论GPS在航海导航领域的应用及存在问题
倪春花（61010102）
（东南大学，南京 , 2111）
摘 要： GPS（全球卫星定位系统）具有精度高、可连续导航、抗干扰能力较强等特点，克服了TRANSIT系统的局限性，在航海导航中发挥了跨时代的作用。航海应用是GPS导航应用的最大用户,分类标准繁多，通过对不同分类的简单介绍了解GPS对航海导航领域的重大影响。随着高科技技术的不断发展，GPS的普及同时也带来了的问题，对此中国在攻克技术难关的同时正在致力于建设自己的卫星导航，以期从根本上摆脱受制于人的局面。
关键词: GPS；航海导航；应用；
Discussion on the application and problems of
GPS in marine navigation area
Chunhua Ni
(Southeast University, Nanjin , 2111)
Abstract: Global Position System which has played a very important role in marine navigation area can provide high accuracy,
continuous navigation and strong anti-jamming ability. These features overcome the restriction of TRANSIT system. There is no doubt that navigation is the biggest user of GPS with various classifications. We can realize the great impact of GPS on marine navigation through the brief introduction to different kinds of application. With the continuous development of high technology, the popularization of GPS leads to some problems of national security as well. To solve these problems, China is hammering at developing a satellite navigation system of our own so that we can get rid of the restriction of the USA. key words: GPS; marine navigation; application; national security
引言
GPS（Global Positioning System）即全球卫星定位系统，
由空间系统，地面控制系统和用户三部分组成,能够实现二维定位和二维测速，或三维定位和三维测速，具有全球、全天候、实时、高精度定位的优点，起着保证航海安全和的重要作用。GPS航海导航用
户繁多，不同的分类方式体现了不同方面的作用。为了保证最小航行交通冲突，提高日益拥挤的航路的利用效率和交通运输效率，节约能源，通过GPS选择最合适的航道和方式是明智的选择。
国际上现在普遍使用的导航系统是美国在2001
年全面开放的GPS系统。中国作为GPS设备行业的后来者，虽然具有很强的生产成本优势，但是在系统方案选择、电路设计和系统设计等核心技术方面还是缺乏有经验的工程师。随着科学技术的不断发展，各国越来越多的利用高精尖技术获取他国，这严重威胁到了我国。因此中国工程师面临的很大的挑战就是如何设计出具有精度高，稳定性好，使用简易，抗干扰能力强等特点的不依赖于美国GPS系统的导航系统。随着中国北斗导航卫星的发射，我们似乎看到了曙光。
1. GPS航海导航应用及其分类
航海导航是GPS导航中占比最大的应用。按不同的标准可以将这些应用进行不同的划分。按航路类型分，GPS航海导航可以分为：远洋导航、海岸导航、港口导航、内河导航和湖泊导；按导航系统的功能划分可以分为：自主导航、港口管理和进港引导、航路交通管理系统、跟踪监视系统、紧急救援系统和GPS/声纳组合用于水下机器人导航。表1 不同功能导航系统的特点及适用范围比
较 类型 特点 适用范围 自主导仅向用户提供位置、航速、航五种航路的任航 向和时间信息（包括海图航迹何一种，海面湖显示），不需通信系统 面和内河上航行的任何船舶 港口管需要双向数据/话音通信，港港口/码头的船理和进区情境/海图显示，精度要求舶调度管理，进港引导 高（采用差分GPS和其他增强港船舶引导，确技术满足） 保港口/码头航行的安全和秩序
航路交需要卫星通讯系统支持（如近海和内陆河通管理INMARSAT） 航路上的船舶系统 导航和管理 跟踪监根据具体使用对象，有些需要海上巡逻船、缉视系统 给出导航参量和双向数据/语私艇及各种游音通讯（如缉私艇），有些不船，特别是私人必给出导航参量仅需单向数游艇用于防盗 据通讯（如私人游艇防盗） 紧急救需要双向数据/语音通讯，要适用于所有五援系统 求响应时间快，定位精度高。 类航路，用于搜寻和救援各种海面、湖面和内河上的遇险、遇难船舶和人员 GPS/声需要GPS和声纳技术，视觉系水下管道铺设纳组合统 和维修，水文测用于水量以及其他海下机器下作业，远洋捕人导航 捞，渔船作业引导 各种航海安全要求的共同目的就是为了保证最小
