Նավիգացիոն սարքավորումները տարբեր տեսակի և մոդիֆիկացիաների են: Կան համակարգեր, որոնք նախատեսված են բաց ծովում օգտագործելու համար, մյուսները հարմարեցված են լայն հանրության համար՝ օգտագործելով նավիգատորները շատ առումներով զվարճանքի նպատակներով: Ի՞նչ են նավիգացիոն համակարգերը:
Ի՞նչ է նավիգացիան:
«Նավարկություն» տերմինը լատինական ծագում ունի։ Նավիգո բառը նշանակում է «ես նավարկում եմ նավով»։ Այսինքն, ի սկզբանե այն իրականում եղել է նավագնացության կամ նավիգացիայի հոմանիշ: Սակայն տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ, որոնք հեշտացնում են նավերի նավարկությունը օվկիանոսներում, ավիացիայի, տիեզերական տեխնոլոգիաների գալուստով, տերմինը զգալիորեն ընդլայնել է հնարավոր մեկնաբանությունների շրջանակը:
Այսօր նավարկություն նշանակում է գործընթաց, որի ընթացքում անձը վերահսկում է օբյեկտը՝ հիմնվելով դրա տարածական կոորդինատների վրա: Այսինքն՝ նավիգացիան բաղկացած է երկու պրոցեդուրաներից՝ սա ուղղակիորեն վերահսկում է, ինչպես նաև օբյեկտի օպտիմալ ուղու սխալ հաշվարկ։
Նավարկության տեսակներ
Նավարկության տեսակների դասակարգումը շատ ընդարձակ է: Ժամանակակից մասնագետները առանձնացնում են հետևյալ հիմնական սորտերը՝
- ավտոմոբիլային;
- աստղագիտական;
- բիոնավիգացիա;
- օդ;
- բացատ;
- ծովային;
- ռադիո նավարկություն;
- արբանյակ;
- ստորգետնյա;
- տեղեկատվական;
- իներցիոն.
Նավարկության վերոհիշյալ տեսակներից մի քանիսը սերտորեն կապված են՝ հիմնականում ներգրավված տեխնոլոգիաների ընդհանրության պատճառով: Օրինակ, մեքենաների նավիգացիան հաճախ օգտագործում է արբանյակային հատուկ գործիքներ:
Գոյություն ունեն խառը տեսակներ, որոնց շրջանակներում միաժամանակ օգտագործվում են մի քանի տեխնոլոգիական ռեսուրսներ, ինչպիսիք են, օրինակ, նավիգացիոն և տեղեկատվական համակարգերը։ Որպես այդպիսին, արբանյակային կապի ռեսուրսները կարող են առանցքային լինել դրանցում: Այնուամենայնիվ, նրանց ներգրավման վերջնական նպատակը կլինի թիրախային օգտատերերի խմբերին տրամադրել անհրաժեշտ տեղեկատվություն:
Նավիգացիոն համակարգեր
Նավարկության համապատասխան տեսակը ձևավորում է, որպես կանոն, համանուն համակարգ։ Կա, հետևաբար, մեքենայի նավիգացիոն համակարգ, ծովային, տիեզերական և այլն: Այս տերմինի սահմանումը առկա է նաև փորձագիտական հանրության մեջ։ Նավիգացիոն համակարգը, ընդհանուր մեկնաբանության համաձայն, տարբեր տեսակի սարքավորումների (և, անհրաժեշտության դեպքում, ծրագրաշարի) համակցություն է, որը թույլ է տալիս որոշել օբյեկտի դիրքը, ինչպես նաև հաշվարկել դրա երթուղին: Այստեղ գործիքակազմը կարող է տարբեր լինել: Բայց շատ դեպքերում համակարգերը բնութագրվում են հետևյալ հիմնական բաղադրիչների առկայությամբ, ինչպիսիք են՝
- քարտեր (սովորաբար էլեկտրոնային ձևով);
- սենսորներ, արբանյակներ ևկոորդինատների հաշվարկման այլ ագրեգատներ;
- ոչ համակարգային օբյեկտներ, որոնք տեղեկատվություն են տրամադրում թիրախի աշխարհագրական դիրքի մասին;
- ապարատային-ծրագրային վերլուծական միավոր, որն ապահովում է տվյալների մուտքագրում և ելք, ինչպես նաև կապում է առաջին երեք բաղադրիչները:
