Navigační zařízení se může velmi lišittypy a modifikace. Existují systémy navržené pro použití na otevřeném moři, jiné jsou uzpůsobeny pro masy uživatelů, kteří používají navigátory mnoha způsoby pro účely zábavy. Co jsou to navigační systémy?
Co je to navigace?
Термин "навигация" имеет латинское происхождение.Slovo navigo znamená „plachtění na lodi“. To znamená, že zpočátku to bylo vlastně synonymum pro přepravu nebo přepravu. Ale s vývojem technologií, které usnadňují navigaci lodí na oceánech, s příchodem letectví, kosmické technologie, tento výraz významně rozšířil rozsah možných interpretací.
Сегодня под навигацией подразумевают процесс, при kde osoba řídí určitý objekt na základě jeho prostorových souřadnic. To znamená, že navigace sestává ze dvou postupů - jedná se o přímé řízení a nesprávné kalkulace optimální cesty objektu.
Typy navigace
Klasifikace typů navigace je velmi rozsáhlá. Moderní odborníci rozlišují své hlavní odrůdy:
- automobil;
- astronomické;
- bionavigace;
- vzduch;
- prostor;
- moře;
- radionavigace;
- satelit;
- pod zemí;
- informační;
- inerciální.
Některé z výše uvedených typů navigacejsou úzce propojeny - hlavně kvůli společnosti použitých technologií. Například navigace v automobilu často zahrnuje nástroje specifické pro satelit.
Existují smíšené typy, v nichžsoučasně je využíváno několik technologických zdrojů, například navigační a informační systémy. V nich mohou být klíčové zdroje satelitní komunikace. Konečným cílem jejich zapojení však bude poskytnout potřebným informacím cílové skupiny uživatelů.
Navigační systémy
Samostatný typ navigačních formulářů,zpravidla se jedná o systém se stejným názvem. Existuje tedy navigační systém pro automobily, námořní, vesmírný atd. Definice tohoto pojmu je také přítomna v expertním prostředí. Navigační systém je v souladu se společnou interpretací kombinací různých typů zařízení (a případně softwaru), které vám umožňují určit polohu objektu a také vypočítat jeho trasu. Sada nástrojů se zde může lišit. Ve většině případů se však systémy vyznačují přítomností následujících základních složek, jako například:
- karty (obvykle v elektronické podobě);
- senzory, satelity a další jednotky pro výpočet souřadnic;
- nesystémové objekty, které poskytují informace o geografické poloze cíle;
- analytická jednotka hardwarového softwaru, která poskytuje vstup a výstup dat a připojuje první tři komponenty.
Zpravidla struktura různých systémůpřizpůsobené potřebám koncových uživatelů. Některé typy řešení mohou být zdůrazněny ve směru softwaru nebo naopak hardwaru. Například navigační systém Navitel, oblíbený v Rusku, je většinou software. Je určen pro širokou škálu občanů, kteří vlastní různé druhy mobilních zařízení - notebooky, tablety, chytré telefony.
Satelitní navigace
Jakýkoli navigační systém vyžaduje prvnícelkem, určení souřadnic objektu - obvykle geografické. Historicky byly lidské nástroje v tomto ohledu neustále vylepšovány. Nejmodernějšími navigačními systémy jsou dnes satelity. Jejich struktura je představována kombinací vysoce přesného vybavení, z nichž některé jsou umístěny na Zemi, jiné rotují na oběžné dráze. Moderní satelitní navigační systémy jsou schopny vypočítat nejen geografické souřadnice, ale také rychlost objektu a směr jeho pohybu.
Prvky satelitní navigace
Mezi relevantní systémy patří následujícízákladní prvky: satelitní konstelace, pozemní jednotky pro měření koordinace orbitálních objektů a výměnu informací s nimi, zařízení koncových uživatelů (navigátory) vybavené nezbytným softwarem, v některých případech další vybavení pro aktualizaci geografických souřadnic (věže GSM, internetové kanály, majáky) atd.).
Jak funguje satelitní navigace
Jak funguje satelitní navigacesystém? Jeho práce je založena na algoritmu pro měření vzdálenosti od objektu k satelitům. Ty jsou umístěny na oběžné dráze s prakticky žádnými změnami v jejich poloze, a proto jejich souřadnice vůči Zemi jsou vždy konstantní. V navigátorech jsou vložena odpovídající čísla. Vyhledáním satelitu a připojením k němu (nebo několika najednou) zařízení určí jeho geografickou polohu. Hlavní metodou je zde výpočet vzdálenosti k satelitům na základě rychlosti rádiových vln. Obíhající objekt posílá na Zemi požadavek s mimořádnou přesností v čase - k tomu se používají atomové hodiny. Poté, co obdržel odpověď od navigátoru, satelit (nebo skupina takových) určí, jakou vzdálenost se radiové vlně podařilo urazit za určité časové období. Rychlost pohybu objektu se měří podobným způsobem - pouze měření je zde poněkud komplikovanější.
