Navigaciona oprema je raznih vrsta i modifikacija. Postoje sistemi dizajnirani za korištenje na otvorenom moru, drugi su prilagođeni široj javnosti, koristeći navigatore u mnogim aspektima u zabavne svrhe. Šta su navigacijski sistemi?
Šta je navigacija?
Izraz "navigacija" je latinskog porijekla. Riječ navigo znači "plovim na brodu". To jest, u početku je to zapravo bio sinonim za otpremu ili navigaciju. Ali razvojem tehnologija koje brodovima olakšavaju plovidbu okeanima, pojavom avijacije, svemirske tehnologije, termin je značajno proširio raspon mogućih tumačenja.
Danas, navigacija znači proces u kojem osoba upravlja objektom na osnovu njegovih prostornih koordinata. Odnosno, navigacija se sastoji od dvije procedure - ovo je direktna kontrola, kao i pogrešan proračun optimalne putanje objekta.
Vrste navigacije
Klasifikacija tipova navigacije je veoma opsežna. Moderni stručnjaci razlikuju sljedeće glavne sorte:
- automobilska;
- astronomski;
- bionavigacija;
- zrak;
- razmak;
- pomorski;
- radio navigacija;
- satelit;
- underground;
- informativno;
- inercijalno.
Neke od gore navedenih vrsta navigacije su usko povezane - uglavnom zbog zajedništva uključenih tehnologija. Na primjer, auto navigacija često koristi alate specifične za satelite.
Postoje mešoviti tipovi, u okviru kojih se istovremeno koristi više tehnoloških resursa, kao što su, na primer, navigacioni i informacioni sistemi. Kao takvi, resursi satelitske komunikacije mogu biti ključni u njima. Međutim, krajnji cilj njihovog uključivanja će biti da ciljnim grupama korisnika pruže potrebne informacije.
Navigacijski sistemi
Odgovarajuća vrsta navigacije formira, po pravilu, sistem istog imena. Postoji, dakle, sistem za auto navigaciju, marinu, svemir itd. Definicija ovog pojma prisutna je iu stručnoj zajednici. Navigacijski sistem, u skladu sa uobičajenim tumačenjem, predstavlja kombinaciju različitih vrsta opreme (i, ako je primjenjivo, softvera) koji vam omogućavaju da odredite položaj objekta, kao i da izračunate njegovu rutu. Komplet alata ovdje može biti drugačiji. Ali u većini slučajeva, sisteme karakteriše prisustvo sledećih osnovnih komponenti, kao što su:
- kartice (obično u elektronskom obliku);
- senzori, sateliti iostali agregati za izračunavanje koordinata;
- nesistemski objekti koji pružaju informacije o geografskoj lokaciji mete;
- hardversko-softverska analitička jedinica koja obezbeđuje unos i izlaz podataka, kao i povezivanje prve tri komponente.
Po pravilu, struktura pojedinih sistema je prilagođena potrebama krajnjih korisnika. Određeni tipovi rješenja mogu biti akcentovani na softverski dio, ili, obrnuto, hardverski dio. Na primjer, Navitel navigacijski sistem, koji je popularan u Rusiji, uglavnom je softver. Namjenjen je za korištenje širokom krugu građana koji posjeduju razne vrste mobilnih uređaja - laptope, tablete, pametne telefone.
Navigacija putem satelita
Svaki navigacijski sistem uključuje, prije svega, određivanje koordinata objekta - obično geografskih. Istorijski gledano, ljudski alati u tom pogledu su se stalno poboljšavali. Danas su najnapredniji sistemi za navigaciju satelitski. Njihovu strukturu predstavlja set precizne opreme, čiji se dio nalazi na Zemlji, dok se drugi dio rotira u orbiti. Savremeni satelitski navigacioni sistemi su u stanju da izračunaju ne samo geografske koordinate, već i brzinu objekta, kao i pravac njegovog kretanja.
elementi satelitske navigacije
Odgovarajući sistemi uključuju sljedeće glavne elemente: konstelaciju satelita, zemaljske jedinice za mjerenje koordinacije orbitalnih objekata i razmjenu informacija sa njima, uređaje za krajnjeg korisnika(navigatori) opremljeni potrebnim softverom, u nekim slučajevima - dodatnom opremom za određivanje geografskih koordinata (GSM tornjevi, internet kanali, radio farovi, itd.).
Kako radi satelitska navigacija
Kako funkcioniše sistem satelitske navigacije? U središtu njegovog rada je algoritam za mjerenje udaljenosti od objekta do satelita. Potonji se nalaze u orbiti praktički bez promjene položaja, pa su stoga njihove koordinate u odnosu na Zemlju uvijek konstantne. U navigatorima su navedeni odgovarajući brojevi. Pronalaženjem satelita i povezivanjem na njega (ili na nekoliko odjednom), uređaj zauzvrat određuje njegov geografski položaj. Glavni metod je izračunavanje udaljenosti do satelita na osnovu brzine radio talasa. Objekat u orbiti šalje zahtjev Zemlji sa izuzetnom vremenskom preciznošću - za to se koriste atomski satovi. Nakon što dobije odgovor od navigatora, satelit (ili grupa njih) određuje koliko je radio talas prešao za taj i takav vremenski period. Brzina kretanja objekta se mjeri na sličan način - samo je mjerenje ovdje nešto komplikovanije.
