L'equip de navegació és de diversos tipus i modificacions. Hi ha sistemes dissenyats per al seu ús en mar obert, d' altres estan adaptats per al públic en general, utilitzant navegadors en molts aspectes amb finalitats d'entreteniment. Què són els sistemes de navegació?
Què és la navegació?
El terme "navegació" és d'origen llatí. La paraula navigo significa "Estic navegant en un vaixell". És a dir, inicialment era en realitat un sinònim d'enviament o navegació. Però amb el desenvolupament de tecnologies que faciliten la navegació dels vaixells pels oceans, amb l'arribada de l'aviació i la tecnologia espacial, el terme ha ampliat significativament el ventall de possibles interpretacions.
Avui, la navegació significa un procés en el qual una persona controla un objecte en funció de les seves coordenades espacials. És a dir, la navegació consta de dos procediments: això és un control directe, així com un error de càlcul del camí òptim de l'objecte.
Tipus de navegació
La classificació dels tipus de navegació és molt extensa. Els experts moderns distingeixen les varietats principals següents:
- automòbil;
- astronòmic;
- bionavegació;
- aire;
- espai;
- marítim;
- navegació per ràdio;
- satèl·lit;
- subterrani;
- informatiu;
- inercial.
Alguns dels tipus de navegació anteriors estan estretament relacionats, principalment a causa de la comuna de les tecnologies implicades. Per exemple, la navegació en cotxe sovint utilitza eines específiques de satèl·lit.
Hi ha tipus mixtes, dins dels quals s'utilitzen simultàniament diversos recursos tecnològics, com, per exemple, els sistemes de navegació i d'informació. Com a tal, els recursos de comunicacions per satèl·lit poden ser clau en ells. Tanmateix, l'objectiu final de la seva implicació serà proporcionar als grups d'usuaris objectiu la informació necessària.
Sistemes de navegació
El tipus de navegació corresponent forma, per regla general, un sistema del mateix nom. Hi ha, doncs, un sistema de navegació de cotxes, marítim, espacial, etc. La definició d'aquest terme també està present a la comunitat d'experts. El sistema de navegació, d'acord amb la interpretació comuna, és una combinació de diversos tipus d'equips (i, si escau, programari) que permeten determinar la posició d'un objecte, així com calcular-ne el recorregut. El conjunt d'eines aquí pot ser diferent. Però en la majoria dels casos, els sistemes es caracteritzen per la presència dels components bàsics següents, com ara:
- targetes (normalment en format electrònic);
- sensors, satèl·lits i altres agregats per calcular coordenades;
- objectes no del sistema que proporcionen informació sobre la ubicació geogràfica de l'objectiu;
: unitat analítica de maquinari i programari que proporciona entrada i sortida de dades, a més d'enllaçar els tres primers components.
Per regla general, l'estructura de determinats sistemes s'adapta a les necessitats dels usuaris finals. Certs tipus de solucions es poden accentuar cap a la part de programari, o, per contra, la part de maquinari. Per exemple, el sistema de navegació Navitel, que és popular a Rússia, és principalment programari. Està pensat per ser utilitzat per una àmplia gamma de ciutadans que posseeixen diversos tipus de dispositius mòbils: portàtils, tauletes, telèfons intel·ligents.
Navegació per satèl·lit
Qualsevol sistema de navegació implica, en primer lloc, la determinació de les coordenades d'un objecte, normalment geogràfiques. Històricament, les eines humanes en aquest sentit s'han millorat constantment. Avui dia, els sistemes de navegació més avançats són els satèl·lits. La seva estructura està representada per un conjunt d'equips d' alta precisió, una part dels quals es troba a la Terra, mentre que l' altra part gira en òrbita. Els sistemes moderns de navegació per satèl·lit són capaços de calcular no només les coordenades geogràfiques, sinó també la velocitat d'un objecte, així com la direcció del seu moviment.
Elements de navegació per satèl·lit
Els sistemes corresponents inclouen els següents elements principals: constel·lació de satèl·lits, unitats terrestres per mesurar la coordinació d'objectes orbitals i intercanviar informació amb ells, dispositius per a l'usuari final(navegadors) equipats amb el programari necessari, en alguns casos - equip addicional per especificar coordenades geogràfiques (torres GSM, canals d'Internet, balises de ràdio, etc.).
Com funciona la navegació per satèl·lit
Com funciona un sistema de navegació per satèl·lit? Al cor del seu treball hi ha un algorisme per mesurar la distància d'un objecte als satèl·lits. Aquests últims es troben en òrbita pràcticament sense canviar la seva posició, i per tant les seves coordenades respecte a la Terra són sempre constants. Als navegadors s'estableixen els números corresponents. Trobant un satèl·lit i connectant-hi (o a diversos alhora), el dispositiu determina, al seu torn, la seva posició geogràfica. El mètode principal aquí és calcular la distància als satèl·lits en funció de la velocitat de les ones de ràdio. Un objecte en òrbita envia una sol·licitud a la Terra amb una precisió de temps excepcional; per això s'utilitzen rellotges atòmics. Després d'haver rebut una resposta del navegador, el satèl·lit (o un grup d'ells) determina fins a quin punt ha recorregut l'ona de ràdio durant tal o tal període de temps. La velocitat de moviment d'un objecte es mesura de la mateixa manera: només la mesura aquí és una mica més complicada.
