Σύστημα πλοήγησης. Θαλάσσια συστήματα πλοήγησης

Ο εξοπλισμός πλοήγησης είναι πολύ διαφορετικόςτύπους και τροποποιήσεις. Υπάρχουν συστήματα σχεδιασμένα για χρήση στην ανοικτή θάλασσα, άλλα είναι προσαρμοσμένα στις μεγάλες μάζες των χρηστών που χρησιμοποιούν πλοηγούς με πολλούς τρόπους για λόγους ψυχαγωγίας. Ποια είναι τα συστήματα πλοήγησης;

Τι είναι η πλοήγηση;

Ο όρος "πλοήγηση" έχει λατινική προέλευση. Η λέξη "πλοήγηση" σημαίνει "πλεύση σε πλοίο". Δηλαδή, αρχικά ήταν συνώνυμο της πλοήγησης ή της πλοήγησης. Αλλά με την ανάπτυξη τεχνολογιών που διευκολύνουν τον τρόπο πλοήγησης των ωκεανών, με την εμφάνιση της αεροπορίας, της διαστημικής τεχνολογίας, ο όρος έχει επεκτείνει σημαντικά το εύρος των πιθανών ερμηνειών.

Σήμερα, η πλοήγηση είναι μια διαδικασίαπου ο άνθρωπος διαχειρίζεται ένα συγκεκριμένο αντικείμενο, προχωρώντας από τις χωρικές συντεταγμένες του. Δηλαδή, η πλοήγηση αποτελείται από δύο διαδικασίες - αυτό ελέγχει άμεσα, καθώς και λάθος υπολογισμό της βέλτιστης διαδρομής της κίνησης του αντικειμένου.

Τύποι πλοήγησης

Η ταξινόμηση των τύπων πλοήγησης είναι πολύ εκτεταμένη. Οι σύγχρονοι εμπειρογνώμονες διακρίνουν τις ακόλουθες κύριες ποικιλίες:

- Αυτοκίνητο.

- αστρονομικό.

- Βιο-πλοήγηση.

- αέρα.

- Διάστημα.

- θάλασσα ·

- ραδιοπλοήγηση ·

- Δορυφόρος.

- υπόγεια ·

- πληροφορίες ·

- αδρανειακό.

Μερικοί από τους παραπάνω τύπους πλοήγησηςείναι στενά συνδεδεμένα - κυρίως λόγω της κοινής φύσης των σχετικών τεχνολογιών. Για παράδειγμα, η πλοήγηση αυτοκινήτων χρησιμοποιεί συχνά ένα σύνολο εργαλείων για δορυφορική πλοήγηση.

Υπάρχουν μικτοί τύποι, μέσα στους οποίουςΤαυτόχρονα, χρησιμοποιούνται διάφοροι τεχνολογικοί πόροι, όπως για παράδειγμα συστήματα πλοήγησης και πληροφοριών. Σε αυτά, οι δορυφορικοί πόροι επικοινωνίας μπορούν να είναι καθοριστικοί. Ωστόσο, ο απώτερος στόχος της συμμετοχής τους θα είναι να παρέχουν στις ομάδες-στόχους των χρηστών τις απαραίτητες πληροφορίες.

Συστήματα πλοήγησης

Ο κατάλληλος τύπος πλοήγησης σχηματίζει η ίδια,κατά κανόνα, το ίδιο σύστημα ονομάτων. Υπάρχει, επομένως, ένα σύστημα πλοήγησης αυτοκινήτου, θαλάσσιο, χώρος κ.λπ. Ο ορισμός αυτού του όρου υπάρχει επίσης στο περιβάλλον των εμπειρογνωμόνων. Το σύστημα πλοήγησης, σύμφωνα με μια κοινή ερμηνεία, είναι μια συλλογή διαφορετικών τύπων εξοπλισμού (και, κατά περίπτωση, λογισμικού) που σας επιτρέπουν να καθορίσετε τη θέση ενός αντικειμένου και επίσης να υπολογίσετε τη διαδρομή του. Το σετ εργαλείων εδώ μπορεί να είναι διαφορετικό. Αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις, τα συστήματα χαρακτηρίζονται από την παρουσία των ακόλουθων βασικών συστατικών, όπως:

