Navigationssystem. Marine-Navigationssysteme

Navigationsausrüstung ist eine große Vielfalt von Arten und Modifikationen. Es gibt Systeme für den Einsatz auf offener See, während andere für die breite Masse der Nutzer angepasst sind, beschäftigt Navigators weitgehend zum Zwecke der Unterhaltung. Was ist das Navigationssystem?

Was ist Navigation?

Der Begriff „Navigation“ ist lateinischen Ursprungs. Navigo Wort bedeutet „auf dem Schiff schwimmt.“ So zunächst war es praktisch mit dem Versand oder der Navigation auch. Aber mit der Entwicklung von Technologien, die den Zirkulationsweg von Schiffen über Ozeane, mit dem Aufkommen der Luftfahrt, Raumfahrt-Technologie zu erleichtern, hat der Begriff deutlich den Bereich der möglichen Interpretationen erweitert.

Heute, unter der Navigations bedeutet den Prozess, durch den eine Person bestimmte Kontrollen unterworfen ist, auf der Basis ihrer räumlichen Koordinaten. Ie Navigation besteht aus zwei Verfahren – eine direkte Steuerung sowie den optimalen Pfad des Objekts macht.

Typen Navigation

Die Klassifikation der Navigation ist sehr umfangreich. Moderne Experten identifizieren die nach ihren wichtigsten Sorten:

– Auto;

– astronomisch;

– Tier Navigation;

– Luft;

– Raum;

– Meer;

– Radio-Navigations;

– Satellit;

– U-Bahn;

– Informationen;

– träge.

Einige dieser Arten von Navigations sind eng miteinander verbunden – vor allem aufgrund der Allgemeinheit der beteiligten Technologien. Zum Beispiel verwendet eine Auto-Navigations oft Instrumente typisch für Satelliten.

Es gibt Mischtypen, bei denen mehrere technologischen Ressourcen gleichzeitig verwendet werden, wie zum Beispiel Navigations- und Informationssysteme. Sie können die Schlüssel, die als solche Ressourcen Satellit sein. Aber das ultimative Ziel, diese mit den Zielgruppen von Benutzern mit den notwendigen Informationen zu versorgen.

Navigationssystem

Die entsprechende Art der Navigation bildet, in der Regel den gleichen Namen des Systems. Es ist also ein Auto-Navigationssystem, das Meer, Raum, usw. Die Definition dieses Begriffs ist auch in der Fachwelt. Ein Navigationssystem gemäß der gemeinsamen Interpretation – eine Sammlung von verschiedenen Arten von Geräten (und ggf. – und die Software), die es Ihnen ermöglichen, die Position des Objekts zu bestimmen, sowie seine Route zu berechnen. Das Toolkit kann hier anders sein. Aber in den meisten Fällen das System durch die folgenden Grundkomponenten gekennzeichnet wie:

– Karten (in der Regel elektronisch);

– Sensoren, Satelliten und andere Einheiten für Koordinaten zu berechnen;

– Nicht-Systemobjekte, die Informationen über die geografische Lage des Ziels bereitzustellen;

– Hardware und Software-Analyseeinheit, Dateneingabe und -ausgabe und Verbinden der ersten drei Bestandteile.

In der Regel angepasst die Struktur diesen oder anderer Systeme auf die Bedürfnisse des Endverbrauchers. Bestimmte Arten von Lösungen akzentuiert werden können zu einem Programmteil entwickelt, oder umgekehrt, Hardware. Zum Beispiel, beliebt in dem russischen Navigationssystem „Navitel“ – das ist mehr weich. Es ist so konzipiert, eine breite Palette von Bürgern zu nutzen, verschiedene Arten von mobilen Geräten zu besitzen – Laptops, Tablets, Smartphones.

Navigation per Satellit

Alle Navigationssystem geht davon aus, vor allem die Bestimmung der Koordinaten eines Objekts – in der Regel eine geographische. Historisch wurden die menschlichen Werkzeuge in dieser Hinsicht ständig verbessert. Heute sind die modernsten Navigationssysteme – Satelliten. Ihre Struktur wird durch eine Reihe von hochpräzisen Geräte dargestellt, von denen ein Teil auf der Erde befindet, die andere – dreht sich in der Umlaufbahn. Moderne Satellitennavigationssysteme können nicht nur die geografischen Koordinaten des Objekts berechnen, sondern auch die Geschwindigkeit und die Richtung seiner Bewegung.

