Navigacijos įranga gali būti labai skirtingatipų ir pakeitimų. Yra sistemos, skirtos naudoti atviroje jūroje, kitos yra pritaikytos naudotojų, naudojančių navigatorius daugeliu būdų pramogų tikslais, masėms. Kokios yra navigacijos sistemos?
Kas yra navigacija?
Terminas „navigacija“ yra lotynų kilmės.Žodis navigo reiškia „plaukiojimą laivu“. Tai yra, iš pradžių tai buvo laivybos ar navigacijos sinonimas. Tačiau plėtojant technologijas, kurios palengvina laivų navigaciją vandenynuose, aviacijos, kosmoso technologijų atsiradimo metu, šis terminas labai išplėtė galimų interpretacijų spektrą.
Šiandien navigacija reiškia procesą,kai asmuo valdo tam tikrą objektą, remdamasis jo erdvinėmis koordinatėmis. Tai reiškia, kad navigacija susideda iš dviejų procedūrų - tai yra tiesioginis valdymas, taip pat optimalaus objekto kelio skaičiavimas.
Navigacijos tipai
Navigacijos tipų klasifikacija yra labai plati. Šiuolaikiniai ekspertai išskiria šias pagrindines veisles:
- automobilis;
- astronominis;
- bionavigacija;
- oras;
- erdvė;
- jūrinis;
- radijo navigacija;
- palydovas;
- po žeme;
- informacija;
- inercinis.
Kai kurie iš pirmiau minėtų navigacijos tipųyra glaudžiai susiję vienas su kitu – daugiausia dėl naudojamų technologijų bendrumo. Pavyzdžiui, automobilių navigacijai dažnai naudojami įrankiai, būdingi palydovinei navigacijai.
Yra mišrių tipų, kurių vidujevienu metu naudojami keli technologiniai ištekliai, pavyzdžiui, navigacinės ir informacinės sistemos. Todėl palydovinio ryšio ištekliai gali būti pagrindiniai jose. Tačiau galutinis jų dalyvavimo tikslas bus suteikti tikslinėms vartotojų grupėms reikiamą informaciją.
Navigacinės sistemos
Atitinkamas navigacijos tipas susidaro savaime,dažniausiai to paties pavadinimo sistema. Todėl yra automobilių navigacijos sistema, jūrų, kosmoso ir kt. Šio termino apibrėžimas taip pat yra ekspertų bendruomenėje. Navigacinė sistema, pagal paplitusią interpretaciją, yra įvairių tipų įrangos (ir, jei taikoma, programinės įrangos) derinys, leidžiantis nustatyti objekto padėtį, taip pat apskaičiuoti jo maršrutą. Priemonių rinkinys čia gali būti kitoks. Tačiau daugeliu atvejų sistemoms būdingi šie pagrindiniai komponentai, tokie kaip:
- kortelės (dažniausiai elektronine forma);
- jutikliai, palydovai ir kiti koordinatėms skaičiuoti skirti vienetai;
- nesisteminiai objektai, teikiantys informaciją apie taikinio geografinę vietą;
- aparatinės ir programinės įrangos analizės blokas, teikiantis duomenų įvedimą ir išvedimą, taip pat susiejantis pirmuosius tris komponentus.
Kaip taisyklė, tam tikrų sistemų struktūrapritaikyti galutinių vartotojų poreikiams. Tam tikri sprendimų tipai gali būti akcentuojami programinės įrangos arba, atvirkščiai, aparatinės įrangos dalies atžvilgiu. Pavyzdžiui, Rusijoje populiari navigacinė sistema „Navitel“ dažniausiai yra programinė įranga. Jis skirtas naudoti įvairiems piliečiams, turintiems įvairius mobiliuosius įrenginius – nešiojamuosius kompiuterius, planšetinius kompiuterius, išmaniuosius telefonus.
Palydovinė navigacija
Bet kuri navigacijos sistema daro prielaidą, kad anksčiauVisų pirma, objekto koordinačių – dažniausiai geografinių – nustatymas. Istoriškai žmogaus įrankiai šiuo atžvilgiu buvo nuolat tobulinami. Šiandien pažangiausios navigacijos sistemos yra palydovinės. Jų struktūrą reprezentuoja didelio tikslumo įrangos rinkinys, kurio dalis yra Žemėje, o kita dalis sukasi orbitoje. Šiuolaikinės palydovinės navigacijos sistemos geba apskaičiuoti ne tik geografines koordinates, bet ir objekto greitį, taip pat jo judėjimo kryptį.
