《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—10航海仪器
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《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—11船舶导航雷达
➢ 平均功率是指在脉冲重复周期内 输出功率的平均值，因此，数值 很小。
雷达基本组成及各部分作用
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。
雷达基本组成及各部分作用
接收机：
➢ 由于从天线送来的超高频 回波信号十分微弱，因此， 必须将回波信号放大近百 万倍才行。雷达中的接收 机均采用超外差式接收机， 它把回波信号先进行变 频——变成中频回波信号， 然后再放大、检波、再放 大，变成显示器可显示的 视频回波信号。
测距原理
显示器：
➢ 船用雷达的显示器是一种平面位置显示器。 ➢ 传统的显示器在触发脉冲的控制下产生一个锯齿电
流，在屏上形成一条径向亮线（即距离扫描线）， 用来计时、计算物标回波的距离，同时，这条扫描 线由方位扫描系统带动随天线同步旋转。 ➢ 现代的显示器直接把信号数字化成VGA格式信号， 以便外接通用显示器。显示器配有测量物标方位、 距离的装置，以测量物标的方位和距离。
触发脉冲产生器
触发脉冲产生器作用：
➢ 每隔一定时间产生一个触发脉冲，分别送到发射机、 接收机和显示器，使它们同步工作。
脉冲重复频率和周期：
➢ 每秒钟内脉冲重复出现的次数，称为脉冲重复频率。 ➢ 相邻两个脉冲间的时间间隔称为脉冲重复周期。 ➢ 触发脉冲的重复周期应与显示器的测距范围（量程）
相对应。 ➢ 远量程对应的脉冲重复周期长，近量程对应的脉冲
雷达基本组成及各部分作用
雷达基本组成及各部分作用
触发电路：
➢ 其任务是每隔一定时间 （例如1000μs）产生一 个作用时间很短的尖脉冲 （触发脉冲），分别送到 发射机、接收机和显示器， 使它们同步工作。
雷达基本组成及各部分作用
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。
雷达基本组成及各部分作用
接收机：
➢ 由于从天线送来的超高频 回波信号十分微弱，因此， 必须将回波信号放大近百 万倍才行。雷达中的接收 机均采用超外差式接收机， 它把回波信号先进行变 频——变成中频回波信号， 然后再放大、检波、再放 大，变成显示器可显示的 视频回波信号。
测距原理
显示器：
➢ 船用雷达的显示器是一种平面位置显示器。 ➢ 传统的显示器在触发脉冲的控制下产生一个锯齿电
流，在屏上形成一条径向亮线（即距离扫描线）， 用来计时、计算物标回波的距离，同时，这条扫描 线由方位扫描系统带动随天线同步旋转。 ➢ 现代的显示器直接把信号数字化成VGA格式信号， 以便外接通用显示器。显示器配有测量物标方位、 距离的装置，以测量物标的方位和距离。
触发脉冲产生器
触发脉冲产生器作用：
➢ 每隔一定时间产生一个触发脉冲，分别送到发射机、 接收机和显示器，使它们同步工作。
脉冲重复频率和周期：
➢ 每秒钟内脉冲重复出现的次数，称为脉冲重复频率。 ➢ 相邻两个脉冲间的时间间隔称为脉冲重复周期。 ➢ 触发脉冲的重复周期应与显示器的测距范围（量程）
相对应。 ➢ 远量程对应的脉冲重复周期长，近量程对应的脉冲
雷达基本组成及各部分作用
雷达基本组成及各部分作用
触发电路：
➢ 其任务是每隔一定时间 （例如1000μs）产生一 个作用时间很短的尖脉冲 （触发脉冲），分别送到 发射机、接收机和显示器， 使它们同步工作。
航海仪器
其主轴指空间任意方向，这种仪器就叫陀螺仪。
实用陀螺仪，其转子、内环及外环等相对主轴、水平轴以及垂直轴都是对称的，无论
几何形体或质量都是对称的。重心与几何中心相重合的陀螺仪称为平衡陀螺仪。不受任何
外力矩作用的陀螺仪称为自由陀螺仪。工程上应用的都是自由陀螺仪。陀螺仪的转子能绕
一个轴旋转，它就具备了一个旋转自由，也就是具有一个自由度。像图 1-1 所示的陀螺仪，
