Navigationssystem. Marine Navigationssysteme

Navigationsausrüstung ist sehr unterschiedlichArten und Modifikationen. Es gibt Systeme, die für den Einsatz auf hoher See konzipiert sind, andere sind an die breite Masse von Benutzern angepasst, die Navigationsgeräte in vielerlei Hinsicht zu Unterhaltungszwecken verwenden. Was sind die Navigationssysteme?

Was ist Navigation?

Der Begriff "Navigation" ist lateinischen Ursprungs. Das Wort "navigo" bedeutet "auf einem Schiff schweben". Das heißt, anfangs war es eigentlich auch mit Navigation oder Navigation. Aber mit der Entwicklung von Technologien, die die Art und Weise, wie Schiffe die Ozeane navigieren, mit dem Aufkommen der Luftfahrt, Weltraumtechnologie, hat der Begriff die Bandbreite der möglichen Interpretationen erheblich erweitert.

Heute ist Navigation ein Prozesswelcher Mann verwaltet ein bestimmtes Objekt, ausgehend von seinen räumlichen Koordinaten. Das heißt, die Navigation besteht aus zwei Prozeduren - dies steuert direkt, sowie eine Fehlberechnung des optimalen Pfades der Objektbewegung.

Arten der Navigation

Die Klassifizierung der Arten der Navigation ist sehr umfangreich. Moderne Experten unterscheiden folgende Hauptsorten:

- Automobil;

- astronomisch;

- Bio-Navigation;

- Luft;

- Raum;

- Meer;

- Funknavigation;

- Satellit;

- unterirdisch;

- Informationen;

- Trägheit.

Einige der oben genannten Arten der Navigationsind eng miteinander verbunden - vor allem wegen der Gemeinsamkeiten der beteiligten Technologien. Zum Beispiel verwendet die Autonavigation oft ein für die Satellitennavigation spezifisches Toolkit.

Es gibt gemischte Typen, innerhalb dererGleichzeitig werden mehrere technologische Ressourcen genutzt, wie beispielsweise Navigations- und Informationssysteme. In ihnen können Satellitenkommunikationsressourcen der Schlüssel sein. Das ultimative Ziel ihrer Beteiligung wird jedoch sein, die Zielgruppen der Nutzer mit den notwendigen Informationen zu versorgen.

Navigationssysteme

Die geeignete Art der Navigation selbst,in der Regel das System mit dem gleichen Namen. Es gibt daher ein Auto-Navigationssystem, Marine, Raum usw. Die Definition dieses Begriffs ist auch im Expertenumfeld vorhanden. Das Navigationssystem ist in Übereinstimmung mit der üblichen Interpretation eine Kombination aus verschiedenen Arten von Ausrüstung (und, falls zutreffend, Software), die es Ihnen ermöglichen, die Position eines Objekts zu bestimmen und seine Route zu berechnen. Die Werkzeuge können hier unterschiedlich sein. In den meisten Fällen zeichnen sich Systeme jedoch durch folgende Grundkomponenten aus:

- Karten (normalerweise in elektronischer Form);

- Sensoren, Satelliten und andere Einheiten zur Berechnung von Koordinaten;

- Nicht-Systemobjekte, die Informationen über den geografischen Standort des Ziels bereitstellen;

- Software- und Hardware-Analyseeinheit, die Dateneingabe und -ausgabe sowie die Verbindung der ersten drei Komponenten ermöglicht.

In der Regel die Struktur bestimmter Systemeangepasst an die Bedürfnisse der Endnutzer. Bestimmte Arten von Lösungen können in der Richtung der Software oder umgekehrt der Hardware betont werden. Zum Beispiel Navitel, ein beliebtes Navigationssystem in Russland, ist meist Software. Es ist für eine breite Palette von Bürgern gedacht, die verschiedene Arten von mobilen Geräten besitzen - Laptops, Tablets, Smartphones.

Satellitennavigation

Jedes Navigationssystem geht davon ausalle, die Definition der Koordinaten des Objekts - in der Regel geografisch. In der Vergangenheit wurde das Instrumentarium des Menschen in dieser Hinsicht ständig verbessert. Heute sind die fortschrittlichsten Navigationssysteme Satelliten. Ihre Struktur besteht aus hochpräzisen Geräten, von denen sich ein Teil auf der Erde befindet, der andere rotiert im Orbit. Moderne Satellitennavigationssysteme können nicht nur geografische Koordinaten berechnen, sondern auch die Geschwindigkeit des Objekts sowie die Richtung seiner Bewegung.