Technické potíže
Zjistili jsme, že satelitní navigace je největšíperfektní metoda pro určení geografických souřadnic dnes. Praktické použití této technologie je však spojeno s řadou technických obtíží. Který například? Zaprvé, jedná se o heterogenitu rozdělení gravitačního pole planety - ovlivňuje to polohu satelitu vůči Zemi. Atmosféra je také charakterizována podobnou vlastností. Jeho heterogenita může ovlivnit rychlost rádiových vln, což může vést k nepřesnostem v odpovídajících měřeních.
Další technickou výzvou je signál,vysílané ze satelitu do navigátoru je často blokováno jinými pozemními objekty. Výsledkem je, že plné využití systému ve městech s vysokými budovami může být obtížné.
Praktické použití satelitů
Satelitní navigační systémy najdou nejvíceširoký rozsah aplikací. V mnoha ohledech - jako prvek různých obchodních rozhodnutí civilní orientace. Může to být jak domácí zařízení, tak například multifunkční navigační mediální systém. Kromě civilních aplikací využívají satelitní zdroje také zeměměřiči, kartografičtí specialisté, dopravní společnosti a různé státní služby. Satelity se aktivně účastní geologové. Zejména je lze použít pro výpočet dynamiky pohybu tektonických zemních desek. Satelitní navigátory se také používají jako marketingový nástroj - s pomocí analytických metod, v nichž existují metody určování polohy, společnosti provádějí průzkum na své klientské základně a například zasílají cílenou reklamu. Vojenské struktury samozřejmě používají také navigátory - ve skutečnosti vyvinuli největší navigační systémy dnes, GPS a GLONASS - pro potřeby americké armády a Ruska. A to není vyčerpávající seznam oblastí, kde lze satelity používat.
Moderní navigační systémy
Jaké navigační systémy dnes fungujímezi stávajícím nebo pod nasazením? Začněme tím, který se objevil na globálním veřejném trhu dříve než jiné navigační systémy - GPS. Jeho vývojářem a majitelem je Ministerstvo obrany USA. Zařízení, která komunikují prostřednictvím satelitů GPS, jsou nejběžnější na světě. Hlavně proto, jak jsme řekli výše, byl tento americký navigační systém uveden na trh před moderními konkurenty.
Aktivně získává na popularitě GLONASS.Toto je ruský navigační systém. Patří zase ministerstvu obrany Ruské federace. Byl vyvinut, podle jedné verze, přibližně ve stejných letech jako GPS - na konci 80. let - na počátku 90. let. Na veřejný trh byl však uveden teprve nedávno, v roce 2011. Stále více výrobců hardwarových navigačních řešení implementuje podporu GLONASS do svých zařízení.
Předpokládá se, že seriózní konkurence pro GLONASSa GPS se může skládat z globálního navigačního systému Beidou vyvíjeného v Číně. Pravda, v tuto chvíli funguje pouze jako národní. Podle některých analytiků může získat globální status do roku 2020, kdy bude na oběžné dráze uveden dostatečný počet satelitů - přibližně 35. Program vývoje systému Beidou je relativně mladý - byl zahájen až v roce 2000 a první satelitní čínští vývojáři zahájili svou činnost 2007 m.
Pokuste se držet krok s Evropany.Navigační systém GLONASS a jeho americký protějšek mohou v dohledné budoucnosti vstoupit do konkurence s GALILEO. Evropané plánují do roku 2020 rozšířit satelitní konstelaci na požadovaný počet jednotek orbitálních objektů.
Mezi další nadějné projekty navývoj navigačních systémů lze poznamenat indickými IRNSS a také japonskými QZSS. Pokud jde o první široce inzerovanou veřejnou informaci o záměrech vývojářů vytvořit globální systém. Předpokládá se, že IRNSS bude sloužit pouze území Indie. Program je také docela mladý - první satelit byl vypuštěn na oběžné dráze v roce 2008. Očekává se také, že japonský satelitní systém bude používán především v rámci národních území rozvojové země nebo v jejich sousedství.
