Navigációs rendszer. Tengeri navigációs rendszerek

A navigációs berendezések nagyon eltérőek lehetnektípusok és módosítások. Vannak olyan rendszerek, amelyeket a nyílt tengeren való használatra terveztek, mások pedig azon felhasználók tömegeihez alkalmazkodnak, akik a navigátorokat sokféle módon szórakoztató célokra használják. Milyen a navigációs rendszerek?

Mi a navigáció?

A "navigáció" kifejezés latin eredetű. A navigo szó jelentése "vitorlázás egy hajón". Vagyis eredetileg tulajdonképpen a hajózás vagy a navigáció szinonimája volt. Azonban az olyan technológiák kifejlesztésével, amelyek elősegítik a hajók hajózásának útját az óceánokon, a légi közlekedés, az űrtechnológia megjelenésével a kifejezés jelentősen kiterjesztette a lehetséges értelmezéseket.

Manapság a navigáció a folyamatra utalha egy személy egy bizonyos objektumot irányít, a térbeli koordinátái alapján. Vagyis a navigáció két eljárásból áll: ez közvetlen irányítás, valamint az objektum optimális útvonalának kiszámítása.

A navigáció típusai

A navigációs típusok osztályozása meglehetősen kiterjedt. A modern szakértők a következő fő típusokat azonosítják:

- autó;

- csillagászati;

- Bionavigation;

- levegő;

- tér;

- tenger;

- rádiónavigáció;

- műhold;

- föld alatt;

- információs;

inerciális.

A fenti típusú navigáció egy részeszorosan összefüggenek egymással, elsősorban az érintett technológiák közösségének köszönhetően. Például az autós navigáció gyakran magában foglal műholdas szerszámokat.

Vannak vegyes típusok, amelyekbentöbb technológiai erőforrást is használnak, például navigációs és információs rendszereket. Számukban a kulcs lehet a műholdas kommunikációs erőforrások mint ilyen. Azonban a végső cél az, hogy a felhasználókat célcsoportokat biztosítsák a szükséges információkkal.

Navigációs rendszerek

A navigációs formák megfelelő típusa önmagában,mint rendszerint az azonos nevű rendszer. Ezért van egy autó navigációs rendszer, tengeri, tér, stb. A kifejezés meghatározása a szakértői környezetben is megtalálható. A navigációs rendszer a közös értelmezésnek megfelelően különböző típusú eszközök (és adott esetben szoftverek) kombinációjából áll, amelyek lehetővé teszik az objektum helyzetének meghatározását, valamint az útvonal kiszámítását. Az itt található eszközök eltérőek lehetnek. De a legtöbb esetben a rendszereket a következő alapvető összetevők jelenléte jellemzi:

- térképek (általában elektronikus formában);

- érzékelők, műholdak és egyéb egységek a koordináták kiszámításához;

- nem rendszer objektumok, amelyek információt szolgáltatnak a cél földrajzi helyéről;

- szoftver- és hardverelemző egység, amely adatbevitelt és kimenetet biztosít, valamint az első három komponens összekapcsolását.

Rendszerint bizonyos rendszerek szerkezetéta végfelhasználók igényeihez igazítva. Bizonyos típusú megoldások a szoftver irányába, vagy pedig a hardver felé fordulhatnak. Például a Navitel népszerű navigációs rendszere Oroszországban többnyire szoftver. Ez olyan polgárok széles körében használatos, akik különböző típusú mobileszközöket - laptopokat, tablettákat és okostelefonokat használnak.

Műholdas navigáció

Bármely navigációs rendszer feltételezi korábbanminden, az objektum koordinátáinak meghatározása - általában földrajzi. Történelmileg az egyén eszközei e tekintetben folyamatosan javultak. Napjainkban a legfejlettebb navigációs rendszerek műholdasak. Szerkezetüket nagy pontosságú berendezések alkotják, amelyek egy része a Földön található, a másik kering a pályán. A modern műholdas navigációs rendszerek nemcsak a földrajzi koordinátákat, hanem a tárgy sebességét, valamint mozgásának irányát is kiszámíthatják.

Műholdas navigációs elemek

A releváns rendszerek a következők:fő elemek: a műholdak csoportosítása, földi blokkok az orbitális objektumok koordinációjának mérésére és információcserére velük, a szükséges szoftverrel felszerelt végfelhasználók (navigátorok) eszközei, egyes esetekben további berendezések a földrajzi koordináták (GSM-tornyok, internetcsatornák, rádiójelzők stb.)

