Navigasietoerusting is van verskillende soorte en modifikasies. Daar is stelsels wat ontwerp is vir gebruik in die oop see, ander is aangepas vir die algemene publiek en gebruik navigators in baie opsigte vir vermaaklikheidsdoeleindes. Wat is navigasiestelsels?
Wat is navigasie?
Die term "navigasie" is van Latynse oorsprong. Die woord navigo beteken "Ek vaar op 'n skip". Dit wil sê, aanvanklik was dit eintlik 'n sinoniem vir verskeping of navigasie. Maar met die ontwikkeling van tegnologieë wat dit makliker maak vir skepe om die oseane te navigeer, met die koms van lugvaart, ruimtetegnologie, het die term die reeks moontlike interpretasies aansienlik uitgebrei.
Vandag beteken navigasie 'n proses waarin 'n persoon 'n voorwerp beheer op grond van sy ruimtelike koördinate. Dit wil sê, navigasie bestaan uit twee prosedures - dit is direk beheer, sowel as 'n verkeerde berekening van die optimale pad van die voorwerp.
Navigasietipes
Die klassifikasie van navigasietipes is baie uitgebreid. Moderne kenners onderskei die volgende hoofvariëteite:
- motor;
- astronomies;
- bionavigasie;
- lug;
- spasie;
- maritiem;
- radionavigasie;
- satelliet;
- ondergronds;
- inligting;
- traagheid.
Sommige van die bogenoemde tipes navigasie is nou verwant - hoofsaaklik as gevolg van die gemeenskaplikheid van die betrokke tegnologieë. Byvoorbeeld, motornavigasie gebruik dikwels satelliet-spesifieke gereedskap.
Daar is gemengde tipes, waarbinne verskeie tegnologiese hulpbronne gelyktydig gebruik word, soos byvoorbeeld navigasie en inligtingstelsels. As sodanig kan satellietkommunikasiehulpbronne die sleutel daarin wees. Die uiteindelike doel van hul betrokkenheid sal egter wees om die teikengebruikersgroepe van die nodige inligting te voorsien.
Navigasiestelsels
Die ooreenstemmende tipe navigasie vorm, as 'n reël, 'n stelsel met dieselfde naam. Daar is dus 'n motornavigasiestelsel, mariene, ruimte, ens. Die definisie van hierdie term is ook teenwoordig in die deskundige gemeenskap. Die navigasiestelsel, in ooreenstemming met die algemene interpretasie, is 'n kombinasie van verskeie soorte toerusting (en, indien van toepassing, sagteware) wat jou toelaat om die posisie van 'n voorwerp te bepaal, asook die roete daarvan te bereken. Die gereedskapstel hier kan anders wees. Maar in die meeste gevalle word stelsels gekenmerk deur die teenwoordigheid van die volgende basiese komponente, soos:
- kaarte (gewoonlik in elektroniese vorm);
- sensors, satelliete enander aggregate vir die berekening van koördinate;
- nie-stelsel voorwerpe wat inligting verskaf oor die geografiese ligging van die teiken;
- hardeware-sagteware analitiese eenheid wat data-invoer en -uitvoer verskaf, sowel as die koppeling van die eerste drie komponente.
As 'n reël is die struktuur van sekere stelsels aangepas by die behoeftes van eindgebruikers. Sekere tipes oplossings kan na die sagteware-deel, of omgekeerd, die hardeware-deel beklemtoon word. Byvoorbeeld, die Navitel-navigasiestelsel, wat gewild is in Rusland, is meestal sagteware. Dit is bedoel vir gebruik deur 'n wye reeks burgers wat verskeie soorte mobiele toestelle besit - skootrekenaars, tablette, slimfone.
Navigasie via satelliet
Enige navigasiestelsel behels eerstens die bepaling van die koördinate van 'n voorwerp - gewoonlik geografies. Histories is menslike gereedskap in hierdie verband voortdurend verbeter. Vandag is die mees gevorderde navigasiestelsels satelliete. Hul struktuur word voorgestel deur 'n stel hoë-presisie toerusting, waarvan 'n deel op die aarde geleë is, terwyl die ander deel in 'n wentelbaan roteer. Moderne satellietnavigasiestelsels is in staat om nie net geografiese koördinate te bereken nie, maar ook die spoed van 'n voorwerp, sowel as die rigting van sy beweging.
