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Sistema di navigazione. Sistemi di navigazione Marine

Strumenti per la navigazione è una grande varietà di tipi e modifiche. Ci sono sistemi destinati ad essere utilizzati in condizioni di mare aperto, mentre altri sono adattati per le grandi masse di utenti, impiega Navigatori in gran parte per scopi di intrattenimento. Quali sono il sistema di navigazione?

Cos'è la navigazione?

Il termine "navigazione" è di origine latina. parola Navigo significa "galleggiare sulla nave." Così inizialmente era praticamente sinonimo di spedizione o di navigazione. Ma con lo sviluppo di tecnologie che facilitano il percorso di circolazione di navi sugli oceani, con l'avvento del trasporto aereo, la tecnologia spaziale, il termine ha notevolmente ampliato la gamma di possibili interpretazioni.

Oggi, sotto la navigazione intende il processo mediante il quale una persona è soggetta a determinati controlli, sulla base delle coordinate spaziali. Ossia la navigazione costituito da due procedure – un controllo diretto, nonché rendendo il percorso ottimale dell'oggetto.

tipi di navigazione

La classificazione dei tipi di navigazione è molto ampia. esperti moderni identificano le seguenti sue principali varietà:

– auto;

– astronomico;

– Navigazione animale;

– l'aria;

– spazio;

– mare;

– radionavigazione;

– via satellite;

– sotterraneo;

– informazione;

– inerziale.

Alcuni di questi tipi di navigazione sono strettamente collegati – principalmente a causa della genericità delle tecnologie coinvolte. Ad esempio, una navigazione per auto spesso utilizza strumenti tipici per il satellite.

Ci sono tipi misti in cui più risorse tecnologiche vengono utilizzate simultaneamente, come ad esempio, per i sistemi di esempio, di navigazione e di informazione. Essi possono essere la chiave, come satellitare tali risorse. Tuttavia, l'obiettivo finale di utilizzarli per fornire i target di utenti con le informazioni necessarie.

sistema di navigazione

Il corrispondente tipo di forme di navigazione, di regola, lo stesso nome del sistema. Non v'è, quindi, un sistema di navigazione per auto, mare, spazio, ecc La definizione di questo termine è presente nella comunità degli esperti anche. Un sistema di navigazione, secondo l'interpretazione comune – una raccolta di vari tipi di apparecchiature (e se del caso – e il software) che permettono di determinare la posizione dell'oggetto, nonché di calcolare il suo itinerario. Il toolkit può essere diverso qui. Ma nella maggior parte dei casi, il sistema caratterizzato dai seguenti componenti di base come ad esempio:

– carte (di solito per via elettronica);

– sensori, satelliti e altre unità di calcolo coordinate;

– oggetti non di sistema che forniscono informazioni sulla posizione geografica del bersaglio;

– unità hardware e software di analisi, dati di input e output e collegando i primi tre ingredienti.

Come regola generale, la struttura di questi o altri sistemi adattato alle esigenze degli utenti finali. Alcuni tipi di soluzioni possono essere accentuato sviluppati verso una parte di programma, o, al contrario, hardware. Ad esempio, popolare nel sistema di navigazione russo "Navitel" – questo è più morbido. È stato progettato per utilizzare una vasta gamma di cittadini, in possesso di vari tipi di dispositivi mobili – laptop, tablet, smartphone.

Navigazione via satellite

Qualsiasi sistema di navigazione assume, innanzitutto, determinare le coordinate di un oggetto – solitamente geografico. Storicamente, gli strumenti umani in questo senso è stata costantemente migliorata. Oggi, i sistemi di navigazione più avanzati – satellitare. La loro struttura è rappresentata da una serie di apparecchiature di alta precisione, una parte della quale si trova sulla Terra, l'altro – gira in orbita. I moderni sistemi di navigazione satellitare in grado di calcolare non solo le coordinate geografiche dell'oggetto, ma anche la velocità e la direzione del suo movimento.

Elementi di navigazione satellitare

La composizione dei rispettivi sistemi comprendono i seguenti elementi di base: costellazione di satelliti, unità di terra di misura coordinate oggetti orbitali e lo scambio di informazioni con loro dispositivi per l'utente finale (navigatore), dotato del software necessario, in alcuni casi – accessori per la specifica di coordinate geografiche (GSM-torre canali online, radiofari, ecc.)