Palydovinės navigacijos elementai
Atitinkamos sistemos apima:pagrindiniai elementai: palydovų konsteliacija, antžeminiai įrenginiai orbitinių objektų koordinacijai matuoti ir su jais keistis informacija, galutiniam vartotojui skirti įrenginiai (navigatoriai), aprūpinti reikiama programine įranga, kai kuriais atvejais – papildoma įranga geografinėms koordinatėms patikslinti (GSM). bokštai, interneto kanalai, radijo švyturiai ir kt.).
Kaip veikia palydovinė navigacija
Kaip veikia palydovinė navigacija?sistema? Jos darbo esmė – atstumo nuo objekto iki palydovų matavimo algoritmas. Pastarieji išsidėstę orbitoje praktiškai nekeičiant savo padėties, todėl jų koordinatės Žemės atžvilgiu visada yra pastovios. Navigatoriuose yra išdėstyti atitinkami skaičiai. Surasdamas palydovą ir prisijungdamas prie jo (arba prie kelių iš karto), įrenginys savo ruožtu nustato jo geografinę padėtį. Pagrindinis metodas čia yra apskaičiuoti atstumą iki palydovų pagal radijo bangų greitį. Orbitoje skriejantis objektas užklausą Žemei siunčia išskirtiniu laiko tikslumu – tam naudojami atominiai laikrodžiai. Gavęs atsakymą iš navigatoriaus, palydovas (ar jų grupė) nustato, kiek radijo banga nukeliavo per tokį ir tokį laiko tarpą. Panašiai matuojamas ir objekto judėjimo greitis – tik čia matavimas yra kiek sudėtingesnis.
Techniniai sunkumai
Mes nustatėme, kad palydovinė navigacija yra labiausiaipuikiai tinka šiandieniniam geografinių koordinačių nustatymo metodui. Tačiau praktiškai naudojant šią technologiją kyla nemažai techninių sunkumų. Ką, pavyzdžiui? Visų pirma, tai yra planetos gravitacinio lauko pasiskirstymo nehomogeniškumas – tai turi įtakos palydovo padėčiai Žemės atžvilgiu. Atmosfera taip pat pasižymi panašia savybe. Jo nehomogeniškumas gali turėti įtakos radijo bangų greičiui, dėl ko gali atsirasti atitinkamų matavimų netikslumų.
Kitas techninis sunkumas yra signalassiunčiamas iš palydovo į navigatorių dažnai blokuojamas kitų antžeminių objektų. Dėl to miestuose, kuriuose yra aukštų pastatų, sunku visapusiškai naudotis sistema.
Praktinis palydovų naudojimas
Palydovinės navigacijos sistemos randa daugiausiaiplatus pritaikymo spektras. Daugeliu atžvilgių – kaip įvairių civilinės orientacijos komercinių sprendimų elementas. Tai gali būti ir buitiniai įrenginiai, ir, pavyzdžiui, daugiafunkcinė navigacinė medijos sistema. Be civilinių programų, palydovinius išteklius naudoja geodezininkai, kartografai, transporto įmonės ir įvairios vyriausybinės tarnybos. Palydovus aktyviai naudoja geologai. Visų pirma, jie gali būti naudojami tektoninių žemės plokščių judėjimo dinamikai apskaičiuoti. Palydoviniai navigatoriai taip pat naudojami kaip rinkodaros įrankis – pasitelkdamos analitiką, kuri apima geopozicijos metodus, įmonės atlieka savo klientų bazės tyrimus, taip pat, pavyzdžiui, siunčia tikslinę reklamą. Žinoma, karinės struktūros taip pat naudoja navigatorius – būtent jie iš tikrųjų sukūrė didžiausias šiandienos navigacijos sistemas GPS ir GLONASS – atitinkamai JAV armijos ir Rusijos reikmėms. Ir tai nėra baigtinis sričių, kuriose galima naudoti palydovus, sąrašas.