Tehničke poteškoće
Utvrdili smo da je satelitska navigacija najnaprednija metoda za određivanje geografskih koordinata danas. Međutim, praktičnu upotrebu ove tehnologije prati niz tehničkih poteškoća. Šta, na primjer? Prije svega, ovo je nehomogenost distribucije gravitacionog polja planete - to utječe na položaj satelita u odnosu na Zemlju. Istu nekretninu karakteriše iatmosfera. Njegova nehomogenost može uticati na brzinu radio talasa, zbog čega može doći do netačnosti u odgovarajućim merenjima.
Još jedna tehnička poteškoća - signal koji se šalje sa satelita navigatoru često blokiraju drugi zemaljski objekti. Kao rezultat toga, potpuno korištenje sistema u gradovima sa visokim zgradama je teško.
Praktično korištenje satelita
Satelitski navigacijski sistemi pronalaze najširi spektar primjena. Na mnogo načina - kao element raznih komercijalnih rješenja građanske orijentacije. To mogu biti i kućni uređaji i, na primjer, multifunkcionalni navigacijski medijski sistem. Osim za civilnu upotrebu, satelitske resurse koriste geodeti, kartografi, transportne kompanije i razne državne službe. Geolozi aktivno koriste satelite. Konkretno, mogu se koristiti za izračunavanje dinamike kretanja tektonskih zemljanih ploča. Satelitski navigatori se koriste i kao marketinški alat - uz pomoć analitike, koja uključuje metode geopozicioniranja, kompanije provode istraživanja o svojoj bazi kupaca, a također, na primjer, šalju ciljano oglašavanje. Naravno, vojne strukture koriste i navigatore - oni su, zapravo, razvili najveće navigacijske sisteme danas, GPS i GLONASS - za potrebe američke vojske, odnosno Rusije. I ovo nije potpuna lista oblasti u kojima se sateliti mogu koristiti.
Moderna navigacijasistemi
Koji navigacijski sistemi su trenutno u funkciji ili se postavljaju? Počnimo s onim koji se pojavio na globalnom javnom tržištu prije ostalih navigacijskih sistema - GPS-om. Njegov programer i vlasnik je Ministarstvo odbrane SAD. Uređaji koji komuniciraju putem GPS satelita najčešći su na svijetu. Uglavnom zato što je, kao što smo rekli gore, ovaj američki navigacijski sistem uveden na tržište prije svojih modernih konkurenata.
GLONASS aktivno dobija na popularnosti. Ovo je ruski navigacioni sistem. Pripada, pak, Ministarstvu odbrane Ruske Federacije. Razvijen je, prema jednoj verziji, otprilike iste godine kao i GPS - kasnih 80-ih - ranih 90-ih. Međutim, na javno tržište je uveden tek nedavno, 2011. godine. Sve više proizvođača hardverskih rješenja za navigaciju implementira GLONASS podršku u svoje uređaje.
Pretpostavlja se da globalni navigacijski sistem "Beidou", razvijen u Kini, može ozbiljno konkurirati GLONASS-u i GPS-u. Istina, trenutno funkcionira samo kao nacionalna. Prema nekim analitičarima, globalni status može dobiti do 2020. godine, kada će u orbitu biti lansiran dovoljan broj satelita - oko 35. Program razvoja sistema Beidou je relativno mlad - počeo je tek 2000. godine, a prvi satelit je razvio Kineski programerilansiran 2007.
Evropljani takođe pokušavaju da drže korak. GLONASS navigacijski sistem i njegov američki pandan mogli bi se u dogledno vrijeme takmičiti sa GALILEO-om. Evropljani planiraju da do 2020. rasporede konstelaciju satelita u potrebnom broju jedinica orbitalnih objekata.
Među ostalim obećavajućim projektima za razvoj navigacijskih sistema može se izdvojiti indijski IRNSS, kao i japanski QZSS. Što se tiče prve naširoko reklamirane javne informacije o namjerama programera da stvore globalni sistem, još nisu dostupne. Pretpostavlja se da će IRNSS opsluživati samo teritoriju Indije. Program je također prilično mlad - prvi satelit je pušten u orbitu 2008. godine. Očekuje se da će se japanski satelitski sistem prvenstveno koristiti unutar ili u blizini nacionalnih teritorija zemlje u razvoju.