Dificultats tècniques
Hem determinat que la navegació per satèl·lit és el mètode més avançat per determinar les coordenades geogràfiques actualment. Tanmateix, l'ús pràctic d'aquesta tecnologia va acompanyat d'una sèrie de dificultats tècniques. Què, per exemple? En primer lloc, aquesta és la deshomogeneïtat de la distribució del camp gravitatori del planeta, això afecta la posició del satèl·lit respecte a la Terra. La mateixa propietat també es caracteritza peratmosfera. La seva f alta d'homogeneïtat pot afectar la velocitat de les ones de ràdio, per la qual cosa pot haver-hi imprecisions en les mesures corresponents.
Una altra dificultat tècnica: el senyal enviat des del satèl·lit al navegador sovint està bloquejat per altres objectes terrestres. Com a resultat, l'ús complet del sistema a les ciutats amb edificis alts és difícil.
Ús pràctic dels satèl·lits
Els sistemes de navegació per satèl·lit troben la més àmplia gamma d'aplicacions. En molts aspectes, com a element de diverses solucions comercials d'orientació civil. Pot ser tant dispositius domèstics com, per exemple, un sistema multifuncional de navegació multimèdia. A part de l'ús civil, els recursos de satèl·lit són utilitzats per topògrafs, cartògrafs, empreses de transport i diversos serveis governamentals. Els satèl·lits són utilitzats activament pels geòlegs. En particular, es poden utilitzar per calcular la dinàmica del moviment de les plaques tectòniques de la terra. Els navegadors per satèl·lit també s'utilitzen com a eina de màrqueting: amb l'ajuda de l'anàlisi, que inclou mètodes de geoposicionament, les empreses realitzen investigacions sobre la seva base de clients i també, per exemple, envien publicitat dirigida. Per descomptat, les estructures militars també utilitzen navegadors - van ser ells qui, de fet, van desenvolupar els sistemes de navegació més grans d'avui, GPS i GLONASS - per a les necessitats de l'exèrcit dels EUA i Rússia, respectivament. I aquesta no és una llista exhaustiva d'àrees on es poden utilitzar satèl·lits.
Navegació modernasistemes
Quins sistemes de navegació estan en funcionament o s'estan desplegant? Comencem amb el que va aparèixer al mercat públic mundial abans que altres sistemes de navegació: el GPS. El seu desenvolupador i propietari és el Departament de Defensa dels EUA. Els dispositius que es comuniquen mitjançant satèl·lits GPS són els més comuns del món. Principalment perquè, com hem dit anteriorment, aquest sistema de navegació nord-americà es va introduir al mercat abans que els seus competidors moderns.
GLONASS està guanyant popularitat activament. Aquest és un sistema de navegació rus. Pertany, al seu torn, al Ministeri de Defensa de la Federació Russa. Es va desenvolupar, segons una versió, al voltant dels mateixos anys que el GPS - a finals dels 80 - principis dels 90. No obstant això, es va introduir al mercat públic fa poc, l'any 2011. Cada cop són més els fabricants de solucions de maquinari per a la navegació que implementen el suport GLONASS als seus dispositius.
Se suposa que el sistema de navegació global "Beidou", desenvolupat a la Xina, pot competir seriosament amb GLONASS i GPS. És cert que de moment només funciona com a nacional. Segons alguns analistes, pot rebre l'estatus global el 2020, quan es posarà en òrbita un nombre suficient de satèl·lits, uns 35. El programa de desenvolupament del sistema Beidou és relativament jove: va començar només l'any 2000 i el primer satèl·lit va ser desenvolupat per Desenvolupadors xinesosllançat el 2007.
Els europeus també estan intentant mantenir-se al dia. El sistema de navegació GLONASS i el seu homòleg nord-americà poden competir amb GALILEO en un futur previsible. Els europeus tenen previst desplegar una constel·lació de satèl·lits en el nombre necessari d'unitats d'objectes orbitals per al 2020.
Entre altres projectes prometedors per al desenvolupament de sistemes de navegació, cal destacar l'IRNSS indi, així com el QZSS japonès. Pel que fa a la primera informació pública àmpliament anunciada sobre les intencions dels desenvolupadors de crear un sistema global encara no està disponible. Se suposa que l'IRNSS servirà només el territori de l'Índia. El programa també és bastant jove: el primer satèl·lit es va posar en òrbita el 2008. També s'espera que el sistema de satèl·lit japonès s'utilitzi principalment dins dels territoris nacionals del país en desenvolupament o al seu costat.