第二篇 水声导航仪器 第六章 回声测深仪 ...................................................................................................................... 86 第一节 水声学基础 ...................................................................................................................... 86 第二节 回声测深仪原理 .............................................................................................................. 87 第三节 回声测深仪误差 .............................................................................................................. 89 第四节 IES-10 型回声测深仪...................................................................................................... 91 第七章 船用计程仪 .................................................................................................................... 94 第一节 电磁计程仪 ...................................................................................................................... 94 第二节 多普勒计程仪 .................................................................................................................. 96 第三节 声相关计程仪 .................................................................................................................. 99
航海学(航海仪器)
陀螺罗经总结1.陀螺仪定义？陀螺仪：高速旋转的转子及其悬挂装置的总和。
平衡陀螺仪：重心与几何中心重合的陀螺仪自由陀螺仪：不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪 2.陀螺仪特性？定轴性：在不受外力矩作用时,自由陀螺仪主轴保持它的空间的初始方向不变。
进动性：在外力矩作用下,陀螺仪主轴的动量矩H 矢端以捷径趋向外力矩M Y 矢端。
3.动量矩H 大小与外力矩M Y 、进动角速度ωP 之间关系：ωP =， 地球自转角速度的垂直分量ω2是影响自由陀螺仪不能指北的主要矛盾。
陀螺仪在地球上的视运动规律：“北纬东偏、南纬西偏、东升西降、全球一样” 4.在控制力矩作用下陀螺罗经产生等幅摆动，控制力矩使主轴运行轨迹为椭圆； 在阻尼力矩后主轴运行轨迹为衰减的螺旋线，分为：1、水平轴阻尼法（液体阻尼器，如安许茨），稳定位置在北半球指北偏上，南半球指北偏下；2、垂直轴阻尼法（西侧加重物、如斯伯利，电磁控制、如阿玛—勃朗），稳定位置在北东上，南西下。
阻尼因数：又称衰减因数,它表示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度。
通常阻尼因数f 取2.5～4之间,一般为3。
通常罗经约经3个周期的阻尼摆动（约为4小时）才能达到稳定，所以船舶驾驶员一般在开航前4—6小时启动罗经。
4、陀螺罗经误差及其修正：1）纬度误差：产生原因：垂直轴阻尼方式造成（斯伯利、阿玛—勃朗有，安许茨没有）。
修正方法：○1、外补偿法（不回子午面内），○2、内补偿法（回子午面内） 2）速度误差：产生原因：船舶恒向恒速运动造成。
特征：1、所有陀螺罗经都有速度误差，2、船速越大,速度误差越大；。
3、纬度增高时,速度误差增大，4、速度误差随船舶航向而变，航向正北正南时，速度误差最大；航向正东正西时，速度误差为0；修正方法：○1、查表法；○2、外补偿法（安许茨系列）；○3、内补偿法（斯伯利系列、阿玛—勃朗系列） 3）冲击误差：产生原因：船舶作机动航行所出现的惯性力对罗经的影响造成。
《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—06航路资料
❖ 海水无摩擦力和惯性力，外力使海水在 任何时候都处于平衡状态。
（END）
潮汐调和分析简介
2.实际潮汐情况 ❖ 高潮不一定发生在中天时，而是滞后
一定时间（高潮间隙）； ❖ 大潮不一定发生在朔、望日，而是滞
后1～3天（潮龄）； ❖ 各地潮差不等，甚至相差非常悬殊。
