Navigationssystem. Marine Navigation Systems

Navigationsudstyr er en bred vifte af typer og modifikationer. Der er til anvendelse i åbne hav betingelser, mens andre er tilpasset den brede masse af brugere, beskæftiger navigatørerne i vid udstrækning til underholdning. Hvad er navigationssystemet?

Hvad er navigation?

Udtrykket "navigation" er af latinsk oprindelse. Navigo ord betyder "flydende på skibet." Så i starten var det næsten synonymt med forsendelse eller navigation. Men med udviklingen af teknologier, der fremmer cirkulationen sti af skibe på havene, med fremkomsten af luftfart, rumteknologi, er udtrykket væsentligt udvidet rækken af mulige fortolkninger.

I dag, under navigation betyde den proces, hvorved en person er omfattet af visse former for kontrol, på grundlag af sine rumlige koordinater. Dvs. navigation består af to procedurer - en direkte kontrol, samt rendering den optimale vej af objektet.

typer navigation

Klassificeringen af typer af navigation er meget omfattende. Moderne eksperter identificerer følgende de vigtigste sorter:

- bil;

- astronomisk;

- dyr navigation;

- luft;

- rummet;

- hav;

- radionavigation;

- satellit;

- under jorden;

- oplysninger;

- inertial.

Nogle af disse typer af navigation er tæt forbundet - primært som følge af den generelle betydning af de involverede teknologier. For eksempel kan en bil navigation bruger ofte instrumenter typiske for satellit.

Der er blandede typer, hvor flere teknologiske ressourcer anvendes samtidigt, såsom eksempelvis navigations- og informationssystemer. De kan være nøglen, som satellit sådanne ressourcer. Men det endelige mål for at bruge dem til at levere de målgrupper af brugere med de nødvendige oplysninger.

navigationssystem

Den tilsvarende type af navigation former, som regel, det samme navn af systemet. Der er således en bil navigationssystem, havet, plads osv Definitionen af dette begreb er også til stede i ekspertpanelets. Et navigationssystem, i henhold til den fælles fortolkning - en samling af forskellige typer udstyr (og hvis det er relevant - og det software), der gør det muligt at bestemme positionen af objektet, samt at beregne sin rute. Værktøjskassen kan være anderledes her. Men i de fleste tilfælde, hvor systemet er kendetegnet ved følgende grundlæggende komponenter såsom:

- kort (sædvanligvis elektronisk);

- sensorer, satellitter og andre enheder til beregning koordinater;

- ikke-systemets objekter, der giver oplysninger om den geografiske placering af målet;

- hardware og software analyseenhed, data input og output og forbinde de første tre ingredienser.

Som regel strukturen af disse eller andre systemer er tilpasset behovene hos slutbrugerne. Visse typer af løsninger kan blive forstærket udviklet mod et program del, eller omvendt, hardware. For eksempel populær i det russiske navigationssystem "Navitel" - det er mere blød. Den er designet til at bruge en bred vifte af borgere, der ejer forskellige typer af mobile enheder - bærbare computere, tablets, smartphones.

Navigation via satellit

Enhver navigationssystem forudsætter først og fremmest, at bestemme koordinaterne for et objekt - som regel en geografisk. Historisk set var menneskelige redskaber i denne henseende konstant forbedret. I dag er de mest avancerede navigationssystemer - satellit. Deres struktur er repræsenteret ved et sæt af høj-udstyr, hvoraf en del er placeret på jorden, den anden - kredser i kredsløb. Moderne satellitnavigationssystemer kan beregne ikke kun de geografiske koordinater for objektet, men også hastigheden og retningen af dets bevægelse.

Elementer af satellitnavigation

Sammensætningen af de respektive systemer omfatter følgende grundlæggende elementer: satellitkonstellationen, jorden måleenheder koordinere orbitale objekter og udveksle oplysninger med dem udstyr til slutbrugeren (navigator), udstyret med den nødvendige software, i nogle tilfælde - tilbehør til specifikation af geografiske koordinater (GSM-tårn online kanaler, radiofyr, etc.).

Hvordan virker satellitnavigation

Hvordan virker et satellitnavigationssystem? Grundlaget for operationen - måling algoritme afstand fra objektet til satellitterne. Sidstnævnte er beliggende i en bane næsten uden at ændre sin stilling, og fordi deres position er altid konstant i forhold til Jorden. I Navigator, de tilsvarende tal lagt. Finde satellitten og har tilkoblet (eller flere), hvilket apparat bestemmer på sin side deres position. Den grundlæggende metode her - beregningen af afstanden til det satellitbaserede radiobølger hastighed. Orbital objekt sender en anmodning til Jorden med exceptionel nøjagtighed over tid - det bruger et atomur. Modtage svar fra navigatøren, satellitten (eller gruppe deraf) bestemmer en afstand i en vis tidsperiode havde tid til at passere radiobølge. Tilsvarende målte hastighed af objektet - målingen er kun lidt mere kompliceret.