Satellitennavigationselemente

Zu den relevanten Systemen gehören:Hauptelemente: Gruppierung von Satelliten, Bodenblöcke zur Messung der Koordinierung von Orbitalobjekten und Informationsaustausch mit ihnen, Instrumente für den Endnutzer (Navigatoren), die mit der erforderlichen Software ausgestattet sind, in einigen Fällen zusätzliche Ausrüstung zur Angabe geografischer Koordinaten (GSM-Türme, Internetkanäle, Funkbaken) usw.).

Wie funktioniert die Satellitennavigation?

Wie funktioniert die Satellitennavigation?System? Im Mittelpunkt ihrer Arbeit steht ein Algorithmus zur Messung der Entfernung von einem Objekt zu Satelliten. Letztere befinden sich im Orbit fast ohne ihre Position zu verändern, und deshalb sind ihre Koordinaten relativ zur Erde immer konstant. In den Navigatoren sind die entsprechenden Zahlen angegeben. Wenn Sie einen Satelliten finden und sich mit ihm verbinden (oder mit mehreren gleichzeitig), bestimmt das Gerät wiederum seinen geografischen Standort. Die Hauptmethode ist hier, die Entfernung zu Satelliten basierend auf der Geschwindigkeit von Radiowellen zu berechnen. Ein Orbitalobjekt sendet eine Anfrage mit außergewöhnlicher Genauigkeit an die Erde - es benutzt eine Atomuhr. Nachdem der Satellit (oder eine Gruppe von solchen) eine Antwort von dem Navigator empfangen hat, bestimmt er, wie weit eine Funkwelle während eines solchen Zeitraums abgelaufen ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit eines Objekts wird in ähnlicher Weise gemessen - nur die Messung ist hier etwas komplizierter.

Technische Schwierigkeiten

Wir haben festgestellt, dass die Satellitennavigation am meisten istperfekt für heute die Methode zur Bestimmung geographischer Koordinaten. Der praktische Einsatz dieser Technologie ist jedoch mit einer Reihe technischer Schwierigkeiten verbunden. Was zum Beispiel? Vor allem ist es eine ungleichmäßige Verteilung des Gravitationsfeldes des Planeten - es beeinflusst die Position des Satelliten relativ zur Erde. Ein ähnliches Objekt zeichnet sich auch durch die Atmosphäre aus. Ihre Heterogenität kann die Geschwindigkeit von Radiowellen beeinflussen, was zu Ungenauigkeiten in den entsprechenden Messungen führen kann.

Eine weitere technische Schwierigkeit ist das Signalgesendet von Satellit zu Navigator, wird oft von anderen Bodenobjekten blockiert. Infolgedessen kann die volle Nutzung des Systems in Städten mit hohen Gebäuden schwierig sein.

Praktischer Einsatz von Satelliten

Satellitennavigationssysteme finden am meistenbreite Palette von Anwendungen. In vieler Hinsicht - als ein Element der verschiedenen kommerziellen Entscheidungen der bürgerlichen Orientierung. Dies können sowohl Haushaltsgeräte als auch beispielsweise ein multifunktionales Navigationsmediensystem sein. Neben der zivilen Nutzung nutzen Landvermesser, Kartographen, Transportunternehmen und verschiedene Regierungsstellen Satellitenressourcen. Satelliten sind aktiv von Geologen beteiligt. Insbesondere können sie zur Berechnung der Dynamik der Bewegung von tektonischen Platten verwendet werden. Satellitennavigatoren werden auch als Marketingtool eingesetzt - mit Hilfe von Analysen, bei denen Geolocation-Methoden zum Einsatz kommen, recherchieren Unternehmen ihren Kundenstamm und beispielsweise auch gezielte Werbung. Natürlich nutzen auch Navigatoren und militärische Strukturen es - sie haben tatsächlich die größten Navigationssysteme, GPS und GLONASS, für die Bedürfnisse der amerikanischen und russischen Armeen entwickelt. Und das ist bei weitem nicht eine erschöpfende Liste von Gebieten, in denen Satelliten verwendet werden können.

