上海海事大学 船舶 电子导航信息系统练习题答案整理.docx
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上海海事大学船舶电子导航信息系统练习题答案整理
1.GPS导航系统由哪几部分组成，各自作用?
131
空间段、地面段、用户设备
空间段：
接收地面监测和控制系统提供的数据和轨道参数，向用户发射信号地面段：
向卫星提供一系列的数据描述为性运动及轨道参数；监测卫星沿着预定轨道运行；保证各个卫星与GPS系统时间同步以及监控卫星上各个设备的工作状况
用户设备：
用户设备即GPS接收机，是接收GPS卫星信号进行导航的设备。
2.GPS卫星导航系统共由几颗卫星构成卫星网?
船舶利用其定位至少需几颗卫星?
GPS卫星导航系统卫星轨道高度、倾角、周期是多少?
卫星信号频率有几种，各为多少？
130
GPS卫星导航系统共由24颗卫星构成卫星网,船舶利用其定位至少需4颗卫星；GPS卫星导航系统卫星轨道高度是20183KM、倾角55°、周期是约12小时（717.98min）卫星信号频率有2种，分别为L11575.42MHz和L2
1227.60MHz
3.试述GPS导航系统定位的基本原理。
135
定位原理:
xx星历：
计算出xx发出信号时的位置
传播xx：
计算出xx与用户的距离
传播xx、光速、多普勒频移：
计算用户的三维运行速度；用第四颗卫星来计算用户时钟偏差；用户位置方程应包含三维空间和用户时钟偏差。
4.简述GPS卫星导航仪的主要功能135。
（1）显示定位的经度、纬度
（2）显示导航数据：
航速、航向、至航路点操舵航向和距离、航行时间、偏航
（3）能储存航线设计和航路点编号及其经纬度
（4）位置更新时间约1s。
（5）导航数据更新时间约3-5s。
（6）报警：
偏航、守锚监视、到达航路点的范围、接收机故障等。
（7）能够设置一些参数：
HDOP，二维（2D）定位，三维（3D）定位。
（8）变换使用测地系：
一般有WGS84东京（TOKYO）、北美（NAD72）
（9）接口功能：
采用NMEA数据格式。
（10）xx信息：
xx号，方位，xx，工作状态，信噪比。
（11）星座预报。
（12）三维定位中，高度的精度正常允许在±50m内波动。
5.GPS导航系统的定位误差来源？
139
1、用户距离误差：
（1）xx误差
（2）信号传播误差
（3）接收机噪声
2、几何误差
3、速度测量误差
4、海图标绘误差
卫星误差有星历表误差、卫星钟剩余误差和群延迟误差；信号传播误差有电离层折射误差、对流层折射误差和多径效应；接收机噪声有导航仪通道间偏差、导航仪噪声及量化误差
6.AIS系统具有哪些基本功能?
164
1、识别船只；
2、协助追踪目标；
3、简化信息交流；
4、提供其它辅助信息以避免碰撞发生。
5、实现船舶信息远距离传输和管理7.试述DGPS的工作原理及可以消除或减小哪些误差。
145
工作原理：
是利用已精确知道三维坐标的差分GPS基准台，求出伪距修正量或位置修正量，将这个校正量实时或者事后送到用户GPS卫星导航仪，对用户的测量数据进行修正，提高GPS定位精度。
DGPS可以消除或减小的误差是公共误差：
卫星剩余钟差、星历表误差、电离层误差、SA政策
8.画出船载AIS台站的组成框图，说明各部分作用；171
（1）外置GNSS接收机：
为船载AIS提供时间参考UTC，以便所有AIS台站发射同步，避免信息冲突。
（2）两个VHF接收机和一个VHF发射机：
VHF接收机：
能同时在AIS1和AIS2频道同时接收数据
DSC接收机:
在CH70频道运行，接收轮询指令和其它该频道上的信息。
VHF发射机：
能运行在所以海上VHF频道；能应答CH70的协商资讯。
（3）天线和电源：
天线由发射机和三个接收机共同使用；电源为AIS设备提供所需电源。
（4）信息控制器：
管理AIS设备所有组件的功能
（5）内部完整性测试部件：
连续的或者以某种合适的时隙与台站所有其它部件同时运行。
（6）信息显示接口：
为能够发射船舶相关信息，收集船舶各种传感器的信息。
（7）最小显示和键盘与显示设备：
是船舶AIS的必备组件，能设定和操作设备和显示信息
请参照课本171的图更加准确
9.简述自组织时分多址技术（SOTDMA）技术。
167
（1）自组织时分多址技术是动态自组织预约时隙，即当某艘船报文预约占用某一时隙，只能占用该时隙4帧，到第四帧时，必须释放该时隙给其他船预约，本身再计算预约其他时隙。
（2）SOTDMA协议主要应用自主和连续工作模式，提供了一种无需基站介入便可迅速解决时隙寻址冲突的接入算法。
（3）所有AIA台站均可在每一个可供选择时隙间隔中各自挑选时隙发送子帧。
当某个AIS台站发送时，其他移动用户均应该处于接收状态。
10.船用AIS发送导航信息的种类与组成？
173
静态数据：
海上移动服务识别码、呼号船名、IMO号码、船长与船宽、船舶类型、定位天线位置
动态数据：
船位、UTC时间、对地航向、对地速度、首向偏转率、航行状态
航次相关数据：
吃水、危险货物、目的地ET
A、计划航线
安全与xx相关消息：
所有AIS船载设备都能接收和发送安全与安保消息
11.如果目标只在雷达上显示,而AIS无信息显示的可能原因有哪些？
1801、目标没有装载AIS
2、目标xxAIS故障或关闭
3、传播条件,如xx有更好的作用范围
4、本船AIS由于安装不当造成故障
5、目标发射错误的位置数据
12、解释ECDIS、EN
C、SENC的含义。