Elemente der Satellitennavigation

Die Zusammensetzung der jeweiligen Systeme umfasst die folgenden Grundelemente: Satellitenkonstellation, gemahlene Maßeinheiten orbital Objekte koordinieren und den Austausch von Informationen mit ihnen Einrichtungen zum Endbenutzer (Navigator) mit der erforderlichen Software ausgestattet ist, in einigen Fällen – Zubehör für die Spezifikation von geographischen Koordinaten (GSM-Turm Online-Kanäle, Funkbaken, etc.).

Wie funktioniert Satellitennavigation

Wie funktioniert ein Navigationssystem? Die Grundlage des Betriebes – Meßalgorithmus Abstand von dem Objekt zu den Satelliten. Letztere wird in einer Umlaufbahn befindet sich fast ohne seine Position zu verändern, und weil ihre Position immer konstant relativ zur Erde. Im Navigator, legten die entsprechenden Zahlen. Das Finden der Satelliten und dazu (oder mehrere) verbunden ist, bestimmt die Vorrichtung, die wiederum seine geographische Position. Die grundlegende Methode hier – die Berechnung der Entfernung zur satellitengestützten Funkwellengeschwindigkeit. Orbital Objekt sendet eine Anfrage an die Erde mit außergewöhnlicher Genauigkeit im Laufe der Zeit – es nutzt eine Atomuhr. Empfangen von Antwort von dem Navigator, der Satelliten (oder eine Gruppe davon) bestimmt, ein Abstand in einer bestimmten Zeitperiode Zeit, um die Radiowelle passieren mußte. In ähnlicher Weise die gemessene Geschwindigkeit des Objekts – ist die Messung nur etwas komplizierter.

Technische Schwierigkeiten

Wir haben, dass der Satellitennavigation bestimmt – die perfekt für heute Verfahren zur Bestimmung der geographischen Koordinaten zu bestimmen. Jedoch ist die praktische Anwendung dieser Technologie durch eine Reihe von technischen Schwierigkeiten begleitet. Was zum Beispiel? Zunächst einmal, es ist die Heterogenität der Verteilung des Gravitationsfeldes des Planeten ist – dies wirkt sich auf die Position des Satelliten relativ zur Erde. Eine ähnliche Eigenschaft wird auch durch die Atmosphäre aus. Seine Heterogenität kann die Geschwindigkeit der Funkwellen beeinflussen, weshalb in den jeweiligen Dimensionen ist fehlerhaft.

Eine weitere technische Schwierigkeit – das Signal vom Satelliten zum Navigator gesendet, die oft von anderen terrestrischen Gegenständen blockiert. Als Ergebnis ist die volle Nutzung des Systems in Städten mit hohen Gebäuden schwierig.

Praktische Einsatz von Satelliten

Satellitennavigationssysteme werden eine breite Palette von Anwendungen zu finden. In vielerlei Hinsicht – als ein Element von einer Vielzahl von kommerziellen Lösungen von ziviler Ausrichtung. Es kann als Haushaltsgeräte sein und beispielsweise multifunktionale Medien-Navigationssystem. Neben den zivilen Gebrauch, Erdbeobachtungssatelliten sind Sachverständige, Experten auf dem Gebiet der Kartographie, Transportunternehmen, verschiedene öffentliche Dienste. Geologen sind aktiv beteiligt Satelliten. Insbesondere können sie verwendet werden, um dynamische tektonischen Bewegungen der Erdplatten zu berechnen. Ist Satelliten-Navigatoren verwendet und als Marketing-Tool – mit Hilfe der Intelligenz, in denen Methoden des geopositioning sind, Unternehmen forschen ihre Kundenbasis, sowie zum Beispiel direkte gezielte Werbung. Natürlich nutzt die Navigatoren und das Militär – sie in der Tat entwickelten ein wichtigen Navigationssysteme heute, GPS und GLONASS – für die Bedürfnisse der US-Armee und Russlands ist. Und dies ist keine vollständige Liste der Bereiche, in denen Satelliten verwendet werden können.

