Navigationssystem. Marina navigationssystem

Navigationsutrustning finns ett brett utbud av olika typer och modifieringar. Det finns system som är avsedda för användning i öppet hav, medan andra är anpassade till den breda massan av användare, sysselsätter Navigators till stor del i underhållningssyfte. Vilka är navigationssystemet?

Vad är navigering?

Termen "navigation" är av latinskt ursprung. Navigo ordet betyder "flyter på fartyget." Så från början var det nästan synonymt med frakt eller navigation. Men med utvecklingen av teknik som underlättar cirkulationsbana av fartyg på oceanerna, med tillkomsten av flyg, rymdteknik, har termen betydligt utökat sortiment av möjliga tolkningar.

Idag, under navigering innebär den process genom vilken en person är föremål för vissa kontroller, på grundval av sina rumsliga koordinater. Dvs. navigering består av två förfaranden - en direkt kontroll, såväl som renderings den optimala vägen för objektet.

typer navigation

Klassificeringen av olika typer av navigering är mycket omfattande. Moderna experter identifiera följande dess viktigaste sorterna:

- bil,

- astronomiska;

- djur navigering;

- luft;

- utrymme;

- havet;

- radionavigering;

- satellit;

- underground;

- informationen;

- tröghets.

En del av dessa typer av navigation hänger nära samman - främst på grund av allmängiltigheten de inblandade teknik. Till exempel använder en bilnavigering ofta instrument som är typiska för satellit.

Det finns blandade typer där flera tekniska resurser används samtidigt, såsom t ex navigations- och informationssystem. De kan vara nyckeln, eftersom dessa resurser satellit. Men det slutliga målet att använda dem för att leverera målgrupper av användare med nödvändig information.

navigationssystem

Motsvarande typ av navigationsformer, som regel med samma namn i systemet. Det finns alltså en bil navigationssystem, hav, utrymme, etc. Definitionen av denna term är också närvarande i experternas. Ett navigationssystem, enligt den gemensamma tolkning - en samling av olika typer av utrustning (och i förekommande fall - och programvara) som gör att du kan bestämma positionen av objektet, samt att beräkna sin rutt. Verktygslådan kan vara annorlunda här. Men i de flesta fall, det system som kännetecknas av följande grundläggande komponenter såsom:

- kort (vanligtvis elektroniskt);

- sensorer, satelliter och andra enheter för att beräkna koordinater;

- icke-systemobjekt som ger information om det geografiska läget för målet;

- hårdvara och mjukvara analysenheten, dataingång och utgång och förbinder de första tre ingredienserna.

Som regel, strukturen för dessa eller andra system anpassade till behoven hos slutanvändarna. Vissa typer av lösningar kan accentueras utvecklas mot en programdel, eller omvänt, hårdvara. Till exempel populär i det ryska navigationssystemet "Navitel" - det är mjukare. Den är utformad för att använda ett brett spektrum av medborgare, som äger olika typer av mobila enheter - bärbara datorer, surfplattor, smartphones.

Navigation via satellit

Alla navigationssystem förutsätter först och främst bestämma koordinaterna för ett objekt - oftast ett geografiskt. Historiskt sett mänskliga verktyg i detta avseende var ständigt förbättras. Idag, den mest avancerade navigationssystem - satellit. Deras struktur representeras av en uppsättning av hög precision utrustning, varav en del är belägen på jorden, den andra - kretsar i omloppsbana. Moderna satellitnavigeringssystem kan beräkna inte bara de geografiska koordinaterna för objektet utan även hastigheten och riktningen för dess rörelse.

Element av satellitnavigering

Sammansättningen av de respektive system innefattar följande grundläggande element: satellitkonstellation, markmåttenheter koordinat orbital objekt och utbyta information med dem anordningar för slutanvändaren (navigatör), utrustad med den nödvändiga programvaran, i vissa fall - tillbehör för specifikation av geografiska koordinater (GSM-torn kanaler på nätet, radiofyrar, etc.).

