船舶无线电导航

船舶无线电导航

船舶无线电导航，是航海中利用无线电波测定船位和引导船舶沿预定航线航行的技术，又称无线电航海。无线电导航是根据无线电波的传播特性，测量地面，包括外层空间的导航台发射的无线电波参数，如频率、振幅、传播时间或相位，求得船舶相对于导航台的几何参数，如角度、距离、距离差或距离和，从而建立船位线，实现船舶定位和导航。

简介

无线电波的基本传播特性为：在理想均匀介质中按直线传播，传播速度为常数；在两种介质的界面会产生反射。无线电导航同其他定位、导航方法相比的优点是：全天候，定位精度和可靠性较高，作用距离较远，因而在导航技术中愈来愈占重要地位。但是无线电导航必须依靠导航台的信息，易受自然或人为干扰，并且难免发生故障，因此不能完全代替航迹推算、陆标定位和天文定位（见天文航海）等基本方法。

实现船舶无线电导航是依靠由导航台(岸台)和船上无线电导航设备构成的船舶无线电导航系统。船舶无线电导航系统按作用距离可分为近程(50～100海里)、中程(300～600海里)、远程(约1500海里)和超远程（5000海里以上）等导航系统。目前国际通用的有无线电测向系统、康索尔、罗兰、台卡、奥米加、

海军导航卫星系统等。这些导航系统一般都是航海和航空兼用，但各有特殊要求。雷达为另一类无线电导航系统，是自备式的集信号发射和接收于一体的系统，在海上主要用于探测和避让（见航海雷达）。与雷达配合使用的雷达应答器、雷达指向标通常归入航标。

发展概况

20世纪20年代以来，无线电导航的发展大致经历了三个阶段：①20～40年代，用无线电测向系统逐渐替代岸上的无线电测向站和直接提供方位信号的旋转式无线电指向标导航。这时期发展的无线电导航系统主要是方位系统，属近中程，提供的位置线为大圆弧（岸测船）或恒位线（船测岸），在近距离可当作直线。②40～60年代,无线电双曲线导航系统蓬勃发展,提高了船舶定位精度。1943年美国建成中程系统罗兰-A；1944年英国建成中近程系统台卡；在此基础上，50年代末美国建成远程系统罗兰-C，并研制超远程系统奥米加。40年代中期德国研制成中远程方位系统桑尼，并由英国发展为更完善的康索尔。这些系统作用距离大大增加，可提供较高的定位精度。③60～80年代，全球性导航系统迅速发展，并进一步提高了船舶定位精度。美国于1964年建成“海军导航卫星系统”供军用，1967年开放供民用。该系统覆盖全球，精度高，但不能连续定位。70年代美国开始研制一种可连续定位、精度更高的卫星导航系统，称为全

球定位系统，计划于80年代后期建成投入使用。奥米加系统经过20多年的建设，其最后一个发射台于1983年正式投入使用。微处理机的应用促进了系统设备的组合化和导航定位的自动化。将几种导航系统的船舶设备所提供的定位信息，用微处理机加以组合处理，从而提高了船舶定位精度。这种以微处理机为核心组成整体的导航设备构成组合导航系统组合定位与自动制定航线、自动避碰操作、自动保持航向相结合，构成综合导航系统（见船舶驾驶自动化）。这一时期，近程高精度定位系统也得到进一步发展。近年来，还发展了近程甚高频无线电测向系统，与雷达配合使用，可在与对方用甚高频无线电话通信时，测定其方位，在岸上的交通管理中心还可测定其位置，以方便识别。

分类

无线电测向定位

用无线电测向系统测定船舶与已知岸台之间的无线电方位

角以实现定位。无线电测向系统由船上的无线电测向仪和岸上的无线电指向标组成。工作频率约300千赫。在船上用无线电测向仪测定的无线电指向标方向为大圆方位，所得船位线为恒位线。在海图上可看到：地面两点间的大圆方位线和恒位线各处于其恒向线一侧,在一定距离范围内基本对称（图1）。一般船和岸台距离在30～40海里以内，恒位线和大圆方位线基本合一，可直接用测得的大圆方位从岸台画出船位线；距离在150海里以内,可

将大圆方位修正大圆改正量后得出的恒向线当作恒位线使用，仍可利用岸台画出船位线，引起的误差不会超出测向本身存在的方位误差。

无线电测向的观测误差在通常情况下约为±2°。此外，还存在与电磁波传播特性有关的测向误差，包括海岸效应、夜间效应和无线电自差。无线电自差是由于船体金属的二次电磁场引起的，其改正方法和改正磁罗经自差相似，即先用测向仪内的自差补偿器消除，再按一定舷角间隔测定剩余自差，列出自差表，作为改正之用。

无线电测向的作用距离短，定位精度较低，但测向仪具有其他导航仪器所没有的功用。它能引导船舶对着遇难信号方向赴援。测向仪是国际规定的1600总吨以上从事国际航行的船舶必须安装的航海仪器，而且是除雷达以外唯一必须安装的无线电导航仪器。目前在世界各地设立的无线电指向标有1000多座。

康索尔定位

利用康索尔测定船位。康索尔的意译为扇形无线电指向标。工作频段为200～400千赫。它是一种旋转式无线电指向标，由3根发射天线(一根康索尔定位中央天线和两根旁侧天线)组成。旁侧天线电流相位的180°突变，形成两个交叉重叠的多瓣形方向特性，同时分别发射“点”和“划”信号(图2)。在两个方向

特性相交的方位上形成“点”、“划”信号强度相同的等信号方向。在一个周期内（1分钟或1／2分钟），旁侧天线电流的缓变使等信号方向旋转一定的角度(9.6°～14.6°)。用普通收信机就能接收康索尔信号。计数等信号方向出现前的“点”或“划”信号的数目，可求得方位。

利用康索尔测定方位的误差约为0.3°～0.4°。昼夜可靠作用距离为350海里。夜间在350～500 海里范围内，因受天波干扰，定位精度下降。康索尔定位精度不高，它的最重要特点是无需专门的接收设备。现有康索尔台都分布在北大西洋和北冰洋区域，主要用于飞机和小船的导航。

罗兰定位

利用罗兰接收机测定两个或两个以上罗兰台对的时差以确定船位。罗兰属脉冲距离差系统，即脉冲双曲线导航系统。罗兰一词是英语远程导航long-range navigation缩成字LORAN的音译。目前国际通用的有罗兰-A和罗兰-C两种。

①罗兰-A：又称标准罗兰。由3个岸台组成1个台链，其中一个主台，两个副台。主副台距离一般为200～400海里。主台分别与副台结成台对,3个台的发射频率相同，但两台对的脉冲重复频率不同，副台在接收到主台脉冲后，经过一定的时间延迟，再发射副台脉冲。