Navigasyon ekipmanının çeşitli türleri ve modifikasyonları vardır. Açık denizde kullanılmak üzere tasarlanmış sistemler var, diğerleri genel halk için uyarlanmış, eğlence amaçlı pek çok açıdan navigasyon kullanan sistemler var. Navigasyon sistemleri nelerdir?
Navigasyon nedir?
"Navigasyon" terimi Latince kökenlidir. Navigo kelimesi "bir gemide yelken açıyorum" anlamına gelir. Yani, başlangıçta aslında nakliye veya navigasyon ile eşanlamlıydı. Ancak gemilerin okyanuslarda gezinmesini kolaylaştıran teknolojilerin gelişmesi, havacılığın, uzay teknolojisinin ortaya çıkmasıyla birlikte, terim olası yorumların yelpazesini önemli ölçüde genişletti.
Bugün navigasyon, bir kişinin bir nesneyi uzamsal koordinatlarına göre kontrol ettiği bir süreç anlamına gelir. Yani, navigasyon iki prosedürden oluşur - bu doğrudan kontrol ve nesnenin optimal yolunun yanlış hesaplanmasıdır.
Navigasyon türleri
Gezinme türlerinin sınıflandırması çok kapsamlıdır. Modern uzmanlar aşağıdaki ana çeşitleri ayırt eder:
- otomotiv;
- astronomik;
- biyonavigasyon;
- hava;
- boşluk;
- denizcilik;
- radyo navigasyonu;
- uydu;
- yer altı;
- bilgilendirici;
- eylemsizlik.
Yukarıdaki navigasyon türlerinden bazıları yakından ilişkilidir - esas olarak ilgili teknolojilerin ortak özelliği nedeniyle. Örneğin, araç navigasyonu genellikle uyduya özel araçlar kullanır.
Örneğin navigasyon ve bilgi sistemleri gibi çeşitli teknolojik kaynakların aynı anda kullanıldığı karışık türler vardır. Bu nedenle, uydu iletişim kaynakları bunlar için anahtar olabilir. Ancak, katılımlarının nihai amacı, hedef kullanıcı gruplarına gerekli bilgileri sağlamak olacaktır.
Navigasyon sistemleri
Karşılık gelen navigasyon türü, kural olarak aynı adı taşıyan bir sistem oluşturur. Bu nedenle, bir araba navigasyon sistemi, denizcilik, uzay vb. Bu terimin tanımı, uzman toplulukta da mevcuttur. Genel yoruma göre navigasyon sistemi, bir nesnenin konumunu belirlemenize ve rotasını hesaplamanıza izin veren çeşitli ekipman türlerinin (ve varsa yazılımın) bir kombinasyonudur. Buradaki araç seti farklı olabilir. Ancak çoğu durumda, sistemler aşağıdaki gibi temel bileşenlerin varlığıyla karakterize edilir:
- kartlar (genellikle elektronik biçimde);
- sensörler, uydular vekoordinatları hesaplamak için diğer toplamlar;
- hedefin coğrafi konumu hakkında bilgi sağlayan sistem dışı nesneler;
- veri girişi ve çıkışı sağlayan ve ayrıca ilk üç bileşeni birbirine bağlayan donanım-yazılım analitik birimi.
Kural olarak, belirli sistemlerin yapısı son kullanıcıların ihtiyaçlarına göre uyarlanır. Bazı çözüm türleri, yazılım kısmına veya tersine donanım kısmına doğru vurgulanabilir. Örneğin, Rusya'da popüler olan Navitel navigasyon sistemi çoğunlukla yazılımdır. Dizüstü bilgisayarlar, tabletler, akıllı telefonlar gibi çeşitli mobil cihazlara sahip çok sayıda vatandaş tarafından kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Uydu üzerinden navigasyon
Herhangi bir navigasyon sistemi, her şeyden önce, bir nesnenin koordinatlarının belirlenmesini içerir - genellikle coğrafi. Tarihsel olarak, bu konuda insan araçları sürekli olarak geliştirildi. Günümüzde en gelişmiş navigasyon sistemleri uydudur. Yapıları, bir kısmı Dünya'da bulunan, diğer kısmı yörüngede dönen bir dizi yüksek hassasiyetli ekipmanla temsil edilir. Modern uydu navigasyon sistemleri, yalnızca coğrafi koordinatları değil, aynı zamanda bir nesnenin hızını ve hareket yönünü de hesaplayabilir.