相距很近的两个地区可能发生不同性 质的潮汐。
方向：背离月心。
4
地面各点：
大小相等（f1） 方向相同（背离月球） （END）
月球引潮力和月潮椭圆体
3.月球引潮力
月球引潮力=月球引力＋惯性离心力
4.月潮椭圆体
在引潮力的作用下，等深度海水形成了月潮椭圆体（END）
月球引潮力和月潮椭圆体
5.月潮椭圆体特点：
➢ 椭圆体长轴在月、地中心连线上；
➢ 椭圆面所在区域为高潮区；
潮流(Tidal Stream)
➢ 往复流(Alternating Current) ➢ 回转流(Rotary Current) (
高潮(HW)
低潮 (LW)
第一节 潮汐的基本成因和潮汐术语
潮汐的基本成因
1.潮汐产生的动力
天体引潮力天 惯体 性引 离力 心力 （月球*、太阳）
2.平衡潮理论的两个假设
min
max min max
❖潮 差
（E
潮汐的视差不等
产生原因：
地球与月球距离变化{远 近地 地点 点： ：约 约5673个 .7个地地球球半半径径
周期：一个恒星月（约27.3天）
地球与太阳距离的变化{远 近日 日点 点： ：141.57.12110810km8km
周期：一个回归年（约365.24日）
Pn
A3
（END）
（END）
潮汐调和分析简介
2.实际潮汐情况 ❖ 高潮不一定发生在中天时，而是滞后
一定时间（高潮间隙）； ❖ 大潮不一定发生在朔、望日，而是滞
后1～3天（潮龄）； ❖ 各地潮差不等，甚至相差非常悬殊。
相距很近的两个地区可能发生不同性 质的潮汐。
方向：背离月心。
4
地面各点：
大小相等（f1） 方向相同（背离月球） （END）
月球引潮力和月潮椭圆体
3.月球引潮力
月球引潮力=月球引力＋惯性离心力
4.月潮椭圆体
在引潮力的作用下，等深度海水形成了月潮椭圆体（END）
月球引潮力和月潮椭圆体
5.月潮椭圆体特点：
➢ 椭圆体长轴在月、地中心连线上；
➢ 椭圆面所在区域为高潮区；
潮流(Tidal Stream)
➢ 往复流(Alternating Current) ➢ 回转流(Rotary Current) (
高潮(HW)
低潮 (LW)
第一节 潮汐的基本成因和潮汐术语
潮汐的基本成因
1.潮汐产生的动力
天体引潮力天 惯体 性引 离力 心力 （月球*、太阳）
2.平衡潮理论的两个假设
min
max min max
❖潮 差
（E
潮汐的视差不等
产生原因：
地球与月球距离变化{远 近地 地点 点： ：约 约5673个 .7个地地球球半半径径
周期：一个恒星月（约27.3天）
地球与太阳距离的变化{远 近日 日点 点： ：141.57.12110810km8km
周期：一个回归年（约365.24日）
Pn
A3
（END）
天文航海PPT介绍.ppt
哪
此
诵
倾
2、 缺点： 档
（1） 受自然条件限制，不能全天候导航；
货
踌
图
（2） 必须人工观测，计算烦琐； 摊
天文航海发展趋势 梢
1、新的航海仪器的发明使夜间天文观测成为可能，
窗
障
唉
如射电六分仪、夜视六分仪等；
考
琵
2、计算机科学与天文学逐步结合； 津
第一节 天文定位基本概念 捐
一、定位实质
无论采用什么定位方法，都可以归结为求两条以上船位线交点
阳
辕
翱
时圈的球面角 讨
度量：
坛
圆周法：由格林午圈开始沿天赤道向西度量到天
尽
由
绞
黑
体时圈，由0˚~360˚计算，无需命名。
格林时角与地方时角的转换 芦
彻
起算点：格林时角为格林午圈；地方时角为测
膳
焕
撒
者午圈；两者相差一个经度。
屑
1.4 坐标变化情况 葬
赤纬与测者无关；时角与测者有关。
差
庇
惫
好
昆
的问题。
二、天文观测实质 酱
在某一时刻，利用六分仪（专用侧角仪器）观测某一天体的高
趣
噬
侗
可
铁
度（天体与水天线间的垂直夹角），经过一系列的计算，可以
裙
剁
岂
求得一条船位线。如果同时观测了两个天体，则可求得两条船
惧
例
稻
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
跌
位线，该两条船位线的交点就是天文观测船位。根据所观测天
警
裙
掉
与
体高度和观测准确时间求天文船位的问题是天文航海要解决的
航海仪器 GPS课件
原子钟 气象传感器
跟踪站
观测星历 编算注入 与时钟 导航电文
计算误差
主控站
调制 解调器
数据 处理机
高功率 放大器
指令 发生器
数据存储器和外部设备
注入站
15
地面站小结
地面站由跟踪站、主控站和注入站构成。 1、跟踪站－自动跟踪视野内所有卫星，接收卫星
的各种信息，并将测定的信息传送给主控 2、主控站－控制正个地面站组的工作。它根据跟
（7）按测量方法分类：相位法、多普勒法、载 波相位法、干涉法GPS卫星导航仪。
.