Šiuolaikinės navigacijos sistemos
Kokios navigacijos sistemos veikia šiandientarp veikiančių ar kuriamų? Pradėkime nuo tos, kuri pasaulinėje viešojoje rinkoje pasirodė anksčiau nei kitos navigacijos sistemos – GPS. Jo kūrėjas ir savininkas yra JAV gynybos departamentas. Įrenginiai, bendraujantys per GPS palydovus, yra labiausiai paplitę pasaulyje. Daugiausia todėl, kad, kaip minėjome aukščiau, ši amerikietiška navigacijos sistema buvo pristatyta rinkai anksčiau nei jos šiuolaikiniai konkurentai.
GLONASS aktyviai populiarėja.Tai rusiška navigacijos sistema. Ji savo ruožtu priklauso Rusijos Federacijos gynybos ministerijai. Pagal vieną iš versijų jis buvo sukurtas maždaug tais pačiais metais kaip ir GPS – 80-ųjų pabaigoje – 90-ųjų pradžioje. Tačiau viešai rinkai jis buvo pristatytas visai neseniai – 2011 m. Vis daugiau aparatinės įrangos sprendimų, skirtų navigacijai, gamintojų įdiegia GLONASS palaikymą savo įrenginiuose.
Manoma, kad rimta konkurencija iš GLONASSir GPS gali būti sudarytas iš BeiDou pasaulinės navigacijos sistemos, kuriamos Kinijoje. Tiesa, šiuo metu ji veikia tik kaip nacionalinė. Kai kurių analitikų teigimu, pasaulinį statusą jis gali gauti iki 2020 m., kai į orbitą bus iškeltas pakankamas palydovų skaičius – apie 35. Beidou sistemos kūrimo programa gana jauna – ji prasidėjo tik 2000 m., o Kinijos kūrėjai paleido pirmąjį palydovą. 2007 metais
Europiečiai taip pat stengiasi neatsilikti.GLONASS navigacijos sistema ir jos atitikmuo Amerikoje artimiausioje ateityje gali konkuruoti su GALILEO. Europiečiai planuoja iki 2020 metų dislokuoti palydovų žvaigždyną reikiamame orbitinių objektų vienetų skaičiuje.
Kiti perspektyvūs projektaiNavigacijos sistemų kūrimą galima pastebėti Indijos IRNSS, taip pat Japonijos QZSS. Dėl pirmosios plačiai išreklamuotos informacijos apie kūrėjų ketinimus sukurti pasaulinę sistemą kol kas nėra. Manoma, kad IRNSS aptarnaus tik Indijos teritoriją. Programa taip pat gana jauna – pirmasis palydovas į orbitą buvo iškeltas 2008 m. Taip pat tikimasi, kad Japonijos palydovinė sistema pirmiausia bus naudojama besivystančios šalies nacionalinėse teritorijose arba greta jų.
Padėties tikslumas
Aukščiau atkreipėme dėmesį į keletą svarbių sunkumųpalydovinės navigacijos sistemų veikimas. Tarp pagrindinių, kuriuos įvardijome, - palydovų vieta orbitoje arba jų judėjimas tam tikra trajektorija ne visada pasižymi absoliučiu stabilumu dėl daugelio priežasčių. Tai iš anksto nulemia navigatorių geografinių koordinačių skaičiavimo netikslumus. Tačiau tai nėra vienintelis veiksnys, turintis įtakos padėties nustatymo naudojant palydovą teisingumui. Kas dar turi įtakos koordinačių skaičiavimo tikslumui?
Visų pirma, verta paminėti, kad tas pats atomaspalydoviniai laikrodžiai ne visada yra visiškai tikslūs. Jie galimi, nors ir labai maži, tačiau vis tiek turi įtakos navigacijos sistemų kokybei. Pavyzdžiui, jei skaičiuojant radijo bangos judėjimo laiką padaroma dešimčių nanosekundžių paklaida, tai antžeminio objekto koordinačių nustatymo netikslumas gali siekti kelis metrus. Tuo pačiu metu šiuolaikiniai palydovai turi įrangą, kuri leidžia atlikti skaičiavimus net atsižvelgiant į galimas atominių laikrodžių veikimo klaidas.
