Navigacijski sistem. Pomorski navigacijski sistemi

Navigacijska oprema je lahko različnih vrst in sprememb. Obstajajo sistemi, namenjeni uporabi v odprtem morju, drugi pa so prilagojeni širokim množicam uporabnikov, ki uporabljajo navigatorje na različne načine za namene zabave. Kakšni so navigacijski sistemi?

Kaj je navigacija?

Izraz "navigacija" je latinskega izvora. Beseda "navigo" pomeni "plava na ladji". To je prvotno dejansko sinonim za navigacijo ali navigacijo. Toda z razvojem tehnologij, ki olajšujejo potovanje plovil po oceanih s pojavom letalske vesoljske tehnologije, je ta izraz znatno razširil obseg možnih interpretacij.

Danes se navigacija nanaša na proces, v katerem oseba nadzira objekt na podlagi svojih prostorskih koordinat. To pomeni, da je navigacija sestavljena iz dveh postopkov - to neposredno nadzira, kot tudi napačno izračunavanje optimalne poti premikanja predmeta.

Vrste navigacije

Razvrstitev vrst plovbe je zelo obsežna. Sodobni strokovnjaki razlikujejo naslednje glavne sorte:

- avtomobilska industrija;

- astronomski;

- bionavigation;

- zrak;

- prostor;

- morje;

- radijska navigacija;

- satelit;

- pod zemljo;

- informacije;

- inercialno.

Nekatere od zgoraj navedenih vrst navigacije so tesno povezane - predvsem zaradi skupne narave vključenih tehnologij. Na primer, navigacija za avtomobile pogosto uporablja orodje, specifično za satelitsko navigacijo.

Obstajajo mešane vrste, v katerih se hkrati uporabljajo več tehnoloških virov, kot so na primer navigacijski in informacijski sistemi. V njih so lahko ključni viri satelitskih komunikacij. Vendar pa bo končni cilj njihove vključitve zagotoviti ciljnim skupinam uporabnikov potrebne informacije.

Navigacijski sistemi

Ustrezna vrsta navigacijskih oblik je praviloma samosvoj sistem. Obstaja torej avtomobilski navigacijski sistem, morski prostor, prostor itd. Opredelitev tega izraza je prisotna tudi v strokovnem okolju. Navigacijski sistem, v skladu s skupno razlago - zbirka različnih vrst opreme (in če je primerno - in programska oprema), ki vam omogočajo, da se določi položaj predmeta, kot tudi za izračun svojo pot. Tu lahko najdete orodje. V večini primerov je za sisteme značilna prisotnost naslednjih osnovnih komponent, kot so:

- zemljevidi (navadno v elektronski obliki);

- Senzorji, sateliti in drugi agregati za izračun koordinat;

- zunajsistemski predmeti, ki zagotavljajo informacije o geografski legi cilja;

- programska in strojna analitična enota, ki zagotavlja vhodne podatke in izhode podatkov ter povezuje tudi prve tri komponente.

Struktura določenih sistemov je praviloma prilagojena potrebam končnih uporabnikov. Posamezne vrste rešitev je mogoče poudariti v smeri programske opreme ali, nasprotno, strojne opreme. Na primer, navigacijski sistem Navitel, priljubljen v Rusiji, je bolj programska oprema. Namenjen je za uporabo številnih državljanov, ki imajo v lasti različne vrste mobilnih naprav - prenosnih računalnikov, tabličnih računalnikov, pametnih telefonov.

Navigacija preko satelita

Vsak navigacijski sistem vkljucuje, prvic, definicijo koordinat objekta - praviloma geografsko. V preteklosti se človeški pripomoček v zvezi s tem nenehno izboljšuje. Danes so najbolj napredni navigacijski sistemi satelitski. Njihovo strukturo predstavlja kombinacija visoko precizne opreme, katere del je na Zemlji, drugi pa na orbiti. Sodobni satelitski navigacijski sistemi lahko izračunajo ne le geografske koordinate, temveč tudi hitrost predmeta in smer gibanja.

Elementi satelitske navigacije

Sestava posameznih sistemov vključuje naslednje osnovne elemente: satelitske konstelacije, zemlja merske enote usklajevanje orbitalne predmetov in izmenjavo informacij z njimi naprave za končnega uporabnika (navigator), opremljeno s potrebno programsko opremo, v nekaterih primerih - dodatki za specifikacijo geografskimi koordinatami (GSM-stolp , Internetne kanale, radijske svetilnike itd.).