- χάρτες (συνήθως σε ηλεκτρονική μορφή),

- αισθητήρες, δορυφόροι και άλλα συσσωματώματα για τον υπολογισμό συντεταγμένων ·

- εξωσυστηματικά αντικείμενα που παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη γεωγραφική θέση του στόχου ·

- Αναλυτική μονάδα λογισμικού και υλικού που παρέχει εισόδους και εξόδους δεδομένων και συνδέει επίσης τα πρώτα τρία στοιχεία.

Κατά κανόνα, η δομή ορισμένων συστημάτωνπροσαρμοσμένες στις ανάγκες των τελικών χρηστών. Οι μεμονωμένοι τύποι λύσεων μπορούν να τονιστούν προς την κατεύθυνση του τμήματος λογισμικού ή, αντιστρόφως, του υλικού. Για παράδειγμα, το σύστημα πλοήγησης Navitel, δημοφιλές στη Ρωσία, είναι περισσότερο λογισμικό. Προορίζεται για χρήση από ένα ευρύ φάσμα πολιτών που κατέχουν διάφορους τύπους φορητών συσκευών - φορητούς υπολογιστές, tablet, smartphones.

Πλοήγηση μέσω δορυφόρου

Οποιοδήποτε σύστημα πλοήγησης υποθέτει, πρινσύνολο, ο ορισμός των συντεταγμένων του αντικειμένου - κατά κανόνα, γεωγραφική. Ιστορικά, η ανθρώπινη εργαλειοθήκη βελτιώνεται συνεχώς από αυτή την άποψη. Σήμερα, τα πιο προηγμένα συστήματα πλοήγησης είναι δορυφορικά. Η δομή τους αντιπροσωπεύεται από ένα συνδυασμό εξοπλισμού υψηλής ακρίβειας, μέρος του οποίου βρίσκεται στη Γη, ενώ ο άλλος είναι σε τροχιά. Τα σύγχρονα δορυφορικά συστήματα πλοήγησης είναι σε θέση να υπολογίζουν όχι μόνο τις γεωγραφικές συντεταγμένες, αλλά και την ταχύτητα του αντικειμένου, καθώς και την κατεύθυνση της κίνησης του.

Στοιχεία δορυφορικής πλοήγησης

Τα αντίστοιχα συστήματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθακύρια στοιχεία: αστερισμό δορυφόρων, επίγειων μονάδων μέτρησης συντονισμό των τροχιακών αντικειμένων, καθώς και την ανταλλαγή πληροφοριών με αυτούς, συσκευές για τον τελικό χρήστη (Navigators), εξοπλισμένο με το απαραίτητο λογισμικό, σε ορισμένες περιπτώσεις - πρόσθετο εξοπλισμό για να βελτιώσετε τις γεωγραφικές συντεταγμένες (το GSM-πύργο, τα κανάλια του Internet, ραδιόφωνο φάροι και ούτω καθεξής).

