光电 912 （ KGP-912 ）船用卫星导航仪运行与维护

光电 912 （ KGP-912 ）船用卫星导航仪运行与维护

九江职业技术学院电子工程系

《船舶通信导航设备运行与维护》课程讲义 2


KGP-912 型船用卫星导航仪的实际运行

本实训的目的在于通过训练 KGP-912 型卫导仪在航海中的实际应用，使学生掌握一般船用卫导仪的实际应用技能。任务载体为 KGP-912 型卫导仪，实训场景模拟实船应用，教学形式包括投影、课件、场景模拟、小组实践、分组讨论、现场考评等，同时准备了丰富的教学资源。GPS 卫导仪定位与导航功能强大，涉及操作步骤较多，为了便于学生循序渐进地学习与教学组织，遵循由简入繁的智育教育递进模式，将本任务具体分解为三个子任务来开展教学。

一、 KGP-912 型船用卫星导航仪操作面板认识


1 ．操作面板及按键作用KGP—912 型卫导仪显示器及操作面板如图 3.1 所示。


2. 操作面板按键及其基本作用简介各按键名称及其基本作用如下所示：

MODE模式键 (MODE) ；可选用 NAV1( 导航 1)NAV2 ， NAV3 ， PLOT （标绘）模式

MENU菜单键（ MENU ）；调出系统菜单

CLR清除键（ CLR ）；清除错误数据，暂停报警声音

ENT输入 / 确认键（ ENT ）；清除错误数据，暂停报警声音输入 / 确认键（ ENT ）确认输入并存储

EVN事件键（ EVN ）；存储现在事件位置

CTRS对比度（ CTRS ）；调整屏幕对比度（八级）


SEL选择键（ SEL ）；选择每一置定项目

MOB人员落水键（ MOB ）；启动人员落水功能，紧急存储当时船位

PWR DIM

电源 / 亮度键（ PWR/DIM ）；开电源、改变显示亮度

PWR DIM

电源 / 亮度键（ PWR/DIM ）；开电源、改变显示亮度

2/N 3

4/W

1

5 6/E

7 8/S 9

0

数字 / 经纬度名称键（ 0~9 ； 2/N 、 4/W 、6/E 、 8/S ）；调出存储航路点；输入数字；选择东、西经度及南北纬度

光标移动键（上、下、左、右方向键）；在屏幕上按箭头所指方向移动光标


二、 KGP-912 型船用卫星导航仪基本操作

1 ．开机：按 PWR/DIM 键。2 ．关机：按 OFF 键超过两秒，应先关机再关船电电源。3 ．调亮度：每按一下 PWR/DIM 改变亮度，共三级可调。4 ．调对比度：每按一下 CTRS 键改变一级，共八级可调。5 ．标绘操作标会操作的功能在于改变屏幕显示导航信息的方式，如改变屏幕显示的比例尺、屏幕滚动方式、开启或关闭某些标绘功能等。通过标会操作，使用者可以更好地浏览屏幕上的导航信息。


（ 1 ）改变比例尺改变比例尺操作见图 3.2 所示。

操作步骤如下：① 按 MODE 键显示 PLOT 模式；② 用上、下方向键将光标移到比例尺的行（见图）；③ 按 SEL 键选取所需比例尺。每按一次改变一档比例尺，比例尺有 0.

025nm( 默认 ) 、 0.05 ， 0.1 ， 0.2 ， 0.5 ， 1 ， 2 ， 5 ， 10 ， 20 n

m 。


（ 2 ）移动屏幕当船舶移动到屏幕边缘时，可通过该操作手动将船重移到屏幕的任意位置？（一般移动到屏幕下沿附近）；但当船移出屏幕后， GPS 卫导仪总是能自动跳回屏幕中心继续显示。操作步骤如下：① 按 MODE 键，显示 PLOT 模式；② 按上、下方向键，使光标不在第一行；③ 按 2/N 、 8/S 、 6/E 、或 4/W 键即可移动屏幕。


（ 3 ）标绘设置菜单在标绘显示（ PLOT ）状态，可对其设置菜单进行设置，以启用或关闭某些标绘功能。见图 3.3 所示。


操作步骤如下：① 进入设置菜单a ）按 MODE 键，显示 PLOT 模式；b ）按上、下方向键，将光标移动到“ SETUP” 字符上；c ）按 ENT 键，进入设置菜单。② 启用或关闭相应标绘功能（初始设置均为关闭— OFF ）进入设置菜单后，用上、下方向键将光标移动到相应标绘功能项上，再用左、右方向键选取相应 ON （开启）或 OFF （关闭）相应功能。这些功能开关包括：现在船位（事件）显示开关，航路点显示开关、比例圆显示开关、航向线显示开关、航迹标绘间隔（时间或距离）调整开关、暂停航迹标绘开关、取消航迹显示开关。③ 退出设置菜单：屏幕下方有相应提示，即再按一次 MODE 键，则可退出设置菜单。


6 ．系统菜单设置操作KGP-912 型卫导仪系统菜单设置功能用于对接收机进行各种初始化设置，为使该接收机正常工作，充分发挥其定位与导航功能，这种设置是必不可少的。按一下 MENU 键（菜单键），即可进入图 3.4 所示（ a ）的系统菜单设置界面。

