ნავიგაციის მოწყობილობა არის სხვადასხვა ტიპის და მოდიფიკაციის. არსებობს სისტემები, რომლებიც განკუთვნილია ღია ზღვაში გამოსაყენებლად, სხვები ადაპტირებულია ფართო საზოგადოებისთვის, ნავიგატორებს მრავალი თვალსაზრისით იყენებენ გასართობი მიზნებისთვის. რა არის სანავიგაციო სისტემები?
რა არის ნავიგაცია?
ტერმინი "ნავიგაცია" ლათინური წარმოშობისაა. სიტყვა ნავიგო ნიშნავს "მე ვცურავ გემზე". ანუ, თავდაპირველად ის რეალურად იყო გადაზიდვის ან ნავიგაციის სინონიმი. მაგრამ ტექნოლოგიების განვითარებით, რომლებიც უადვილებს გემებს ოკეანეებში ნავიგაციას, ავიაციის, კოსმოსური ტექნოლოგიების მოსვლასთან ერთად, ტერმინმა მნიშვნელოვნად გააფართოვა შესაძლო ინტერპრეტაციების სპექტრი.
დღეს ნავიგაცია ნიშნავს პროცესს, რომლის დროსაც ადამიანი აკონტროლებს ობიექტს მისი სივრცითი კოორდინატების საფუძველზე. ანუ ნავიგაცია შედგება ორი პროცედურისგან - ეს არის უშუალო კონტროლი, ასევე ობიექტის ოპტიმალური გზის არასწორი გამოთვლა.
ნავიგაციის ტიპები
ნავიგაციის ტიპების კლასიფიკაცია ძალიან ვრცელია. თანამედროვე ექსპერტები განასხვავებენ შემდეგ ძირითად ჯიშებს:
- ავტომობილი;
- ასტრონომიული;
- ბიონავიგაცია;
- ჰაერი;
- სივრცე;
- საზღვაო;
- რადიო ნავიგაცია;
- სატელიტი;
- მიწისქვეშა;
- საინფორმაციო;
- ინერციული.
ნავიგაციის ზოგიერთი ზემოაღნიშნული ტიპი მჭიდრო კავშირშია - ძირითადად დაკავშირებული ტექნოლოგიების საერთო გამო. მაგალითად, მანქანის ნავიგაცია ხშირად იყენებს სატელიტის სპეციფიკურ ინსტრუმენტებს.
არსებობს შერეული ტიპები, რომლებშიც ერთდროულად გამოიყენება რამდენიმე ტექნოლოგიური რესურსი, როგორიცაა, მაგალითად, ნავიგაცია და საინფორმაციო სისტემები. როგორც ასეთი, სატელიტური საკომუნიკაციო რესურსები შეიძლება იყოს საკვანძო მათში. თუმცა, მათი ჩართულობის საბოლოო მიზანი იქნება სამიზნე მომხმარებელთა ჯგუფებისთვის საჭირო ინფორმაციის მიწოდება.
ნავიგაციის სისტემები
ნავიგაციის შესაბამისი ტიპი აყალიბებს, როგორც წესი, ამავე სახელწოდების სისტემას. არსებობს, შესაბამისად, მანქანის სანავიგაციო სისტემა, საზღვაო, კოსმოსური და ა.შ. ამ ტერმინის განმარტება ასევე არსებობს ექსპერტთა საზოგადოებაში. სანავიგაციო სისტემა, საერთო ინტერპრეტაციის შესაბამისად, არის სხვადასხვა ტიპის აღჭურვილობის (და, თუ შესაძლებელია, პროგრამული უზრუნველყოფის) ერთობლიობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ობიექტის პოზიცია, ასევე გამოთვალოთ მისი მარშრუტი. ინსტრუმენტთა ნაკრები აქ შეიძლება განსხვავებული იყოს. მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში, სისტემები ხასიათდება შემდეგი ძირითადი კომპონენტების არსებობით, როგორიცაა:
- ბარათები (ჩვეულებრივ ელექტრონული ფორმით);
- სენსორები, თანამგზავრები დასხვა აგრეგატები კოორდინატების გამოსათვლელად;
- არასისტემური ობიექტები, რომლებიც გვაწვდიან ინფორმაციას სამიზნის გეოგრაფიული მდებარეობის შესახებ;
- აპარატურულ-პროგრამული ანალიტიკური ერთეული, რომელიც უზრუნველყოფს მონაცემთა შეყვანასა და გამოტანას, ასევე პირველი სამი კომპონენტის დაკავშირებას.