Πώς λειτουργεί η δορυφορική πλοήγηση

Πώς λειτουργεί η δορυφορική πλοήγησησύστημα; Στην καρδιά της εργασίας της είναι ο αλγόριθμος μέτρησης της απόστασης από το αντικείμενο στους δορυφόρους. Οι τελευταίες βρίσκονται σε τροχιά σχεδόν χωρίς να αλλάζουν τη θέση τους και επομένως οι συντεταγμένες τους σε σχέση με τη Γη είναι πάντα σταθερές. Στους πλοηγούς, οι αντίστοιχοι αριθμοί τοποθετούνται. Βρίσκοντας έναν δορυφόρο και συνδέοντάς τον (ή αμέσως σε πολλά), η συσκευή καθορίζει, με τη σειρά της, τη γεωγραφική του θέση. Η κύρια μέθοδος εδώ είναι να υπολογιστεί η απόσταση προς τους δορυφόρους με βάση την ταχύτητα των ραδιοκυμάτων. Το τροχιακό αντικείμενο στέλνει ένα αίτημα στη Γη με εξαιρετική ακρίβεια στο χρόνο - ένα ατομικό ρολόι χρησιμοποιείται για αυτό. Αφού λάβει απάντηση από τον πλοηγό, ο δορυφόρος (ή μια ομάδα αυτών) καθορίζει την απόσταση για ένα τέτοιο χρονικό διάστημα για να περάσει το ραδιοκύμα. Ομοίως, μετράται η ταχύτητα μετακίνησης ενός αντικειμένου - μόνο η μέτρηση εδώ είναι κάπως πιο περίπλοκη.

Τεχνικές δυσκολίες

Διαπιστώσαμε ότι η δορυφορική πλοήγηση είναι η μεγαλύτερηιδανικό για τη μέθοδο σήμερα προσδιορισμού των γεωγραφικών συντεταγμένων. Ωστόσο, η πρακτική χρήση αυτής της τεχνολογίας συνοδεύεται από μια σειρά από τεχνικές δυσκολίες. Τι, για παράδειγμα; Πρώτα απ 'όλα, είναι η ετερογένεια της κατανομής του βαρυτικού πεδίου του πλανήτη - αυτό επηρεάζει τη θέση του δορυφόρου σε σχέση με τη Γη. Μια παρόμοια ιδιότητα χαρακτηρίζεται επίσης από την ατμόσφαιρα. ετερογένεια της μπορεί να επηρεάσει την ταχύτητα των ραδιοκυμάτων, η οποία είναι ο λόγος που στις αντίστοιχες διαστάσεις μπορεί να δυσλειτουργεί.

Μια άλλη τεχνική δυσκολία είναι το σήμα,που αποστέλλεται από το δορυφόρο στον πλοηγό, συχνά παρεμποδίζεται από άλλα αντικείμενα εδάφους. Ως αποτέλεσμα, η πλήρης χρήση του συστήματος σε πόλεις με ψηλά κτίρια είναι δύσκολη.

Πρακτική χρήση δορυφόρων

Τα συστήματα δορυφορικής πλοήγησης βρίσκουν τα μέγισταευρύ φάσμα εφαρμογών. Από πολλές απόψεις - ως στοιχείο διαφόρων εμπορικών αποφάσεων πολιτικού προσανατολισμού. Μπορεί να είναι τόσο οικιακές συσκευές, και, για παράδειγμα, πολυλειτουργικό σύστημα μέσων πλοήγησης. Εκτός από τις αστικές εφαρμογές, οι γεωδαιτολόγοι, οι χαρτογράφοι, οι εταιρείες μεταφορών, οι διάφορες κυβερνητικές υπηρεσίες χρησιμοποιούν δορυφορικούς πόρους. Οι δορυφόροι χρησιμοποιούν γεωλόγους ενεργά. Συγκεκριμένα, με τη βοήθειά τους είναι δυνατόν να υπολογιστεί η δυναμική της κίνησης των τεκτονικών πλακών γης. Οι δορυφορικοί πλοηγοί χρησιμοποιούνται επίσης ως εργαλείο μάρκετινγκ - με τη βοήθεια αναλυτικών στοιχείων, όπου υπάρχουν μέθοδοι γεωγραφίας, οι εταιρείες διεξάγουν έρευνες σχετικά με την πελατειακή τους βάση και, για παράδειγμα, αποστέλλουν στοχευμένη διαφήμιση. Φυσικά, οι ναυτικοί και οι στρατιωτικές δομές χρησιμοποιούν επίσης πλοηγούς - στην πραγματικότητα, ανέπτυξαν τα μεγαλύτερα συστήματα πλοήγησης σήμερα, το GPS και το GLONASS - για τις ανάγκες του αμερικανικού στρατού και της Ρωσίας, αντίστοιχα. Και αυτό δεν είναι καθόλου εξαντλητικός κατάλογος των περιοχών όπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν δορυφόροι.

