Навигациялык жабдуулар ар кандай типте жана модификацияда. Ачык деңизде колдонуу үчүн иштелип чыккан системалар бар, башкалары жалпы коомчулук үчүн ылайыкташтырылган, штурмандарды көңүл ачуу максатында көп жагынан колдонушат. Навигация системалары деген эмне?
Навигация деген эмне?
"Навигация" термини латындан алынган. Навиго деген сөз "мен кемеде сүзүп жатам" дегенди билдирет. Башкача айтканда, алгач бул жеткирүү же навигациянын синоними болгон. Бирок кемелердин океандарда жүрүүсүн жеңилдеткен технологиялардын өнүгүшү, авиациянын, космостук технологиялардын пайда болушу менен бул термин мүмкүн болгон чечмелөөлөрдүн диапазонун бир кыйла кеңейтти.
Бүгүнкү күндө навигация адамдын мейкиндик координаттарынын негизинде объектти башкаруу процессин билдирет. Башкача айтканда, навигация эки процедурадан турат - бул түздөн-түз башкаруу, ошондой эле объекттин оптималдуу жолун туура эмес эсептөө.
Навигация түрлөрү
Навигация түрлөрүнүн классификациясы абдан кеңири. Заманбап эксперттер төмөнкү негизги сортторун бөлүп:
- автомобиль;
- астрономиялык;
- бионавигация;
- аба;
- боштук;
- деңиз;
- радио навигациясы;
- спутник;
- жер астындагы;
- маалыматтык;
- инерциялык.
Жогорудагы навигациянын айрым түрлөрү бири-бири менен тыгыз байланышта - негизинен тартылган технологиялардын жалпылыгынан улам. Мисалы, унаа навигациясы көбүнчө спутникке тиешелүү куралдарды колдонот.
Аралаш түрлөрү бар, алардын ичинде бир эле учурда бир нече технологиялык ресурстар колдонулат, мисалы, навигация жана маалымат системалары. Ошентип, спутниктик байланыш ресурстары алардын негизги болушу мүмкүн. Бирок, аларды тартуунун түпкү максаты максаттуу колдонуучулар топторун керектүү маалымат менен камсыз кылуу болот.
Навигация системалары
Навигациянын тиешелүү түрү, эреже катары, бир эле аталыштагы системаны түзөт. Демек, унаа навигация системасы бар, деңиз, космос ж.б. Бул терминдин аныктамасы эксперттик коомчулукта да бар. Навигация системасы, жалпы чечмелөөгө ылайык, объекттин абалын аныктоого, ошондой эле анын маршрутун эсептөөгө мүмкүндүк берүүчү ар кандай типтеги жабдуулардын (жана, эгер мүмкүн болсо, программалык камсыздоонун) жыйындысы. Бул жерде инструменттер ар кандай болушу мүмкүн. Бирок көпчүлүк учурларда системалар төмөнкүдөй негизги компоненттердин болушу менен мүнөздөлөт, мисалы:
- карталар (көбүнчө электрондук түрдө);
- сенсорлор, спутниктер жанакоординаталарды эсептөө үчүн башка агрегаттар;
- максаттын географиялык жайгашкан жери жөнүндө маалымат берүүчү тутумдук эмес объекттер;
- маалыматтарды киргизүү жана чыгарууну камсыз кылган, ошондой эле алгачкы үч компонентти байланыштырган аппараттык-программалык аналитикалык бирдик.
Эреже катары, айрым системалардын түзүмү акыркы колдонуучулардын керектөөлөрүнө ылайыкталган. Чечимдердин айрым түрлөрү программалык камсыздоо бөлүгүнө, же тескерисинче, аппараттык бөлүккө багытталышы мүмкүн. Мисалы, Орусияда популярдуу болгон Navitel навигациялык системасы негизинен программалык камсыздоо. Бул мобилдик түзүлүштөрдүн ар кандай түрлөрүнө ээ болгон жарандардын кеңири чөйрөсү үчүн арналган - ноутбуктар, планшеттер, смартфондор.
Спутник аркылуу навигация
Кар кандай навигациялык система биринчи кезекте объекттин координаталарын аныктоону камтыйт - көбүнчө географиялык. Тарыхый жактан алганда, бул жагынан адам куралдары дайыма өркүндөтүлүп келген. Бүгүнкү күндө эң өнүккөн навигациялык системалар спутниктик болуп саналат. Алардын структурасы жогорку тактыктагы жабдуулардын комплекси менен берилген, алардын бир бөлүгү Жерде жайгашкан, ал эми экинчи бөлүгү орбитада айланып турат. Заманбап спутниктик навигация системалары географиялык координаттарды гана эмес, объекттин ылдамдыгын, ошондой эле анын кыймылынын багытын да эсептей алат.