როგორც წესი, გარკვეული სისტემების სტრუქტურა ადაპტირებულია საბოლოო მომხმარებლების საჭიროებებზე. გარკვეული ტიპის გადაწყვეტილებები შეიძლება იყოს აქცენტირებული პროგრამული ნაწილის მიმართ, ან, პირიქით, აპარატურის ნაწილის მიმართ. მაგალითად, ნავიტელის სანავიგაციო სისტემა, რომელიც პოპულარულია რუსეთში, ძირითადად პროგრამული უზრუნველყოფაა. ის განკუთვნილია მოქალაქეთა ფართო სპექტრის გამოსაყენებლად, რომლებიც ფლობენ სხვადასხვა სახის მობილურ მოწყობილობებს - ლეპტოპებს, ტაბლეტებს, სმარტფონებს.
ნავიგაცია თანამგზავრის მეშვეობით
ნებისმიერი სანავიგაციო სისტემა, უპირველეს ყოვლისა, გულისხმობს ობიექტის კოორდინატების განსაზღვრას - ჩვეულებრივ გეოგრაფიულს. ისტორიულად, ადამიანის იარაღები ამ მხრივ მუდმივად იხვეწებოდა. დღეს ყველაზე მოწინავე სანავიგაციო სისტემები სატელიტურია. მათი სტრუქტურა წარმოდგენილია მაღალი სიზუსტის აღჭურვილობის კომპლექტით, რომლის ნაწილი მდებარეობს დედამიწაზე, ხოლო მეორე ნაწილი ბრუნავს ორბიტაზე. თანამედროვე სატელიტური სანავიგაციო სისტემებს შეუძლიათ გამოთვალონ არა მხოლოდ გეოგრაფიული კოორდინატები, არამედ ობიექტის სიჩქარე და მისი მოძრაობის მიმართულება.
სატელიტური ნავიგაციის ელემენტები
შესაბამისი სისტემები მოიცავს შემდეგ ძირითად ელემენტებს: თანავარსკვლავედის თანავარსკვლავედი, ორბიტალური ობიექტების კოორდინაციის გაზომვისა და მათთან ინფორმაციის გაცვლის სახმელეთო ერთეულები, მოწყობილობები საბოლოო მომხმარებლისთვის.(ნავიგატორები) აღჭურვილია საჭირო პროგრამული უზრუნველყოფით, ზოგიერთ შემთხვევაში - დამატებითი აღჭურვილობა გეოგრაფიული კოორდინატების დასაზუსტებლად (GSM ანძები, ინტერნეტ არხები, რადიოშუქურები და ა.შ.).
როგორ მუშაობს სატელიტური ნავიგაცია
როგორ მუშაობს სატელიტური სანავიგაციო სისტემა? მისი მუშაობის ცენტრში არის ალგორითმი ობიექტიდან თანამგზავრებამდე მანძილის გასაზომად. ეს უკანასკნელი განლაგებულია ორბიტაზე პრაქტიკულად მათი პოზიციის შეცვლის გარეშე და, შესაბამისად, მათი კოორდინატები დედამიწასთან შედარებით ყოველთვის მუდმივია. ნავიგატორებში მითითებულია შესაბამისი ნომრები. სატელიტის პოვნა და მასთან (ან რამდენიმესთან ერთდროულად) დაკავშირება, მოწყობილობა თავის მხრივ განსაზღვრავს მის გეოგრაფიულ მდებარეობას. აქ მთავარი მეთოდი არის თანამგზავრებთან მანძილის გამოთვლა რადიოტალღების სიჩქარის მიხედვით. ორბიტაზე მოძრავი ობიექტი აგზავნის მოთხოვნას დედამიწას დროის განსაკუთრებული სიზუსტით - ამისთვის გამოიყენება ატომური საათები. ნავიგატორისგან პასუხის მიღების შემდეგ, სატელიტი (ან მათი ჯგუფი) ადგენს, თუ რა მანძილზე გაიარა რადიოტალღამ ამა თუ იმ პერიოდის განმავლობაში. ობიექტის მოძრაობის სიჩქარე იზომება ანალოგიურად - მხოლოდ გაზომვა აქ გარკვეულწილად უფრო რთულია.