Satellietnavigasie-elemente
Die ooreenstemmende stelsels sluit die volgende hoofelemente in: konstellasie van satelliete, grondgebaseerde eenhede vir die meting van die koördinasie van wentelbaanvoorwerpe en die uitruil van inligting daarmee, toestelle vir die eindgebruiker(navigators) toegerus met die nodige sagteware, in sommige gevalle - bykomende toerusting om geografiese koördinate te spesifiseer (GSM-torings, internetkanale, radiobakens, ens.).
Hoe satellietnavigasie werk
Hoe werk 'n satellietnavigasiestelsel? Die kern van sy werk is 'n algoritme om die afstand van 'n voorwerp na satelliete te meet. Laasgenoemde is feitlik in 'n wentelbaan geleë sonder om hul posisie te verander, en daarom is hul koördinate relatief tot die Aarde altyd konstant. In die navigators word die ooreenstemmende nommers neergelê. Om 'n satelliet te vind en daaraan te koppel (of aan verskeie gelyktydig), bepaal die toestel op sy beurt sy geografiese posisie. Die hoofmetode hier is om die afstand na die satelliete te bereken gebaseer op die spoed van die radiogolwe.’n Wentelende voorwerp stuur’n versoek na die Aarde met buitengewone tydakkuraatheid – atoomhorlosies word hiervoor gebruik. Nadat 'n reaksie van die navigator ontvang is, bepaal die satelliet (of 'n groep van hulle) hoe ver die radiogolf vir so en so 'n tydperk gereis het. Die spoed van beweging van 'n voorwerp word op 'n soortgelyke manier gemeet - net die meting hier is ietwat meer ingewikkeld.
Tegniese probleme
Ons het vasgestel dat satellietnavigasie vandag die mees gevorderde metode is om geografiese koördinate te bepaal. Die praktiese gebruik van hierdie tegnologie gaan egter met 'n aantal tegniese probleme gepaard. Wat, byvoorbeeld? Eerstens is dit die inhomogeniteit van die verspreiding van die gravitasieveld van die planeet - dit beïnvloed die posisie van die satelliet relatief tot die Aarde. Dieselfde eiendom word ook gekenmerk deuratmosfeer. Die onhomogeniteit daarvan kan die spoed van radiogolwe beïnvloed, waardeur daar onakkuraathede in die ooreenstemmende metings kan wees.
Nog 'n tegniese probleem - die sein wat van die satelliet na die navigator gestuur word, word dikwels deur ander grondvoorwerpe geblokkeer. Gevolglik is die volle gebruik van die stelsel in stede met hoë geboue moeilik.
Praktiese gebruik van satelliete
Satellietnavigasiestelsels vind die wydste reeks toepassings. Op baie maniere - as 'n element van verskeie kommersiële oplossings van 'n siviele oriëntasie. Dit kan beide huishoudelike toestelle en byvoorbeeld 'n multifunksionele navigasiemediastelsel wees. Afgesien van burgerlike gebruik, word satelliethulpbronne deur landmeters, kartograwe, vervoermaatskappye en verskeie staatsdienste gebruik. Satelliete word aktief deur geoloë gebruik. Hulle kan veral gebruik word om die dinamika van die beweging van tektoniese aardplate te bereken. Satellietnavigators word ook as bemarkingsinstrument gebruik – met behulp van ontledings, wat geoposisioneringsmetodes insluit, doen maatskappye navorsing oor hul kliëntebasis, en stuur ook byvoorbeeld geteikende advertensies. Natuurlik gebruik militêre strukture ook navigators – dit was hulle wat in werklikheid die grootste navigasiestelsels vandag ontwikkel het, GPS en GLONASS – vir die behoeftes van onderskeidelik die Amerikaanse weermag en Rusland. En dit is nie 'n volledige lys van gebiede waar satelliete gebruik kan word nie.
