Peralatan navigasi terdiri daripada pelbagai jenis dan pengubahsuaian. Terdapat sistem yang direka untuk digunakan di laut terbuka, yang lain disesuaikan untuk orang awam, menggunakan pelayar dalam banyak aspek untuk tujuan hiburan. Apakah itu sistem navigasi?
Apakah itu navigasi?
Istilah "navigasi" berasal dari bahasa Latin. Perkataan navigo bermaksud "Saya belayar di atas kapal". Iaitu, pada mulanya ia sebenarnya sinonim untuk penghantaran atau navigasi. Tetapi dengan perkembangan teknologi yang memudahkan kapal untuk mengemudi lautan, dengan kemunculan penerbangan, teknologi angkasa, istilah ini telah meluaskan dengan ketara julat tafsiran yang mungkin.
Hari ini, navigasi bermaksud proses di mana seseorang mengawal objek berdasarkan koordinat spatialnya. Iaitu, navigasi terdiri daripada dua prosedur - ini adalah kawalan terus, serta salah pengiraan laluan optimum objek.
Jenis navigasi
Klasifikasi jenis navigasi adalah sangat luas. Pakar moden membezakan jenis utama berikut:
- automotif;
- astronomi;
- bionavigasi;
- udara;
- ruang;
- maritim;
- navigasi radio;
- satelit;
- bawah tanah;
- maklumat;
- inersia.
Beberapa jenis navigasi di atas berkait rapat - terutamanya disebabkan oleh kesamaan teknologi yang terlibat. Contohnya, navigasi kereta sering menggunakan alat khusus satelit.
Terdapat jenis campuran, di mana beberapa sumber teknologi digunakan secara serentak, seperti, contohnya, navigasi dan sistem maklumat. Oleh itu, sumber komunikasi satelit boleh menjadi kunci kepada mereka. Walau bagaimanapun, matlamat akhir penglibatan mereka adalah untuk menyediakan kumpulan pengguna sasaran maklumat yang diperlukan.
Sistem navigasi
Jenis navigasi yang sepadan membentuk, sebagai peraturan, sistem dengan nama yang sama. Oleh itu, terdapat sistem navigasi kereta, marin, angkasa, dsb. Takrif istilah ini juga terdapat dalam komuniti pakar. Sistem navigasi, mengikut tafsiran biasa, ialah gabungan pelbagai jenis peralatan (dan, jika berkenaan, perisian) yang membolehkan anda menentukan kedudukan objek, serta mengira laluannya. Kit alat di sini mungkin berbeza. Tetapi dalam kebanyakan kes, sistem dicirikan oleh kehadiran komponen asas berikut, seperti:
- kad (biasanya dalam bentuk elektronik);
- penderia, satelit danagregat lain untuk mengira koordinat;
- objek bukan sistem yang memberikan maklumat tentang lokasi geografi sasaran;
- unit analisis perisian perkakasan yang menyediakan input dan output data, serta memautkan tiga komponen pertama.
Sebagai peraturan, struktur sistem tertentu disesuaikan dengan keperluan pengguna akhir. Jenis penyelesaian tertentu boleh dititikberatkan pada bahagian perisian, atau, sebaliknya, bahagian perkakasan. Sebagai contoh, sistem navigasi Navitel, yang popular di Rusia, kebanyakannya adalah perisian. Ia bertujuan untuk digunakan oleh pelbagai jenis rakyat yang memiliki pelbagai jenis peranti mudah alih - komputer riba, tablet, telefon pintar.
Navigasi melalui satelit
Sebarang sistem navigasi melibatkan, pertama sekali, penentuan koordinat objek - biasanya geografi. Dari segi sejarah, alat manusia dalam hal ini sentiasa diperbaiki. Hari ini, sistem navigasi yang paling canggih ialah satelit. Struktur mereka diwakili oleh satu set peralatan berketepatan tinggi, sebahagian daripadanya terletak di Bumi, manakala sebahagian lagi berputar di orbit. Sistem navigasi satelit moden mampu mengira bukan sahaja koordinat geografi, tetapi juga kelajuan sesuatu objek, serta arah pergerakannya.