Σύγχρονα συστήματα πλοήγησης

Ποια είναι τα συστήματα πλοήγησης που λειτουργούν σήμερα;στον αριθμό των λειτουργικών ή υπό ανάπτυξη; Ας ξεκινήσουμε με αυτό που εμφανίστηκε στην παγκόσμια δημόσια αγορά νωρίτερα από άλλα συστήματα πλοήγησης - GPS. Ο κύριος του έργου και ιδιοκτήτης του είναι το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ. Συσκευές που υποστηρίζουν την επικοινωνία μέσω δορυφόρων GPS είναι οι πιο συνήθεις στον κόσμο. Κυρίως επειδή, όπως αναφέραμε παραπάνω, το αμερικανικό σύστημα πλοήγησης εισήχθη στην αγορά νωρίτερα από τους σύγχρονους ανταγωνιστές του.

Το GLONASS κερδίζει ενεργά τη δημοτικότητα. Αυτό είναι το ρωσικό σύστημα πλοήγησης. Ανήκει, με τη σειρά του, στο Υπουργείο Άμυνας της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Αναπτύχθηκε, σύμφωνα με μία εκδοχή, περίπου τα ίδια χρόνια με το GPS - στα τέλη της δεκαετίας του 80 - στις αρχές της δεκαετίας του '90. Ωστόσο, η δημόσια αγορά αποσύρθηκε πολύ πρόσφατα, το 2011. Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές λύσεων πλοήγησης υλικού εισάγουν υποστήριξη GLONASS στις συσκευές τους.

Θεωρείται ότι ο σοβαρός ανταγωνισμός του GLONASSκαι το GPS μπορεί να κάνει ένα παγκόσμιο σύστημα πλοήγησης «Beidou», που αναπτύχθηκε στην Κίνα. Ωστόσο, προς το παρόν λειτουργεί μόνο ως εθνική. Η παγκόσμια κατάσταση μπορεί να πάρει, σύμφωνα με ορισμένους αναλυτές, από το 2020, όταν η τροχιά είναι αρκετά δορυφόροι θα εμφανιστεί - περίπου 35. προγράμματος ανάπτυξης του συστήματος «Beidou» είναι σχετικά νέος - έχει μόλις ξεκινήσει το 2000, και ο πρώτος δορυφόρος που ξεκίνησε στην κινεζική προγραμματιστές 2007.

Προσπαθήστε να συνεχίσετε και τους Ευρωπαίους. Το σύστημα πλοήγησης GLONASS και το αμερικανικό αναλογικό του στο εγγύς μέλλον ενδέχεται να έρθουν σε ανταγωνισμό με το GALILEO. Οι Ευρωπαίοι σχεδιάζουν να αναπτύξουν την ομάδα δορυφόρων στον απαιτούμενο αριθμό μονάδων τροχιακών αντικειμένων μέχρι το 2020.

Μεταξύ άλλων ελπιδοφόρων σχεδίωνη ανάπτυξη των συστημάτων πλοήγησης μπορεί να σημειωθεί ινδική IRNSS, καθώς και ιαπωνικά QZSS. Σχετικά με τις πρώτες ευρέως δημοσιευμένες πληροφορίες σχετικά με τις προθέσεις των προγραμματιστών να δημιουργήσουν ένα παγκόσμιο σύστημα ακόμα. Θεωρείται ότι το IRNSS θα εξυπηρετεί μόνο την επικράτεια της Ινδίας. Το πρόγραμμα είναι επίσης αρκετά νέο - ο πρώτος δορυφόρος τέθηκε σε τροχιά το 2008. Το ιαπωνικό δορυφορικό σύστημα αναμένεται επίσης να χρησιμοποιηθεί κυρίως στα εθνικά εδάφη της αναπτυσσόμενης χώρας ή των γειτονικών χωρών.