KGP-912 型卫导仪在系统菜单模式时，可以设定：

（ a ）系统菜单设置界面（ b ）航路点设置（ c ）差分 GPS 设置


（ d ） GPS 设置（ e ）修正量设置（ f ）航线航行设置

（ g ）报警设置（ h ）计算设置（ i ）初始化设置


（ j ）接口设置

（ 1 ）航路点（ WAYPOINT ）（见前述航路点设置）。（ 2 ）差分 GPS （ DGPS ）。（ 3 ） GPS ：包括显示 GPS 卫星状态（ GPS MOINITOR ）；定位模式（ FIX MODE ）：二维（ 2D ）或三维（ 3D ）；变换测地系（ DATUM ）：共有 83种，一般采用 WGS-

84 ；天线高度（ ANT.H ）；设置卫星偏角下限值（ ELV MASK ）。

（ 4 ）修正量（ COMPENSATION ）：包括位置修正量（经、纬度、劳台 C 、台卡修正）；磁罗经修正（ MAG.C ）：自动 AUTO ，手动 MANUAL ；输入时区（ TIME ）；显示本地时间，东经为“ +” ，西经为“ -” 。


（ 5 ）航线航行（ TOUTE ）（见前述航线航行）。（ 6 ）报警（ ALARM ）（见前述报警）。（ 7 ）计算（ CALAUATION ）：包括两航路点间距离与方位计算（ 2 POINT ）；经纬度转化罗兰位置线计算（ L/L→LOP ）。（ 8 ）初始化设置（ INITIAL ），包括：① 平均因素（ AVERAGE ），以消除位置、速度、方位的波动：可选择 1 ， 2 ，3 ， 4 ， 5 ， 6 ， 7 ， 8 ， 9 档。 1 为高档， 9 为低档。② 速度和距离单位（ UNIT ）：可选择海里 nm ，公里 km ，法定里 sm 。③ 天线高度 /深度单位（ ALTDEPTH ）：可选择英尺（ ft ），拓（ fm ），米（ m ）。④ 航行模式（ SAIL MODE ）：可选择大圆航线（ GREAT CIRCLE ）和恒向线（ RHUMB LINE ）。⑤ 现船位坐标（ POSITION ）：可选择纬度经度 L/L ，罗兰位置线 LOP 。⑥ 纬度经度最小单位（ L/L UNIT ）：可选择 .01和 .001 。⑦ 链设置（ CHAIN ）：格式为 0000-0-0 ，视链状态而定。


（ 9 ）接口设置（ INTERFACE ）：包括输入数据端口选择（ IN CONNECT ），有 DATA1和 DATA3 两个接口可供选择； I/O口的初始化（ FORMAT ）；输出端口（ NM

EA—0183 ）初始化设置。限于篇幅，此处不对各项设置的具体内容及意义进行详细讨论，读者在进行实际操作时应充分查阅资料，结合航海相关知识来加以熟悉。


三、 KGP-912 型船用卫星导航仪基本操作的有关知识

1 ． GPS 卫导仪的启动早期的 GPS 卫星导航仪的启动通常分为日常启动、热启动和冷启动三种，而近期生产的 GPS 卫星导航仅需按下电源键即可启动。（ 1 ）日常启动船舶在营运航行或停泊期间，日常的关机称为日常启动。由于 GPS 卫星导航仪已存储关机前的数据（包括经度、纬度、历书等），并且时钟在运行，日常启动时只需按下电源键，卫星导航仪即能自动定位。


（ 2 ）热启动如果船位变化不大于某个数值或某时间以内进行过通电接收（按具体仪器的说明书进行），卫星导航仪已收集历书，进行启动，称为热启动。热启动时，只需按下电源键使参数振荡器加热（最多 20min ）后， G

PS 卫星导航仪即可自动定位。（ 3 ）冷启动指 GPS 卫星导航仪安装后第一次启动或超过热启动的范围，该 GPS 卫星导航仪没有通电接收卫星信号进行定位，再进行启动称为冷启动。冷启动时，有的接收机须进行初始花输入。冷启动后， GPS 卫星导航仪需搜索卫星，重新收集历书，最多 30min （不同的机型，该时间不同）以后，才有初始船位数据更新。冷启动时初始化输入如下：


① 核对年、月、日和时间，如果当时不符，应重新输入；② 输入概略船位的经、纬度； ③ 置定 HDOP 数值，一般置于 10 （二维修定位使用）；④ 输入天线高度（二维修定位使用）；⑤ 置定测地系，使卫星导航仪计算所用的测地系坐标尽量接近所使用的海图的测地系坐标；置定所在区时；⑥ 置定各种报警范围或距离；⑦ 时间输入误差不超过 15min （或者 1h ，请参阅仪器使用说明书）；⑧ 经、纬度输入误差应不超过 1° （或者 10° ，请参阅仪器使用说明书）；HDOP 的数值关系到卫星导航仪定位的精度，由于 HDOP随着卫星与测者的运动而变化，若 HDOP 的数值置定太小，则定位机会就少，因为定位时 HDO