Moderne Navigationssysteme

Welche Navigationssysteme funktionieren heute auch aktiv oder sind in der Phase des Einsatzes? Beginnen wir mit dem man beginnen, die auf dem globalen öffentlichen Markt erschien früher als andere Navigationssysteme – GPS. Seine Entwickler und Eigentümer – das US Department of Defense. Geräte, die über die GPS-Satelliten kommunizieren – die am häufigsten in der Welt. Vor allem, weil, wie oben gesagt, hat das US-Navigationssystem auf den Markt früher als seine aktuellen Konkurrenten eingeführt.

Aktiv an Popularität gewinnt GLONASS. Dies ist – das russische Navigationssystem. Es gehört zu, der wiederum das Verteidigungsministerium der Russischen Föderation. Es wurde entwickelt, nach einer Version, etwa zur gleichen Zeit wie die der GPS – in den späten 80er Jahren – Anfang der 90er Jahre. Allerdings hat der öffentliche Markt wurde erst 2011 gezüchtet. Immer mehr Hersteller von Hardware-Lösungen für in ihren Geräten Navigation GLONASS-Unterstützung implementiert.

Es wird angenommen, dass eine ernsthafte Konkurrenz zu GLONASS und GPS kann ein globales Navigationssystem „Beidou“, in China entwickelt werden. Doch im Moment funktioniert es nur als nationales. Globaler Status kann es werden, nach Meinung einiger Analysten, bis 2020, wenn die Umlaufbahn genügend Satelliten angezeigt werden – etwa 35. „Beidou“ System-Entwicklungsprogramm ist relativ jung – es hat gerade erst im Jahr 2000 begonnen, und die ersten Satelliten in den chinesischen Entwicklern ins Leben gerufen 2007.

Der Versuch, die Europäer zu halten. Das Navigationssystem GLONASS und ihrem amerikanischen Pendant in absehbarer Zeit eintreten können auch in Konkurrenz mit GALILEO. Offene Konstellation von Satelliten in der richtigen Menge an Orbital Objekten Einheiten Europäer plant bis 2020.

Unter anderem vielversprechenden Projekten für die Entwicklung der Navigationssysteme werden kann indische IRNSS und japanische QZSS zur Kenntnis genommen. die ersten in Bezug auf weit Öffentlichkeit Informationen über die Entwickler veröffentlichten Absichten noch ein globales System zu erstellen. Es wird angenommen, dass IRNSS nur das Gebiet von Indien dienen wird. Das Programm ist auch ziemlich jung – der erste Satellit in der Umlaufbahn im Jahr 2008 gesetzt wurde. Japanisch-Satellitensystem wird erwartet, dass im nationalen Territorium des Landes oder dem Entwickler neben sie hauptsächlich verwendet werden.

Positioniergenauigkeit

Oben erwähnten wir eine Reihe von Schwierigkeiten, die für den Betrieb von Navigationssystemen Satelliten relevant sind. Zu den wichtigsten, was wir genannt – die Lage der Satelliten in der Umlaufbahn oder deren Bewegung auf den gewünschten Weg ist nicht immer durch die absolute Stabilität einer Reihe von Gründen aus. Diese Berechnung bestimmt eine Fehlfunktion der geographischen Koordinaten im Navigator. Dies ist jedoch nicht der einzige Faktor, der die korrekte Positionierung von Satelliten zu beeinflussen. Was beeinflusst sonst die Genauigkeit der Koordinaten Berechnung?

Zunächst einmal sollte beachtet werden, – diese Atomuhren, die auf den Satelliten installiert werden, sind nicht immer ganz genau. Sie sind möglich, wenn auch sehr klein, aber beeinflussen nach wie vor die Qualität des Navigationssystemfehlers. Wenn zum Beispiel, wenn die Zeit der Berechnung, bei der eine Funkwelle bewegt, werden Sie machen einen Fehler auf der Ebene von zehn Nanosekunden, die Ungenauigkeit bei der Bestimmung der Koordinaten von Bodenzielen mehr Meter betragen kann. Doch in der modernen Satelliten haben Instrumente, die für die Berechnung erlauben, auch unter Berücksichtigung möglicher Fehler in der Atomuhr.

