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新導(dǎo)航系統(tǒng) GPS與聲納結(jié)合

[ 07-12-19 21:21 ]  太平洋汽車網(wǎng)  來源: 其他    責(zé)任編輯: lidu

  如果你開車不認(rèn)路,有車載GPS幫你引路;翱翔在無垠藍(lán)天,GPS就是飛機(jī)駕駛員的“眼睛”;行駛在茫茫大海里,GPS指引你回家的路。

  全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)現(xiàn)在對于人們來說,是再熟悉不過了。汽車、飛機(jī)、航船,只要是與定位和導(dǎo)航有關(guān)的,GPS上天入地,無處不在。但是,再強(qiáng)大的東西也有它所不能抵及的地方。由于無線電波無法穿透水下,對于廣大的海洋水下空間,衛(wèi)星定位技術(shù)卻不能直接使用。

  然而,“十五”國家863計劃項目“差分GPS水下立體定位系統(tǒng)研制”的成功,開發(fā)出了我國第一套水下高精度導(dǎo)航和定位系統(tǒng),填補(bǔ)了我國在此領(lǐng)域的空白,這一成果可望實現(xiàn)全球陸地、空間和海洋的一體化無縫導(dǎo)航。

  GPS技術(shù)和聲納技術(shù)的完美結(jié)合

  20世紀(jì)70年代,GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的開發(fā)為地球裝上了“千里眼”,它使整個地球表面以及地球的大部分外部空間實現(xiàn)了全天候定位、導(dǎo)航,廣泛應(yīng)用在交通運(yùn)輸、地形測圖、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)等諸多領(lǐng)域。

  一旦擁有GPS,浩瀚天際任你游。但令人遺憾的是,多年來水下卻成了GPS的“盲區(qū)”。由于無線電波無法穿透水,特別是海水,所有衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)在海洋水體內(nèi)部“失靈”。因此,衛(wèi)星定位系統(tǒng)不能直接滿足江河、湖泊、海洋等水下導(dǎo)航和定位的需求。

  “盡管無線電波不能夠在海水中傳播,但是,聲音信號在海水中確有很好的傳播特性。通過水聲信號在水中的傳播,可以實現(xiàn)水下定位、導(dǎo)航、探測等!表椖拷M副組長、中國測繪科學(xué)研究院副院長程鵬飛說,將GPS技術(shù)和聲納技術(shù)結(jié)合起來,開發(fā)適用于廣大的海洋內(nèi)部空間的導(dǎo)航、定位系統(tǒng),可以實現(xiàn)全球陸地、空間和海洋的一體化無縫導(dǎo)航。

  自15世紀(jì)意大利藝術(shù)家、科學(xué)家達(dá)芬奇利用聲管聽到水中的聲音以來,聲納技術(shù)發(fā)展至今已有500多年的歷史!霸缙诘穆暭{接收機(jī)功能比較簡單,只是把應(yīng)用于雷達(dá)和無線電通訊信號處理技術(shù)移植到聲納系統(tǒng)中,因此并沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用!背贴i飛說,近年來,隨著微電子技術(shù)、信號處理技術(shù)的發(fā)展,聲納技術(shù)有了長足進(jìn)展。

  但是,把GPS技術(shù)和聲納技術(shù)結(jié)合起來,這在國內(nèi)還是頭一回。“國外有幾個國家有這方面的研究,但實行技術(shù)封鎖,我們沒有資料可以參考和借鑒!

  為攻克這樣一個全新而又極其重要的交叉學(xué)科領(lǐng)域,2002年中國測繪科學(xué)研究院與中國船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所共同承擔(dān)了“差分GPS水下立體定位系統(tǒng)”的研制開發(fā)。

  中國測繪科學(xué)研究院的優(yōu)勢在大地測量,而中國船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所的優(yōu)勢是水聲工程,強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,集成創(chuàng)新為項目的成功研制奠定了基礎(chǔ)。

  2004年,水下GPS系統(tǒng)經(jīng)在浙江省千島湖進(jìn)行的試驗表明,對于水深45米左右的水域,系統(tǒng)的水下定位精度為5厘米,測深精度為30厘米,水下授時精度為0.2毫秒,且測量誤差不隨時間累積。

  這是繼美國、德國和法國之后,我國科學(xué)家自主研制開發(fā)的精度好、功能強(qiáng)、自動化程度高的水下GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)的成功研制,打破了發(fā)達(dá)國家對水下高精度定位技術(shù)的壟斷,填補(bǔ)了我國在水下高精度定位導(dǎo)航和水下工程測量領(lǐng)域的空白。正因為這個項目的開創(chuàng)意義,被兩院院士評為“2004年全國十大科技進(jìn)展新聞”。

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