Որպես կանոն, որոշ համակարգերի կառուցվածքը հարմարեցված է վերջնական օգտագործողների կարիքներին: Որոշ տիպի լուծումներ կարելի է ընդգծել ծրագրային մասի, կամ, ընդհակառակը, ապարատային մասի նկատմամբ։ Օրինակ, Ռուսաստանում հայտնի Navitel նավիգացիոն համակարգը հիմնականում ծրագրային է: Այն նախատեսված է քաղաքացիների լայն շրջանակի համար, ովքեր ունեն տարբեր տեսակի շարժական սարքեր՝ նոթբուքեր, պլանշետներ, սմարթֆոններ:
Նավարկություն արբանյակի միջոցով
Ցանկացած նավիգացիոն համակարգ նախ և առաջ ներառում է օբյեկտի կոորդինատների որոշում, սովորաբար աշխարհագրական: Պատմականորեն այս առումով մարդկային գործիքները մշտապես կատարելագործվել են: Այսօր ամենաառաջադեմ նավիգացիոն համակարգերը արբանյակային են: Նրանց կառուցվածքը ներկայացված է բարձր ճշգրտության սարքավորումների մի շարքով, որոնց մի մասը գտնվում է Երկրի վրա, իսկ մյուս մասը պտտվում է ուղեծրով։ Արբանյակային նավիգացիոն ժամանակակից համակարգերը կարողանում են հաշվարկել ոչ միայն աշխարհագրական կոորդինատները, այլև օբյեկտի արագությունը, ինչպես նաև նրա շարժման ուղղությունը։
Արբանյակային նավիգացիոն տարրեր
Համապատասխան համակարգերը ներառում են հետևյալ հիմնական տարրերը՝ արբանյակների համաստեղություն, ուղեծրային օբյեկտների համակարգումը չափելու և դրանց հետ տեղեկատվության փոխանակման ցամաքային միավորներ, վերջնական օգտագործողի համար նախատեսված սարքեր։(նավարկիչներ) հագեցած անհրաժեշտ ծրագրային ապահովմամբ, որոշ դեպքերում՝ լրացուցիչ սարքավորումներ՝ աշխարհագրական կոորդինատները նշելու համար (GSM աշտարակներ, ինտերնետ ալիքներ, ռադիոփարոսներ և այլն):
Ինչպես է աշխատում արբանյակային նավիգացիան
Ինչպե՞ս է աշխատում արբանյակային նավիգացիոն համակարգը: Նրա աշխատանքի հիմքում ընկած է օբյեկտից արբանյակների հեռավորությունը չափելու ալգորիթմը: Վերջիններս գտնվում են ուղեծրում գործնականում առանց իրենց դիրքը փոխելու, և հետևաբար նրանց կոորդինատները Երկրի նկատմամբ միշտ հաստատուն են։ Նավիգատորներում նշված են համապատասխան թվերը: Գտնելով արբանյակ և միանալով դրան (կամ միանգամից մի քանիսին), սարքն իր հերթին որոշում է նրա աշխարհագրական դիրքը։ Այստեղ հիմնական մեթոդը ռադիոալիքների արագության հիման վրա արբանյակների հեռավորությունը հաշվարկելն է: Ուղեծրող օբյեկտը ժամանակի բացառիկ ճշգրտությամբ հարցում է ուղարկում Երկիր. դրա համար օգտագործվում են ատոմային ժամացույցներ: Նավիգատորից պատասխան ստանալուց հետո արբանյակը (կամ նրանց մի խումբ) որոշում է, թե որքան հեռու է անցել ռադիոալիքը այս և այն ժամանակահատվածի համար: Օբյեկտի շարժման արագությունը չափվում է նույն կերպ. միայն այստեղ չափումը մի փոքր ավելի բարդ է:
Տեխնիկական դժվարություններ
Մենք որոշել ենք, որ արբանյակային նավիգացիան այսօր աշխարհագրական կոորդինատները որոշելու ամենաառաջադեմ մեթոդն է: Սակայն այս տեխնոլոգիայի գործնական կիրառումն ուղեկցվում է մի շարք տեխնիկական դժվարություններով։ Ինչ, օրինակ. Նախ, սա մոլորակի գրավիտացիոն դաշտի բաշխման անհամասեռությունն է. սա ազդում է արբանյակի դիրքի վրա Երկրի նկատմամբ: Նույն հատկությունը բնութագրվում է նաևմթնոլորտ. Դրա անհամասեռությունը կարող է ազդել ռադիոալիքների արագության վրա, ինչի պատճառով համապատասխան չափումների մեջ կարող են լինել անճշտություններ։
Եվս մեկ տեխնիկական դժվարություն. արբանյակից նավիգատորին ուղարկվող ազդանշանը հաճախ արգելափակվում է ցամաքային այլ օբյեկտների կողմից: Արդյունքում, համակարգի լիարժեք օգտագործումը բարձր շենքեր ունեցող քաղաքներում դժվար է։