Hur satellitnavigering

Hur fungerar ett satellitnavigeringssystem? Grundval av åtgärden - mätningsalgoritm avståndet från objektet till satelliterna. Den senare ligger i en omloppsbana nästan utan att ändra sin position, och eftersom deras position är alltid konstant i förhållande till jorden. I Navigator motsvarande siffror läggs. Hitta satelliten och som har ansluten därtill (eller till flera) bestämmer apparaten, i sin tur, dess geografiska läge. Den grundläggande metoden här - beräkning av avståndet till satellitbaserade radiovågor hastighet. Orbital objekt skickar en förfrågan till jorden med exceptionell precision över tiden - den använder ett atomur. Mottagning av svar från navigatör, satelliten (eller grupp därav) bestämmer ett avstånd i en viss tidsperiod hade tid att passera radiovågen. På liknande sätt, den uppmätta hastigheten hos föremålet - mätningen är endast något mer komplicerat.

tekniska svårigheter

Vi har bestämt att satellitnavigering - den mest perfekta för dagens metod för att bestämma de geografiska koordinaterna. Dock är den praktiska användningen av denna teknik tillsammans med ett antal tekniska svårigheter. Vad, till exempel? Först och främst är det heterogena fördelningen av gravitationsfältet av planeten - detta påverkar placeringen av satelliten i förhållande till jorden. En liknande egenskap kännetecknas också av atmosfären. Dess heterogenitet kan påverka hastigheten för radiovågor, vilket är anledningen till i respektive dimensioner kan vara fel.

En annan teknisk svårighet - signalen som sänds från satelliten till navigatören, ofta hindras av andra markbundna objekt. Som ett resultat av detta är det svårt fullt utnyttjande av systemet i städer med höga byggnader.

Praktisk användning av satelliter

Satellitnavigationssystem är att hitta ett brett spektrum av applikationer. På många sätt - som ett element i en mångfald kommersiella lösningar av civila orientering. Det kan vara så hushållsapparater, och till exempel multifunktionella media navigationssystem. Bortsett från civilt bruk, resurssatelliter är lantmätare, experter inom kartografi, transportföretag, olika offentliga tjänster. Geologer deltar aktivt satelliter. I synnerhet, kan de användas för att beräkna dynamiska tektoniska rörelse av jordplattorna. Används satellit navigatörer och som ett verktyg för marknadsföring - med hjälp av intelligens, där det finns metoder för geopositioning företag bedriva forskning av sin kundbas, liksom till exempel direkt riktad reklam. Naturligtvis använder navigatorer och militären - de i själva verket utvecklat ett stort navigationssystem idag, GPS och GLONASS - för behoven hos den amerikanska armén och Ryssland respektive. Och detta är inte en uttömmande förteckning över områden där satelliter kan användas.

Moderna navigationssystem

Vilket navigation system fungerar idag, inklusive aktiva eller i det skede av utbyggnaden? Låt oss börja med det som dök upp på den globala publika marknaden tidigare än andra navigationssystem - GPS. Dess utvecklare och ägare - US Department of Defense. Enheter som kommunicerar via GPS-satelliter - de vanligaste i världen. Främst eftersom, som sagt ovan, den amerikanska navigationssystemet har introducerats på marknaden tidigare än sina nuvarande konkurrenter.

Aktivt populärare GLONASS. Detta är - det ryska navigationssystemet. Det tillhör i sin tur försvarsministeriet i Ryska federationen. Den var avsedd, enligt en version, ungefär samma period som den GPS - i slutet av 80-talet - början av 90-talet. Däremot har den offentliga marknaden fötts upp så sent som 2011. Fler och fler tillverkare av hårdvarulösningar för att genomföra navigations GLONASS stöd i sina enheter.

Det antas att en allvarlig konkurrens GLONASS och GPS kan göra ett globalt navigationssystem "Beidou", som utvecklats i Kina. Men just nu är det bara fungerar som en nationell. Global status kan det bli, enligt vissa analytiker, 2020, när bana tillräckligt många satelliter kommer att visas - cirka 35. "Beidou" system utvecklingsprogram är relativt ung - det har bara börjat år 2000, och den första satelliten lanserades i kinesiska utvecklare 2007.

Att försöka hålla européerna. Navigationssystemet GLONASS och dess amerikanska motsvarighet inom överskådlig framtid kan mycket väl konkurrera med Galileo. Open konstellation av satelliter i rätt mängd omlopps föremål enheter européer planerar 2020.