Ακρίβεια τοποθέτησης

Πάνω, σημειώσαμε ορισμένες δυσκολίες,τη λειτουργία των δορυφορικών συστημάτων πλοήγησης. Μεταξύ των κύριων πραγμάτων που ονομάσαμε - η θέση των δορυφόρων σε τροχιά ή η μετακίνηση τους σε μια δεδομένη τροχιά, δεν χαρακτηρίζεται πάντα από απόλυτη σταθερότητα λόγω πολλών λόγων. Αυτό προκαθορίζει την ανακρίβεια του υπολογισμού γεωγραφικών συντεταγμένων στους πλοηγούς. Ταυτόχρονα, αυτός δεν είναι ο μόνος παράγοντας που επηρεάζει την ορθότητα της δορυφορικής τοποθέτησης. Τι άλλο επηρεάζει την ακρίβεια του υπολογισμού των συντεταγμένων;

Πρώτα απ 'όλα, αξίζει να σημειωθεί - τα ίδια ατομικάΤα ρολόγια που είναι εγκατεστημένα σε δορυφόρους δεν είναι πάντα απολύτως ακριβή. Είναι δυνατές, αν και πολύ μικρές, αλλά εξακολουθούν να επηρεάζουν την ποιότητα της εργασίας των συστημάτων σφάλματος πλοήγησης. Για παράδειγμα, αν γίνει λάθος στο επίπεδο δεκάδων νανοδευτερολέπτων κατά τον υπολογισμό του χρόνου για τον οποίο κινείται το ραδιοκύμα, μια ανακρίβεια στον προσδιορισμό των συντεταγμένων του επίμαχου αντικειμένου μπορεί να είναι αρκετά μέτρα. Ταυτόχρονα, οι σύγχρονοι δορυφόροι διαθέτουν εξοπλισμό που καθιστά δυνατή τη διεξαγωγή υπολογισμών ακόμη και λαμβάνοντας υπόψη τυχόν σφάλματα στην εργασία των ατομικών ρολογιών.

Σημειώσαμε παραπάνω ότι μεταξύ των παραγόντων που επηρεάζουνστην ακρίβεια των συστημάτων πλοήγησης - στην ετερογένεια της ατμόσφαιρας της Γης. Θα ήταν χρήσιμο να συμπληρώσουμε αυτό το γεγονός με άλλες πληροφορίες σχετικά με την επίδραση των περιοχών κοντά στη Γη στο έργο των δορυφόρων. Το γεγονός είναι ότι η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας χωρίζεται σε διάφορες ζώνες. Αυτός που είναι στην πραγματικότητα στα σύνορα με τον ανοιχτό χώρο - την ιονόσφαιρα - αποτελείται από ένα στρώμα σωματιδίων με ένα συγκεκριμένο φορτίο. Όταν συναντούν ραδιοκύματα που στέλνονται από ένα δορυφόρο, μπορούν να μειώσουν την ταχύτητά τους, με αποτέλεσμα η απόσταση από το αντικείμενο να μπορεί να υπολογιστεί με ένα σφάλμα. Σημειώστε ότι με αυτό το είδος της πηγής των προβλημάτων επικοινωνίας για την ανάπτυξη των εργασιών δορυφορικής πλοήγησης: στους αλγόριθμους του τροχιακού εξοπλισμού συνήθως ενσωματώνονται διάφορα είδη των διορθωτικών σενάριο, λαμβάνοντας υπόψη κατά τον υπολογισμό του περάσματος των ραδιοκυμάτων μέσω της ιονόσφαιρας.

Cloud και άλλα ατμοσφαιρικά φαινόμενα μπορούν επίσηςνα επηρεάσει την ακρίβεια των συστημάτων πλοήγησης. Οι ατμοί νερού που υπάρχουν στα αντίστοιχα στρώματα του κλιματισμού αέρα της Γης, καθώς και τα σωματίδια στην ιονόσφαιρα, επηρεάζουν την ταχύτητα των ραδιοκυμάτων.