Aukščiau pažymėjome, kad tarp įtakojančių veiksniųapie navigacinių sistemų tikslumą – Žemės atmosferos nevienalytiškumą. Būtų naudinga šį faktą papildyti kita informacija apie artimų Žemės regionų įtaką palydovų veikimui. Faktas yra tas, kad mūsų planetos atmosfera yra padalinta į kelias zonas. Tą, kuri iš tikrųjų yra ant ribos su atvira erdve – jonosfera – sudaro tam tikrą krūvį turinčių dalelių sluoksnis. Jie, susidūrę su palydovo siunčiamomis radijo bangomis, gali sumažinti greitį, dėl to atstumą iki objekto galima apskaičiuoti su klaida. Atkreipkite dėmesį, kad palydovinės navigacijos kūrėjai taip pat dirba su tokio pobūdžio ryšio problemų šaltiniu: paprastai į orbitinės įrangos veikimo algoritmus įtraukiami įvairūs korekciniai scenarijai, atsižvelgiant į radijo bangų sklidimo per pro šalį ypatumus. jonosfera skaičiavimuose.
Debesys ir kiti atmosferos reiškiniai taip pat galiturėti įtakos navigacijos sistemų tikslumui. Vandens garai, esantys atitinkamuose Žemės oro apvalkalo sluoksniuose, kaip ir dalelės jonosferoje, turi įtakos radijo bangų greičiui.
Tikrai naudojimui namuose.GLONASS arba GPS kaip tokių įrenginių, kaip, pavyzdžiui, navigacinės medijos sistemos, dalis, kurių funkcijos iš esmės yra pramoginio pobūdžio, tada nedideli koordinačių skaičiavimo netikslumai nėra kritiški. Tačiau naudojant karinius palydovus, atitinkami skaičiavimai idealiu atveju turėtų atitikti tikrąją objektų geografinę vietą.
Jūrų navigacijos funkcijos
Kalbėdamas apie moderniausią navigacijos tipą,Paimkime trumpą ekskursiją į istoriją. Kaip žinote, pats aptariamas terminas pirmą kartą pasirodė tarp navigatorių. Kokios yra jūrų navigacijos sistemų savybės?
Kalbant apie istorinį aspektą, galima pastebėtijūrininkų turimų įrankių raida. Vienas pirmųjų „aparatinės įrangos sprendimų“ buvo kompasas, kuris, kai kurių ekspertų teigimu, buvo išrastas XI a. Taip pat buvo patobulintas žemėlapių sudarymo procesas, kaip pagrindinė naršymo priemonė. 16 amžiuje Gerard Mercator pradėjo braižyti žemėlapius, remdamasis vienodais kampais cilindrinės projekcijos principu. XIX amžiuje buvo išrastas rąstas – mechaninis mazgas, galintis matuoti laivų greitį. Dvidešimtajame amžiuje jūreivių arsenale atsirado radarai, o vėliau ir kosminių ryšių palydovai. Šiandien veikia pažangiausios jūrų navigacijos sistemos, taip pasinaudodamos žmogaus kosmoso tyrinėjimo privalumais. Koks jų darbo pobūdis?
Kai kurie ekspertai mano, kad pagrindinisŠiuolaikinės jūrų navigacijos sistemos bruožas yra tas, kad standartinė laive sumontuota įranga pasižymi labai dideliu atsparumu dilimui ir vandeniui. Tai visiškai suprantama – į atvirą kelionę tūkstančius kilometrų nuo sausumos išvykusiam laivui neįmanoma atsidurti situacijoje, kai staiga sugenda įranga. Sausumoje, kur yra civilizacijos ištekliai, viską galima pataisyti, bet jūroje tai problematiška.
Kokios dar ypatingos savybėsturi jūrų navigacijos sistemą? Standartinėje įrangoje, be privalomo reikalavimo – atsparumo dilimui, kaip taisyklė, yra modulių, pritaikytų fiksuoti tam tikrus aplinkos parametrus (gylį, vandens temperatūrą ir kt.). Taip pat laivo greitis jūrų navigacijos sistemose daugeliu atvejų vis dar skaičiuojamas ne palydovais, o standartiniais metodais.