ტექნიკური სირთულეები
ჩვენ დავადგინეთ, რომ სატელიტური ნავიგაცია დღეს ყველაზე მოწინავე მეთოდია გეოგრაფიული კოორდინატების დასადგენად. თუმცა, ამ ტექნოლოგიის პრაქტიკულ გამოყენებას თან ახლავს მთელი რიგი ტექნიკური სირთულეები. რა, მაგალითად? უპირველეს ყოვლისა, ეს არის პლანეტის გრავიტაციული ველის განაწილების არაერთგვაროვნება - ეს გავლენას ახდენს თანამგზავრის პოზიციაზე დედამიწასთან შედარებით. იგივე ქონება ხასიათდება აგრეთვეატმოსფერო. მისმა არაერთგვაროვნებამ შესაძლოა გავლენა მოახდინოს რადიოტალღების სიჩქარეზე, რის გამოც შეიძლება იყოს უზუსტობები შესაბამის გაზომვებში.
კიდევ ერთი ტექნიკური სირთულე - სატელიტიდან ნავიგატორისთვის გაგზავნილი სიგნალი ხშირად იბლოკება სხვა მიწის ობიექტების მიერ. შედეგად, სისტემის სრული გამოყენება მაღალი შენობების მქონე ქალაქებში რთულია.
თანამგზავრების პრაქტიკული გამოყენება
სატელიტური სანავიგაციო სისტემები პოულობენ აპლიკაციების ყველაზე ფართო სპექტრს. მრავალი თვალსაზრისით - როგორც სამოქალაქო ორიენტაციის სხვადასხვა კომერციული გადაწყვეტილებების ელემენტი. ეს შეიძლება იყოს როგორც საყოფაცხოვრებო მოწყობილობები, ასევე, მაგალითად, მრავალფუნქციური სანავიგაციო მედია სისტემა. სამოქალაქო სარგებლობის გარდა, სატელიტური რესურსები გამოიყენება ამზომველების, კარტოგრაფების, სატრანსპორტო კომპანიების და სხვადასხვა სახელმწიფო სერვისების მიერ. თანამგზავრებს აქტიურად იყენებენ გეოლოგები. კერძოდ, მათი გამოყენება შესაძლებელია დედამიწის ტექტონიკური ფილების მოძრაობის დინამიკის გამოსათვლელად. სატელიტური ნავიგატორები ასევე გამოიყენება მარკეტინგის ინსტრუმენტად - ანალიტიკის დახმარებით, რომელიც მოიცავს გეოპოზიციონირების მეთოდებს, კომპანიები ატარებენ კვლევას მომხმარებელთა ბაზაზე და ასევე, მაგალითად, აგზავნიან მიზნობრივ რეკლამას. რა თქმა უნდა, სამხედრო სტრუქტურები ასევე იყენებენ ნავიგატორებს - სწორედ მათ შექმნეს დღეს ყველაზე დიდი სანავიგაციო სისტემები, GPS და GLONASS - შესაბამისად, აშშ-ს არმიისა და რუსეთის საჭიროებებისთვის. და ეს არ არის იმ ტერიტორიების ამომწურავი სია, სადაც შესაძლებელია თანამგზავრების გამოყენება.
