.1.2 电源模块设计 (4) 4.1.3 显示模块设计 (4) 4.1.4 GPS数据模块 (5) 4.1.5 SMS短信模块 (6) 4.1.6继电器部分 (7) 4.1.7 串口通信 (7) 4.2程序设计 (8) 4.2.1 主程序设计 (8) 4.2.2 GPS定位数据子程序 (9) 4.2.3 GSM短信子程序 (9) 4.2.4 LCD1602显示子程序 (10) 4.2.5 SMS短信处理子程序 (10) 4.2.6 串口通信波特率设置 (11) 4.3调试及性能分析 (12) 4.4.1 软件调试 (12) 4.4.2 硬件调试 (13) 5结果分析 (13)
6结束语 (14) 参考文献 (14) 致谢 (15) 附录A (16) 外文页 (17)
汽车GPS定位系统的设计与制作 王强 摘要在车辆定位监控系统中，精确定位，与无线网络传输是密不可分组成部分。全球卫星定位终端能连续的为用户提供高精度的位置、速度和时间信息，因此车辆监控系统的精确定位功能可以依靠全球定位系统实现；中国移动通信的公用无线网络为定位终端和监控端间提供了通信通道，具有覆盖面广通信费用低等特点。 汽车GPS定位系统能有效的全程监控、引导、和指挥车辆，更能直接制止汽车盗窃行为和避免交通拥挤的发生。基于单片机的汽车GPS定位系统的设计采用了AT89C52单片机、GMS短息模块、GPS接受模块和LCD1602显示模块组件而成，实现了显示GPS定位信息，并能根据实际情况通过短息方式控制AT89C52芯片和短信模块将接收到的GPS定位信息发送给监控端，根据汽车情况打开或切断汽车油泵，并能在GPS信号信号较差时，系统打电话给指定用户，用户可以通过GSM基站对汽车进一步定位跟踪。系统实用性强、操作简单、可扩展空间大。 关键词AT89C52 GPS定位汽车防盗GPS25LVS Tc35i 1 引言 由于全球定位系统GPS具备高精度、全天候、全球覆盖、高效率、自动化等显著特点，使得卫星导航技术的发展已逐渐取代了无线电导航、天文导航等传统导航技术，而成为一种普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面取得了长足进步。现不仅应用于物理勘探、电离层测量和航天器导航等诸多民用领域，在军事领域更是取得了广泛的应用。 随着科学技术的逐渐进步，车载 GPS 正在向便携化、组合化、智能化、实景化方向发展。 汽车是现代文明社会中与每个人关系最密切的一种交通工具，全世界用于车辆导航的总投资额的 1/3。在我国，特种车辆约有几十万辆。有关部门要求首先对运超车、急救车、救火车、巡警车、迎宾车等特种专用车辆实现全程监控、引导和指挥。目前使用车载GPS 接收机进行自主定位的车辆很少，大量的开发应用热点在监控调度系统上。车载GPS 导航设备在应用上的发展方向，应当着重多卫星系统、远距离监控以及多功能显示等几个方面。监控系统的功能应当是多方面的。例如语音传输、视觉图像传输以及各种命令和车辆周围环境的情况录入存储等。可以说，GPS 导航定位在公交、交通系统中的应用前景是非常广阔的。在开发车辆导航应用的同时，也将带动与其相关的通信技术、信息技术、控制技术、多媒体技术和计算机应用技术的发展。
全球四大卫星定位系统 目前，世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。当前全球有四大卫星定位系统，分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格罗纳斯GLONASS系统、欧洲在建的"伽利略"系统、和中国的北斗卫星导航系统。 一、美国GPS长期垄断 美国国防部从1973年开始实施的GPS系统，这是世界上第一个全球卫星导航系统，在相当长的一段时间内垄断了全球军用和民用卫星导航市场。GPS全球定位系统计划自1973年至今，先后共发射了41颗卫星，总共耗资190亿美元。GPS原来是专门用于为洲际导弹导航的秘密军事系统，在1991年的海湾战争中首次得到实战应用。随后，在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中大显身手。从克林顿时代起，该系统开始应用在了民用方面。现运行的GPS系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。美国利用GPS获得了巨大的经济利益，多年来在出售信号接收设备方面赚取了巨额利润。以1986年为例，当时一台一般精度的GPS定位仪价格5万美元，高精度的则达到10万美元。现在价格虽然有所下降，但也可推算出20年来GPS"收获颇丰"。以GPS为代表的卫星导航定位应用产业，已成为八大无线产业之一。据美国国家公共管理研究院进行的调查评估表明，GPS的全球销售额将以每年38%的速度增长，2005年全球GPS市场已达到310亿美元。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号--也就是说，地球上任何一个目标的准确位置，只有美国人掌握，其他国家只知道个"大概"。在海湾战争时，美国还曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧洲GPS服务。 2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号："斩首行动"；4月，一架B-1B"枪骑兵"轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人：萨达姆侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。 随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。 二、俄罗斯GLONASS（格洛纳斯）系统 "格洛纳斯GLONASS"是俄语中"全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE"的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。1995年俄罗斯耗资30多亿美元，完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作。它也由24颗卫星组成，原理和方案都与GPS类似，不过，其24颗卫星分布在3个轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，同平面内的卫星之间相隔45°。每颗卫星都在19100千米高、64.8°倾角的轨道上运行，轨道周期为11小时15分钟。地面控制部分全部都在俄罗斯领土境内。俄罗斯自称，多功能的GLONASS系统定位精度可达1米，速度误差仅为15厘米/秒。如果必要，该