Αναμφισβήτητα, όσον αφορά την οικιακή χρήσηGLONASS ή GPS στη δομή τέτοιων μονάδων, όπως για παράδειγμα το σύστημα μέσων πλοήγησης, των οποίων οι λειτουργίες είναι από πολλές απόψεις διασκεδαστικές, τότε οι μικρές ανακρίβειες στους υπολογισμούς των συντεταγμένων δεν είναι κρίσιμες. Αλλά με τη στρατιωτική χρήση των δορυφόρων, οι αντίστοιχοι υπολογισμοί θα πρέπει ιδανικά να αντιστοιχούν στην πραγματική γεωγραφική θέση των αντικειμένων.

Χαρακτηριστικά της ναυτικής πλοήγησης

Έχοντας μιλήσει για τον πιο σύγχρονο τύπο πλοήγησης,θα κάνουμε σύντομη παρέκκλιση στην ιστορία. Όπως γνωρίζετε, ο συγκεκριμένος όρος, για πρώτη φορά εμφανίστηκε στο περιβάλλον των ναυτικών. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά των συστημάτων θαλάσσιας ναυσιπλοΐας;

Μιλώντας για την ιστορική πλευρά, μπορεί να σημειωθείΗ εξέλιξη των εργαλείων στη διάθεση των ναυτικών. Μια από τις πρώτες "λύσεις υλικού" ήταν μια πυξίδα, η οποία, σύμφωνα με ορισμένους ειδικούς, εφευρέθηκε τον 11ο αιώνα. Η διαδικασία χαρτογράφησης ως βασικού εργαλείου πλοήγησης έχει επίσης βελτιωθεί. Τον 16ο αιώνα, ο Gerard Mercator άρχισε να σχεδιάζει χάρτες με βάση την αρχή της εφαρμογής μιας κυλινδρικής προβολής με ίσες γωνίες. Τον 19ο αιώνα, επινοήθηκε μια υστέρηση - μια μηχανική μονάδα ικανή να μετρά την ταχύτητα των θαλάσσιων σκαφών. Τον εικοστό αιώνα, το οπλοστάσιο των πλοηγών εμφανίστηκε ραντάρ, και στη συνέχεια δορυφόροι διαστημικών επικοινωνιών. Τα πιο σύγχρονα συστήματα πλοήγησης λειτουργούν σήμερα, αποκομίζοντας έτσι τους καρπούς της ανθρώπινης εξερεύνησης του Κόσμου. Ποια είναι η ιδιαιτερότητα της δουλειάς τους;

Μερικοί ειδικοί πιστεύουν ότι το κύριοτο οποίο χαρακτηρίζεται από ένα σύγχρονο σύστημα θαλάσσιας ναυσιπλοΐας - ο βασικός εξοπλισμός που είναι εγκατεστημένος στο πλοίο, έχει πολύ υψηλή αντοχή στη φθορά και το νερό. Αυτό είναι απολύτως κατανοητό - είναι αδύνατο ένα πλοίο που ξεκίνησε ανοιχτά χιλιάδες χιλιόμετρα από τη γη, βρισκόταν σε κατάσταση όπου ο εξοπλισμός απρόσμενα απορρίφθηκε. Στο έδαφος, όπου η πρόσβαση είναι πόροι του πολιτισμού, όλα μπορούν να αποκατασταθούν, στη θάλασσα - είναι προβληματική.

Ποια άλλα αξιοσημείωτα χαρακτηριστικάέχει σύστημα πλοήγησης; Ο βασικός εξοπλισμός, εκτός από την υποχρεωτική απαίτηση για ανθεκτικότητα, περιέχει συνήθως ενότητες προσαρμοσμένες για τον καθορισμό ορισμένων παραμέτρων του περιβάλλοντος (βάθος, θερμοκρασία νερού κλπ.). Επίσης, η ταχύτητα των πλοίων στα θαλάσσια συστήματα πλοήγησης σε πολλές περιπτώσεις δεν υπολογίζεται από δορυφόρους, αλλά με τυποποιημένες μεθόδους.