Precisió de posicionament
Més amunt, hem observat una sèrie de dificultats que són rellevants per al funcionament dels sistemes de navegació per satèl·lit. Entre els principals que hem nomenat, la ubicació dels satèl·lits en òrbita, o el seu moviment al llarg d'una trajectòria determinada, no sempre es caracteritza per una estabilitat absoluta per diverses raons. Això predetermina imprecisions en el càlcul de coordenades geogràfiques als navegadors. No obstant això, aquest no és l'únic factor que afecta la correcció del posicionament mitjançant un satèl·lit. Què més afecta la precisió dels càlculs de coordenades?
En primer lloc, val la pena assenyalar que els rellotges atòmics que s'instal·len als satèl·lits no sempre són del tot precisos. Són possibles, encara que bastantpetits, però encara afectant la qualitat dels errors dels sistemes de navegació. Per exemple, si es comet un error a nivell de desenes de nanosegons en calcular el temps durant el qual es mou una ona de ràdio, la imprecisió en la determinació de les coordenades d'un objecte terrestre pot ser de diversos metres. Al mateix temps, els satèl·lits moderns disposen d'un equipament que permet realitzar càlculs fins i tot tenint en compte possibles errors en el funcionament dels rellotges atòmics.
Hem assenyalat anteriorment que entre els factors que afecten la precisió dels sistemes de navegació hi ha l'heterogeneïtat de l'atmosfera terrestre. Seria útil complementar aquest fet amb altres informacions sobre la influència de les regions properes a la Terra en el funcionament dels satèl·lits. El fet és que l'atmosfera del nostre planeta està dividida en diverses zones. La que en realitat es troba a la frontera amb l'espai obert -la ionosfera- consta d'una capa de partícules que tenen una determinada càrrega. Ells, en xocar amb les ones de ràdio enviades pel satèl·lit, poden reduir la seva velocitat, de manera que la distància a l'objecte es pot calcular amb un error. Tingueu en compte que els desenvolupadors de navegació per satèl·lit també estan treballant amb aquest tipus de font de problemes de comunicació: els algorismes per al funcionament d'equips orbitals, per regla general, inclouen diversos tipus d'escenaris correctius que tenen en compte les peculiaritats del pas de les ones de ràdio a través del ionosfera en els càlculs.
Els núvols i altres fenòmens atmosfèrics també poden afectar la precisió dels sistemes de navegació. El vapor d'aigua present a les capes corresponents de l'embolcall d'aire terrestre, igual que les partícules de la ionosfera, afecta la velocitat.ones de ràdio.
Per descomptat, pel que fa a l'ús domèstic de GLONASS o GPS com a part d'unitats com, per exemple, un sistema de mitjans de navegació, les funcions del qual són en gran mesura entretingudes, llavors hi ha petites imprecisions en el càlcul de coordenades. no crític. Però en l'ús militar dels satèl·lits, els càlculs corresponents haurien de correspondre idealment a la ubicació geogràfica real dels objectes.
Característiques de la navegació marítima
Després de parlar del tipus de navegació més modern, fem una petita digressió a la història. Com sabeu, el mateix terme en qüestió va aparèixer per primera vegada entre els navegants. Quines són les característiques dels sistemes de navegació marítima?
Parlant de l'aspecte històric, es pot observar l'evolució de les eines a disposició de la gent de mar. Una de les primeres “solucions de maquinari” va ser la brúixola, que, segons alguns experts, es va inventar al segle XI. Els mapes, com a eina clau de navegació, també s'han millorat. Al segle XVI, Gerard Mercator va començar a dibuixar mapes basant-se en el principi d'utilitzar una projecció cilíndrica amb angles iguals. Al segle XIX es va inventar un tronc, una unitat mecànica capaç de mesurar la velocitat dels vaixells. Al segle XX van aparèixer els radars a l'arsenal de mariners, i després els satèl·lits de comunicacions espacials. Els sistemes de navegació marítima més avançats funcionen avui dia, obtenint així els beneficis de l'exploració espacial humana. Quina és la naturalesa del seu treball?
Alguns experts ho creuenLa característica principal que caracteritza un modern sistema de navegació marina és que l'equip estàndard instal·lat al vaixell té una resistència molt alta al desgast ia l'aigua. Això és bastant comprensible: és impossible que un vaixell que va fer un viatge obert a milers de quilòmetres de terra es trobi en una situació en què l'equip falla de sobte. A terra, on els recursos de la civilització estan disponibles, tot es pot reparar, però al mar és problemàtic.
Quines altres característiques destacables té un sistema de navegació marítima? L'equip estàndard, a més del requisit obligatori: resistència al desgast, per regla general, conté mòduls adaptats per fixar determinats paràmetres ambientals (profunditat, temperatura de l'aigua, etc.). A més, la velocitat del vaixell en els sistemes de navegació marítima en molts casos encara es calcula no per satèl·lits, sinó per mètodes estàndard.
