Sistem navigasi. Sistem Navigasi Marin

Peralatan navigasi boleh menjadi pelbagai jenis dan pengubahsuaian. Terdapat sistem yang direka untuk digunakan di laut yang tinggi, yang lain disesuaikan dengan jisim pengguna yang banyak menggunakan navigator dalam pelbagai cara untuk tujuan hiburan. Apakah sistem navigasi?

Apakah pelayaran?

Istilah "navigasi" berasal dari bahasa Latin. Perkataan "navigo" bermaksud "terapung di atas kapal". Iaitu, pada mulanya ia sebenarnya sinonim untuk navigasi atau navigasi. Tetapi dengan perkembangan teknologi yang memudahkan perjalanan kapal-kapal menavigasi lautan, dengan adanya penerbangan, teknologi ruang angkasa, istilah itu telah memperluas pelbagai interpretasi yang mungkin.

Hari ini, navigasi merujuk kepada proses di mana seseorang mengawal objek berdasarkan koordinat spasialnya. Maksudnya, navigasi terdiri daripada dua prosedur - ini adalah kawalan langsung, serta pengiraan laluan optimum pergerakan objek.

Jenis navigasi

Klasifikasi jenis navigasi sangat luas. Pakar moden membezakan jenis utama berikut:

- Kereta;

- astronomi;

- bionavigation;

- udara;

- Ruang;

- laut;

- navigasi radio;

- satelit;

- bawah tanah;

- maklumat;

- inersia.

Beberapa jenis navigasi di atas berkaitan erat - terutamanya kerana sifat umum teknologi yang terlibat. Contohnya, navigasi kereta sering menggunakan toolkit khusus untuk navigasi satelit.

Terdapat pelbagai jenis campuran, di mana beberapa sumber teknologi digunakan secara serentak, seperti contoh, navigasi dan sistem maklumat. Di dalamnya, sumber komunikasi satelit boleh menjadi kunci. Walau bagaimanapun, matlamat utama penglibatan mereka adalah untuk membekalkan kumpulan sasaran pengguna dengan maklumat yang diperlukan.

Sistem Navigasi

Jenis yang sesuai dengan bentuk navigasi, sebagai peraturan, sistem nama yang sama. Oleh itu, sistem navigasi kereta, laut, ruang, dll. Takrif istilah ini juga terdapat dalam persekitaran pakar. Sistem navigasi, mengikut tafsiran yang sama, adalah koleksi pelbagai jenis peralatan (dan, jika berkenaan, perisian) yang membolehkan anda menentukan posisi objek, dan juga untuk mengira laluannya. Toolkit di sini boleh berbeza. Tetapi dalam kebanyakan kes, sistem dicirikan oleh kehadiran komponen asas berikut, seperti:

- peta (biasanya dalam bentuk elektronik);

- sensor, satelit dan agregat lain untuk mengira koordinat;

- objek bukan sistem yang memberikan maklumat mengenai lokasi geografi sasaran;

- unit analisis perisian dan perkakasan yang menyediakan input dan output data, dan juga menghubungkan tiga komponen pertama.

Sebagai peraturan, struktur sistem tertentu disesuaikan dengan keperluan pengguna akhir. Jenis penyelesaian individu boleh ditekankan ke arah bahagian perisian, atau sebaliknya, perkakasan. Sebagai contoh, Navitel sistem navigasi, yang popular di Rusia, adalah lebih banyak perisian. Ia bertujuan untuk digunakan oleh pelbagai warganegara yang memiliki pelbagai jenis peranti mudah alih - komputer riba, tablet, telefon pintar.

Navigasi melalui satelit

Sebarang sistem navigasi menganggap, pertama sekali, definisi koordinat objek - sebagai peraturan, geografi. Secara sejarah, toolkit manusia telah sentiasa bertambah baik dalam hal ini. Hari ini, sistem navigasi yang paling canggih adalah satelit. Struktur mereka diwakili oleh gabungan peralatan ketepatan tinggi, sebahagian daripadanya terletak di Bumi, yang lain - mengorbit. Sistem navigasi satelit moden dapat menghitung bukan sahaja koordinat geografi, tetapi juga kelajuan objek, serta arah pergerakannya.