Moderne Navigationssysteme

Welche Navigationssysteme funktionieren heute?in der Anzahl der bestehenden oder wird bereitgestellt? Beginnen wir mit dem, der früher auf dem globalen öffentlichen Markt erschien als andere Navigationssysteme - GPS. Sein Entwickler und Eigentümer ist das US-Verteidigungsministerium. Geräte, die über GPS-Satelliten kommunizieren, sind die häufigsten auf der Welt. Hauptsächlich, weil, wie wir oben sagten, dieses amerikanische Navigationssystem vor seinen modernen Mitbewerbern auf den Markt gebracht wurde.

Aktiv Popularität gewinnen GLONASS. Dies ist ein russisches Navigationssystem. Es gehört wiederum dem Verteidigungsministerium der Russischen Föderation. Es wurde, nach einer der Versionen, ungefähr in den gleichen Jahren wie GPS - in den späten 80ern - frühen 90ern entwickelt. Vor kurzem wurde es jedoch 2011 auf den öffentlichen Markt gebracht. Immer mehr Hersteller von Navigationshardwarelösungen setzen GLONASS-Unterstützung in ihren Geräten ein.

Vermutlich ein ernstzunehmender Wettbewerb GLONASSund GPS kann das in China entwickelte globale Navigationssystem "Beidou" ausmachen. Es stimmt, im Moment funktioniert es nur als ein nationales. Einigen Analysten zufolge könnte es bis 2020 einen globalen Status erreichen, wenn eine ausreichende Anzahl von Satelliten - etwa 35 - in den Orbit gebracht werden soll - das System zur Entwicklung des Beidou-Systems ist relativ jung - es begann erst im Jahr 2000 und der erste Satellit wurde gestartet 2007

Versuchen, mit den Europäern Schritt zu halten. Das Navigationssystem GLONASS und sein amerikanisches Pendant dürften in absehbarer Zukunft mit GALILEO in Konkurrenz treten. Die Europäer planen, die Gruppierung von Satelliten in der erforderlichen Anzahl von Orbitalobjekten bis 2020 zu erweitern.

Unter anderen vielversprechenden Projekten aufDie Entwicklung von Navigationssystemen kann indisches IRNSS, sowie das japanische QZSS bemerkt werden. Bezüglich der ersten weithin publizierten Informationen über die Absichten von Entwicklern, ein globales System noch zu erstellen. Es wird angenommen, dass IRNSS nur das Territorium von Indien bedienen wird. Das Programm ist auch ziemlich jung - der erste Satellit wurde 2008 in den Orbit gebracht. Das japanische Satellitensystem wird voraussichtlich auch hauptsächlich in den nationalen Territorien des Entwicklerlandes oder der Nachbarländer eingesetzt.

Positioniergenauigkeit

Oben haben wir eine Reihe von Schwierigkeiten festgestellt, die relevant sind fürFunktionieren von Satellitennavigationssystemen. Zu den wichtigsten gehört, was wir genannt haben - die Position von Satelliten in der Umlaufbahn oder ihre Bewegung entlang einer bestimmten Flugbahn - ist aus verschiedenen Gründen nicht immer durch absolute Stabilität gekennzeichnet. Dies gibt Ungenauigkeiten bei der Berechnung von geographischen Koordinaten in Navigatoren vor. Dies ist jedoch nicht der einzige Faktor, der die Korrektheit der Positionierung über Satellit beeinflusst. Was beeinflusst die Genauigkeit der Koordinatenberechnung noch?

Zuallererst ist es bemerkenswert - das sehr atomareUhren, die auf Satelliten installiert sind, sind nicht immer absolut genau. Sie sind zwar möglich, wenn auch sehr klein, beeinträchtigen aber immer noch die Qualität der Arbeit von Navigationssystemfehlern. Wenn beispielsweise beim Berechnen der Zeit, während der sich eine Funkwelle bewegt, ein Fehler von einigen zehn Nanosekunden auftritt, kann eine Ungenauigkeit beim Bestimmen der Koordinaten eines Bodenobjekts mehrere Meter betragen. Gleichzeitig verfügen moderne Satelliten über Geräte, mit denen Sie Berechnungen durchführen können, auch unter Berücksichtigung möglicher Fehler beim Betrieb von Atomuhren.