8
第二节 GPS卫星导航系统的设置
GPS卫星导航系统是一种测距卫星导航系 统。利用测量多颗高规卫星信号的传播延时、 多普勒频移计算出卫星与用户之间的距离、 距离变化率来精确测定用户在三维空间的位 置、速度和时间参数的卫星导航系统
GPS卫星导航系统（美国，1973研制～ 1993建成6轨24颗）
4
exit next
二、卫星导航系统的特点
（1）不受地理、气象或其它条件限制，可按需要在 各种 轨道上设置。
（2）卫星可见的地球表面称为卫星的覆盖区，只 要少数 几颗卫星就可覆盖全球。卫星离地面 越高，覆盖区越大，覆盖全球所需卫星的颗数越少。
踪站送来的数据对卫星的轨道参数、时间偏差 进行评价，并计算出各卫星星历、卫星原子钟 差、电离层与对流层修正参量，在编制成导航 信息码后，提供给注入站。 3、注入站－将导航信息注入卫星，监视卫星信号。
16
二、 GPS导航卫星网
1.卫星 目前，GPS由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，
等间隔分布在6个轨道平面，轨道倾角55°，两个 轨道在经度上相隔60°，每一轨道面上有4颗卫星。
《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—05天文航海
测者午圈：两天极之间包含测者天顶的半个大圆。 测者子圈：两天极之间包含测者天底的半个大圆。
地球赤道平面无限向四周扩展与天球球面相截所得的大圆，称 天赤道(celestial equator)。
天赤道将天球分为北天半球和南天半球。
通过地心且垂直于测者铅垂线的平面与天球截得的大圆称测者 真地平圈(celestial horizon) 或 地心真地平圈。
Ⅰ
+C
Ⅰ
PG1
PG2
二、 天文航海主要内容
定位
天文航海主要包括两部分内容： 第一部分：观测天体定位 第二部分：观测天体求罗经差
定向 定时
第二节 天球坐标系
天球坐标是确定天体在天空中位置的坐 标系统。
天体位置确定之后，测者与天体之间才 能借助数学方法，即通过球面三角公式 相互联系起来，从而可以解决天文航海 中诸多天文航海上的实际问题。
航海学
课程目录
➢ 球、球面 ➢ 球面上的圆 ➢ 大圆的性质 ➢ 轴、极、极距、极线 ➢ 球面角及其度量 ➢ 圆心角相等的大小圆弧之比
（ TO BE CONTINUED）
课程目录
➢ 球面三角形的定义 ➢ 球面三角形的分类 ➢ 球面三角形的关系 ➢ 球面三角形的性质和成立条件 ➢ 球面三角形的边角函数关系
(local hour angle ，
PNBiblioteka LHA)B Dec ENQ
Z´
´
N 测者午圈和天体时圈 在天赤道上所夹的弧 距称天体地方时角 LHA。
Q
S PS
Z
天体地方时角LHA量
LHA
PN 法分为：
圆 周 法：由测者午
Dec B N 圈开始沿天赤道向西
EN
量至天体时圈，由0
地球赤道平面无限向四周扩展与天球球面相截所得的大圆，称 天赤道(celestial equator)。
天赤道将天球分为北天半球和南天半球。
通过地心且垂直于测者铅垂线的平面与天球截得的大圆称测者 真地平圈(celestial horizon) 或 地心真地平圈。
Ⅰ
+C
Ⅰ
PG1
PG2
二、 天文航海主要内容
定位
天文航海主要包括两部分内容： 第一部分：观测天体定位 第二部分：观测天体求罗经差
定向 定时
第二节 天球坐标系
天球坐标是确定天体在天空中位置的坐 标系统。
天体位置确定之后，测者与天体之间才 能借助数学方法，即通过球面三角公式 相互联系起来，从而可以解决天文航海 中诸多天文航海上的实际问题。
航海学
课程目录
➢ 球、球面 ➢ 球面上的圆 ➢ 大圆的性质 ➢ 轴、极、极距、极线 ➢ 球面角及其度量 ➢ 圆心角相等的大小圆弧之比
（ TO BE CONTINUED）
课程目录
➢ 球面三角形的定义 ➢ 球面三角形的分类 ➢ 球面三角形的关系 ➢ 球面三角形的性质和成立条件 ➢ 球面三角形的边角函数关系
(local hour angle ，
PNBiblioteka LHA)B Dec ENQ
Z´
´
N 测者午圈和天体时圈 在天赤道上所夹的弧 距称天体地方时角 LHA。
Q
S PS
Z
天体地方时角LHA量
LHA
PN 法分为：
圆 周 法：由测者午
Dec B N 圈开始沿天赤道向西
EN
量至天体时圈，由0
《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—07航线与航行方法
(二)大洋航线的选择
(5)气候航线 气候航线是在最短航程航线的基础上,考虑了航行季节的气 候条件和可能遭遇到的其他因素而设计的航线,如航路设计 图和《世界大洋航路》中推荐的航线。 (6)气象航线 气象航线是气象定线公司在气候航线的基础上,再根据中、 短期天气预报,考虑气象条件和船舶本身条件后,向航行船舶 推荐的航线。
(三)选择大洋航线应者虑的因素
(2)海浪 船舶受波浪影响后,产生横摇和颠簸,船速降低,船体遭受很 大的冲击力,使所载货 物可能发生移动,稳性受到影响。波浪还使船首经常没入波 间、船尾时常被抬出水面,产生打空车的现象。同时船首常 常被风浪压向下风偏离航向,不得不经常用较大舵角来保持 航向。较大风浪使船舶安全受到威胁、船员生活受到影响。 因此,在选择航线时,应尽可能地避免穿越大风浪区。 (3)流冰和冰山 鄂霍次克海、北海道南岸局部地区有流冰。冰山多见于大 西洋纽芬兰附近,常出没于欧美航线附近,非常危险,所谓的大洋航行也就是引导船舶跨越大洋的长距离航行。 (—)大洋航行条件的特点 (1)离岸远,航行时间长,气象、海况变化大,一旦遇到灾害性 天气较难避离; (2)受洋流、海浪及海冰影响较大; (3)通常,驾驶员对多变的大洋海区的了解程度不够,往往只 能依赖航海图书资料的介绍与气象预报; (4)水深大,障碍物少,海域广阔,避让条件好,航线有较大的选 择余地。 基于上述的特点,大洋中航行,在保证安全的同时,做到节省 航行时间,对于降低运输成本和减少航行风险具有重要的实 际意义。
大圆航线凸向近极