Արբանյակների գործնական օգտագործում
Արբանյակային նավիգացիոն համակարգերը գտնում են հավելվածների ամենալայն շրջանակը: Շատ առումներով՝ որպես քաղաքացիական կողմնորոշման տարբեր առևտրային լուծումների տարր: Դա կարող է լինել ինչպես կենցաղային սարքեր, այնպես էլ, օրինակ, բազմաֆունկցիոնալ նավիգացիոն մեդիա համակարգ: Բացի քաղաքացիական օգտագործումից, արբանյակային ռեսուրսներն օգտագործվում են գեոդեզիստների, քարտեզագրողների, տրանսպորտային ընկերությունների և տարբեր պետական ծառայությունների կողմից: Արբանյակները ակտիվորեն օգտագործվում են երկրաբանների կողմից: Մասնավորապես, դրանք կարող են օգտագործվել տեկտոնական երկրային թիթեղների շարժման դինամիկան հաշվարկելու համար։ Արբանյակային նավիգատորները նույնպես օգտագործվում են որպես մարքեթինգային գործիք. վերլուծության օգնությամբ, որը ներառում է աշխարհագրական դիրքավորման մեթոդներ, ընկերությունները հետազոտություններ են անցկացնում իրենց հաճախորդների բազայի վերաբերյալ, ինչպես նաև, օրինակ, ուղարկում են նպատակային գովազդ: Իհարկե, ռազմական կառույցներն օգտագործում են նաև նավիգատորներ. հենց նրանք են, ըստ էության, մշակել այսօր ամենամեծ նավիգացիոն համակարգերը՝ GPS-ը և GLONASS-ը՝ համապատասխանաբար ԱՄՆ բանակի և Ռուսաստանի կարիքների համար: Եվ սա այն տարածքների սպառիչ ցանկը չէ, որտեղ կարելի է օգտագործել արբանյակները:
Ժամանակակից նավարկությունհամակարգեր
Ո՞ր նավիգացիոն համակարգերն են ներկայումս գործում կամ գործում: Սկսենք նրանից, որը համաշխարհային հանրային շուկայում հայտնվեց մյուս նավիգացիոն համակարգերից առաջ՝ GPS-ը։ Դրա մշակողն ու սեփականատերը ԱՄՆ պաշտպանության նախարարությունն է։ GPS արբանյակների միջոցով հաղորդակցվող սարքերը ամենատարածվածն են աշխարհում։ Հիմնականում այն պատճառով, որ, ինչպես ասացինք վերևում, այս ամերիկյան նավիգացիոն համակարգը շուկա է ներկայացվել իր ժամանակակից մրցակիցներից առաջ:
GLONASS-ը ակտիվորեն դառնում է ժողովրդականություն: Սա ռուսական նավիգացիոն համակարգ է։ Այն իր հերթին պատկանում է Ռուսաստանի Դաշնության պաշտպանության նախարարությանը։ Այն մշակվել է, վարկածներից մեկի համաձայն, մոտավորապես նույն տարիներին, ինչ GPS-ը՝ 80-ականների վերջին - 90-ականների սկզբին: Սակայն այն հանրային շուկա է ներկայացվել միայն վերջերս՝ 2011թ. Նավիգացիայի համար ապարատային լուծումների ավելի ու ավելի շատ արտադրողներ իրենց սարքերում իրականացնում են GLONASS աջակցություն:
Ենթադրվում է, որ Չինաստանում մշակված «Beidou» նավիգացիոն համաշխարհային համակարգը կարող է լրջորեն մրցակցել GLONASS-ի և GPS-ի հետ։ Ճիշտ է, այս պահին այն գործում է միայն որպես ազգային։ Որոշ վերլուծաբանների կարծիքով, այն կարող է գլոբալ կարգավիճակ ստանալ մինչև 2020 թվականը, երբ ուղեծիր կարձակվեն բավարար քանակությամբ արբանյակներ՝ մոտ 35: Beidou համակարգի զարգացման ծրագիրը համեմատաբար երիտասարդ է. այն սկսվել է միայն 2000 թվականին, իսկ առաջին արբանյակը մշակվել է Չինացի մշակողներըմեկնարկել է 2007 թվականին։
Եվրոպացիները նույնպես փորձում են հետ չմնալ. GLONASS նավիգացիոն համակարգը և նրա ամերիկյան գործընկերը տեսանելի ապագայում կարող են մրցակցել GALILEO-ի հետ: Եվրոպացիները նախատեսում են մինչև 2020 թվականը արբանյակների համաստեղություն տեղակայել ուղեծրային օբյեկտների անհրաժեշտ քանակությամբ միավորներով։