Oben haben wir das unter den Faktoren bemerkt, die beeinflussenüber die Genauigkeit von Navigationssystemen - die Heterogenität der Erdatmosphäre. Es wird nützlich sein, diese Tatsache durch andere Informationen über den Einfluss von erdnahen Regionen auf den Betrieb von Satelliten zu ergänzen. Tatsache ist, dass die Atmosphäre unseres Planeten in mehrere Zonen unterteilt ist. Derjenige, der sich tatsächlich an der Grenze zum offenen Raum befindet - die Ionosphäre - besteht aus einer Schicht von Teilchen mit einer bestimmten Ladung. Sie können die vom Satelliten gesendeten Funkwellen stören, was ihre Geschwindigkeit verringern kann, so dass die Entfernung zum Objekt mit einem Fehler berechnet werden kann. Es ist anzumerken, dass die Entwickler der Satellitennavigation mit einer derartigen Quelle von Kommunikationsproblemen arbeiten: In der Regel werden verschiedene Arten von Korrekturszenarien in die Algorithmen der Orbitalausrüstung aufgenommen, wobei die Eigenschaften der Radiowellen, die durch die Ionosphäre gehen, berücksichtigt werden.

Wolken und andere atmosphärische Phänomene können auchdie Genauigkeit von Navigationssystemen beeinflussen. Wasserdampf in den jeweiligen Schichten der Lufthülle der Erde sowie Partikel in der Ionosphäre beeinflussen die Geschwindigkeit der Radiowellen.

Natürlich im Hinblick auf den HeimgebrauchGLONASS oder GPS als Teil solcher Einheiten wie beispielsweise eines Navigationsmediensystems, dessen Funktionen in vielerlei Hinsicht unterhaltsam sind, dann sind kleine Ungenauigkeiten in den Fehlberechnungen von Koordinaten nicht kritisch. Im Fall der militärischen Nutzung von Satelliten müssen die entsprechenden Berechnungen jedoch perfekt mit der tatsächlichen geografischen Lage der Objekte übereinstimmen.

Marine Navigationsfunktionen

Nachdem ich über die modernste Art der Navigation gesprochen habe,lass uns ein bisschen Geschichte machen. Wie bekannt, erschien der fragliche Begriff zuerst in der Umgebung von Navigatoren. Welche Merkmale zeichnen Navigationssysteme aus?

Über den historischen Aspekt kann gesprochen werdendie Entwicklung der Werkzeuge, die den Seeleuten zur Verfügung stehen. Eine der ersten "Hardware-Lösungen" war der Kompass, der nach Meinung einiger Experten im 11. Jahrhundert erfunden wurde. Der Prozess des Mappings als wichtige Navigationswerkzeuge wurde ebenfalls verbessert. Im 16. Jahrhundert begann Gerard Mercator, Karten nach dem Prinzip der Verwendung einer zylindrischen Projektion mit gleichen Winkeln zu erstellen. Im 19. Jahrhundert wurde der Lag erfunden - eine mechanische Einheit, die die Geschwindigkeit von Schiffen messen kann. Im zwanzigsten Jahrhundert erschien Radar im Arsenal von Seeleuten und dann Weltraumkommunikationssatelliten. Die fortschrittlichsten Schifffahrtsnavigationssysteme funktionieren heute und profitieren somit von den Vorteilen der menschlichen Erforschung des Weltraums. Was ist die Besonderheit ihrer Arbeit?

Einige Experten glauben, dass die wichtigstenDas Merkmal, das das moderne Schifffahrtsnavigationssystem auszeichnet - die Standardausrüstung, die auf dem Schiff installiert ist, hat eine sehr hohe Beständigkeit gegen Verschleiß und Wasser. Das ist durchaus verständlich - es ist unmöglich für ein Schiff, das tausende von Kilometern vom Land in offene Navigation ging, in einer Situation zu sein, in der die Ausrüstung plötzlich ablehnt. Auf einem Land, wo der Zugang die Ressourcen der Zivilisation ist, kann alles repariert werden, auf See ist problematisch.

Welche anderen bemerkenswerten Eigenschaften?hat ein Navigationssystem? Die Standardausrüstung enthält neben der obligatorischen Anforderung an die Verschleißfestigkeit in der Regel Module, die zur Festlegung einiger Umweltparameter (Tiefe, Wassertemperatur usw.) geeignet sind. Auch wird die Schiffsgeschwindigkeit in Navigationssystemen in vielen Fällen nicht durch Satelliten, sondern durch Standardverfahren berechnet.