Elemen navigasi satelit
Sistem yang sepadan termasuk elemen utama berikut: buruj satelit, unit berasaskan tanah untuk mengukur koordinasi objek orbit dan bertukar maklumat dengannya, peranti untuk pengguna akhir(navigator) dilengkapi dengan perisian yang diperlukan, dalam beberapa kes - peralatan tambahan untuk menentukan koordinat geografi (menara GSM, saluran Internet, suar radio, dll.).
Cara navigasi satelit berfungsi
Bagaimanakah sistem navigasi satelit berfungsi? Di tengah-tengah kerjanya ialah algoritma untuk mengukur jarak dari objek ke satelit. Yang terakhir ini terletak di orbit secara praktikal tanpa mengubah kedudukannya, dan oleh itu koordinat mereka berbanding dengan Bumi sentiasa malar. Dalam pelayar, nombor yang sepadan ditetapkan. Mencari satelit dan menyambung kepadanya (atau kepada beberapa sekali gus), peranti menentukan, seterusnya, kedudukan geografinya. Kaedah utama di sini ialah mengira jarak ke satelit berdasarkan kelajuan gelombang radio. Objek yang mengorbit menghantar permintaan ke Bumi dengan ketepatan masa yang luar biasa - jam atom digunakan untuk ini. Setelah menerima maklum balas daripada pelayar, satelit (atau sekumpulan daripada mereka) menentukan sejauh mana gelombang radio telah mengembara untuk tempoh masa itu dan itu. Kelajuan pergerakan objek diukur dengan cara yang sama - cuma ukuran di sini agak rumit.
Kesukaran teknikal
Kami telah menentukan bahawa navigasi satelit ialah kaedah paling maju untuk menentukan koordinat geografi hari ini. Walau bagaimanapun, penggunaan praktikal teknologi ini disertai dengan beberapa kesulitan teknikal. Apa, sebagai contoh? Pertama sekali, ini adalah ketidakhomogenan taburan medan graviti planet - ini mempengaruhi kedudukan satelit berbanding Bumi. Sifat yang sama juga dicirikan olehsuasana. Ketidakhomogenannya boleh menjejaskan kelajuan gelombang radio, yang mungkin terdapat ketidaktepatan dalam ukuran yang sepadan.
Satu lagi kesukaran teknikal - isyarat yang dihantar daripada satelit kepada navigator sering disekat oleh objek darat yang lain. Akibatnya, penggunaan sepenuhnya sistem di bandar dengan bangunan tinggi adalah sukar.
Penggunaan praktikal satelit
Sistem navigasi satelit mencari rangkaian aplikasi yang paling luas. Dalam banyak cara - sebagai elemen pelbagai penyelesaian komersial orientasi awam. Ia boleh menjadi kedua-dua peranti isi rumah dan, sebagai contoh, sistem media navigasi pelbagai fungsi. Selain daripada penggunaan awam, sumber satelit digunakan oleh juruukur, kartograf, syarikat pengangkutan, dan pelbagai perkhidmatan kerajaan. Satelit digunakan secara aktif oleh ahli geologi. Khususnya, ia boleh digunakan untuk mengira dinamik pergerakan plat bumi tektonik. Navigator satelit juga digunakan sebagai alat pemasaran - dengan bantuan analitik, yang merangkumi kaedah geoposisi, syarikat menjalankan penyelidikan ke atas pangkalan pelanggan mereka, dan juga, sebagai contoh, menghantar pengiklanan yang disasarkan. Sudah tentu, struktur ketenteraan juga menggunakan pelayar - merekalah yang, sebenarnya, membangunkan sistem navigasi terbesar hari ini, GPS dan GLONASS - masing-masing untuk keperluan Tentera AS dan Rusia. Dan ini bukan senarai lengkap kawasan di mana satelit boleh digunakan.