A műholdas navigáció működése

Hogyan működik a műholdas navigáció?rendszer? A munkája lényege egy algoritmus az objektumtól a műholdakig terjedő távolság méréséhez. Az utóbbiak majdnem pályán állnak, anélkül, hogy megváltoztatnák helyüket, ezért a Földhöz viszonyított koordinátáik állandóak. A navigátoroknál meg kell adni a megfelelő számokat. A műhold megkeresése és összekapcsolása (vagy többször is egyszerre) a készülék meghatározza a földrajzi elhelyezkedését. A fő módszer itt a műholdak távolságának kiszámítása a rádióhullámok sebessége alapján. Egy orbitális objektum időben kivételes pontossággal küld a kérelmet a Földre - atomórát használ. Miután megkapta a navigátor válaszát, a műhold (vagy ilyen csoport) meghatározza, hogy a rádióhullám mennyi idő alatt telt el. Az objektum mozgatásának sebessége hasonló módon mérhető - csak a mérés itt valamivel bonyolultabb.

Technikai nehézségek

Megállapítottuk, hogy a műholdas navigáció a leginkábbma tökéletes a földrajzi koordináták meghatározásának módja. Azonban ennek a technikának a gyakorlati használatát számos technikai nehézség kísérte. Mi például? Először is a bolygó gravitációs mezőjének nem egyenletes megoszlása ​​- ez befolyásolja a műhold helyzetét a Földhöz képest. Hasonló tulajdonságot is jellemez a légkör. Heterogenitása befolyásolhatja a rádióhullámok sebességét, ami pontatlanságot okozhat a megfelelő mérésekben.

Egy másik technikai nehézség a jelamelyeket a műholdról a navigátorra küldtek, gyakran más földi objektumok blokkolják. Ennek eredményeképpen a rendszer nagy kihasználtságú városokban való teljes használata nehéz lehet.

A műholdak gyakorlati használata

A műholdas navigációs rendszerek találják a legjobbanszéles körű alkalmazások. Sok tekintetben - mint a polgári orientáció különböző kereskedelmi döntéseinek eleme. Ez lehet háztartási készülék, és például többfunkciós navigációs rendszer. A polgári használat mellett a földmérők, a kartográfiai szakértők, a közlekedési vállalatok és a különböző kormányzati szolgáltatások műholdas forrásokat is használnak. A szatelliteket a geológusok aktívan bevonják. Különösen használhatók a tektonikai lemezek mozgásának dinamikájának kiszámítására. A műholdas navigátorokat marketingeszközként is használják - az analitika segítségével, ahol vannak földrajzi helymeghatározási módszerek, a vállalatok kutatói ügyfélkörüket kutatják, és például például a közvetlen célzott hirdetéseket. Természetesen a navigátorokat katonai struktúrák is használják - valójában a mai legnagyobb navigációs rendszereket, a GPS-t és a GLONASS-ot fejlesztették ki az amerikai és orosz hadseregek igényeihez. És ez messze nem messze azon területek kimerítő listájától, ahol a műholdak használhatók.

Modern navigációs rendszerek

Milyen navigációs rendszerek működnek maa meglévő vagy telepített számban? Kezdjük azzal, ami korábban megjelent a globális piacon, mint más navigációs rendszerek - a GPS. Fejlesztője és tulajdonosa az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma. A GPS-műholdakon keresztül kommunikáló eszközök a leggyakoribbak a világon. Főleg azért, mert - amint azt korábban említettük - ez az amerikai navigációs rendszer a modern versenytársak előtt indult piacra.

Aktívan egyre népszerűbb GLONASS. Ez az orosz navigációs rendszer. Ez viszont az Orosz Föderáció Védelmi Minisztériumához tartozik. Az egyik verzió szerint körülbelül ugyanabban az évben fejlesztették ki a GPS-t - a 80-as évek végén - a 90-es évek elején. Azonban a közelmúltban indult a nyilvános piacon, 2011-ben. Egyre több, a navigációs hardver megoldások gyártója vette át a GLONASS támogatást eszközökben.

Szerinte komoly verseny GLONASSés a GPS felépítheti a Kínában kifejlesztett "Beidou" globális navigációs rendszert. Igaz, abban a pillanatban csak nemzeti jellegű. Egyes elemzők szerint 2020-ra globális státuszt kaphat, ha elégséges műholdak kerülnek forgalomba - kb. 35-öt. A Beidou rendszerfejlesztési program viszonylag fiatal - 2000-ben kezdődött, és 2007.

Az európaiak igyekeznek lépést tartani. A GLONASS navigációs rendszer és amerikai partnere a közeljövőben versenyezhet a GALILEO-val. Az európaiak azt tervezik, hogy 2020-ig bővítik a műholdak csoportosítását a szükséges számú orbitális objektumok egységében.

Egyéb ígéretes projektek közöttA navigációs rendszerek fejlesztése az indiai IRNSS, valamint a japán QZSS. Ami az első, széles körben nyilvánosságra hozott nyilvános tájékoztatást a fejlesztők szándékairól, hogy még egy globális rendszert hozzon létre. Feltételezzük, hogy az IRNSS csak India területét szolgálja. A program is elég fiatal - az első műhold 2008-ban indult a pályára. A japán műholdrendszer várhatóan elsősorban a fejlesztő ország vagy a szomszédos országok nemzeti területein fog felhasználni.

