利用GPS卫星定位技术对疏浚工程船舶进行施工定位2014123172449779.doc

利用GPS卫星定位技术对疏浚工程船舶进行施工定位 摘 要：结合疏浚工程施工，论述利用GPS先进技术对疏浚工程船舶进行施工定位效果良好。 　　关键词：工程；疏浚船舶；GPS原理； 　　Abstract ：This paper expounds that construction positioning for dredging vessels by GPS advanced technique can achieve good effect in combination with dredging engineering construction. 　　Key words ：engineering ； dredging vessel ； GPS principle ； positioning 　　随着科学技术的发展，GPS卫星定位系统现已成为全球广泛应用的定位手段，它以全球性，全天侯，准确，可靠和高效率等优点被测量与施工所采用。结合1999～2002年横门出海航道整治工程H2标施工定位实践，探讨如何利用GPS卫星定位进行施工。 　　1、工程概况 　　横门出海航道整治工程H2标段位于珠江口自广东省中山市的中山港起至伶仃洋国际航道#3，#4灯标止，全长48km ，中山港至横门口l0km ，口门内有1过渡性浅滩，口门外有烂山，二茅和淇澳3处浅滩。H2标的主要施工任务是二茅浅滩的航道疏浚，该地段的滩顶水深在4. 0m左右。 　　根据招标文件要求，需投入4m3抓斗船，绞吸挖泥船，必要时可投入耙吸式挖泥船等设备，完成整个施工生产任务。 　　竣工后的工程标准：全潮通航3 000t海轮；航道建设标准尺度为：水深6. 0m ，航道底宽120m ，弯曲半径580m ，总工程量187万m3.二茅浅滩疏浚段水域开阔，航道轴线离岸太远，采用以往的施工方法很难完成此任务，根据这特殊的施工环境，选择采用数台GPS200实时差分GPS对疏浚施工船舶进行定位。 　　2、GPS的工作原理 　　差分GPS之所以能获得高精度的定位数据，是因为在已知位置设一基准（固定）站，通过GPS接收卫星信号监测GPS的系统误差，并按规定的时间间隔把误差校正量等数据通过无线数据链播发出去，移动站利用收到的信息，对GPS观测值进行校正，以消除星历误差，星钟误差，大气层延迟差等公共误差。 　　基准站对每颗在视场的GPS卫星进行连续跟踪测量，在ti时刻测得的伪距为di（i为卫星编号），而基准站ti时刻至卫星的距离可算出为pi ，则伪距改正数为：△di = pi - di.由于△di是随时间不规则变化的，因此还要将伪距的变化率传给移动站。基准站将时标，伪距改正数，伪距变率和卫星数据龄期AODE组成l串电文，通过无线数据链向移动站广播。发AODE的目的是为了保持基准站和移动站使用同一龄期的星历，以消除卫星星历误差和星钟误差。 　　Port Waterway Engineering Total 355 No18 Aug. 2003移动站接收到差分电文后，对GPS测得的伪距进行改正，获得高精度的位置。移动台的计算机用于采集GPS的位置数据，并通过后处理，绘成坐标图，显示定位实时动态位置，起到导航作用。 　　3、用于施工定位的主要设备及GPS的主要技术指标 　　3.1 疏浚船舶用于定位的主要设备疏浚船舶用于定位的主要设备有：GPS，电子罗经，电脑和导航软件。 　　3.2 GPS的主要技术指标 　　（1）8通道并行GPS接收机，重捕获时间只要几秒钟； 　　（2）实行导航定位平面位置精度：±1m ； 　　静态相对定位精度：≤±（5mm + lppm）； 　　（3）作用距离： 40km（与通讯条件有关）； 　　（4）差分发射间隔：2s ； 　　（5）位置水深采集速率：1次/ s ； 　　（6）电源：11∽14V直流电； 　　（7）功耗：基准站静态功耗为5W ，电台发射功耗为25W ，移动站静态功耗为5W ； 　　（8）主机体积及质量：体积：210mm×90mm×150mm ；质量：3kg. 　　4、利用GPS进行施工定位 　　首先在某一已定坐标点上设立基准站，然后在各施工船舶上设立移动站。由于每个地方所采用的坐标系不一样，导航软件可直接对采集的经纬度数据进行一级或二级坐标系转换成为当地坐标系。电子罗经以及因GPS天线的位置与实际要定位的点的平面位置之间的误差都可以通过固定差校正或天线偏差校正，将各种误差消除。 4.1 基准站的设立 　　4.1.1 基准站位置及接收机的选择横门出海航道整治工程的施工工况：海面宽阔，战线较长。在选择GPS接收机设备时，本着经济，实用，可行的目的，选用符合工程技术要求的国产GJ200测量型GPS单频接收机，该机的数据链用UHF频段。而UHF是直达波，所以，基准站选择设在较开阔