Moderne navigasiestelsels
Watter navigasiestelsels is tans in werking of word ontplooi? Kom ons begin met die een wat voor ander navigasiestelsels op die globale openbare mark verskyn het - GPS. Die ontwikkelaar en eienaar daarvan is die Amerikaanse departement van verdediging. Toestelle wat via GPS-satelliete kommunikeer, is die algemeenste ter wêreld. Hoofsaaklik omdat, soos ons hierbo gesê het, hierdie Amerikaanse navigasiestelsel voor sy moderne mededingers aan die mark bekend gestel is.
GLONASS wen aktief gewildheid. Dit is 'n Russiese navigasiestelsel. Dit behoort op sy beurt aan die Ministerie van Verdediging van die Russiese Federasie. Dit is volgens een weergawe ontwikkel omstreeks dieselfde jare as GPS - in die laat 80's - vroeë 90's. Dit is egter eers onlangs, in 2011, aan die openbare mark bekendgestel. Meer en meer vervaardigers van hardeware-oplossings vir navigasie implementeer GLONASS-ondersteuning in hul toestelle.
Daar word aanvaar dat die wêreldwye navigasiestelsel "Beidou", wat in China ontwikkel is, ernstig met GLONASS en GPS kan meeding. Op die oomblik funksioneer dit weliswaar net as 'n nasionale een. Volgens sommige ontleders kan dit wêreldstatus ontvang teen 2020, wanneer 'n voldoende aantal satelliete in 'n wentelbaan gelanseer sal word - ongeveer 35. Die Beidou-stelselontwikkelingsprogram is relatief jonk - dit het eers in 2000 begin, en die eerste satelliet is ontwikkel deur Chinese ontwikkelaarsin 2007 bekendgestel.
Europeërs probeer ook bybly. Die GLONASS-navigasiestelsel en sy Amerikaanse eweknie sal moontlik in die afsienbare toekoms met GALILEO meeding. Die Europeërs beplan om 'n konstellasie van satelliete in die vereiste aantal eenhede van wentelbaanvoorwerpe teen 2020 te ontplooi.
Onder ander belowende projekte vir die ontwikkeling van navigasiestelsels, kan 'n mens let op die Indiese IRNSS, sowel as die Japannese QZSS. Met betrekking tot die eerste wyd geadverteerde publieke inligting oor die voornemens van die ontwikkelaars om 'n globale stelsel te skep is nog nie beskikbaar nie. Daar word aanvaar dat IRNSS slegs die grondgebied van Indië sal bedien. Die program is ook nogal jonk – die eerste satelliet is in 2008 in’n wentelbaan geplaas. Die Japannese satellietstelsel sal na verwagting ook hoofsaaklik binne of aangrensend aan die nasionale gebiede van die ontwikkelende land gebruik word.
Akkuraatheid van posisionering
Hierbo het ons 'n aantal probleme opgemerk wat relevant is vir die funksionering van satellietnavigasiestelsels. Van die belangrikstes wat ons genoem het - die ligging van satelliete in 'n wentelbaan, of hul beweging langs 'n gegewe trajek, word nie altyd gekenmerk deur absolute stabiliteit nie as gevolg van 'n aantal redes. Dit bepaal vooraf onakkuraathede in die berekening van geografiese koördinate in navigators. Dit is egter nie die enigste faktor wat die korrektheid van posisionering met behulp van 'n satelliet beïnvloed nie. Wat anders beïnvloed die akkuraatheid van koördinaatberekeninge?
In die eerste plek is dit die moeite werd om daarop te let dat die einste atoomhorlosies wat op satelliete geïnstalleer is, nie altyd absoluut akkuraat is nie. Hulle is moontlik, hoewel redelikklein, maar beïnvloed steeds die kwaliteit van die navigasiestelselfoute. Byvoorbeeld, as 'n fout gemaak word op die vlak van tientalle nanosekondes wanneer die tyd bereken word waartydens 'n radiogolf beweeg, dan kan die onakkuraatheid in die bepaling van die koördinate van 'n grondvoorwerp etlike meters wees. Terselfdertyd het moderne satelliete toerusting wat dit moontlik maak om berekeninge uit te voer selfs met inagneming van moontlike foute in die werking van atoomhorlosies.