თანამედროვე ნავიგაციასისტემები
რომელი სანავიგაციო სისტემები მუშაობს ან განლაგებულია ამჟამად? დავიწყოთ იმით, რომელიც გლობალურ საჯარო ბაზარზე გამოჩნდა სხვა სანავიგაციო სისტემებამდე - GPS. მისი დეველოპერი და მფლობელი არის აშშ-ს თავდაცვის დეპარტამენტი. მოწყობილობები, რომლებიც აკავშირებენ GPS თანამგზავრების საშუალებით, ყველაზე გავრცელებულია მსოფლიოში. ძირითადად იმიტომ, რომ, როგორც ზემოთ ვთქვით, ეს ამერიკული სანავიგაციო სისტემა შემოვიდა ბაზარზე მის თანამედროვე კონკურენტებზე ადრე.
GLONASS აქტიურად იძენს პოპულარობას. ეს არის რუსული სანავიგაციო სისტემა. ის, თავის მხრივ, ეკუთვნის რუსეთის ფედერაციის თავდაცვის სამინისტროს. იგი შეიქმნა, ერთი ვერსიით, დაახლოებით იმავე წლებში, როგორც GPS - 80-იანი წლების ბოლოს - 90-იანი წლების დასაწყისში. თუმცა ის საჯარო ბაზარზე სულ ახლახანს, 2011 წელს შემოვიდა. ნავიგაციისთვის ტექნიკის გადაწყვეტილებების სულ უფრო მეტი მწარმოებელი ახორციელებს GLONASS-ის მხარდაჭერას საკუთარ მოწყობილობებში.
ვარაუდობენ, რომ ჩინეთში შემუშავებულ გლობალურ სანავიგაციო სისტემა "Beidou"-ს შეუძლია სერიოზული კონკურენცია გაუწიოს GLONASS-ს და GPS-ს. მართალია, ამჟამად ის მხოლოდ ეროვნული ფუნქციონირებს. ზოგიერთი ანალიტიკოსის აზრით, მას შეუძლია გლობალური სტატუსის მიღება 2020 წლისთვის, როდესაც სატელიტების საკმარისი რაოდენობა ორბიტაზე იქნება გაშვებული - დაახლოებით 35. Beidou სისტემის განვითარების პროგრამა შედარებით ახალგაზრდაა - ის დაიწყო მხოლოდ 2000 წელს, ხოლო პირველი თანამგზავრი შეიქმნა. ჩინელი დეველოპერებიდაიწყო 2007 წელს.
ევროპელებიც ცდილობენ ასვლას. GLONASS-ის სანავიგაციო სისტემა და მისი ამერიკელი კოლეგა შესაძლოა GALILEO-ს კონკურენცია გაუწიონ უახლოეს მომავალში. ევროპელები 2020 წლისთვის გეგმავენ თანავარსკვლავედების განლაგებას ორბიტალური ობიექტების საჭირო რაოდენობის ერთეულებში.
სანავიგაციო სისტემების განვითარების სხვა პერსპექტიულ პროექტებს შორის შეიძლება აღინიშნოს ინდური IRNSS, ისევე როგორც იაპონური QZSS. რაც შეეხება პირველ ფართოდ რეკლამირებულ საჯარო ინფორმაციას დეველოპერების განზრახვების შესახებ გლობალური სისტემის შექმნის შესახებ ჯერ არ არის ხელმისაწვდომი. ვარაუდობენ, რომ IRNSS მოემსახურება მხოლოდ ინდოეთის ტერიტორიას. პროგრამა ასევე საკმაოდ ახალგაზრდაა - პირველი თანამგზავრი ორბიტაზე 2008 წელს გავიდა. იაპონური სატელიტური სისტემა ასევე გამოყენებული იქნება ძირითადად განვითარებადი ქვეყნის ეროვნულ ტერიტორიებზე ან მის მიმდებარედ.