Նավիգացիոն համակարգերի զարգացման այլ խոստումնալից նախագծերից կարելի է նշել հնդկական IRNSS-ը, ինչպես նաև ճապոնական QZSS-ը։ Առաջին լայնորեն գովազդվող հանրային տեղեկատվության վերաբերյալ գլոբալ համակարգ ստեղծելու ծրագրավորողների մտադրությունների մասին դեռ հասանելի չէ: Ենթադրվում է, որ IRNSS-ը սպասարկելու է միայն Հնդկաստանի տարածքը։ Ծրագիրը նույնպես բավականին երիտասարդ է՝ առաջին արբանյակը ուղեծիր է հանվել 2008 թվականին։ Ակնկալվում է, որ ճապոնական արբանյակային համակարգը կօգտագործվի հիմնականում զարգացող երկրի ազգային տարածքների ներսում կամ կից::
Դիրքորոշման ճշգրտություն
Վերևում մենք նշել ենք մի շարք դժվարություններ, որոնք առնչվում են արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի աշխատանքին: Հիմնականներից, որոնք մենք անվանել ենք՝ արբանյակների գտնվելու վայրը ուղեծրում, կամ դրանց շարժումը տվյալ հետագծի երկայնքով, միշտ չէ, որ բնութագրվում է բացարձակ կայունությամբ՝ մի շարք պատճառներով: Սա կանխորոշում է նավիգատորներում աշխարհագրական կոորդինատների հաշվարկման անճշտությունները: Այնուամենայնիվ, սա միակ գործոնը չէ, որն ազդում է արբանյակի միջոցով դիրքավորման ճիշտության վրա: Էլ ի՞նչն է ազդում կոորդինատների հաշվարկների ճշգրտության վրա:
Նախ, հարկ է նշել, որ արբանյակների վրա տեղադրված հենց ատոմային ժամացույցները միշտ չէ, որ բացարձակ ճշգրիտ են: Դրանք հնարավոր են, թեև բավականինփոքր, բայց դեռևս ազդում է նավիգացիոն համակարգերի որակի վրա սխալներ: Օրինակ, եթե ռադիոալիքի շարժման ժամանակը հաշվարկելիս սխալ է թույլ տրվել տասնյակ նանվայրկյանների մակարդակում, ապա վերգետնյա օբյեկտի կոորդինատների որոշման անճշտությունը կարող է լինել մի քանի մետր: Միևնույն ժամանակ, ժամանակակից արբանյակներն ունեն սարքավորումներ, որոնք հնարավորություն են տալիս կատարել հաշվարկներ՝ նույնիսկ հաշվի առնելով ատոմային ժամացույցների աշխատանքի հնարավոր սխալները։
Վերևում նշեցինք, որ նավիգացիոն համակարգերի ճշգրտության վրա ազդող գործոններից է Երկրի մթնոլորտի տարասեռությունը։ Օգտակար կլիներ այս փաստը լրացնել արբանյակների աշխատանքի վրա մերձերկրյա շրջանների ազդեցության վերաբերյալ այլ տեղեկություններով: Բանն այն է, որ մեր մոլորակի մթնոլորտը բաժանված է մի քանի գոտիների։ Այն, որն իրականում գտնվում է բաց տարածության սահմանին՝ իոնոսֆերան, բաղկացած է մասնիկների շերտից, որոնք ունեն որոշակի լիցք: Դրանք, բախվելով արբանյակի ուղարկած ռադիոալիքներին, կարող են նվազեցնել դրանց արագությունը, ինչի արդյունքում սխալով կարելի է հաշվարկել հեռավորությունը դեպի օբյեկտ։ Նկատի ունեցեք, որ արբանյակային նավիգացիայի մշակողները նույնպես աշխատում են կապի այս տեսակի աղբյուրի հետ. ուղեծրային սարքավորումների շահագործման ալգորիթմները, որպես կանոն, ներառում են տարբեր տեսակի ուղղիչ սցենարներ, որոնք հաշվի են առնում ռադիոալիքների անցման առանձնահատկությունները: իոնոսֆերան հաշվարկներում։
Ամպերը և այլ մթնոլորտային երևույթները կարող են ազդել նաև նավիգացիոն համակարգերի ճշգրտության վրա։ Երկրի օդային ծածկույթի համապատասխան շերտերում առկա ջրային գոլորշիները, ինչպես իոնոլորտի մասնիկները, ազդում են արագության վրա։ռադիոալիքներ.