Ons het hierbo opgemerk dat een van die faktore wat die akkuraatheid van navigasiestelsels beïnvloed, die heterogeniteit van die Aarde se atmosfeer is. Dit sal nuttig wees om hierdie feit aan te vul met ander inligting oor die invloed van naby-Aarde-streke op die werking van satelliete. Die feit is dat die atmosfeer van ons planeet in verskeie sones verdeel is. Die een wat eintlik op die grens met oop ruimte is - die ionosfeer - bestaan uit 'n laag deeltjies wat 'n sekere lading het. Hulle, wat bots met radiogolwe wat deur die satelliet gestuur word, kan hul spoed verminder, waardeur die afstand na die voorwerp met 'n fout bereken kan word. Let daarop dat satellietnavigasie-ontwikkelaars ook met hierdie soort bron van kommunikasieprobleme werk: die algoritmes vir die werking van orbita altoerusting sluit as 'n reël verskeie soorte regstellende scenario's in wat die eienaardighede van die deurgang van radiogolwe deur die ionosfeer in die berekeninge.
Wolke en ander atmosferiese verskynsels kan ook die akkuraatheid van navigasiestelsels beïnvloed. Waterdamp wat in die ooreenstemmende lae van die Aarde se lugomhulsel teenwoordig is, net soos deeltjies in die ionosfeer, beïnvloed die spoedradiogolwe.
Natuurlik, met betrekking tot die huishoudelike gebruik van GLONASS of GPS as deel van sulke eenhede soos byvoorbeeld 'n navigasiemediastelsel, waarvan die funksies grootliks vermaaklik is, dan is klein onakkuraathede in die berekening van koördinate nie krities nie. Maar in die militêre gebruik van satelliete moet die ooreenstemmende berekeninge ideaal gesproke ooreenstem met die werklike geografiese ligging van voorwerpe.
Kenmerke van mariene navigasie
Nadat ons oor die mees moderne tipe navigasie gepraat het, kom ons neem 'n kort uitweiding in die geskiedenis. Soos u weet, het die betrokke term die eerste keer onder navigators verskyn. Wat is die kenmerke van maritieme navigasiestelsels?
Praat van die historiese aspek, mens kan let op die evolusie van die gereedskap tot die beskikking van seevaarders. Een van die eerste "hardeware-oplossings" was die kompas, wat volgens sommige kenners in die 11de eeu uitgevind is. Kartering, as 'n sleutelnavigasiehulpmiddel, is ook verbeter. In die 16de eeu het Gerard Mercator begin om kaarte te teken gebaseer op die beginsel van die gebruik van 'n silindriese projeksie met gelyke hoeke. In die 19de eeu is 'n log uitgevind - 'n meganiese eenheid wat die spoed van skepe kan meet. In die twintigste eeu het radars in die arsenaal van matrose verskyn, en toe ruimtekommunikasiesatelliete. Die mees gevorderde maritieme navigasiestelsels funksioneer vandag en pluk dus die voordele van menslike ruimteverkenning. Wat is die aard van hul werk?
Sommige kenners glo ditDie hoofkenmerk wat 'n moderne mariene navigasiestelsel kenmerk, is dat die standaardtoerusting wat op die skip geïnstalleer is, 'n baie hoë weerstand teen slytasie en water het. Dit is heel verstaanbaar – dit is onmoontlik vir 'n skip wat duisende kilometers van land op 'n oop vaart gegaan het om homself in 'n situasie te bevind waar die toerusting skielik misluk. Op land, waar die hulpbronne van die beskawing beskikbaar is, kan alles herstel word, maar ter see is dit problematies.
Watter ander noemenswaardige kenmerke het 'n maritieme navigasiestelsel? Standaardtoerusting, bykomend tot die verpligte vereiste - slytasieweerstand, bevat as 'n reël modules wat aangepas is om sekere omgewingsparameters (diepte, watertemperatuur, ens.) vas te stel. Ook word die spoed van die skip in mariene navigasiestelsels in baie gevalle steeds nie deur satelliete bereken nie, maar deur standaardmetodes.