პოზიციონირების სიზუსტე
ზემოთ, ჩვენ აღვნიშნეთ მთელი რიგი სირთულეები, რომლებიც აქტუალურია სატელიტური სანავიგაციო სისტემების ფუნქციონირებისთვის. მთავართა შორის, რომლებიც ჩვენ დავასახელეთ - თანამგზავრების მდებარეობა ორბიტაზე, ან მათი მოძრაობა მოცემული ტრაექტორიის გასწვრივ, ყოველთვის არ ახასიათებს აბსოლუტურ სტაბილურობას რიგი მიზეზების გამო. ეს წინასწარ განსაზღვრავს უზუსტობებს ნავიგატორებში გეოგრაფიული კოორდინატების გამოთვლაში. თუმცა, ეს არ არის ერთადერთი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს თანამგზავრის გამოყენებით პოზიციონირების სისწორეზე. კიდევ რა გავლენას ახდენს კოორდინატების გამოთვლების სიზუსტეზე?
პირველ რიგში, აღსანიშნავია, რომ თანამგზავრებზე დაყენებული ატომური საათები ყოველთვის არ არის აბსოლუტურად ზუსტი. ისინი შესაძლებელია, თუმცა საკმაოდმცირე, მაგრამ მაინც გავლენას ახდენს სანავიგაციო სისტემების ხარისხზე შეცდომები. მაგალითად, თუ შეცდომა დაშვებულია ათობით ნანოწამის დონეზე რადიოტალღის მოძრაობის დროის გაანგარიშებისას, მაშინ მიწის ობიექტის კოორდინატების განსაზღვრის უზუსტობა შეიძლება იყოს რამდენიმე მეტრი. ამავდროულად, თანამედროვე თანამგზავრებს აქვთ აღჭურვილობა, რომელიც შესაძლებელს ხდის გამოთვლების განხორციელებას ატომური საათების მუშაობაში შესაძლო შეცდომების გათვალისწინებითაც კი.
ზემოთ აღვნიშნეთ, რომ სანავიგაციო სისტემების სიზუსტეზე მოქმედ ფაქტორებს შორის არის დედამიწის ატმოსფეროს ჰეტეროგენულობა. სასარგებლო იქნებოდა ამ ფაქტის შევსება სხვა ინფორმაციით, რომელიც ეხება დედამიწის მახლობლად მდებარე რეგიონების გავლენას თანამგზავრების მუშაობაზე. ფაქტია, რომ ჩვენი პლანეტის ატმოსფერო დაყოფილია რამდენიმე ზონად. ის, რომელიც რეალურად არის ღია სივრცის საზღვარზე - იონოსფერო - შედგება ნაწილაკების ფენისგან, რომლებსაც აქვთ გარკვეული მუხტი. მათ, თანამგზავრის მიერ გაგზავნილ რადიოტალღებთან შეჯახებით, შეუძლიათ შეამცირონ მათი სიჩქარე, რის შედეგადაც ობიექტამდე მანძილი შეიძლება გამოითვალოს შეცდომით. გაითვალისწინეთ, რომ სატელიტური ნავიგაციის დეველოპერები ასევე მუშაობენ კომუნიკაციის პრობლემების ამგვარ წყაროსთან: ორბიტალური აღჭურვილობის მუშაობის ალგორითმები, როგორც წესი, მოიცავს სხვადასხვა სახის მაკორექტირებელ სცენარებს, რომლებიც ითვალისწინებენ რადიოტალღების გავლის თავისებურებებს. იონოსფერო გამოთვლებში.
ღრუბლებმა და სხვა ატმოსფერულმა მოვლენებმა ასევე შეიძლება გავლენა მოახდინოს სანავიგაციო სისტემების სიზუსტეზე. წყლის ორთქლი, რომელიც იმყოფება დედამიწის ჰაერის კონვერტის შესაბამის ფენებში, ისევე როგორც იონოსფეროს ნაწილაკები, გავლენას ახდენს სიჩქარეზე.რადიოტალღები.