(三)选择大洋航线应者虑的因素
拟订大洋航线的原则是安全经济,在拟订大洋航线时,主要应 考虑以下几个因素: 1.气象条件 主要应考虑本航次中遭遇大风和灾害性天气的可能性。为 此,驾驶人员对大气环流的一般规律,应当有所了解: (1)世界风带 所谓的世界风带也就是由于受大气环流的影响而形成的行 星风带,由此造成的一般大洋的风是比较有规律的,但随季节 和海区也稍有变化,详见《航海气象与海洋学》。
航海仪器课件：第一章 卫星导航系统
1个字＝30 bit
0.6 s 0.02 s
导航电文有5个子帧组成一个帧，每个子帧10个字，时间6s， 一帧50个字，每个字30个码位，共 1500码位，时间30s，25帧 组成一个主帧，一个主帧就是一份完整的历书，因此GPS导航 仪收集一份完整的历书需12.5分钟。
三 、GPS的定位原理
卫星导航系统
的伪距和误差，若用户时钟无偏差，即可得到用户（GPS天线）
到该颗卫星的真距离。以用户接收到第i颗卫星在空中的位置为
原点，以ri为半径得到一个空间圆球面，用户（测者）必然位于 这个圆球面上，这个圆球面称为用户空间位置圆。若同时利用三
颗卫星即可得到三个用户空间距离位置圆，它们的交点即为用户
的三维空间位置。
L 1 波段（1 575.42 MHz）， P码、CA码和导航数据调制； L 2 波段（1 227.60 MHz）， P码和导航数据调制； 以后增加L 5 （1 176 MHz）
☆ 电源：太阳能、镉镍电池
☆ 卫星钟：原子钟1980.1.6.
☆ 微处理器、存储器、收发机、 监测传感器、应急通信转发 器、 30度波束圆极化天线
卫星导航系统
3. 北斗星卫星导航系统（中国） ★ 2000年发射 2 颗地球静止卫星， 2003年6月正式运营。 ★ 北斗卫星： 地球同步轨道（36 000 km）卫星。 空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道 卫星。2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太 地区，2020年左右覆盖全球。
★ 定位精度： 优于 20 m
★ 特点： 区域、全天候、高精度、连续、近于实时的 定位、导航授时和通讯。
卫星导航系统 4. INMARSAT卫星导航系统（国际海事卫星组织IMO）
★ 利用带有导航舱的INMARSAT的中轨道卫星， 发射GPS信号、DGPS校正值等信息，为全球
教学课件：《航海学》
lesser arc of the equator contained between the prime meridian and the meridian which passes through the point. It is measure from 0ºto 180º on either side of the prime meridian and named East or West.
• The Prime Meridian: This is a semi great
circle on the earth’s surface which runs between the two geographical poles, and passes through an arbitray point in Greenwich. Any semi great circle which runs between the poles is called a meridian. All meridians cut the equator at their mid point at right angles, and all meridians intersect at the poles.
• Those points at which the axis of
the earth’s rotation cuts the earth’s surface.
• The measurement of position
• The great circles used are: • The Equator: A great circle on the
of any meridian contained between the equator and the parallel of latitude through the point. Latitude is named North or South of the equator.
• The Prime Meridian: This is a semi great
circle on the earth’s surface which runs between the two geographical poles, and passes through an arbitray point in Greenwich. Any semi great circle which runs between the poles is called a meridian. All meridians cut the equator at their mid point at right angles, and all meridians intersect at the poles.
• Those points at which the axis of
the earth’s rotation cuts the earth’s surface.
• The measurement of position
• The great circles used are: • The Equator: A great circle on the
of any meridian contained between the equator and the parallel of latitude through the point. Latitude is named North or South of the equator.