Come funziona la navigazione satellitare

Come funziona un sistema di navigazione satellitare? La base del funzionamento – misura algoritmo di distanza dall'oggetto ai satelliti. Quest'ultimo si trova in un'orbita quasi senza cambiare la sua posizione, e perché la loro posizione è sempre costante rispetto alla Terra. Nel Navigatore, i dati corrispondenti previste. Trovare il satellite e avendo ad esso collegato (o multiplo), l'apparecchiatura determina, a sua volta, la sua posizione geografica. Il metodo di base qui – il calcolo della distanza dalla velocità dell'onda radio satellitare. oggetto Orbital invia una richiesta alla Terra con una precisione eccezionale nel corso del tempo – che utilizza un orologio atomico. Ricevendo risposta dal navigatore, il satellite (o gruppo di esso) determina una distanza in un certo periodo di tempo avuto il tempo di passare l'onda radio. Analogamente, la velocità misurata dell'oggetto – la misurazione è solo leggermente più complicato.

difficoltà tecniche

Abbiamo determinato che la navigazione satellitare – la più perfetta per il metodo oggi di determinare le coordinate geografiche. Tuttavia, l'uso pratico di questa tecnologia è accompagnata da una serie di difficoltà tecniche. Cosa, per esempio? Prima di tutto, è l'eterogeneità della distribuzione del campo gravitazionale del pianeta – questo influisce sulla posizione del satellite rispetto alla Terra. Una struttura simile è anche caratterizzato dall'atmosfera. Sua eterogeneità può influenzare la velocità delle onde radio, motivo per cui nelle rispettive dimensioni non funzioni correttamente.

Un'altra difficoltà tecnica – il segnale inviato dal satellite al navigatore, spesso ostacolato da altri oggetti terrestri. Di conseguenza, l'uso completo del sistema in città con edifici alti è difficile.

Uso pratico di satelliti

sistemi di navigazione satellitare stanno trovando una vasta gamma di applicazioni. In molti modi – come un elemento di una varietà di soluzioni commerciali di orientamento civile. Può essere come elettrodomestici, e, per esempio, i media multifunzionali sistema di navigazione. A parte l'uso civile, satelliti per le risorse sono geometri, esperti nel campo della cartografia, aziende di trasporto, vari servizi pubblici. I geologi sono satelliti attivamente coinvolti. In particolare, essi possono essere utilizzati per calcolare dinamica movimenti tettonici delle placche terrestri. Vengono utilizzati navigatori satellitari e come strumento di marketing – con l'aiuto di intelligenza, in cui ci sono i metodi di geopositioning, le aziende conducono la ricerca della loro base di clienti, così come, per esempio, pubblicità mirata diretta. Naturalmente, utilizzare i navigatori ei militari – hanno, infatti, messo a punto un importante sistemi di navigazione oggi, GPS e GLONASS – per le esigenze dell'esercito degli Stati Uniti e Russia, rispettivamente. E questo non è un elenco esaustivo delle aree in cui possono essere utilizzati i satelliti.

I moderni sistemi di navigazione

Quali sistemi di navigazione funzionino oggi, tra cui attivo o sono in fase di implementazione? Cominciamo con quello che è apparso sul mercato pubblico globale prima di altri sistemi di navigazione – GPS. Il suo sviluppatore e proprietario – il Dipartimento della Difesa statunitense. I dispositivi che comunicano attraverso i GPS satelliti – i più comuni nel mondo. Soprattutto perché, come abbiamo detto in precedenza, il sistema di navigazione degli Stati Uniti è stato introdotto sul mercato prima di quanto i suoi concorrenti attuali.

guadagnando popolarità Attivamente GLONASS. Questo è – il sistema di navigazione russo. Essa appartiene, a sua volta, il Ministero della Difesa della Federazione Russa. E 'stato progettato, secondo una versione, circa nello stesso periodo di quella del GPS – alla fine degli anni '80 – primi anni '90. Tuttavia, il mercato pubblico è stato allevato di recente, nel 2011. Sempre più produttori di soluzioni hardware per l'attuazione dell'aiuto GLONASS navigazione nei propri dispositivi.

Si presume che una seria concorrenza per GLONASS e GPS in grado di fare un sistema globale di navigazione "Beidou", sviluppato in Cina. Tuttavia, al momento funziona solo come un cittadino. stato globale si può ottenere, secondo alcuni analisti, entro il 2020, quando verranno visualizzati l'orbita satelliti sufficienti – circa 35. programma di sviluppo del sistema "Beidou" è relativamente giovane – ha appena iniziato nel 2000, e ha lanciato il primo satellite nel sviluppatori cinesi del 2007.

Cercando di mantenere gli europei. Il GLONASS sistema di navigazione e la sua controparte americana nel prossimo futuro potrebbero entrare in competizione con GALILEO. Aprire costellazione di satelliti nella giusta quantità di oggetti orbitali unità europei pianificare entro il 2020.