Elemen navigasi satelit

Unsur asas berikut dimasukkan ke dalam sistem yang bersesuaian: buruj satelit, unit tanah untuk mengukur penyelarasan objek orbit dan pertukaran maklumat dengannya, peranti pengguna akhir (pelayar) dilengkapi dengan perisian yang diperlukan, dalam beberapa kes - peralatan tambahan untuk menentukan koordinat geografi (menara GSM , Saluran Internet, suar radio, dan sebagainya).

Bagaimana Penggunaan Navigasi Satelit

Bagaimanakah sistem navigasi satelit berfungsi? Di tengah-tengah kerjanya adalah algoritma untuk mengukur jarak dari objek ke satelit. Yang terakhir terletak di orbit hampir tanpa mengubah kedudukan mereka, dan oleh itu koordinat mereka relatif kepada Bumi sentiasa malar. Dalam pelayar angka-angka yang sama diletakkan. Mencari satelit dan menyambung kepadanya (atau dengan serta-merta ke beberapa), peranti menentukan, kedudukannya sebagai geografinya pula. Kaedah utama di sini adalah untuk mengira jarak ke satelit berdasarkan kelajuan gelombang radio. Objek orbit menghantar permintaan ke bumi dengan ketepatan yang luar biasa dalam masa-jam atom digunakan untuk ini. Setelah menerima respon daripada pelayar, satelit (atau sekelompok mereka) menentukan jarak apa-apa untuk selang masa tersebut mempunyai gelombang radio. Begitu juga, kelajuan menggerakkan objek diukur - hanya ukuran di sini agak rumit.

Kesukaran teknikal

Kami menentukan bahawa navigasi satelit adalah kaedah yang paling sempurna untuk menentukan koordinat geografi. Walau bagaimanapun, penggunaan praktikal teknologi ini disertai dengan beberapa masalah teknikal. Apa, sebagai contoh? Pertama sekali, ini adalah ketidaksopanan pengedaran medan graviti planet - ini mempengaruhi kedudukan satelit yang relatif terhadap Bumi. Harta yang sama juga dicirikan oleh atmosfera. Heterogenitasnya boleh menjejaskan kelajuan gelombang radio, yang boleh membawa kepada ketidaktepatan dalam ukuran yang sepadan.

Satu lagi masalah teknikal adalah bahawa isyarat yang dihantar dari satelit ke navigator sering disekat oleh objek tanah lain. Hasilnya, penggunaan penuh sistem di bandar-bandar dengan bangunan tinggi adalah sukar.

Penggunaan satelit praktikal

Sistem navigasi Satelit mencari pelbagai aplikasi yang paling luas. Dalam banyak aspek - sebagai elemen pelbagai keputusan komersial mengenai orientasi sivil. Ia boleh menjadi peranti rumah tangga, dan, sebagai contoh, sistem media navigasi pelbagai fungsi. Selain aplikasi awam, ahli geodesi, jurugambar, syarikat pengangkutan, pelbagai perkhidmatan kerajaan menggunakan sumber satelit. Satelit aktif digunakan oleh ahli geologi. Khususnya, dengan bantuan mereka adalah mungkin untuk mengira dinamik pergerakan plat bumi tektonik. Navigator satelit juga digunakan sebagai alat pemasaran - dengan bantuan analisis, di mana ada kaedah geografi, syarikat menjalankan penyelidikan pada basis pelanggan mereka, dan, sebagai contoh, menghantar iklan yang disasarkan. Sudah tentu, para pelayar dan struktur ketenteraan juga menggunakan pelayar - sebenarnya, mereka membangunkan sistem navigasi terbesar hari ini, GPS dan GLONASS untuk keperluan tentera AS dan Rusia. Dan ini jauh daripada senarai luas di mana satelit boleh digunakan.