航海仪器演示文稿
• 船载航行数据仪配备要求
船舶种类|建造时间 客船或客滚船 3000总吨以上货船 2002-7-1 之后建造 VDR VDR 2002-7-1 之前建造 VDR VDR 或 S-VDR
船载航行数据记录仪的组成:
• • • • 数据处理器 麦克风组 传感器接口及信号处理器 数据保护舱 –保存记录2年以上 –保护舱水下声响信标电池应能供电30天以上 • 报警指示器 • 电源 –双套电源：主电源和应急电源 –备有UPS保护装置，可提供电源2小时以上 • 数据回放设备
LRIT系统的基本工作原理
通信服务提供商 (CSP)
•
通信服务提供商(CSPs) 使用通信协议提供连接 LRIT系统各个部分的服 务，以确保各终端安全 传输LRIT信息 – 船载设备应使用能 够覆盖船舶所有操 作区域的通信系统 进行LRIT信息的发 送 – CSP也可以作为应 用服务提供商（ ASP）提供服务
第一节 现代船舶导航雷达的基本配置
GN33-提供船位 和时间基础数据
AIS
电罗经/THD(艏向发送 器)-提供船舶航向数据
雷 达
VDR-航程 数据记录仪
SDME(速度和航程设 备）提供船舶速度 ECDIS
第二节
现代船舶导航雷达使用性能
雷达的观测性能 雷达的发射能力 雷达的测量精度 雷达的探测性能 目标发现能力 探测距离和分辨率 抗杂波干扰能力 数据处理能力 雷达的操控性能 雷达的避碰性能 ① 目标探测 ② 目标尾迹，过去位置 ③ 雷达跟踪目标能力 ④ AIS报告目标 ⑤ 跟踪目标和报告目标关联 ⑥ 目标报警 ⑦ 试操船等 雷达的导航性能
第二节 船载航行数据记录仪的操作，检验与管理
船载航行数据记录仪操作
• • • 驾驶员对VDR/S-VDR的正常运行负有管理责任，负责保证系统正常运行 ，对设备的相关报警及处理结果应在航行日志或相关的设备记录簿中予以 详细记录。 配置操作 运行操作 1. 操作控钮的基本操作
航海学课件(完整版)
第一篇航海学地文航海航海学是一门研究船舶如何安全、经济地从一个港口（地点）航行到另一港口（地点）的实用性学科。
航海学主要研究下列课题：1．拟定一条安全、经济的航线和制定一个切实可行的航行计划。
2．航迹推算，包括航迹绘算和航迹计算两种方法。
航迹推算是指根据船上最基本的航海仪器（罗经和计程仪）所指示的航向和航程，结合海区内的风流要素和船舶操纵要素，不借助外界物标或航标，从某一已知船位起，推算出具有一定精度的航迹和某一时刻的船位的方法。
它是驾驶员在任何情况下，求取任何时刻的船位的最基本的方法，也是陆标定位、天文定位和电子定位的基础。
3．测定船位（简称定位），包括陆标定位、天文定位和电子定位三种。
陆标定位是指观测海图上标有准确位置的，并可供目视或雷达观测的山头、岛屿、岬角、灯塔等显著的固定物标与本船的某一（某些）相对位置关系，如方位、距离和方位差等，从而在海图上确定本船船位的方法和过程。
陆标定位一般可分为方位定位、距离定位、方位距离定位和移线定位等。
天文定位是指在海上利用航海六分仪观测天体（太阳、月亮和部分星体）高度来确定船舶位置的一种定位方法。
电子定位是指利用船舶所装备的无线电定位系统的接收机来测定本船位置的一种定位方法。
目前，普遍使用的有GPS定位系统和罗兰C定位系统。
船舶航行中，要求航海人员尽一切可能随时确定本船的船位所在。
这样，才可能结合海图，了解船舶周围的航行条件，及时采取适当、有效的航行方法和必要的航行措施，确保船舶安全、经济地航行。
航迹推算和定位是船舶在海上确定船位的两类主要方法。
4．航行方法，研究在各种航海条件下的航行方法，如沿岸航行、狭水道航行和特殊条件下的航行等。
为了研究上述课题，航海学还必须包括航海学基础知识和航路资料等基本内容。
其中，航海学基础知识主要包括坐标、方向和距离，以及海图两大部分内容；航路资料主要包括：潮汐与潮流、航标与《航标表》和航海图书资料等内容。
第一章坐标、方向和距离第一节地球形状和地理坐标一、地球形状航海上船舶和物标的坐标、方向和距离等，都是建立在一定形状的地球表面的，要研究坐标、方向和距离等航海基本问题，必须首先对地球的形状和大小作一定的了解。