Navigasi modensistem
Sistem navigasi yang manakah sedang beroperasi atau sedang digunakan? Mari kita mulakan dengan yang muncul di pasaran awam global sebelum sistem navigasi lain - GPS. Pemaju dan pemiliknya ialah Jabatan Pertahanan AS. Peranti yang berkomunikasi melalui satelit GPS adalah yang paling biasa di dunia. Terutamanya kerana, seperti yang kami katakan di atas, sistem navigasi Amerika ini diperkenalkan ke pasaran sebelum pesaing modennya.
GLONASS semakin popular. Ini adalah sistem navigasi Rusia. Ia pula milik Kementerian Pertahanan Persekutuan Rusia. Ia dibangunkan, mengikut satu versi, sekitar tahun yang sama seperti GPS - pada akhir 80-an - awal 90-an. Walau bagaimanapun, ia telah diperkenalkan ke pasaran awam baru-baru ini, pada tahun 2011. Semakin banyak pengeluar penyelesaian perkakasan untuk navigasi melaksanakan sokongan GLONASS dalam peranti mereka.
Adalah diandaikan bahawa sistem navigasi global "Beidou", yang dibangunkan di China, boleh bersaing secara serius dengan GLONASS dan GPS. Benar, pada masa ini ia hanya berfungsi sebagai negara. Menurut beberapa penganalisis, ia boleh menerima status global menjelang 2020, apabila bilangan satelit yang mencukupi akan dilancarkan ke orbit - kira-kira 35. Program pembangunan sistem Beidou agak muda - ia bermula hanya pada tahun 2000, dan satelit pertama dibangunkan oleh pemaju Cinadilancarkan pada 2007.
Orang Eropah juga cuba untuk bersaing. Sistem navigasi GLONASS dan rakan sejawatannya dari Amerika mungkin bersaing dengan GALILEO pada masa hadapan. Orang Eropah merancang untuk menggunakan buruj satelit dalam bilangan unit objek orbit yang diperlukan menjelang 2020.
Antara projek lain yang menjanjikan untuk pembangunan sistem navigasi, seseorang boleh perhatikan IRNSS India, serta QZSS Jepun. Mengenai maklumat awam pertama yang diiklankan secara meluas mengenai niat pemaju untuk mencipta sistem global masih belum tersedia. Adalah diandaikan bahawa IRNSS hanya akan berkhidmat untuk wilayah India. Program ini juga agak muda - satelit pertama telah dimasukkan ke orbit pada tahun 2008. Sistem satelit Jepun juga dijangka digunakan terutamanya di dalam atau bersebelahan dengan wilayah negara negara membangun.
Ketepatan kedudukan
Di atas, kami menyatakan beberapa kesukaran yang berkaitan dengan fungsi sistem navigasi satelit. Antara yang utama yang telah kami namakan - lokasi satelit di orbit, atau pergerakannya di sepanjang trajektori tertentu, tidak selalu dicirikan oleh kestabilan mutlak kerana beberapa sebab. Ini menentukan ketidaktepatan dalam pengiraan koordinat geografi dalam pelayar. Walau bagaimanapun, ini bukan satu-satunya faktor yang mempengaruhi ketepatan kedudukan menggunakan satelit. Apakah lagi yang mempengaruhi ketepatan pengiraan koordinat?
Pertama sekali, perlu diingat bahawa jam atom yang dipasang pada satelit tidak selalunya tepat sepenuhnya. Mereka mungkin, walaupun agakkecil, tetapi masih menjejaskan kualiti ralat sistem navigasi. Sebagai contoh, jika ralat dibuat pada tahap berpuluh-puluh nanosaat apabila mengira masa semasa gelombang radio bergerak, maka ketidaktepatan dalam menentukan koordinat objek tanah boleh menjadi beberapa meter. Pada masa yang sama, satelit moden mempunyai peralatan yang memungkinkan untuk menjalankan pengiraan walaupun mengambil kira kemungkinan ralat dalam pengendalian jam atom.