Tra gli altri progetti promettenti per lo sviluppo dei sistemi di navigazione si può notare IRNSS indiano e QZSS giapponese. Per quanto riguarda la prima informazione pubblica ampiamente pubblicizzato sulle intenzioni dello sviluppatore di creare ancora un sistema globale. Si presume che IRNSS servirà solo il territorio dell'India. Il programma è anche abbastanza giovane – il primo satellite è stato messo in orbita nel 2008. sistema satellitare giapponese dovrebbe essere utilizzato prevalentemente nel territorio nazionale del paese o lo sviluppatore ad essa adiacente.

precisione di posizionamento

Sopra abbiamo notato una serie di difficoltà che sono rilevanti per il funzionamento dei sistemi di navigazione satellitare. Tra i principali, quello che abbiamo chiamato – la posizione dei satelliti in orbita, o il loro movimento per il percorso desiderato non è sempre caratterizzata dalla stabilità assoluta di una serie di motivi. Questo calcolo determina malfunzionamento delle coordinate geografiche del navigatore. Tuttavia, questo non è l'unico fattore che influenza il posizionamento corretto da satellite. Che altro influisce sulla precisione del calcolo delle coordinate?

Prima di tutto, va notato – gli orologi atomici che sono installati sui satelliti non sono sempre completamente accurato. Sono possibili, anche se molto piccola, ma influenzano ancora la qualità di errori del sistema di navigazione. Ad esempio, se il calcolo del momento in cui un'onda radio è in movimento, vi si commette un errore a livello di decine di nanosecondi, l'imprecisione nella determinazione delle coordinate dei bersagli a terra può essere diversi metri. Tuttavia, nei satelliti moderni disporre di strumenti che permettono di calcolo, anche tenendo conto delle possibili errori nel orologio atomico.

Sopra abbiamo notato che tra i fattori che influenzano la precisione dei sistemi di navigazione – l'eterogeneità della atmosfera terrestre. Sarà utile per integrare questo fatto altre informazioni riguardanti l'impatto dei campi-Terra vicino sul funzionamento dei satelliti. Il fatto che l'atmosfera del nostro pianeta è diviso in diverse zone. Quello che è in realtà al confine con lo spazio libero – ionosfera – costituito da uno strato di particelle aventi una certa carica. Questi interferiscono con le onde radio, invia il satellite, può ridurre la velocità, per cui la distanza dell'oggetto può essere calcolata con un errore. Si noti che con questo tipo di fonte di problemi di comunicazione degli sviluppatori di lavoro navigazione satellitare: negli algoritmi delle apparecchiature orbitali sono di solito incorporati vari tipi di scenario correttive, tenendo conto nel calcolo del passaggio delle onde radio attraverso l'ionosfera.

Nuvole e altri fenomeni atmosferici possono influenzare la precisione dei sistemi di navigazione. vapor d'acqua presente nei rispettivi strati dell'aria guaina terra, così come le particelle nella ionosfera, influenzano la velocità delle onde radio.

Naturalmente, in caso di uso GLONASS o GPS interno nella composizione di tali unità, come ad esempio il sistema dei media di navigazione, che funziona in molti modi sono divertenti, alcune piccole imprecisioni nei calcoli sbagliati coordinate non sono critici. Ma quando l'uso militare dei satelliti calcoli corrispondenti dovrebbe idealmente essere rilevanti per la vera posizione geografica degli oggetti.

Caratteristiche di navigazione del mare

Dopo aver parlato del tipo più moderno di navigazione, prendiamo una breve escursione nella storia. Come è noto, il termine stesso, di cui, per la prima volta è apparso in un ambiente marinaro. Quali caratteristiche sono caratterizzati da sistemi di navigazione marina?

Parlando l'aspetto storico, è possibile notare l'evoluzione degli strumenti a disposizione dei marinai. Uno dei primi "soluzione hardware" era una bussola, che è considerata da alcuni esperti sono stati inventati nel XI secolo. mappatura dei processi, la navigazione come strumenti chiave anche migliorato. Nel XVI secolo Gerard Mercator ha cominciato a mappare sulla base del principio di applicazione della proiezione cilindrica con angoli uguali. Nel XIX secolo fu inventato dal GAL – un gruppo meccanico in grado di misurare la velocità delle navi. Nel XX secolo nell'arsenale dei marinai apparso radar, e poi i satelliti di comunicazione nello spazio. I più avanzati sistemi di navigazione marina ora operativo, raccogliendo in tal modo i vantaggi di esplorazione dello spazio da parte dell'uomo. Quali sono le specificità del loro lavoro?

Alcuni esperti ritengono che la caratteristica principale dei quali è caratterizzato da moderno sistema GPS marino – equipaggiamento standard installato sulla nave, ha una elevata resistenza all'abrasione e acqua. Questo è comprensibile – è impossibile spedire nelle migliaia di nuoto aperte di miglia da terra, era in una situazione in cui l'apparecchiatura non riesce inaspettatamente. Sul terreno, dove l'accesso – le risorse della civiltà, tutto si aggiusta, in mare – è problematico.

Quali altre caratteristiche degne di nota ha il sistema di navigazione del mare? Attrezzature permanente, oltre ai requisiti obbligatori – resistenza all'usura solito comprende moduli adattati alla fissazione di alcuni parametri ambientali (profondità, temperatura acqua, ecc). Inoltre, la velocità della nave nei sistemi di navigazione marina, in molti casi ancora non calcolato satelliti e metodi regolari.