ECDIS：
电子海图显示与信息系统,是符合有关国际标准规范、能够作为纸海图等效物的电子海图系统。
是一种有足够备份系统，能视为符合《SOLAS公约》要求的最新海图的航行信息系统，可有选择地显示SENC信息及航行传感器的位置信息来帮助航海人员设计航线和监控航程。
ENC：
标准电子海图就是符合国际水道测量组织相关标准的电子海图矢量数据，简称电子导航图（ElectronicNavigationChart，ENC）。
ENC是指在内容、结构和格式均已标准化，由经政府授权的水道测量机构发布，专为ECDIS使用的数据库。
SENC：
系统电子导航图（SystemElectronicNavigationChart，SENC）是通过适当的方法由整个ENC内容及其各次更新的无损转换而成，是ECDIS为恰当使用ENC而对ENC进行变化形成的一个数据库。
13、SENC的基本显示（Displaybase）层级包含哪些主要内容。
基本显示的信息是永久保留在ECDIS显示器上，不能被消除，包括
1.海岸线（xx）；
2.本船的安全等深线（safetycontour）；
3.安全等深线所定的安全水域里的孤立危险物，其水下深度小于安全等深线的水下深度；
4.安全等深所定的安全水域里的孤立危险物，例如固定物体及上方的电线；
5.比例尺、量程和真北符号；6.水深和高程单位；7.显示模式。
14、简述ENC的不同更新方案及特点。
（1）手动更新。
手动更新是指操作人员手工将信息键入ECDIS。
特点：
适用于手动更新的电子海图更新信息，通常是未经格式化的，不能由机器加以辨识的临时或预告性的信息，如纸质的航海通告、无线电航行警告和增强群呼叫信息等。
因此，手动更新存在非实时性的问题。
（2）自动更新。
自动更新是指不经操作人员介入即可在ECDIS内部将更新信息填充到SENC中的更新过程。
自动更新包括了半自动更新和全自动更新。
特点：
半自动更新是需要人为介入才能在更新数据存储介质（如光盘、软盘等）和ECDIS之间建立连通渠道，对SENC进行自动更新的方法。
在确认或接收过程完毕后，ECDIS即可自动处理更新信息并传送给SENC。
与手动更新相似，同样存在非实时性的问题。
全自动更新是不必任何人介入，通过无线电通讯方式，即可使更新信息被ECDIS实时接收并更新SENC数据的方法。
在确认或接受过程完毕后，ECDIS即可自动处理更新信息并传送给SENC。
全自动更新最大的优点就是实时性好。
15、ENC海图数据质量的分级类型和各自的质量标准。
置信区ZOC
A1
A2
B
C
D
U
用途
航海总图
大洋图
沿岸图
进港图
港湾图
靠泊图测量精度
5m
20m
50m低低且不可靠
？
？
？
质量标准
所有重要的海底特征已检测（非常高精度测量）所有重要的海底特征已检测（高精度测量）
预计没有图上为标明危险特征，但可能存在（标准测量）预计有深度异常（不完整的海图）
预计有大的深度异常（不可靠海图）
质量未经评估（未测量）
量程/海里
1000-200
100-60
48-24
18-8
6-2
1.5-0.1比例
<1:
4999
1:
3500-1:
4999
1:
900-1:
3499
1:
22000-1:
899
1:
4000-1:
24999
>1:
4000代码
123456
16.ENC单元的不同用途分类及代码；
16、采用ECDIS进行航线设计的基本流程
（1）显示频幕切换“全屏”或“设计”屏幕模式
（2）调整海图，以显示同时包含航线出发、目的地海图
（3）隐藏所有旧的航线，创建一个空白航线画面
（4）在航线起始、目的地通常区域开始标会航路点
（5）选择航线的不同“恒向线”或大圆航法
（6）放大到合适比例，已修改起始和完成的航路点
（7）考虑环境因素、预计偏移及避碰风险确保航路有足够的偏航余量
（8）检查置信区或者源数据图表
（9）设置“安全水深”、“安全等深线”
（10）执行系统“航线检查“
（11）一旦检查到报警及核实
（12）增加相关附加信息及手工修正
（13）重复检查距离
（14）保存航线
18、什么是ECDIS的航线检测（Routecheck），基本要求是什么？
xin109航线检查：
实际检测航线避免风险，ECDIS把计划航线周围所有相关连目标的相关属性，与本船安全航行的数据进行比较。
对航线检查的一般要求：
（1）计划航线不能造成搁浅
（2）计划航线不能造成与海面上或海面下的浮动或固定物标或障碍物的碰撞
（3）必须考虑船舶或多或少会偏离几何学上的航线（XTD限制）
（4）
19.使用航路监控功能，在船舶开航前有何要求？
（1）首先确认海图数据完整与更新的可用性与状态；
（2）检查ECDIS与连接设备的正常运行；
（3）完成ECDIS的基本设置：
传感器的选择，适当的显示方式，合适的安全值和报警参数；
（4）激活预定的经核实的计划航线。
20航路监控中的报警种类与作用
1、偏航报警：
考虑航行经济化和安全，设置一个偏航带，当船舶航行船位离开偏航带区域，给予航行警告和指示。
2、船舶穿越安全等深线警报：
航线中的航段跨越了安全等深线，提醒检查确认
3、穿越禁航区域报警：
航线中的航段进入了限制航行区域，给出报警信息。
4、穿越浅水区：
航线中的航段进入了小于设置的安全等深线水域，提醒检查确认
5、临近危险物：
航线附近的沉船、障碍物、浮标等小于设置的安全距离，提醒检查确认。
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