Helymeghatározási pontosság

A fentieken túl számos nehézséget figyeltünk mega műholdas navigációs rendszerek működése. A főbbek közül, amelyeket hívtunk - a pályák helyszínei, vagy az adott pálya mentén való mozgása nem minden esetben az abszolút stabilitást jellemzi. Ez határozza meg a navigátorok földrajzi koordinátáinak kiszámításakor tapasztalható pontatlanságokat. Ez azonban nem az egyetlen olyan tényező, amely befolyásolja a műholdas helymeghatározás helyességét. Mi más hatással van a koordináták kiszámításának pontosságára?

Először is érdemes megjegyezni - a nagyon atomiA műholdakra telepített órák nem mindig teljesen pontosak. Lehetséges, bár nagyon kicsi, de még mindig befolyásolják a navigációs rendszerek hibáinak minőségét. Például, ha a rádióhullám mozgásának idejét kiszámítva tíz nanoszekundum hibája történik, akkor a talaj objektumának koordinátáinak meghatározásakor a pontatlanság több méter lehet. Ugyanakkor a modern műholdak olyan berendezésekkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számítások elvégzését, még akkor is, ha figyelembe veszik az atomórák működésében fellépő esetleges hibákat.

A fentiekben megjegyeztük, hogy a befolyásoló tényezők közötta navigációs rendszerek pontosságáról - a Föld légkörének heterogenitásáról. Hasznos lenne ezt a tényt kiegészíteni a Föld közeli régióknak a műholdak működésére gyakorolt ​​hatásával kapcsolatos egyéb információkkal. Az a tény, hogy bolygónk hangulata több zónára oszlik. Az, ami valójában a nyílt tér határán - az ionoszféra - egy bizonyos töltésű részecskékből áll. Ezek zavarhatják a műhold által küldött rádióhullámokat, amelyek csökkenthetik a sebességüket, és így az objektumhoz való távolságot hibával lehet kiszámítani. Megjegyezzük, hogy a műholdas navigáció fejlesztői ilyen kommunikációs problémákkal küzdenek: az orbitális berendezések működtetésére szolgáló algoritmusok általában különböző korrekciós forgatókönyveket tartalmaznak, amelyek a számításokban figyelembe veszik az ionoszférán áthaladó rádióhullámok jellemzőit.

Felhők és más légköri jelenségek isbefolyásolja a navigációs rendszerek pontosságát. A Föld levegő burkolatának megfelelő rétegeiben lévő vízgőz, valamint az ionoszférában lévő részecskék befolyásolják a rádióhullámok sebességét.

Természetesen az otthoni használat tekintetébenGLONASS vagy GPS olyan egységek részeként, mint például egy navigációs médiarendszer, amelynek funkciói sok tekintetben szórakoztató jellegűek, a kis pontatlanságok a koordináták hibás számításaiban nem kritikusak. De a műholdak katonai felhasználása esetén a megfelelő számításoknak tökéletesen összhangban kell lenniük az objektumok tényleges földrajzi elhelyezkedésével.

Tengeri navigációs funkciók

Miután beszéltünk a legmodernebb navigációs típusról,tegyünk egy kis történelmet. Mint ismert, a szóban forgó kifejezés először a tengerészek környezetében jelent meg. Milyen jellemzők jellemzik a tengeri navigációs rendszereket?

A történeti szempontokról beszélve megjegyezhetőa tengerészek rendelkezésére álló eszközök fejlődése. Az egyik első "hardver megoldás" volt az iránytű, amely egyes szakértők szerint a XI. A kulcsfontosságú navigációs eszközök térképezésének folyamata szintén javult. A XVI. Században Gerard Mercator elkezdett térképeket készíteni az egyenlő szögű hengeres vetítés használatának elvén. A XIX. Században feltárták a késést - egy mechanikus egységet, amely képes mérni a hajók sebességét. A huszadik században a radarok megjelentek a navigátorok arzenáljában, majd az űrkommunikációs műholdakban. A legmodernebb tengeri navigációs rendszerek ma úgy működnek, hogy kihasználják az ember űrkutatásának előnyeit. Milyen munkájuk sajátossága?

Egyes szakértők úgy vélik, hogy a főA modern tengeri navigációs rendszer jellemzője - a hajóra szerelt szabványos berendezés - nagyon magas kopásállósággal és vízzel szemben. Ez megérthető - lehetetlen, hogy egy hajó, amely több ezer kilométerre a szárazföldről nyílt navigációba került, olyan helyzetben van, amikor a berendezés hirtelen visszautasít. Olyan földön, ahol a civilizáció erőforrásai vannak, mindent meg lehet javítani, a tengeren problémás.

Milyen egyéb figyelemre méltó jellemzők?van egy tengeri navigációs rendszer? A szabványos felszerelés a kopásállóság kötelező követelményén túl általában néhány környezeti paraméter rögzítésére alkalmas modulokat tartalmaz (mélység, vízhőmérséklet stb.). A hajósebességet a tengeri navigációs rendszerekben sok esetben nem műholdak, hanem standard módszerek alapján számítják ki.