Sistem navigasi moden

Sistem navigasi mana yang sedang beroperasi atau di bawah penggunaan? Mari kita mulakan dengan yang muncul di pasaran awam global lebih awal daripada sistem navigasi lain - GPS. Pemaju dan pemiliknya adalah Jabatan Pertahanan AS. Peranti yang menyokong komunikasi melalui satelit GPS adalah yang paling biasa di dunia. Terutama kerana, seperti yang kita katakan di atas, sistem navigasi Amerika ini dilancarkan di pasaran lebih awal daripada pesaingnya yang moden.

GLONASS secara aktif mendapat populariti. Ini adalah sistem navigasi Rusia. Ia tergolong, pada gilirannya, kepada Kementerian Pertahanan Persekutuan Rusia. Ia telah dibangunkan, mengikut satu versi, kira-kira tahun yang sama seperti GPS - pada akhir 80-an - awal 90-an. Walau bagaimanapun, pasaran awam telah ditarik balik baru-baru ini, pada tahun 2011. Semakin banyak pengeluar penyelesaian navigasi perkakasan menerapkan sokongan GLONASS dalam peranti mereka.

Dianggap bahawa sistem pelayaran global "Beidou", yang dibangunkan di RRC, boleh bersaing dengan GLONASS dan GPS secara serius. Benar, pada masa ini ia berfungsi sebagai negara kebangsaan. Menurut beberapa penganalisis, menjelang 2020, apabila bilangan satelit yang mencukupi akan diperkenalkan ke orbit - kira-kira 35, status satelit global boleh diperolehi. Program pembangunan sistem Beidou agak muda, ia hanya bermula pada tahun 2000, dan satelit pertama dilancarkan oleh pemaju Cina 2007th.

Cuba untuk bersaing dan orang Eropah. Sistem navigasi GLONASS dan analog Amerika pada masa hadapan boleh datang dengan persaingan dengan GALILEO. Orang-orang Eropah merancang untuk menggunakan kumpulan satelit dalam bilangan unit orbital yang diperlukan menjelang 2020.

Antara projek lain yang menjanjikan untuk pembangunan sistem navigasi boleh dilihat IRNSS India, serta QZSS Jepun. Mengenai maklumat pertama yang disebarkan secara umum mengenai niat pemaju untuk mewujudkan sistem global lagi. Dianggapkan bahawa IRNSS hanya akan berfungsi di wilayah India. Program ini juga agak muda - satelit pertama diletakkan di orbit pada tahun 2008. Sistem satelit Jepun juga dijangka digunakan terutamanya dalam wilayah kebangsaan negara membangun atau negara jiran.

Ketepatan kedudukan

Di atas, kami mencatatkan beberapa kerumitan yang berkaitan dengan fungsi sistem navigasi satelit. Antara perkara utama yang kami panggil - lokasi satelit di orbit, atau pergerakan mereka sepanjang trajektori yang diberikan, tidak selalu dicirikan oleh kestabilan mutlak untuk beberapa sebab. Ini menentukan ketidaktepatan mengira koordinat geografi dalam pelayar. Walau bagaimanapun, ini bukan satu-satunya faktor yang mempengaruhi ketepatan kedudukan dengan bantuan satelit. Apa lagi yang menjejaskan ketepatan pengiraan koordinat?

Pertama sekali, perlu diperhatikan bahawa jam atom yang sama yang dipasang pada satelit tidak semestinya tepat. Mereka mungkin, walaupun sangat kecil, tetapi masih mempengaruhi kualiti sistem ralat navigasi. Contohnya, jika kesilapan dibuat pada tahap berpuluh-puluh nanodetik apabila mengira masa gelombang gelombang bergerak, ketidaktepatan dalam menentukan koordinat objek tanah boleh beberapa meter. Pada masa yang sama, satelit moden mempunyai peralatan yang memungkinkan untuk melakukan pengiraan walaupun mengambil kira kemungkinan kesalahan dalam kerja jam atom.