的航行交通冲突，在航路日益拥堵的情况下提高利用效率，保证航行安全，提高交通运输效益，节约能源。
2. GPS与问题 2.1 误区的解释
现在很多人觉得科技那么发达，像谷歌卫星地
图都可以免费提供清晰度相当高的实地影像服务，山川地貌、平房高楼、公路铁路都可以看得很清楚，卫星定位也在逐步大量用于商业服务，地理数据应该不是什么秘密，GPS的普及不会泄露国家的地理秘密信息。
这其实是一个误区。军事、科研所需要的是包括平面坐标、海拔高度等的具体数据，只有这样才能确定目标和位置，在军事上才有命中目标的实用价值。但是其实谷歌提供的只是俯视角度的影象图，并不包括具体数据。所以国家地理的具体数据是国家秘密，窃取数据对会造成威胁。
2.2 严重事例
2006年，在日本国土情报技术研究所所长大林成行的带领下，他们私自在距和田机场不到100米的一户居民的房顶上架设了一台GPS定位设备作为固定站，另一台GPS接收机作为流动站，精确地获取了该区域地理位置的具体数据。
2010年4月，日本综合地球环境学研究所派遣了四个日本人私自到西北部的艾比湖一带进行非法测绘。他们携带GPS在艾比湖一带采集地理数据，引起了当地警方的注意。国家测绘部门介入调查后发现，他们已经采集到了25个点的地理数据，违反了中国有关外国人在中国境内进行测绘的法律规定，四人被限期离境，并处以罚款。
类似的事例每年都在发生，有被及时发现并制止的，但肯定也有很多没有发现从而导致数据泄露的情况。这需要引起有关部门的高度重视，因为这关系到的重大问题。完善补充相关的法律，对这些不法行为进行威慑和惩治，同时在国际上表明我们的立场和态度，不放弃在必要时刻采用武力手段的权利。
2.3挖掘机带来的隐患
我国挖掘机行业中，安装和使用挖掘机专用的GPS智能服务系统越来越普遍。挖掘机专用的GPS智能服务系统具有三维精确定位、远程传输各种数据信息、以及远程锁车等功能。如果在那些在我国国土上正在施工的挖掘机上大量安装由外方控制的GPS智能服务系统，将对我造成重大隐患，这些安装在挖掘机上的GPS智能服务系统极有可能成为泄露我重要战略情报内容的装置。并且由于GPS智能服务系统具有远程锁车功能，控制者随时可能使大量工程陷入瘫痪。由于支持系统的服务器安置在国外，所有采集到的数据全部传送到国外，经过处理或过滤后的一小部分数据再传回中国，这是违反中国法律的严重事件，应引起其他企业重视。
3. 研发系统保障 3.1背景
现在普遍使用的导航系统是美国在2001年开放的GPS导航系统，虽然商业应用的时候大部分项目是免费的，但欧洲（伽利略系统）、俄罗斯（格洛纳斯系统）还有我国（北斗系统）都在加紧开发自己的导航系统。
3.2 自主研发卫星导航系统的重要战略意义
随着社会信息化进程的不断加快，卫星导航系统在、国家商业应用等方面的作用正在日益增大。现在全球通用的美国GPS系统的确给人们的生活带来很大的便利，但是这也存在一个问题，如果只是一昧依靠美国提供的系统，那么首先美国可以很方便的获取各个国家的地理数据等机密。再者美国提供给其他国家的和它自身应用的肯定存在一定差距，不可能毫无保留把最核心最有技术含量的东西无偿贡献，它必须保证自己在这一方面的领先地位。
北斗卫星导航系统总设计师孙家栋认为：和平时期可以用GPS，但在应对“不可控局势”，“必须未雨绸缪”，发展本国的卫星导航系统。即便是在和平时期，美国对各国开放的精度并不一样。在这样的情况下各国竞相研发自己的系统就势在必行了。只有研发出属于自己的系统，才能掌握主动权，不受制于美国。中国和建设的基本立足点是“自主，自力更生”，中国正在紧张有序的研发自己的导航系统——北斗系统。
在涉及到核心部位，核心数据、核心技术只能靠自己研发。研发成功后的定位导航系统，将来不管是军用还是民用，不管是发展国家的经济，还是维护，导航系统未来都具有很重要的战略意义。
3.3 北斗系统的研发进程和面临的困难
1994年，“北斗”卫星导航导航工程在中国启动；
2000年10月试验系统第一个卫星被送入轨道；2003
年5月，第三颗作为备用的北斗卫星发射成功。这三颗卫星组成一个完整的试验系统，从此中国成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2010年以后我国进入了密发射时期，保持在每年4颗的频率。为什么这么急着把目标数量的卫星发射完毕？因为各国都在研发自己的导航系统，但总的同步空间是有限的，所以很明显存在空间分配和通信频率的分配问题。对于伽利略系统和北斗系统申请的重叠的频段，国际的仲裁办法是谁先发射谁用。所以及早发射北斗卫星，让北斗导航系统尽早投入使用是刻不容缓的事情。
4总结
不可否认，GPS导航系统的普及给人们的生产生活带来了很大的便利。与此同时，我们必须看到其存在的安全隐患，意识到自主研发卫星导航系统的必要性和紧迫性。北斗卫星导航系统的投入使用将对我们整个国家的安全提升起到巨大的作用，它关系到我们国家的安全，国家的经济发展。“自主，自力更生”是我国改革和建设的基本出发点，我们必须贯彻实施。
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