Přesnost polohování
Výše jsme zaznamenali řadu problémů souvisejících sfungování družicových navigačních systémů. Mezi hlavní, které jsme jmenovali - umístění satelitů na oběžné dráze nebo jejich pohyb po dané trajektorii není vždy charakterizováno absolutní stabilitou z několika důvodů. To určuje nepřesnosti ve výpočtu geografických souřadnic v navigátorech. To však není jediný faktor, který ovlivňuje správné umístění pomocí satelitu. Co jiného ovlivňuje přesnost výpočtu souřadnic?
Za prvé, stojí za zmínku - ty stejné atomovéHodiny nainstalované na satelitech nejsou vždy úplně přesné. Chyby jsou v nich možné, i když velmi malé, ale stále ovlivňují kvalitu práce navigačních systémů. Například, pokud se při výpočtu času, po který se radiová vlna pohybuje, dosáhne úrovně desítek nanosekund, může být nepřesnost při určování souřadnic pozemního objektu několik metrů. Současně existuje zařízení na moderních satelitech, které umožňuje provádět výpočty i při zohlednění možných chyb v provozu atomových hodin.
Výše jsme poznamenali, že mezi faktory, které ovlivňujío přesnosti navigačních systémů - heterogenitě zemské atmosféry. Tuto skutečnost bude užitečné doplnit dalšími informacemi o vlivu oblastí blízkých Zemi na provoz satelitů. Faktem je, že atmosféra naší planety je rozdělena do několika zón. Ten, který je vlastně na hranici s kosmickým prostorem - ionosféra - sestává z vrstvy částic s určitým nábojem. Když se srazí s rádiovými vlnami vyslanými satelitem, mohou snížit svou rychlost, v důsledku čehož může být vzdálenost k objektu vypočítána s chybou. Všimněte si, že vývojáři satelitní navigace pracují s tímto druhem komunikačních problémů: zpravidla jsou do algoritmů provozu orbitálního vybavení začleněny různé opravné scénáře, přičemž se do výpočtů zohledňují vlastnosti průchodu rádiových vln ionosférou.
Mraky a další atmosférické jevy mohou takéovlivňují přesnost navigačních systémů. Vodní pára přítomná v odpovídajících vrstvách zemského vzduchového obalu, jako částice v ionosféře, ovlivňuje rychlost rádiových vln.
Samozřejmě s ohledem na domácí použitíGLONASS nebo GPS jako součást takových jednotek, jako je například navigační mediální systém, jehož funkce jsou do značné míry zábavné povahy, pak malé nepřesnosti v nesprávném výpočtu souřadnic nejsou kritické. Ale při vojenském využití satelitů by odpovídající výpočty měly ideálně odpovídat skutečné geografické poloze objektů.
Vlastnosti námořní navigace
Když jsme mluvili o nejpokročilejším typu navigace,Uděláme malou odbočku do historie. Jak víte, dotyčný termín se poprvé objevil mezi námořníky. Jaké vlastnosti charakterizuje námořní navigační systém?
Když už mluvíme o historickém aspektu, lze to poznamenatvývoj nástrojů, které mají námořníci k dispozici. Jedním z prvních „hardwarových řešení“ byl kompas, který byl podle některých odborníků vynalezen v 11. století. Zlepšil se také proces mapování jako klíčového navigačního nástroje. V 16. století začal Gerard Mercator vytvářet mapy založené na principu použití válcových projekcí se stejnými úhly. V 19. století bylo vynalezeno zpoždění - mechanická jednotka schopná měřit rychlost námořních plavidel. Ve dvacátém století se radar objevil ve výzbroji námořníků a pak družic vesmírné komunikace. Nejmodernější námořní navigační systémy dnes fungují, takže sklízejí plody průzkumu vesmíru člověkem. Jaká je specifika jejich práce?
Někteří odborníci se domnívají, že hlavnívlastnost, která se vyznačuje moderním námořním navigačním systémem - standardní vybavení instalované na lodi, má velmi vysokou odolnost proti opotřebení a vodě. To je pochopitelné - je nemožné, aby se loď, která se vydala na otevřenou plavbu tisíce kilometrů od pevniny, ocitla v situaci, kdy zařízení neočekávaně selže. Na zemi, kde jsou k dispozici civilizační zdroje, lze vše napravit: na moři je to problematické.
Jaké další pozoruhodné rysyMá námořní navigační systém? Standardní vybavení, kromě povinného požadavku na odolnost proti opotřebení, zpravidla obsahuje moduly přizpůsobené k fixaci určitých parametrů prostředí (hloubka, teplota vody atd.). Rychlost lodi v námořních navigačních systémech v mnoha případech stále ještě není počítána satelity, ale standardními metodami.