Спутниктик навигация элементтери
Тийиштүү системалар төмөнкүдөй негизги элементтерди камтыйт: спутниктердин топ жылдыздары, орбиталык объекттердин координациясын өлчөө жана алар менен маалымат алмашуу үчүн жердеги агрегаттар, акыркы колдонуучу үчүн түзүлүштөрзарыл программалык камсыздоо менен жабдылган (навигаторлор), кээ бир учурларда - географиялык координаттарды көрсөтүү үчүн кошумча жабдуулар (GSM мунаралары, интернет каналдары, радиомаяктар ж.б.).
Спутниктик навигация кантип иштейт
Спутниктик навигация системасы кантип иштейт? Анын ишинин негизин объекттен спутниктерге чейинки аралыкты өлчөөнүн алгоритми түзөт. Акыркылар орбитада иш жүзүндө өз ордун өзгөртпөстөн жайгашкан, ошондуктан алардын Жерге карата координаттары дайыма туруктуу. Навигаторлордо тиешелуу сандар коюлган. Спутникти таап, ага (же бир эле учурда бир нечеге) туташкан аппарат, өз кезегинде, анын географиялык абалын аныктайт. Бул жерде негизги ыкма радио толкундардын ылдамдыгына жараша спутниктерге чейинки аралыкты эсептөө болуп саналат. Орбиталык объект Жерге суроо-талапты өзгөчө убакыт тактыгы менен жөнөтөт - бул үчүн атомдук сааттар колдонулат. Навигатордон жооп алгандан кийин, спутник (же алардын тобу) радиотолкун баланча убакыт аралыгында канча аралыкты басып өткөнүн аныктайт. Объекттин кыймылынын ылдамдыгы ушундай эле жол менен өлчөнөт - бул жерде өлчөө гана бир аз татаалыраак.
Техникалык кыйынчылыктар
Спутниктик навигация бүгүнкү күндө географиялык координаттарды аныктоонун эң алдыңкы ыкмасы экенин аныктадык. Бирок, бул технологияны иш жүзүндө колдонуу бир катар техникалык кыйынчылыктар менен коштолот. Мисалы, эмне? Биринчиден, бул планетанын гравитациялык талаасынын бөлүштүрүлүшүнүн бир тектүү эместиги - бул спутниктин Жерге салыштырмалуу абалына таасир этет. Ошол эле касиети менен мүнөздөлөтатмосфера. Анын бир тектүү эместиги радио толкундардын ылдамдыгына таасир этиши мүмкүн, андыктан тиешелүү өлчөөлөрдө так эместиктер болушу мүмкүн.
Дагы бир техникалык кыйынчылык - спутниктен навигаторго жөнөтүлгөн сигналды көбүнчө жердеги башка объекттер бөгөттөйт. Натыйжада, бийик имараттары бар шаарларда системаны толук пайдалануу кыйынга турат.
Спутниктерди практикалык колдонуу
Спутниктик навигация системалары колдонмолордун эң кеңири спектрин табат. Көп жагынан - жарандык багыттагы ар кандай коммерциялык чечимдердин элементи катары. Бул тиричилик шаймандары жана, мисалы, көп функциялуу навигациялык медиа системасы болушу мүмкүн. Жарандык пайдалануудан тышкары, спутник ресурстарын геодезисттер, картографтар, транспорт компаниялары жана ар кандай мамлекеттик кызматтар колдонушат. Спутниктерди геологдор активдуу пайдаланып жатышат. Атап айтканда, алар тектоникалык жер плиталарынын кыймылынын динамикасын эсептөө үчүн колдонулушу мүмкүн. Спутниктик навигаторлор маркетинг куралы катары да колдонулат - геопозициялоо ыкмаларын камтыган аналитиканын жардамы менен компаниялар кардарлардын базасында изилдөө жүргүзүшөт, ошондой эле, мисалы, максаттуу жарнамаларды жөнөтүшөт. Албетте, аскердик түзүмдөр навигаторлорду да колдонушат - алар чындыгында бүгүнкү күндө эң чоң навигациялык системаларды, GPS жана ГЛОНАССты - АКШ армиясынын жана Россиянын муктаждыктары үчүн иштеп чыгышкан. Бул спутниктерди колдонууга боло турган аймактардын толук тизмеси эмес.