Kako deluje satelitska navigacija

Kako deluje satelitski navigacijski sistem? V središču njenega dela je algoritem za merjenje razdalje od predmeta do satelita. Slednje se nahajajo v orbiti skoraj brez spreminjanja njihovega položaja, zato so njihove koordinate glede na Zemljo vedno konstantne. V navigatorjih so navedene ustrezne številke. Iskanje satelitov in povezovanje z njim (ali takoj na več) naprava po drugi strani določa njen geografski položaj. Glavna metoda je izračunati razdaljo do satelita glede na hitrost radijskih valov. Obratni predmet pošilja zahtevo Zemlji z izjemno natančnostjo v času, za kar se uporablja atomska ura. Po prejemu odgovora navigatorja, satelit (ali skupina teh) določa razdaljo za tak časovni interval, da prenese radijski val. Podobno se izmeri hitrost premikanja predmeta - le merjenje je nekoliko bolj zapleteno.

Tehnične težave

Ugotovili smo, da je satelitska navigacija najbolj popoln način določanja geografskih koordinat. Vendar praktično uporabo te tehnologije spremljajo številne tehnične težave. Kaj, na primer? Najprej je to nehomogenost porazdelitve gravitacijskega polja planeta - to vpliva na položaj satelita glede na Zemljo. Za podobno lastnost je značilno tudi ozračje. Njegova heterogenost lahko vpliva na hitrost radijskih valov, kar lahko privede do nepravilnosti pri ustreznih meritvah.

Druga tehnična težava je, da signal, poslan s satelita v navigator, pogosto blokirajo drugi zemeljski predmeti. Zato je polna uporaba sistema v mestih z visokimi stavbami težavna.

Praktična uporaba satelitov

Satelitski navigacijski sistemi najdejo najširšo paleto aplikacij. V mnogih pogledih - kot element različnih trgovinskih odločitev civilne usmerjenosti. Lahko so tako gospodinjski aparati kot na primer večnamenski navigacijski mediji. Poleg civilnih aplikacij geodetisti, kartografi, prevozna podjetja in različne vladne službe uporabljajo satelitske vire. Sateliti aktivno uporabljajo geologe. Zlasti z njihovo pomočjo je mogoče izračunati dinamiko gibanja tektonskih zemeljskih plošč. Se uporablja satelitske navigatorje in kot marketinško orodje - s pomočjo inteligence, v katerih obstajajo načini geopositioning, podjetja izvajajo raziskave njihove baze strank, kot tudi, na primer, neposredno ciljano oglaševanje. Seveda, uporabite navigatorje in vojsko -, da je v resnici, je razvil velik navigacijski sistemi danes, GPS in GLONASS - za potrebe ameriške vojske in Rusijo oz. In to še zdaleč ni izčrpen seznam območij, kjer se lahko uporabljajo sateliti.

Sodobni navigacijski sistemi

Kateri navigacijski sistemi trenutno delujejo ali so v uvajanju? Začnimo s tistim, ki se je pojavil na svetovnem javnem trgu prej kot pri drugih navigacijskih sistemih - GPS. Njegov razvijalec in lastnik - Ministrstvo za obrambo ZDA. Naprave, ki podpirajo komunikacijo prek satelitov GPS, so najpogostejše na svetu. Predvsem zato, ker smo, kot smo rekli zgoraj, ta ameriški navigacijski sistem uvedel na trg prej kot njegovi sodobni konkurenti.

GLONASS aktivno pridobiva priljubljenost. To je ruski navigacijski sistem. Pravzaprav pripada ministrstvu za obrambo Ruske federacije. Razvili so jo po eni različici približno istih let kot GPS - konec 80-ih - zgodnjih 90-ih. Vendar pa je bil javni trg v zadnjem času umaknjen leta 2011. Vedno več proizvajalcev navigacijskih rešitev za strojno opremo uvaja podporo GLONASS v svojih napravah.

Predpostavlja se, da lahko globalni navigacijski sistem "Beidou", ki se razvija v LRK, resno konkurira GLONASS-u in GPS-ju. Res je, da trenutno deluje le kot nacionalni. Globalno stanje je mogoče dobiti, po mnenju nekaterih analitikov, do leta 2020, ko se prikaže orbito dovolj satelitov - okoli 35. Program razvoja sistema "Beidou" je relativno mlad - to je šele začela leta 2000, in prvi satelit začel v kitajski razvijalci 2007.

Poskusite slediti in Evropejcem. Navigacijski sistem GLONASS in njegov ameriški analog v bližnji prihodnosti lahko v konkurenci z GALILEO. Evropejci načrtujejo razporeditev satelitov v zahtevano število enot v orbitalnih objektih do leta 2020.

Med drugimi obetavnimi projekti za razvoj navigacijskih sistemov je mogoče opaziti indijski IRNSS, pa tudi japonski QZSS. Kar zadeva prve široko objavljene informacije o namerah razvijalcev za oblikovanje globalnega sistema. Predpostavlja se, da bo IRNSS služil samo ozemlju Indije. Program je prav tako precej mlad - prvi satelit je bil v orbito postavljen leta 2008. Pričakuje se, da bo tudi japonski satelitski sistem uporabljal predvsem na nacionalnih ozemljih države v razvoju ali sosednjih držav.