Tekniske vanskeligheder

Vi har bestemt, at satellitnavigation - den mest perfekt til dag metode til bestemmelse af de geografiske koordinater. Imidlertid er den praktiske anvendelse af denne teknologi ledsaget af en række tekniske vanskeligheder. Hvad, for eksempel? Først og fremmest er det den heterogenitet af fordelingen af tyngdefeltet af planeten - dette påvirker placeringen af satellit i forhold til Jorden. En lignende egenskab er også karakteriseret ved atmosfæren. Dets heterogenitet kan påvirke hastigheden af radiobølger, og derfor i de respektive dimensioner muligvis ikke korrekt.

En anden teknisk vanskelighed - det signal, der sendes fra satellitten til navigatøren, ofte blokeret af andre terrestriske objekter. Som et resultat, fuld udnyttelse af systemet i byer med høje bygninger er vanskelig.

Praktisk brug af satellitter

Satellit navigationssystemer er at finde en bred vifte af applikationer. På mange måder - som et element i en række kommercielle løsninger civile orientering. Det kan være så husholdningsapparater, og for eksempel multifunktionelle medier navigationssystem. Bortset fra civil brug, ressource satellitter er landinspektører, eksperter inden for kartografi, transportvirksomheder, forskellige offentlige ydelser. Geologer er aktivt involveret satellitter. Især kan de anvendes til at beregne dynamisk tektoniske bevægelse af jordens plader. Anvendes satellit navigatører og som et markedsføringsredskab - med hjælp af intelligens, hvor der er metoder til geolokalisering, virksomheder foretage målinger af deres kundegrundlag, samt for eksempel direkte målrettet reklame. Selvfølgelig bruge navigatører og militæret - de faktisk udviklet en større navigationssystemer i dag, GPS og GLONASS - til brug for den amerikanske hær og Rusland hhv. Og dette er ikke en udtømmende liste over områder, hvor der kan anvendes satellitter.

Moderne navigationssystemer

Hvilke navigationssystemer er i dag fungerer herunder aktiv eller er i den fase af implementering? Lad os starte med den ene, der dukkede op på den globale offentlige marked tidligere end andre navigationssystemer - GPS. Dens udvikler og ejer - den amerikanske forsvarsministerium. Enheder, der kommunikerer gennem GPS-satellitterne - den mest almindelige i verden. Hovedsageligt fordi, som vi sagde ovenfor, det amerikanske navigationssystem er blevet introduceret på markedet tidligere end sine nuværende konkurrenter.

Aktivt stigende popularitet GLONASS. Dette er - det russiske navigationssystem. Det hører til, til gengæld Forsvarsministeriet i Den Russiske Føderation. Det blev designet ifølge en udgave, om den samme periode som den GPS - i slutningen af 80'erne - begyndelsen af 90'erne. Imidlertid har det offentlige marked blevet avlet så sent som i 2011. Flere og flere producenter af hardware-løsninger til gennemførelse navigation GLONASS støtte i deres enheder.

Det antages, at en alvorlig konkurrence til GLONASS og GPS kan gøre et globalt navigationssystem "Beidou", udviklet i Kina. Men i øjeblikket er det kun fungerer som et nationalt. Global status det kan få, ifølge nogle analytikere, i 2020, da de kredser nok satellitter vil blive vist - omkring 35. "Beidou" systemudvikling program er forholdsvis ung - det er kun lige begyndt i 2000, og den første satellit blev lanceret i de kinesiske udviklere 2007.

Forsøger at holde europæerne. Navigationssystemet GLONASS og dens amerikanske pendant inden for en overskuelig fremtid kan meget vel konkurrere med Galileo. Åbent konstellation af satellitter i den rigtige mængde af orbitale objekter enheder europæerne planlægger i 2020.

Blandt andet lovende projekter til udvikling af navigationssystemer kan noteres indiske IRNSS, og japansk QZSS. Med hensyn til den første meget omtalte offentlige oplysninger om bygherrens intentioner om at skabe et globalt system endnu. Det antages, at IRNSS vil tjene kun det område af Indien. Programmet er også temmelig ung - den første satellit blev sat i kredsløb i 2008. forventes japanske satellitsystem, der skal anvendes hovedsageligt i det nationale område af landet eller udvikleren støder op til det.

positioneringsnøjagtighed

Ovenfor vi bemærkede en række vanskeligheder, der er relevante for driften af satellitnavigationssystemer. Blandt de vigtigste, hvad vi kaldte - placeringen af satellitter i kredsløb, eller deres bevægelse til den ønskede bane er ikke altid karakteriseret ved den absolutte stabilitet af en række årsager. Denne beregning bestemmer dårligt fungerende geografiske koordinater i Navigator. Men dette er ikke den eneste faktor, der påvirker den korrekte placering via satellit. Hvad andet påvirker nøjagtigheden af beregningen af koordinaterne?