Oben haben wir festgestellt, dass unter den Faktoren, die die Genauigkeit der Navigationssysteme beeinträchtigen – Heterogenität der Erdatmosphäre. Es wird nützlich sein, diese Tatsache andere Informationen zu den Auswirkungen der erdnahen Felder auf dem Betrieb der Satelliten in Bezug zu ergänzen. Die Tatsache, dass die Atmosphäre unseres Planeten in mehrere Zonen unterteilt ist. Die eine, die tatsächlich auf der Grenze mit Freiraum – Ionosphäre – besteht aus einer Schicht aus Teilchen, die einer bestimmten Ladung aufweist. Diese stören Funkwellen, der Satellit sendet, kann ihre Geschwindigkeit verringern, wobei der Abstand zu dem Objekt kann mit einem Fehler berechnet werden. Beachten Sie, dass mit dieser Art von Quelle für Kommunikationsprobleme der Entwickler von Satellitennavigations Arbeit: in den Algorithmen der Bahnanlagen werden in der Regel verschiedene Arten von Korrekturszenario integriert, unter Berücksichtigung bei der Berechnung des Durchgangs von Funkwellen durch den Ionosphäre.

Wolken und andere atmosphärische Phänomene können auch die Genauigkeit der Navigationssysteme beeinträchtigen. Wasserdampf, die in den jeweiligen Schichten der Erdhülle Luft sowie die Partikel in dem Ionosphäre, beeinflusst die Geschwindigkeit der Funkwellen.

Natürlich im Hinblick auf den häuslichen Gebrauch GLONASS oder GPS in der Zusammensetzung solcher Einheiten, wie zum Beispiel das Navigationsmediensystem, das unterhaltsam in vielerlei Hinsicht Funktionen sind, sind einige kleine Ungenauigkeiten in den Koordinatenfehlkalkulationen nicht kritisch. Aber wenn die militärische Nutzung von Satelliten Berechnungen entsprechend sollte idealerweise auf die reale geographische Lage von Objekten relevant sein.

Merkmale der Seeschifffahrt

Nach einem Gespräch über die modernste Art der Navigation, nehmen wir einen kurzen Ausflug in der Geschichte. Wie bekannt ist, bezeichnet der Begriff selbst, zu, zum ersten Mal in der Seefahrt Umgebung erschienen. Welche Funktionen werden von marinen Navigationssysteme charakterisiert?

Sprechen über den historischen Aspekt ist es möglich, die Entwicklung der zur Verfügung stehenden Instrumente der Matrosen zu beachten. Einer der ersten „Hardware-Lösung“ war ein Kompass, der von einigen Experten als in dem XI Jahrhundert erfunden wurde. Prozessabbildung, Navigation als Schlüsselinstrument ebenfalls verbessert. Im sechzehnten Jahrhundert begann Gerard Mercator basiert auf dem Prinzip der Anwendung des zylindrischen Vorsprungs mit gleichen Winkeln abzubilden. Im XIX Jahrhundert wurde es durch die Verzögerung erfunden – eine mechanische Einheit, die die Geschwindigkeit der Schiffe zu messen. Im zwanzigsten Jahrhundert im Arsenal der Matrosen erschienen Radar, und dann die Raumkommunikationssatelliten. Die fortgeschrittensten marine Navigationssysteme jetzt arbeiten, damit die Vorteile der Weltraumforschung durch die Menschen zu ernten. Was sind die Besonderheiten ihrer Arbeit?

Einige Experten glauben, dass das Hauptmerkmal von denen durch modernes Marine Navigationssystem gekennzeichnet ist – Standardausrüstung auf dem Schiff installiert ist, hat eine sehr hohe Beständigkeit gegen Abrieb und Wasser. Das ist verständlich – es ist unmöglich, in den offenen Schwimmen Tausenden von Meilen von Land zu versenden, es war in einer Situation, wenn das Gerät unerwartet ausfällt. Auf dem Boden, wo der Zugang – die Ressourcen der Zivilisation, alles festgelegt werden kann, im Meer – ist problematisch.

Welche andere bemerkenswerte Eigenschaften hat Meernavigationssystem? Die Anlagen, die neben den zwingenden Anforderungen – die Verschleißfestigkeit in der Regel Module an die Fixierung von einigen Umgebungsbedingungen (Tiefe, Wassertemperatur, etc.) angepasst umfasst. Auch die Schiffsgeschwindigkeit in marinen Navigationssystemen, in vielen Fällen noch nicht berechnet Satelliten und regelmäßige Methoden.