Kami menyatakan di atas bahawa antara faktor yang mempengaruhi ketepatan sistem navigasi ialah kepelbagaian atmosfera Bumi. Adalah berguna untuk menambah fakta ini dengan maklumat lain mengenai pengaruh kawasan berhampiran Bumi terhadap operasi satelit. Hakikatnya ialah atmosfera planet kita dibahagikan kepada beberapa zon. Yang sebenarnya berada di sempadan dengan ruang terbuka - ionosfera - terdiri daripada lapisan zarah yang mempunyai cas tertentu. Mereka, berlanggar dengan gelombang radio yang dihantar oleh satelit, boleh mengurangkan kelajuan mereka, akibatnya jarak ke objek boleh dikira dengan ralat. Ambil perhatian bahawa pembangun navigasi satelit juga bekerja dengan sumber masalah komunikasi seperti ini: algoritma untuk pengendalian peralatan orbit, sebagai peraturan, termasuk pelbagai jenis senario pembetulan yang mengambil kira keanehan laluan gelombang radio melalui ionosfera dalam pengiraan.
Awan dan fenomena atmosfera lain juga boleh menjejaskan ketepatan sistem navigasi. Wap air yang terdapat dalam lapisan sampul udara bumi yang sepadan, sama seperti zarah dalam ionosfera, mempengaruhi kelajuangelombang radio.
Sudah tentu, berkenaan dengan penggunaan domestik GLONASS atau GPS sebagai sebahagian daripada unit seperti, sebagai contoh, sistem media navigasi, yang fungsinya sangat menghiburkan, maka ketidaktepatan kecil dalam pengiraan koordinat adalah tidak kritikal. Tetapi dalam penggunaan satelit ketenteraan, pengiraan yang sepadan sepatutnya sepadan dengan lokasi geografi sebenar objek.
Ciri navigasi marin
Selepas bercakap tentang jenis navigasi yang paling moden, mari kita ambil sedikit penyimpangan ke dalam sejarah. Seperti yang anda ketahui, istilah yang dimaksudkan pertama kali muncul dalam kalangan pelayar. Apakah ciri-ciri sistem navigasi maritim?
Bercakap tentang aspek sejarah, seseorang boleh perhatikan evolusi alatan yang digunakan oleh pelaut. Salah satu "penyelesaian perkakasan" pertama ialah kompas, yang, menurut beberapa pakar, telah dicipta pada abad ke-11. Pemetaan, sebagai alat navigasi utama, juga telah dipertingkatkan. Pada abad ke-16, Gerard Mercator mula melukis peta berdasarkan prinsip menggunakan unjuran silinder dengan sudut yang sama. Pada abad ke-19, log dicipta - unit mekanikal yang mampu mengukur kelajuan kapal. Pada abad kedua puluh, radar muncul dalam senjata kelasi, dan kemudian satelit komunikasi angkasa. Sistem navigasi maritim yang paling canggih berfungsi pada hari ini, sekali gus mendapat manfaat daripada penerokaan angkasa lepas manusia. Apakah sifat kerja mereka?
Sesetengah pakar percaya bahawaCiri utama yang mencirikan sistem navigasi marin moden ialah peralatan standard yang dipasang pada kapal mempunyai rintangan haus dan air yang sangat tinggi. Ini agak difahami - adalah mustahil untuk kapal yang melakukan pelayaran terbuka beribu-ribu kilometer dari darat untuk mendapati dirinya dalam keadaan di mana peralatan tiba-tiba gagal. Di darat, di mana sumber tamadun tersedia, semuanya boleh dibaiki, tetapi di laut ia bermasalah.
Apakah ciri ketara lain yang ada pada sistem navigasi maritim? Peralatan standard, sebagai tambahan kepada keperluan wajib - rintangan haus, sebagai peraturan, mengandungi modul yang disesuaikan untuk menetapkan parameter persekitaran tertentu (kedalaman, suhu air, dll.). Selain itu, kelajuan kapal dalam sistem navigasi marin dalam banyak kes masih dikira bukan oleh satelit, tetapi dengan kaedah standard.