Заманбап навигациясистемалар
Учурда кайсы навигациялык системалар иштеп жатат же жайылтылууда? Келгиле, дүйнөлүк коомдук рынокто башка навигациялык системалардан мурун пайда болгон GPS менен баштайлы. Анын иштеп чыгуучусу жана ээси АКШнын Коргоо министрлиги болуп саналат. GPS спутниктери аркылуу байланышуучу түзүлүштөр дүйнөдө эң кеңири таралган. Негизги себеби, биз жогоруда айткандай, бул америкалык навигация системасы заманбап атаандаштарынан мурда рынокко киргизилген.
ГЛОНАСС жигердүү популярдуулукка ээ болууда. Бул орус навигация системасы. Ал өз кезегинде Россия Федерациясынын Коргоо министрлигине тиешелүү. Ал бир версияга ылайык, GPS менен бир эле жылдары иштелип чыккан - 80-жылдардын аягында - 90-жылдардын башында. Бирок, ал коомдук рынокко жакында гана, 2011-жылы киргизилген. Барган сайын навигация үчүн аппараттык чечимдерди чыгарган өндүрүүчүлөр GLONASS колдоосун түзмөктөрүндө колдонушат.
Кытайда иштелип чыккан "Beidou" глобалдык навигация системасы ГЛОНАСС жана GPS менен олуттуу атаандаша алат деп болжолдонууда. Ырас, учурда ал улуттук гана болуп иштейт. Кээ бир аналитиктердин айтымында, ал 2020-жылга чейин глобалдык макамды ала алат, анда жетиштүү сандагы спутник орбитага чыгарылат - болжол менен 35. Beidou системасын өнүктүрүү программасы салыштырмалуу жаш - ал 2000-жылы гана башталып, биринчи спутник иштелип чыккан. Кытай иштеп чыгуучулары2007-жылы ишке киргизилген.
Европалыктар да артта калууга аракет кылып жатышат. ГЛОНАСС навигациялык системасы жана анын америкалык кесиптеши жакынкы келечекте GALILEO менен атаандаша алат. Европалыктар 2020-жылга чейин орбиталык объекттердин керектүү санына спутниктердин тобун жайгаштырууну пландаштырууда.
Навигациялык системаларды өнүктүрүү боюнча башка перспективдүү долбоорлордун арасында Индиянын IRNSS, ошондой эле Япониянын QZSSти белгилесе болот. Дүйнөлүк системаны түзүү боюнча иштеп чыгуучулардын ниети жөнүндө биринчи кеңири жарнамаланган коомдук маалыматка карата азырынча жеткиликтүү эмес. IRNSS Индиянын аймагына гана кызмат кылат деп болжолдонууда. Программа дагы бир топ жаш - биринчи спутник 2008-жылы орбитага чыгарылган. Жапон спутник системасы да негизинен өнүгүп келе жаткан өлкөнүн улуттук аймактарында же ага чектеш жерде колдонулушу күтүлүүдө.
Позициялоонун тактыгы
Жогоруда биз спутниктик навигация системаларынын иштешине тиешелүү болгон бир катар кыйынчылыктарды белгиледик. Биз атаган негизгилердин арасында - орбитада спутниктердин жайгашуусу же алардын берилген траектория боюнча кыймылы бир катар себептерден улам дайыма эле абсолюттук туруктуулук менен мүнөздөлбөйт. Бул навигаторлордо географиялык координаталарды эсептөөдөгү так эместиктерди алдын ала аныктайт. Бирок бул спутниктин жардамы менен жайгаштыруунун тууралыгына таасир эткен жалгыз фактор эмес. Координаталарды эсептөөнүн тактыгына дагы эмне таасир этет?
Биринчиден, спутниктерге орнотулган атомдук сааттар дайыма эле так эмес экенин белгилей кетүү керек. Алар мүмкүн болсо дакичинекей, бирок дагы эле навигациялык системалардын каталарынын сапатына таасир этет. Маселен, радиотолкун кыймылдаган убакытты эсептөөдө ондогон наносекунддун деңгээлинде ката кетирилсе, анда жердеги объекттин координаталарын аныктоодогу так эместик бир нече метрге жетиши мүмкүн. Ошол эле учурда заманбап спутниктерде атомдук сааттардын иштөөсүндөгү мүмкүн болуучу каталарды эске алуу менен да эсептөөлөрдү жүргүзүүгө мүмкүндүк берүүчү жабдуулар бар.