Di atas kita menyatakan bahawa di antara faktor-faktor yang mempengaruhi ketepatan sistem navigasi - heterogenitas atmosfera Bumi. Ia berguna untuk menambah fakta ini dengan maklumat lain mengenai pengaruh kawasan bumi berhampiran dengan kerja satelit. Faktanya ialah suasana planet kita dibahagikan kepada beberapa zon. Yang sebenarnya di sempadan dengan ruang terbuka - ionosfera - terdiri daripada lapisan zarah yang mempunyai cas tertentu. Mereka, apabila menghadapi gelombang radio yang dihantar oleh satelit, dapat mengurangkan kelajuan mereka, akibatnya jarak ke objek dapat dihitung dengan ralat. Perhatikan bahawa dengan masalah sumber komunikasi seperti ini, pemaju navigasi satelit berfungsi: dalam algoritma peralatan orbital, sebagai peraturan, pelbagai jenis senario pembetulan dibina, dengan mengambil kira keunikan laluan gelombang radio melalui ionosfera.

Awan dan fenomena atmosfera yang lain juga boleh menjejaskan ketepatan sistem navigasi. Wap air hadir dalam lapisan sama sampul udara bumi, serta zarah dalam ionosfera, menjejaskan kelajuan gelombang radio.

Tidak syak lagi, sama ada penggunaan domestik GLONASS atau GPS dalam struktur unit sedemikian seperti, sebagai contoh, sistem media navigasi yang fungsinya sangat menghiburkan, ketidaktepatan kecil dalam pengiraan koordinat tidak kritikal. Tetapi dengan penggunaan tentera satelit, pengiraan yang sepadan dengan idealnya sepadan dengan lokasi geografi sebenar objek.

Ciri-ciri navigasi marin

Setelah berbual tentang jenis navigasi yang paling moden, kami akan membuat penggambaran singkat ke dalam sejarah. Seperti yang anda ketahui, istilah yang dipersoalkan, pertama kali muncul dalam persekitaran pelaut. Apakah ciri-ciri sistem navigasi marin?

Bercakap tentang aspek sejarah, adalah mungkin untuk mengetahui evolusi instrumen di pelupusan pelaut. Salah satu "penyelesaian perkakasan" yang pertama adalah kompas, yang, menurut beberapa pakar, dicipta pada abad XI. Proses pemetaan sebagai alat navigasi utama juga telah diperbaiki. Pada abad ke-16, Gerard Mercator mula melukis peta berdasarkan prinsip memohon unjuran silinder dengan sudut sama. Dalam abad XIX, sebuah log dicipta - sebuah unit mekanikal yang mampu mengukur kelajuan kapal laut yang sedang berjalan. Pada abad kedua puluh, senjata peluncur muncul radar, dan kemudian satelit komunikasi angkasa. Sistem navigasi moden yang paling moden berfungsi, oleh itu, menuai hasil eksplorasi manusia terhadap alam semesta. Apakah spesifikasi kerja mereka?

Sesetengah pakar percaya bahawa ciri utama sistem navigasi marin moden adalah bahawa peralatan standard yang dipasang di atas kapal mempunyai rintangan yang sangat tinggi untuk memakai dan air. Ini agak difahami - tidak mustahil kapal yang masuk berenang beribu-ribu kilometer dari darat, berada dalam situasi di mana peralatan tidak disangka-sangka ditolak. Atas alasan, di mana sumber-sumber tamadun tersedia, segala-galanya boleh diperbaiki, di laut - ia bermasalah.

Apakah ciri-ciri lain yang patut diberi perhatian sistem navigasi laut? Peralatan standard, sebagai tambahan kepada keperluan ketahanan yang wajib, biasanya mengandungi modul yang disesuaikan untuk menetapkan parameter tertentu persekitaran (kedalaman, suhu air, dan lain-lain). Juga, kelajuan kapal dalam sistem navigasi marin dalam banyak kes tidak dikira oleh satelit, tetapi oleh kaedah standard.