Først og fremmest skal det bemærkes - de atomure, der er installeret på satellitterne er ikke altid helt nøjagtige. De er mulige, selv om meget små, men stadig påvirke kvaliteten af navigation systemfejl. For eksempel, hvis ved beregning af tid, hvor en radio bølge bevæger sig, vil du laver en fejl på niveau med snesevis af nanosekunder, kan den unøjagtighed ved bestemmelsen af koordinaterne for jorden mål være flere meter. Men i moderne satellitter har instrumenter, der giver mulighed for beregning, selv under hensyntagen til mulige fejl i atomur.

Ovenfor vi bemærkede, at blandt de faktorer, der påvirker nøjagtigheden af navigationssystemer - heterogenitet af Jordens atmosfære. Det vil være nyttigt at supplere denne kendsgerning andre oplysninger om virkningen af de nær-Jorden felter på satellitternes drift. Det faktum, at atmosfæren i vores planet er opdelt i flere zoner. Den ene, der er faktisk på grænsen med ledig plads - ionosfæren - består af et lag af partikler med en vis ladning. De forstyrrer radiobølger, satellitten sender, kan reducere deres hastighed, hvorved afstanden til objektet kan beregnes med en fejl. Bemærk, at med denne form for kilde kommunikationsproblemer Udviklerne af satellitnavigation arbejde: i algoritmer af orbital udstyr er normalt inkorporeret forskellige former for korrigerende scenarie, idet der tages hensyn til ved beregningen af passagen af radiobølger gennem ionosfæren.

Skyer og andre atmosfæriske fænomener kan også påvirke nøjagtigheden af navigationssystemer. Vanddamp til stede i de respektive lag af jordkappen luft samt partiklerne i ionosfæren, påvirke hastigheden af radiobølger.

Selvfølgelig med hensyn til husholdningsbrug GLONASS eller GPS i sammensætningen af sådanne enheder, såsom navigationssystemer mediesystem, der fungerer på mange måder er underholdende, nogle små unøjagtigheder i koordinatsystemet fejlberegninger er ikke kritisk. Men når den militære brug af satellitter tilsvarende beregninger bør ideelt set være relevant for den reelle geografiske placering af objekter.

Funktioner af havet navigation

Efter at have talt om den mest moderne form for sejlads, vi tager en kort udflugt i historien. Som det er kendt, udtrykket selv, der er nævnt for første gang optrådte i søfartserhvervet miljø. Hvilke funktioner er kendetegnet ved marine navigationssystemer?

Taler om den historiske aspekt, er det muligt at notere udviklingen af de instrumenter til rådighed for sejlerne. En af de første "hardware løsning" var et kompas, der anses af nogle eksperter at have været opfundet i det XI århundrede. Proces kortlægning, navigation som centrale instrumenter også forbedret. I XVI århundrede begyndte Gerard Mercator at kortlægge baseret på princippet om anvendelse af den cylindriske projektion med lige vinkler. I det XIX århundrede blev det opfundet af forsinkelse - en mekanisk enhed stand til at måle hastigheden af skibe. I det tyvende århundrede i det arsenal af sejlere dukkede radar, og derefter plads kommunikationssatellitter. De mest avancerede marine navigationssystemer nu opererer, og dermed høste fordelene af rumforskning af mennesket. Hvad er detaljerne i deres arbejde?

Nogle eksperter mener, at det vigtigste element i som er karakteriseret ved moderne marine navigationssystem - standardudstyr installeret på skibet, har en meget høj slidstyrke og vand. Dette er forståeligt - det er umuligt at sende i de åbne svømning tusindvis af miles fra land-, det var i en situation, når udstyret svigter uventet. På jorden, hvor adgang - ressourcerne i civilisationen, kan alt være fast, i havet - er problematisk.

Hvilke andre bemærkelsesværdige egenskaber har havet navigationssystem? Permanent udstyr, ud over de obligatoriske krav - slidstyrke omfatter sædvanligvis moduler tilpasset til optagelsen af visse miljømæssige parametre (dybde, vandtemperatur, etc.). Også skibets fart i marine navigationssystemer, i mange tilfælde stadig ikke beregnet satellitter og regelmæssige metoder.