Uydu navigasyon öğeleri
Karşılık gelen sistemler aşağıdaki ana unsurları içerir: uyduların takımyıldızı, yörünge nesnelerinin koordinasyonunu ölçmek ve onlarla bilgi alışverişinde bulunmak için yer tabanlı birimler, son kullanıcı için cihazlar(navigatörler) bazı durumlarda gerekli yazılımla donatılmıştır - coğrafi koordinatları belirlemek için ek ekipman (GSM kuleleri, İnternet kanalları, radyo işaretleri, vb.).
Uydu navigasyonu nasıl çalışır
Uydu navigasyon sistemi nasıl çalışır? Çalışmasının merkezinde, bir nesneden uydulara olan mesafeyi ölçmek için bir algoritma var. İkincisi, pratik olarak konumlarını değiştirmeden yörüngede bulunur ve bu nedenle Dünya'ya göre koordinatları her zaman sabittir. Gezginlerde, karşılık gelen sayılar belirlenir. Bir uydu bularak ve ona (veya aynı anda birkaçına) bağlanan cihaz, sırayla coğrafi konumunu belirler. Buradaki ana yöntem, radyo dalgalarının hızına göre uydulara olan mesafeyi hesaplamaktır. Yörüngedeki bir nesne, olağanüstü zaman doğruluğu ile Dünya'ya bir istek gönderir - bunun için atomik saatler kullanılır. Navigatörden bir yanıt alan uydu (veya bir grup), radyo dalgasının şu veya bu süre boyunca ne kadar yol kat ettiğini belirler. Bir nesnenin hareket hızı da benzer şekilde ölçülür - sadece buradaki ölçüm biraz daha karmaşıktır.
Teknik zorluklar
Günümüzde coğrafi koordinatları belirlemek için uydu navigasyonunun en gelişmiş yöntem olduğunu belirledik. Bununla birlikte, bu teknolojinin pratik kullanımına bir takım teknik zorluklar eşlik etmektedir. Örneğin ne? Her şeyden önce, bu, gezegenin yerçekimi alanının dağılımının homojen olmamasıdır - bu, uydunun Dünya'ya göre konumunu etkiler. Aynı özellik ayrıca aşağıdakilerle karakterize edilir:atmosfer. Homojen olmaması radyo dalgalarının hızını etkileyebilir, bu nedenle ilgili ölçümlerde yanlışlıklar olabilir.
Başka bir teknik zorluk - uydudan navigatöre gönderilen sinyal genellikle diğer yer nesneleri tarafından engellenir. Sonuç olarak yüksek binaların olduğu şehirlerde sistemin tam olarak kullanılması zor.
Uyduların pratik kullanımı
Uydu navigasyon sistemleri en geniş uygulama yelpazesini bulur. Birçok yönden - sivil yönelimin çeşitli ticari çözümlerinin bir unsuru olarak. Hem ev cihazları hem de örneğin çok işlevli bir navigasyon medya sistemi olabilir. Sivil kullanım dışında uydu kaynakları, haritacılar, haritacılar, nakliye şirketleri ve çeşitli devlet hizmetleri tarafından kullanılmaktadır. Uydular jeologlar tarafından aktif olarak kullanılmaktadır. Özellikle, tektonik toprak plakalarının hareketinin dinamiklerini hesaplamak için kullanılabilirler. Uydu navigasyon cihazları aynı zamanda bir pazarlama aracı olarak da kullanılır - coğrafi konumlandırma yöntemlerini içeren analitiklerin yardımıyla şirketler müşteri tabanları üzerinde araştırma yapar ve ayrıca örneğin hedefli reklamlar gönderir. Tabii ki, askeri yapılar da denizcileri kullanıyor - aslında, bugün en büyük navigasyon sistemlerini, GPS ve GLONASS'ı geliştiren onlardı - sırasıyla ABD Ordusu ve Rusya'nın ihtiyaçları için. Ve bu, uyduların kullanılabileceği alanların kapsamlı bir listesi değildir.