P值大于所置定的数值时， GPS 卫星导航仪就报警而不作 GPS 更新位置。一般 HDOP 数值范围在 00~99之间，


2 ．差分 GPS （ DGPS ）差分 GPS （ DGPS ）就是把高精度的 GPS接收机安装在位置准确测定的地点组成基站。基站接收 GPS 卫星信号所测定的位置和本站已知位置相比较求得位置测定误差或伪距测量误差，并将这些误差作为校正值向四周空间发播。基站附近的 GPS 用户接收机收到来自基站的校正信号，修正自身的 GPS测量值，从而大大提高定位精度。3 ． NMEA-0183 数据输出端口美国国家海事电子协会（ NMEA ）是一家专门从事海洋电子设备方面研究的民间机构，它制定了关于海洋电子设备之间的通信接口和协议的 NMEA 标准。 NME

A-0183 数据标准解决了不同品牌、不同型号的 GPS接收机之间实现任意连接的接口问题。 NMEA-0183 标准对数据串、通信协议的定义做了具体的规定。


4 ．有关海上航线的知识（自学内容）　海上航线是指船舶在两地间的海上航行路线。航线在广义上是指沟通两地的路线，一般以起迄点命名，如中国至加拿大的中加航线、上海至温州的申温航线；狭义上是指具体的航迹线，包括画在海图上的计划航线。每个航次的具体航线，应根据航行任务和航行地区的地理、水文、气象等情况，以及船舶状况拟定。世界主要的国际海运航线有大西洋航线、太平洋航线和印度洋航线。三大洋

的航线通过苏伊士运河（或好望角）、巴拿马运河（或麦哲伦海峡、合恩

角）和马六甲海峡（或巽他海峡）连接起来，形成一条环球航线。

http://www.wiki.cn/wiki/%E8%8B%8F%E4%BC%8A%E5%A3%AB%E8%BF%90%E6%B2%B3

http://www.wiki.cn/wiki/%E5%B7%B4%E6%8B%BF%E9%A9%AC%E8%BF%90%E6%B2%B3


海上航线分类方法有许多中，在几何上可分为恒向航线、大圆航线、混合航线。恒向航线：与经度线等角相交的航线，又称等角航线。恒向航线在地球表面为螺旋曲线，逐渐趋近于地极。但它在墨卡托海图上表现为直线，对海图作业和航行操舵都方便。恒向航线虽不是最短航线，但在低纬度或在不太长航程如近海、沿岸航行时都采用。大圆航线：沿着大圆弧的航线，是地面两点间距离最短的航线，适用于航程较长、跨越纬度较高、航向接近东西方向情况下的大洋航行。大圆航线与各经度线的交角都不相等。沿大圆航线航行，除沿赤道或经度线外，必须不断改变航向，操舵不便。实际上是按一定经度间隔 , 如 5° 或 10° ，或按一天或半天的航程将大圆航线分为若干段，每段仍按恒向航线航行。


混合航线：大圆航线和限制纬度线或恒向航线混合使用的航线。限制纬度是指在某些季节或地区船舶不宜超过的纬度。设限制纬度线是为了限制船舶进入存在冰山和恶劣天气的高纬地区。理想的最短混合航线是首尾两段航线为分别通过起迄点并与限制纬度圈相切的大圆弧，中段为两切点之间的限制纬度圈。图 3.5 为中国至加拿大的航线示意图，可供比较参考。


5 ．使用 GPS 卫星导航仪的注意事项（ 1 ） GPS 卫星导航仪，根据卫星电文件定时跟新历书。若提供的历书的时间已隔很久，或定位误差明显偏大，则应按操作步骤清除历书及内存，并且进行初始化操作。进行初始化输入时应输入时间（误差不超过 15min ）、推算船位（经纬度输入误差不超过 10 ）、 HDOP值（一般置 10 ）、天线高度（二维定位时）、测地系（尽量接近所使用海图的测地系）、区时及各种报警范围或距离。（ 2 ）不同的 HDOP值，有不同的定位精度，一般 HDOP值置于 10左右为好。若 HDOP 的实际值超限，则 GPS 导航中断。利用 GPS 卫星导航仪二维定位，党 HDOP太大时，误差有发散趋势。 HDOP 的使用请参考所用接收机的说明书。（ 3 ）当有多颗卫星定位或 HDOP ， HDOP 超限时，可自动或人工选择 GPS

星座。最佳选星原则是选择 4颗（三维定位）或 3颗（二维定位），仰角满足要求（ 5°< 仰角 < 85° ）、空间几何图形能使几何精度因子 GDOP值最小的一组卫星，船载 GPS 卫星导航仪通常值 HDOP=10 。


（ 4 ）选择合适的运动状态。定点定位时，工作状态置于“静止”；慢速航行时，工作状态置于“低状态”；高速航行或摇摆剧烈时，工作状态置于“高状态”。工作状态不同，滤波作用各异。（ 5 ）利用卫星状态显示（例如信号强度）可自动或人工启用或停用某颗卫星。（ 6 ）卫星每天约提前 4min 经过某一地区上空。

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