《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—03航迹推算
04
有风流航迹绘算
海图作业内容及步骤
TC ①
CGα B ③ ②
CG C
⑤ ④1200 104’.0
（6）进行正确的海图标注。
SL
α
A
β
γ
1000
80’.0 CG 255°GC280°(ΔG+1°-11°β-
04
有风流航迹绘算
例：某船:1000时位于A点，计程仪读数12′.0，陀罗航向060°，陀罗差+1°，测得北风 4级，风压差取5°，水流流向000°流速3Kn，1100时计程仪读数为24′.0，计程仪改正 率ΔL+2%，作图求1100船位及推算航迹向。
线，可量取航迹向CG ; （6）按规定标注航线。
04
有风流航迹绘算
3.已知计划航迹向CA，
计程仪航程SL或计程
仪航速VL和风流资料，
求真航向TC和推算船
CA
位EP。 （先流后风）
①
A
海图作业内容及步骤
（1）从推算起点A画出计划航迹向CA ；
04
有风流航迹绘算
CA
海图作业内容及步骤
①
（2）从推算起点A画水流矢量AB ；
目录
CATALOG
0 1
第一节 航迹绘算
0 2
第二节 风流压差的测定
0 3
第三节 航迹计算
航迹 推算
第一部分
第一节 航迹绘算
教学内容
航迹绘算
1
航迹绘算简介
2 风流对船舶航行的影响
3 无风流航迹绘算 4 有风流航迹绘算
教学目标
1
理解航迹绘算主要解决的两个问题及有关概念
理解风与风压差、流与流压差、风流和压差对船舶航
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图1－14
主轴在方位上的变化
图1－15
主轴在高度上的变化
陀螺仪视运动
陀螺仪视运动
陀螺仪的视运动规律
北东南西, 东升西降
指北端升降角速 度:
1Y 1 sin
水平偏移角速度矩施加
下重式罗经的控制力矩 重心G低于其几何中心 O约a=8mm
动量矩 指北
转子
陀螺球
控制力矩施加
陀螺罗经误差
误差： ➢ 船舶真航向TC与罗经航向GC之间的差角。 ➢ 罗北（NG）与真北（N）差角。 分类： ➢ 1. 原理误差：纬度误差、速度误差、冲击误差、
摇摆误差 ➢ 2. 安装（固定）误差：基线误差
陀螺罗经误差
纬度误差
斯伯利系列r
r
M D tg M
H2
M
阿玛
勃朗系列r
r
KZ tg KY
陀螺仪特性
定义：高速旋转的对称钢体（转子）及保证转 子自转轴（主轴）能指空间任意方向的悬挂装 置的总称。
陀螺仪特性
定轴性：不受任何外力矩作用的自由陀螺仪的 主轴将保持其初始空间方位不变。
进动性：在外力矩M的作用下，3自由度陀螺 仪主轴动量矩H矢端将以捷径趋向外力矩M矢 端作进动。
陀螺仪特性
航海仪器
航海仪器 课程目录
第一节 陀螺罗经 第二节 船用磁罗经 第三节 船用回声测深仪 第四节 船用计程仪 第五节 卫星导航系统 第六节 船舶自动识别系统 第七节 船舶航行数据记录仪 第八节 船舶远程识别与跟踪系统 第九节 综合驾驶台系统
第一节 陀螺罗经
陀螺仪特性 陀螺仪视运动 控制力矩施加 阻尼力矩施加 陀螺罗经误差 安许茨罗经 斯伯利罗经 阿玛勃朗罗经
向 上的视运动
陀螺罗经误差
速度误差
在上图中根据V1=V3,有
V cosC
(1
VE Re
) rv
VN Re
rv
Re
1
V
sin Re
C
V cosC
阻尼力矩施加
安许茨系列——水平阻尼
安许茨系列罗经在稳定位置时有
M
u3 u3
u3
u3 u3
H
u3 u3 u3
u3
W
M
稳定位置：
r
r
0
H2
M C
r
H E
阻尼力矩施加
斯伯利系列——垂直阻 尼
斯伯利系列罗经是在陀螺马达 外壳上方偏西放一阻尼重物的 直接阻尼法产生垂直轴阻尼力 矩。
阻尼力矩施加
斯伯利系列——垂直阻尼
进动公式 当H、M和 p 相互垂直时，有
进动公式
p
M H
X
H