Natančnost pozicioniranja

Zgoraj smo opazili številne zapletenosti, ki so pomembne za delovanje satelitskih navigacijskih sistemov. Med glavnimi stvarmi, ki smo jih pozvali - lokacija satelitov v orbiti ali njihovo gibanje vzdolž določene poti, ni vedno značilna absolutna stabilnost zaradi številnih razlogov. To vnaprej določa nepravilnost izračunavanja geografskih koordinat v navigatorjih. Hkrati to ni edini dejavnik, ki vpliva na pravilnost satelitskega pozicioniranja. Kaj še vpliva na točnost izračunavanja koordinate?

Najprej je treba omeniti, da iste atomske ure, nameščene na satelitu, niso vedno popolnoma točne. Lahko so, čeprav zelo majhni, vendar še vedno vplivajo na kakovost dela navigacijskih sistemov napak. Na primer, če se pri izračunu časa, za katerega se premika radijski val, na napakih na desetine nanosekund na primer, lahko pri določanju koordinat zemeljskega objekta določi nekaj metrov. Hkrati imajo sodobni sateliti opremo, ki omogoča izračune, tudi ob upoštevanju morebitnih napak pri delu atomskih ur.

Zgoraj smo ugotovili, da med dejavniki, ki vplivajo na natančnost navigacijskih sistemov - heterogenost zemeljskega ozračja. To dejstvo bo koristno dopolniti z drugimi informacijami o vplivu območij blizu Zemlje na delo satelitov. Dejstvo je, da je ozračje našega planeta razdeljeno na več območij. Tisti, ki je dejansko na meji z odprtim prostorom - ionosfero - je sestavljen iz sloja delcev z določenim nabojom. So motijo ​​radijskih valov, satelitske pošlje, lahko zmanjša svojo hitrost, pri čemer se razdalja do predmeta lahko izračuna z napako. Upoštevajte, da s to vrsto vira težav komunikacijskih razvijalci satelitskega navigacijskega dela: v algoritmov orbitalne opreme so običajno vključene različne vrste korektivnih scenarija, pri čemer se upoštevajo pri izračunu prehod radijskih valov skozi ionosfero.

Oblaki in drugi atmosferski pojavi lahko vplivajo tudi na natančnost navigacijskih sistemov. Vodna para, prisotna v ustreznih plasteh zračnega prostora Zemlje, kot tudi delci v jonosferi, vplivajo na hitrost radijskih valov.

Seveda, v zvezi z domačo uporabo GLONASS ali GPS v sestavi teh enot, kot je sistem navigacije medijev, ki so funkcije v mnogih pogledih zabavno, nekaj manjših netočnosti usklajuje miscalculations niso kritične. Toda, ko bi bilo treba vojaško uporabo satelitov ustreznih izračunov idealno pomembne za realne geografske lege objektov.

Značilnosti pomorske plovbe

Po pogovoru o najmodernejši vrsti navigacije bomo v zgodovino naredili kratek odmik. Kot veste, se je zadevni pojem najprej pojavil v okolju pomorščakov. Kakšne so značilnosti morskih navigacijskih sistemov?

Glede zgodovinskega vidika je mogoče opaziti razvoj orodij, ki so na voljo pomorščakom. Ena od prvih "strojnih rešitev" je bil kompas, ki je po mnenju nekaterih strokovnjakov izumil v XI stoletju. Izboljšan je proces kartiranja kot ključnega navigacijskega orodja. V 16. stoletju je Gerard Mercator začel risati karte, ki temeljijo na načelu uporabe valjaste projekcije z enakimi koti. V XIX. Stoletju je izumil zamik - mehanska enota, ki omogoča merjenje hitrosti morskih plovil. V dvajsetem stoletju se je arsenal navigatorjev pojavil radar, nato pa vesoljski komunikacijski sateliti. Najsodobnejši navigacijski sistemi delujejo danes in tako izkoriščajo sadove človeškega raziskovanja kozmosa. Kakšna je posebnost njihovega dela?

Nekateri strokovnjaki menijo, da je glavna značilnost, ki je značilna sodobni morski navigacijskega sistema - standardna oprema, nameščena na ladji, ima zelo visoko odpornost na abrazijo in vodo. To je razumljivo - je nemogoče, da ladja v odprtih plavalnih tisoč milj od zemlje, da je v situaciji, ko se oprema ne nepričakovano. Na tleh, kjer je dostop do civilizacijskih virov, je v morju vse mogoče popraviti - to je problematično.

Katere druge pomembne značilnosti ima morski navigacijski sistem? Standardna oprema poleg obveznih zahtev trajnosti ponavadi vsebuje module, prilagojene določanju določenih parametrov okolja (globina, temperatura vode itd.). Tudi hitrost ladij v morskih navigacijskih sistemih v mnogih primerih ne izračuna sateliti, temveč po standardnih metodah.