Bland annat lovande projekt för utvecklingen av navigationssystem kan noteras indisk IRNSS och japanska QZSS. När det gäller den första uppmärksammade offentlig information om utvecklarens avsikter att skapa ett globalt system ännu. Det förutsätts att IRNSS tjänar endast Indiens territorium. Programmet är också ganska ung - den första satelliten sattes i omloppsbana 2008. Japanska satellitsystem förväntas att användas främst på det nationella territoriet i det land eller utvecklaren i anslutning till det.

positioneringsnoggrannhet

Ovanför noterade vi ett antal svårigheter som är relevanta för driften av satellitnavigeringssystem. Bland de viktigaste, vad vi kallade - placeringen av satelliter i omloppsbana, eller deras rörelse till den önskade vägen inte alltid kännetecknas av den absoluta stabiliteten hos ett antal skäl. Denna beräkning bestämmer funktionsstörningar i geografiska koordinater i Navigator. Detta är dock inte den enda faktor som påverkar den korrekta positioneringen via satellit. Vad påverkar noggrannheten i beräkningen av koordinater?

Först och främst bör det noteras - de atomur som är installerade på satelliterna är inte alltid helt korrekt. De är möjligt, men mycket liten, men ändå påverka kvaliteten på navigations systemfel. Till exempel, om vid beräkningen av tid under vilken en radiovåg rör sig, kommer du att göra ett misstag i nivå med tiotals nanosekunder, kan felaktigheter vid bestämningen av koordinaterna för markmål vara flera meter. Men i moderna satelliter har instrument som gör det möjligt för beräkning, även om man tar hänsyn till eventuella fel i atomur.

Framför vi noterade att bland de faktorer som påverkar noggrannheten hos navigationssystem - heterogenitet av jordens atmosfär. Det kommer att vara användbart för att komplettera detta faktum annan information om effekten av de jordnära fält om driften av satelliterna. Det faktum att atmosfären på vår planet är uppdelad i flera zoner. Den som är faktiskt på gränsen med fritt utrymme - jonosfären - består av ett skikt av partiklar med en viss kostnad. De stör radiovågor, satelliten sänder, kan minska sin hastighet, varigenom avståndet till objektet kan beräknas med ett fel. Observera att med den här typen av källa till kommunikationsproblem utvecklarna av satellitnavigerings arbete: i algoritmerna i omlopps utrustning vanligen inkorporerade olika typer av korrigerande scenario, med hänsyn till vid beräkningen av passagen av radiovågor genom jonosfären.

Moln och andra atmosfäriska fenomen kan också påverka noggrannheten hos navigationssystem. Vattenånga i de respektive skikten av jordhöljet luften, liksom partiklarna i jonosfären, påverka hastigheten på radiovågor.

Naturligtvis när det gäller hemmabruk GLONASS eller GPS i sammansättningen av sådana enheter, såsom systemet navigations media, som fungerar på många sätt är underhållande, några små felaktigheter i koordinat felbedömningar är inte kritisk. Men när den militära användningen av satelliter motsvarande beräkningar bör helst vara relevanta för den verkliga geografiska läge av objekt.

Dragen av sjöfart

Efter att ha talat om den modernaste typen av navigering, tar vi en kort utflykt i historien. Som bekant termen själv hänvisade till, för första gången dök upp i sjöfartsmiljön. Vilka funktioner kännetecknas av marina navigationssystem?

På tal om den historiska aspekten, är det möjligt att notera utvecklingen av instrument till förfogande för sjömännen. En av de första "hårdvarulösning" var en kompass, som anses av vissa experter att ha uppfunnits i XI-talet. Processkartläggning, navigation som nyckelinstrument förbättrades också. I XVI talet började Gerard Mercator att kartlägga baserat på principen om tillämpning av den cylindriska projektionen med lika vinklar. I XIX-talet den uppfanns av eftersläpning - en mekanisk enhet som kan mäta hastigheten på fartyg. I det tjugonde århundradet i den arsenal av sjömän dök radar och sedan rymdkommunikationssatelliter. De mest avancerade marina navigationssystem nu i drift, så dra nytta av rymdutforskning av människan. Vilka är detaljerna i sitt arbete?

Vissa experter tror att den viktigaste funktionen som kännetecknas av modern marina navigationssystem - standardutrustning installeras på fartyget har en mycket hög motståndskraft mot nötning och vatten. Detta är förståeligt - det är omöjligt att sända i de öppna simning tusentals miles från land, var det i en situation när utrustningen inte oväntat. På marken, där tillgången - resurser civilisationen, kan allt vara fast, i havet - är problematisk.

Vilka andra anmärkningsvärda egenskaper har havet navigationssystem? Permanent utrustning, förutom de obligatoriska krav - slitstyrka innefattar vanligen moduler anpassade till fixeringen av vissa miljöparametrar (djup, vattentemperatur, etc.). Även fartygets fart i marina navigationssystem, i många fall ännu inte beräknats satelliter och regelbundna metoder.