Z
pz
O
Y
My
（1）M＝0，即无外力矩时，自由陀螺仪表现为稳定性；
（2）M≠0，即有外力矩时，自由陀螺仪表现为进动性； （3）M作用在OY轴上，则 作用在OZ轴上；当M作用在
OZ轴上，则 作用在OY轴上。
陀螺仪视运动
自由陀螺仪在地球上的视运动
主轴指北端作椭圆摆动一周所需的时间称为等幅摆动周期（或称椭圆 运动周期、无阻尼周期）。其大小为
T0 2
H 2 Me cos
H
M1
等幅摆动周期T0与罗经结构参数H、M及船舶所在地理纬度φ关,而与主 轴起始位置无关α当罗经结构参数H、M确定后, T0随纬度增高而增大。
为了消除摆式罗经的第一类冲击误差,在罗经设计纬度φ0上必须使T0=84.4min, 此时的T0。称之为舒拉周期。
MY
Y
阻尼力矩施加
斯伯利系列——垂直阻尼
斯伯利系列罗经在稳定位置时有：
M
r
u3 u3 u3 u3
H
W
M
稳定位置： r
KZ KY
tg
r
H2 KY
u3
u3
u3 u3
u3
r
H
E
阻尼力矩施加
阻尼曲线
阻尼因数： f
1 2
3 4
n n1
阻尼因数表示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度
，通常在2.5~4之间
下重式罗经自动找北
控制力矩施加
液体连通器式罗经控制力矩施加
控制力矩施加
液体连通器式罗经自动找北
控制力矩施加
电控式罗经自动找北
Z
自由陀螺仪，动量矩指北
电磁摆、水平力矩器产生控
制力矩
X
放大器
垂直力矩器 放大器
H
O
电磁摆
Y
水平力矩器
控制力矩施加
施加控制力矩后指北端运动轨迹
控制力矩施加
等幅摆动周期
采用电气解算装置，计算出纬度误差并输出按纬度变化的电信号 送力矩器，对罗经施加补偿力矩使主轴回到子午面，从而根本上消除 误差。
实际采用内补偿法施加补偿力矩的方法有两种： ① 垂直轴OZ施加补偿力矩，如斯伯利MK37型罗经。 ② 水平轴OY施加补偿力矩，如电磁控制式罗经。
陀螺罗经误差
速度误差
船舶作恒速恒向航行时 ，罗经主轴的稳定位置 与罗经在静止基座上主 轴的稳定位置之间在方 位上的偏差角。
斯伯利系列罗经在稳定位置时有：
M
r
u3 u3 u3 u3
H
W
M
稳定位置： r
r
MD M H2 M
tg
u3
u3
u3 u3
u3
r
H
E
阻尼力矩施加
阿玛勃朗系列——垂直
阻尼
Z
阿玛-勃朗系列罗经采用电磁 摆和垂直力矩器的间接阻尼法 产生阻尼力矩。。
X
N
放大器
垂直力矩器 放大器
水平力矩器
H O S
电磁摆
阻尼力矩施加
阻尼的目的：
➢ 将等幅运动变为减幅运动，最后衰减至子午面 上的某个稳定位置，以实现稳定指北。
阻尼的方法：
➢ 压缩长轴法——水平轴阻尼法（安许茨） ➢ 压缩短轴法——垂直轴阻尼法（斯伯利、阿玛
勃朗）
阻尼力矩施加
安许茨系列——水平阻 尼
安许茨系列罗经液体阻尼器由 固定在陀螺球主轴两端的两个 相互连通的液体容器组成，内 充高粘度硅油。容器内液体流 动滞后于主轴俯仰约四分之一 个自由摆动周期。当罗经主轴 自动找北时，主轴的俯仰使两 个容器中的液体数量不相等， 多余液体的重力在陀螺球水平 轴产生阻尼力矩。
H2
KY
由r 可知，采用垂直轴阻尼的陀螺罗经，其主轴指
北端的稳定位置（在方位上）不在子午面内，而是偏离
子午面一个角度，这个角度称为纬度误差。
陀螺罗经误差
消除：
➢ 外补偿法（机械补偿法） 根据误差公式，采用机械解算装置求出纬度误差的数值和符号，
移动航向基线或转动刻度盘，从而在罗经示度中消除误差，而罗经主 轴稳定位置不变，仍偏离子午面。 ➢ 内补偿法（力矩补偿法、电气补偿法）
陀螺罗经误差
速度误差
船舶运动速度产生新的牵连动分量
VVEN
V cosC V sin C
船舶在地球上牵连动角速度在地理坐标中的分量
N
1
VE Re
W
VN Re
Z0
2
VE Re
tg
陀螺罗经误差
速度误差
航速的北向分量
西向 ω
船舶所在的水平面
的北半部向下偏转
主轴向 西偏离一个
方位角
陀螺仪主轴产生