Preciznost pozicioniranja
Iznad smo uočili niz poteškoća koje su relevantne za funkcionisanje satelitskih navigacionih sistema. Među glavnim koje smo naveli - položaj satelita u orbiti, odnosno njihovo kretanje duž date putanje, ne karakteriše uvijek apsolutna stabilnost zbog niza razloga. Ovo predodređuje netočnosti u izračunavanju geografskih koordinata u navigatorima. Međutim, ovo nije jedini faktor koji utiče na ispravnost pozicioniranja pomoću satelita. Šta još utiče na tačnost izračunavanja koordinata?
Pre svega, vredi napomenuti da sami atomski satovi koji su instalirani na satelitima nisu uvek apsolutno tačni. Mogući su, mada sasvimmale, ali i dalje utiču na kvalitet grešaka navigacionih sistema. Na primjer, ako se napravi greška na nivou od nekoliko desetina nanosekundi prilikom izračunavanja vremena za koje se radio talas kreće, tada nepreciznost u određivanju koordinata zemaljskog objekta može biti nekoliko metara. Istovremeno, savremeni sateliti imaju opremu koja omogućava izvođenje proračuna čak i uzimajući u obzir moguće greške u radu atomskih satova.
Gore smo napomenuli da je među faktorima koji utiču na tačnost navigacionih sistema heterogenost Zemljine atmosfere. Bilo bi korisno ovu činjenicu dopuniti drugim informacijama o uticaju regiona blizu Zemlje na rad satelita. Činjenica je da je atmosfera naše planete podijeljena na nekoliko zona. Ona koja je zapravo na granici s otvorenim prostorom - jonosfera - sastoji se od sloja čestica koje imaju određeni naboj. Oni, sudarajući se s radio valovima koje šalje satelit, mogu smanjiti svoju brzinu, zbog čega se udaljenost do objekta može izračunati s greškom. Imajte na umu da programeri satelitske navigacije također rade s ovom vrstom izvora komunikacijskih problema: algoritmi za rad orbitalne opreme, po pravilu, uključuju različite vrste korektivnih scenarija koji uzimaju u obzir posebnosti prolaska radio valova kroz jonosfera u proračunima.
Oblaci i druge atmosferske pojave takođe mogu uticati na tačnost navigacionih sistema. Vodena para prisutna u odgovarajućim slojevima Zemljinog vazdušnog omotača, baš kao i čestice u jonosferi, utiče na brzinuradio talasi.
Naravno, s obzirom na domaću upotrebu GLONASS-a ili GPS-a kao dijela jedinica kao što je, na primjer, navigacijski medijski sistem, čije su funkcije uglavnom zabavne, onda su male nepreciznosti u izračunavanju koordinata nije kritično. Ali u vojnoj upotrebi satelita, odgovarajući proračuni bi idealno trebali odgovarati stvarnoj geografskoj lokaciji objekata.
Karakteristike pomorske navigacije
Nakon razgovora o najsavremenijoj vrsti navigacije, hajde da napravimo kratku digresiju u istoriju. Kao što znate, sam pojam o kojem je riječ prvi put se pojavio među navigatorima. Koje su karakteristike pomorskih navigacijskih sistema?
Kada govorimo o istorijskom aspektu, može se primijetiti evolucija alata koji su na raspolaganju pomorcima. Jedno od prvih "hardverskih rješenja" bio je kompas, koji je, prema nekim stručnjacima, izmišljen u 11. vijeku. Mapiranje, kao ključni alat za navigaciju, također je poboljšano. U 16. veku, Gerard Mercator je počeo da crta karte po principu upotrebe cilindrične projekcije sa jednakim uglovima. U 19. stoljeću izumljen je balvan - mehanička jedinica sposobna za mjerenje brzine brodova. U dvadesetom stoljeću u arsenalu mornara pojavili su se radari, a potom i svemirski komunikacijski sateliti. Danas funkcionišu najnapredniji sistemi pomorske navigacije, čime se ubiru prednosti ljudskog istraživanja svemira. Kakva je priroda njihovog posla?
Neki stručnjaci vjeruju u toGlavna karakteristika koja karakterizira moderni pomorski navigacijski sustav je da standardna oprema ugrađena na brod ima vrlo visoku otpornost na habanje i vodu. To je sasvim razumljivo - nemoguće je da se brod koji je otišao na otvoreno putovanje hiljadama kilometara od kopna nađe u situaciji da oprema iznenada pokvari. Na kopnu, gdje su resursi civilizacije dostupni, sve se može popraviti, ali na moru je problematično.
Koje druge značajne karakteristike ima pomorski navigacijski sistem? Standardna oprema, pored obaveznog zahtjeva - otpornosti na habanje, po pravilu sadrži module prilagođene fiksiranju određenih parametara okoline (dubina, temperatura vode itd.). Također, brzina broda u morskim navigacijskim sistemima u mnogim slučajevima se još uvijek ne računa satelitima, već standardnim metodama.