Իհարկե, ինչ վերաբերում է GLONASS-ի կամ GPS-ի կենցաղային օգտագործմանը որպես այնպիսի ստորաբաժանումների մաս, ինչպիսիք են, օրինակ, նավիգացիոն մեդիա համակարգը, որի գործառույթները մեծ մասամբ զվարճալի են, ապա կոորդինատների հաշվարկման փոքր անճշտություններ կան. ոչ քննադատական: Բայց արբանյակների ռազմական օգտագործման դեպքում համապատասխան հաշվարկները պետք է իդեալականորեն համապատասխանեն օբյեկտների իրական աշխարհագրական դիրքին։
Ծովային նավիգացիայի առանձնահատկությունները
Նավարկության ամենաժամանակակից տեսակի մասին խոսելուց հետո եկեք մի փոքր շեղում կատարենք պատմության մեջ: Ինչպես գիտեք, հենց խնդրո առարկա տերմինն առաջին անգամ հայտնվեց նավիգատորների շրջանում: Որո՞նք են ծովային նավիգացիոն համակարգերի առանձնահատկությունները:
Խոսելով պատմական ասպեկտի մասին՝ կարելի է նկատել ծովագնացների տրամադրության տակ գտնվող գործիքների էվոլյուցիան։ Առաջին «ապարատային լուծումներից» է կողմնացույցը, որը, ըստ որոշ մասնագետների, հայտնագործվել է 11-րդ դարում։ Բարելավվել է նաև քարտեզագրումը, որպես նավիգացիոն հիմնական գործիք: 16-րդ դարում Ժերար Մերկատորը սկսեց քարտեզներ գծել՝ հիմնվելով հավասար անկյուններով գլանաձեւ պրոյեկցիայի օգտագործման սկզբունքի վրա։ 19-րդ դարում հայտնագործվեց գերան՝ նավերի արագությունը չափելու մեխանիկական միավոր։ Քսաներորդ դարում նավաստիների զինանոցում հայտնվեցին ռադարներ, իսկ հետո տիեզերական կապի արբանյակներ։ Ամենաառաջադեմ ծովային նավիգացիոն համակարգերն այսօր գործում են՝ այդպիսով քաղելով մարդու տիեզերքի հետախուզման օգուտները: Ո՞րն է նրանց աշխատանքի բնույթը:
Որոշ փորձագետներ կարծում են, որՀիմնական առանձնահատկությունը, որը բնութագրում է ժամանակակից ծովային նավիգացիոն համակարգը, այն է, որ նավի վրա տեղադրված ստանդարտ սարքավորումները շատ բարձր դիմադրություն ունեն մաշվածության և ջրի նկատմամբ: Սա միանգամայն հասկանալի է. անհնար է, որ ցամաքից հազարավոր կիլոմետրեր հեռավորության վրա բաց ճանապարհորդած նավը հայտնվի այնպիսի իրավիճակում, երբ տեխնիկան հանկարծակի խափանվի: Ցամաքում, որտեղ առկա են քաղաքակրթության ռեսուրսները, ամեն ինչ կարելի է վերանորոգել, բայց ծովում դա խնդրահարույց է։
Ի՞նչ այլ ուշագրավ առանձնահատկություններ ունի ծովային նավիգացիոն համակարգը: Ստանդարտ սարքավորումները, ի լրումն պարտադիր պահանջի` մաշվածության դիմադրության, որպես կանոն, պարունակում են մոդուլներ, որոնք հարմարեցված են շրջակա միջավայրի որոշակի պարամետրերի ամրագրմանը (խորությունը, ջրի ջերմաստիճանը և այլն): Նաև ծովային նավիգացիոն համակարգերում նավի արագությունը շատ դեպքերում դեռևս հաշվարկվում է ոչ թե արբանյակներով, այլ ստանդարտ մեթոդներով։