Modern navigasyonsistemler
Hangi navigasyon sistemleri şu anda çalışıyor veya kullanılıyor? Küresel kamu pazarında diğer navigasyon sistemlerinden önce ortaya çıkan GPS ile başlayalım. Geliştiricisi ve sahibi ABD Savunma Bakanlığı'dır. GPS uyduları aracılığıyla iletişim kuran cihazlar dünyada en yaygın olanlarıdır. Bunun başlıca nedeni, yukarıda da söylediğimiz gibi, bu Amerikan navigasyon sisteminin pazara modern rakiplerinden önce tanıtılmasıdır.
GLONASS aktif olarak popülerlik kazanıyor. Bu bir Rus navigasyon sistemidir. Sırayla, Rusya Federasyonu Savunma Bakanlığı'na aittir. Bir versiyona göre, GPS ile aynı yıllarda - 80'lerin sonunda - 90'ların başında geliştirildi. Ancak, kamu pazarına ancak yakın zamanda 2011 yılında tanıtıldı. Giderek daha fazla sayıda donanım çözümü üreticisi, cihazlarında GLONASS desteğini uyguluyor.
Çin'de geliştirilen küresel navigasyon sistemi "Beidou"nun GLONASS ve GPS ile ciddi şekilde rekabet edebileceği varsayılıyor. Doğru, şu anda sadece ulusal olarak işlev görüyor. Bazı analistlere göre, yeterli sayıda uydunun yörüngeye fırlatılacağı 2020 yılına kadar küresel statü alabilir - yaklaşık 35. Beidou sistem geliştirme programı nispeten genç - sadece 2000 yılında başladı ve ilk uydu tarafından geliştirildi. Çinli geliştiriciler2007'de piyasaya sürüldü.
Avrupalılar da ayak uydurmaya çalışıyor. GLONASS navigasyon sistemi ve onun Amerikalı muadili, yakın gelecekte GALILEO ile rekabet edebilir. Avrupalılar, 2020 yılına kadar gerekli sayıda yörünge nesnesi birimine bir uydu takımyıldızı yerleştirmeyi planlıyor.
Navigasyon sistemlerinin geliştirilmesi için gelecek vaat eden diğer projeler arasında, Hint IRNSS'si ve Japon QZSS'si not edilebilir. Geliştiricilerin küresel bir sistem yaratma niyetleri hakkında geniş çapta duyurulan ilk kamuya açık bilgiler henüz mevcut değil. IRNSS'nin yalnızca Hindistan topraklarına hizmet edeceği varsayılmaktadır. Program da oldukça genç - ilk uydu 2008'de yörüngeye yerleştirildi. Japon uydu sisteminin de öncelikle gelişmekte olan ülkenin ulusal toprakları içinde veya bitişiğinde kullanılması bekleniyor.
Konumlandırma doğruluğu
Yukarıda, uydu navigasyon sistemlerinin işleyişiyle ilgili bir takım zorluklara dikkat çektik. Adlandırdığımız ana olanlar arasında - uyduların yörüngedeki konumu veya belirli bir yörüngedeki hareketleri, bir takım nedenlerden dolayı her zaman mutlak kararlılık ile karakterize edilmez. Bu, gezginlerde coğrafi koordinatların hesaplanmasındaki yanlışlıklar önceden belirler. Ancak, bir uydu kullanarak konumlandırmanın doğruluğunu etkileyen tek faktör bu değildir. Koordinat hesaplamalarının doğruluğunu başka neler etkiler?
Öncelikle, uydulara kurulan atom saatlerinin her zaman tam olarak doğru olmadığını belirtmekte fayda var. Oldukça mümkün olsalar daküçük, ancak yine de navigasyon sistemlerinin kalitesini etkileyen hatalar. Örneğin, bir radyo dalgasının hareket ettiği süreyi hesaplarken onlarca nanosaniye düzeyinde bir hata yapılırsa, o zaman bir yer nesnesinin koordinatlarının belirlenmesindeki yanlışlık birkaç metre olabilir. Aynı zamanda modern uydular, atom saatlerinin işleyişindeki olası hataları hesaba katarak bile hesaplamalar yapmayı mümkün kılan donanıma sahiptir.