რა თქმა უნდა, რაც შეეხება GLONASS-ის ან GPS-ის საშინაო გამოყენებას, როგორც ისეთი დანაყოფების ნაწილი, როგორიცაა, მაგალითად, სანავიგაციო მედია სისტემა, რომლის ფუნქციები დიდწილად გასართობია, მაშინ მცირე უზუსტობებია კოორდინატების გაანგარიშებაში. არა კრიტიკული. მაგრამ თანამგზავრების სამხედრო გამოყენებისას შესაბამისი გამოთვლები იდეალურად უნდა შეესაბამებოდეს ობიექტების რეალურ გეოგრაფიულ მდებარეობას.
საზღვაო ნავიგაციის მახასიათებლები
ყველაზე თანამედროვე ტიპის ნავიგაციის შესახებ საუბრის შემდეგ, მოდით, მოკლედ გადავიდეთ ისტორიაში. მოგეხსენებათ, ეს ტერმინი პირველად გამოჩნდა ნავიგატორებს შორის. რა არის საზღვაო სანავიგაციო სისტემების მახასიათებლები?
ისტორიულ ასპექტზე საუბრისას შეიძლება აღინიშნოს მეზღვაურების ხელთ არსებული ხელსაწყოების ევოლუცია. ერთ-ერთი პირველი „ტექნიკური გადაწყვეტა“იყო კომპასი, რომელიც, ზოგიერთი ექსპერტის აზრით, მე-11 საუკუნეში გამოიგონეს. ასევე გაუმჯობესებულია რუქების, როგორც საკვანძო სანავიგაციო ინსტრუმენტის, რუქების შედგენა. მე-16 საუკუნეში ჟერარდ მერკატორმა დაიწყო რუქების დახატვა თანაბარი კუთხით ცილინდრული პროექციის გამოყენების პრინციპზე დაყრდნობით. XIX საუკუნეში გამოიგონეს ჟურნალი - მექანიკური ერთეული, რომელსაც შეუძლია გემების სიჩქარის გაზომვა. მეოცე საუკუნეში მეზღვაურთა არსენალში გამოჩნდა რადარები, შემდეგ კი კოსმოსური საკომუნიკაციო თანამგზავრები. დღეს ფუნქციონირებს ყველაზე მოწინავე საზღვაო სანავიგაციო სისტემები, რითაც სარგებლობს ადამიანის კოსმოსური გამოკვლევის სარგებელს. რა არის მათი მუშაობის ბუნება?
ზოგიერთი ექსპერტი თვლის ამასმთავარი მახასიათებელი, რომელიც ახასიათებს თანამედროვე საზღვაო სანავიგაციო სისტემას, არის ის, რომ გემზე დაყენებულ სტანდარტულ აღჭურვილობას აქვს ძალიან მაღალი წინააღმდეგობა ცვეთა და წყლის მიმართ. ეს სავსებით გასაგებია - შეუძლებელია გემი, რომელიც ხმელეთიდან ათასობით კილომეტრის მანძილზე ღია მოგზაურობაში გაემგზავრა, აღმოჩნდეს ისეთ სიტუაციაში, როცა აღჭურვილობა მოულოდნელად ავარია. ხმელეთზე, სადაც ცივილიზაციის რესურსებია, ყველაფრის გამოსწორება შეიძლება, მაგრამ ზღვაზე პრობლემატურია.
რა სხვა მნიშვნელოვანი ფუნქციები აქვს საზღვაო სანავიგაციო სისტემას? სტანდარტული აღჭურვილობა, გარდა სავალდებულო მოთხოვნისა - აცვიათ წინააღმდეგობის, როგორც წესი, შეიცავს მოდულებს, რომლებიც ადაპტირებულია გარკვეული გარემოს პარამეტრების (სიღრმე, წყლის ტემპერატურა და ა.შ.) დაფიქსირებაზე. ასევე, გემის სიჩქარე საზღვაო სანავიგაციო სისტემებში ხშირ შემთხვევაში მაინც გამოითვლება არა თანამგზავრებით, არამედ სტანდარტული მეთოდებით.