Биз жогоруда навигациялык системалардын тактыгына таасир этуучу факторлордун арасында Жердин атмосферасынын гетерогендуулугу бар экендигин белгиледик. Бул фактыны Жерге жакын райондордун спутниктердин иштешине тийгизген таасири женундегу башка маалыматтар менен толуктоо пайдалуу болор эле. Чынында биздин планетанын атмосферасы бир нече зоналарга бөлүнгөн. Чындыгында ачык мейкиндик менен чектешкен ионосфера белгилүү бир заряды бар бөлүкчөлөрдүн катмарынан турат. Алар спутник жиберген радиотолкундар менен кагылышып, алардын ылдамдыгын азайтышы мүмкүн, мунун натыйжасында объектке чейинки аралыкты ката менен эсептөөгө болот. Спутниктик навигацияны иштеп чыгуучулар да байланыш көйгөйлөрүнүн булагы менен иштеп жатканын белгилей кетүү керек: орбиталык жабдуулардын иштешинин алгоритмдеринде, эреже катары, радиотолкундардын өтүү өзгөчөлүктөрүн эске алган ар кандай түзөтүүчү сценарийлер кирет. эсептөөлөрдөгү ионосфера.
Булуттар жана башка атмосфералык кубулуштар да навигация системаларынын тактыгына таасир этиши мүмкүн. Ионосферадагы бөлүкчөлөр сыяктуу Жердин аба кабыгынын тиешелүү катмарларында болгон суу буусу ылдамдыкка таасир этет.радио толкундар.
Албетте, GLONASS же GPS сыяктуу бирдиктердин бир бөлүгү катары тиричиликте колдонулушуна келсек, мисалы, навигациялык медиа системасы, анын функциялары негизинен көңүл ачуу, анда координаталарды эсептөөдө кичинекей так эместиктер бар. сын эмес. Бирок спутниктерди аскердик колдонууда тиешелүү эсептөөлөр объекттердин реалдуу географиялык жайгашуусуна идеалдуу түрдө дал келиши керек.
Деңиз навигациясынын өзгөчөлүктөрү
Навигациянын эң заманбап түрү жөнүндө сөз кылгандан кийин, келгиле, тарыхка кыскача токтоло кетели. Белгилүү болгондой, сөз болуп жаткан термин биринчи жолу штурмандардын арасында пайда болгон. Деңиз навигациялык системаларынын өзгөчөлүктөрү кандай?
Тарыхый аспектиге токтолсок, деңизчилердин карамагындагы куралдардын эволюциясын белгилесе болот. Биринчи «аппараттык чечимдердин» бири компас, кээ бир эксперттердин айтымында, 11-кылымда ойлоп табылган. Негизги навигациялык курал катары карта түзүү да жакшыртылган. 16-кылымда Жерард Меркатор бирдей бурчтуу цилиндрдик проекцияны колдонуу принцибинин негизинде карталарды тарта баштаган. 19-кылымда журнал ойлоп табылган - кемелердин ылдамдыгын өлчөөгө жөндөмдүү механикалык бирдик. 20-кылымда матростордун арсеналында радарлар, андан кийин космостук байланыш спутниктери пайда болгон. Бүгүнкү күндө эң алдыңкы деңиз навигациялык системалары иштейт, ошентип адамдын космос мейкиндигин изилдөөсүнөн пайда алып келет. Алардын ишинин мүнөзү кандай?
Кээ бир эксперттер ушундай деп эсептешетЗаманбап деңиз навигациялык системасын мүнөздөөчү негизги өзгөчөлүк - бул кемеге орнотулган стандарттык жабдуулардын эскирүүгө жана сууга өтө жогорку туруктуулугу. Бул толук тушунуктуу - кургактыктан мицдеген километр алыстыкта ачык рейске чыккан кеменин жабдуулары капысынан иштен чыгып калган кырдаалга туш болушу мумкун эмес. Цивилизациянын ресурстары бар жерде бардыгын оңдоого болот, бирок деңизде бул көйгөйлүү.
Деңиз навигация тутумунда дагы кандай өзгөчөлүктөр бар? Стандарттык жабдуулар, милдеттүү талаптан тышкары - эскирүүгө туруктуулук, эреже катары, белгилүү бир экологиялык параметрлерди (тереңдик, суунун температурасы, ж.б.) бекитүүгө ылайыкташтырылган модулдарды камтыйт. Ошондой эле, деңиз навигациялык системаларындагы кеменин ылдамдыгы дагы деле көп учурда спутниктер менен эмес, стандарттуу ыкмалар менен эсептелет.