Navigasyon sistemlerinin doğruluğunu etkileyen faktörlerden birinin Dünya atmosferinin heterojenliği olduğunu yukarıda belirtmiştik. Bu gerçeği, Dünya'ya yakın bölgelerin uyduların işleyişi üzerindeki etkisiyle ilgili diğer bilgilerle desteklemek faydalı olacaktır. Gerçek şu ki, gezegenimizin atmosferi birkaç bölgeye ayrılmıştır. Aslında açık alanla sınırda olan - iyonosfer - belirli bir yüke sahip bir parçacık katmanından oluşur. Uydu tarafından gönderilen radyo dalgalarıyla çarpışarak hızlarını az altabilirler, bunun sonucunda nesneye olan mesafe bir hata ile hesaplanabilir. Uydu navigasyon geliştiricilerinin de bu tür iletişim sorunları kaynağı ile çalıştıklarını unutmayın: yörünge ekipmanının çalışması için algoritmalar, kural olarak, radyo dalgalarının geçişinin özelliklerini dikkate alan çeşitli düzeltici senaryolar içerir. hesaplamalarda iyonosfer.
Bulutlar ve diğer atmosferik olaylar da navigasyon sistemlerinin doğruluğunu etkileyebilir. Tıpkı iyonosferdeki parçacıklar gibi, Dünya'nın hava zarfının karşılık gelen katmanlarında bulunan su buharı, hızı etkiler.radyo dalgaları.
Elbette, işlevleri büyük ölçüde eğlenceli olan bir navigasyon medya sistemi gibi birimlerin bir parçası olarak GLONASS veya GPS'in ev içi kullanımına ilişkin olarak, koordinatların hesaplanmasındaki küçük yanlışlıklar kritik değil. Ancak uyduların askeri kullanımında, karşılık gelen hesaplamalar ideal olarak nesnelerin gerçek coğrafi konumlarına karşılık gelmelidir.
Deniz navigasyonunun özellikleri
En modern navigasyon türünden bahsettikten sonra, tarihe kısa bir giriş yapalım. Bildiğiniz gibi, söz konusu terim ilk olarak denizciler arasında ortaya çıktı. Deniz seyrüsefer sistemlerinin özellikleri nelerdir?
Tarihsel açıdan bahsetmişken, denizcilerin kullanımına sunulan araçların evrimi not edilebilir. İlk "donanım çözümlerinden" biri, bazı uzmanlara göre 11. yüzyılda icat edilen pusulaydı. Anahtar bir gezinme aracı olarak haritalama da geliştirildi. 16. yüzyılda Gerard Mercator, eşit açılarla silindirik bir izdüşüm kullanma ilkesine dayalı haritalar çizmeye başladı. 19. yüzyılda, bir kütük icat edildi - gemilerin hızını ölçebilen mekanik bir birim. Yirminci yüzyılda, denizcilerin cephaneliğinde radarlar ve ardından uzay iletişim uyduları ortaya çıktı. En gelişmiş deniz seyrüsefer sistemleri günümüzde işlev görmekte ve böylece insan uzay araştırmalarının faydalarından yararlanmaktadır. İşlerinin doğası nedir?
Bazı uzmanlar buna inanıyorModern bir deniz seyrüsefer sistemini karakterize eden ana özellik, gemiye monte edilen standart ekipmanın aşınmaya ve suya karşı çok yüksek bir dirence sahip olmasıdır. Bu oldukça anlaşılabilir bir durumdur - karadan binlerce kilometre uzakta açık yolculuğa çıkmış bir geminin, ekipmanın aniden arızalandığı bir durumda kendisini bulması imkansızdır. Medeniyet kaynaklarının mevcut olduğu karada her şey tamir edilebilir, ancak denizde sorunludur.
Bir deniz seyrüsefer sisteminin başka hangi önemli özellikleri vardır? Standart donanım, zorunlu gereksinime ek olarak - kural olarak aşınma direnci, belirli çevresel parametreleri (derinlik, su sıcaklığı vb.) Sabitlemeye uyarlanmış modüller içerir. Ayrıca, çoğu durumda deniz navigasyon sistemlerinde geminin hızı hala uydular tarafından değil, standart yöntemlerle hesaplanmaktadır.
