نظام الملاحة. نظم الملاحة البحرية

معدات الملاحة هي مجموعة واسعة من أنواع والتعديلات. هناك أنظمة مخصصة للاستخدام في ظروف البحر المفتوح، في حين يتم تكييفها الآخرين إلى الجماهير العريضة من المستخدمين، ويعمل الملاحون إلى حد كبير لأغراض الترفيه. ما هي نظام الملاحة؟

ما هو الملاحة؟

مصطلح "الملاحة" هو من أصل لاتيني. كلمة Navigo تعني "عائم على متن السفينة." لذلك في البداية كان مرادفا تقريبا مع الشحن أو الملاحة. ولكن مع تطور التقنيات التي تسهل الطريق تداول السفن في المحيطات، مع ظهور الطيران وتكنولوجيا الفضاء، فإن مصطلح توسعت بشكل كبير من مجموعة من التفسيرات الممكنة.

اليوم، تحت الملاحة تعني العملية التي شخص يخضع لضوابط معينة، على أساس الإحداثيات المكانية. يتكون أي الملاحة اثنين من الإجراءات - والسيطرة المباشرة، فضلا عن جعل المسار الأمثل للكائن.

أنواع الملاحة

تصنيف أنواع الملاحة واسعة جدا. خبراء الحديثة التعرف على الأصناف الرئيسية التي التالية:

- سيارة.

- الفلكية.

- الملاحة الحيوان؛

- الهواء؛

- الفضاء؛

- البحر.

- راديو الملاحة.

- الأقمار الصناعية.

- تحت الأرض.

- المعلومات؛

- بالقصور الذاتي.

وترتبط بعض هذه الأنواع الملاحة عن كثب - ويرجع ذلك أساسا إلى عمومية التكنولوجيات المعنية. على سبيل المثال، غالبا ما يستخدم سيارة الملاحة أدوات نموذجية لالفضائية.

وهناك أنواع متباينة التي تستخدم العديد من الموارد التكنولوجية في وقت واحد، مثل، على سبيل المثال أنظمة والملاحة والمعلومات. ويمكن أن تكون المفتاح، والأقمار الصناعية هذه الموارد. ومع ذلك، فإن الهدف النهائي من استخدامها لتزويد الفئات المستهدفة من المستخدمين بالمعلومات اللازمة.

نظام الملاحة

نوع مماثل من أشكال التنقل، وكقاعدة عامة، نفس الاسم للنظام. هناك، بالتالي، نظام الملاحة في السيارة والبحر والفضاء، الخ تعريف لهذا المصطلح موجود أيضا في المجتمع الخبراء. نظام الملاحة، وفقا لتفسير موحد - مجموعة من أنواع مختلفة من المعدات (وإذا كان ذلك ممكنا - والبرامج) التي تسمح لك لتحديد موضع الكائن، وكذلك لحساب طريقه. مجموعة أدوات يمكن أن تكون مختلفة هنا. ولكن في معظم الحالات، فإن النظام يتميز المكونات الأساسية التالية مثل:

- بطاقات (عادة إلكترونيا)؛

- أجهزة الاستشعار، والأقمار الصناعية وغيرها من الوحدات لحساب إحداثيات.

- الكائنات غير نظام التي توفر معلومات حول الموقع الجغرافي لهذا الهدف؛

- أجهزة وبرامج التحليل وحدة، بيانات المدخلات والمخرجات وربط المكونات الثلاثة الأولى.

وكقاعدة عامة، بنية تلك أو غيرها من النظم تكييفها وفقا لاحتياجات المستخدمين النهائيين. أنواع معينة من حلول قد تكون حدته وضعت نحو جزء برنامج، أو، على العكس، الأجهزة. على سبيل المثال، شعبية في نظام الملاحة الروسي "Navitel و" - وهذا هو أكثر لينة. وهي مصممة لاستخدام مجموعة واسعة من المواطنين، وامتلاك أنواع مختلفة من الأجهزة النقالة - أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأقراص، والهواتف الذكية.

الملاحة عبر الأقمار الصناعية

يفترض أي نظام الملاحة، أولا وقبل كل شيء، وتحديد إحداثيات كائن - عادة ما يكون الجغرافية. تاريخيا، أدوات الإنسان في هذا الصدد تم تحسين باستمرار. اليوم، وأنظمة الملاحة المتطورة - الأقمار الصناعية. ويمثل الهيكل من قبل مجموعة من المعدات عالية الدقة، وجزء منها يقع على الأرض، والآخر - تدور في المدار. يمكن لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية الحديثة حساب ليس فقط الإحداثيات الجغرافية للجسم ولكن أيضا سرعة واتجاه حركتها.

عناصر الملاحة عبر الأقمار الصناعية

تكوين أنظمة منها يتضمن العناصر التالية أساسية: كوكبة الأقمار الصناعية، الوحدات البرية القياس تنسيق الأجسام المدارية وتبادل المعلومات معهم أجهزة لالمستخدم النهائي (الملاح)، ومجهزة البرمجيات اللازمة، في بعض الحالات - الملحقات لتحديد الإحداثيات الجغرافية (GSM-برج القنوات على الانترنت، منارات، وما إلى ذلك).

كيف الملاحة عبر الأقمار الصناعية

كيف يمكن لنظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية؟ أساس العملية - بعد خوارزمية قياس من الكائن إلى الأقمار الصناعية. يقع هذا الأخير في مدار ما يقرب من دون تغيير موقفه، ولأن موقفهم هو دائما ثابت بالنسبة للأرض. في المستكشف، وضعت الأرقام المقابلة. العثور على الأقمار الصناعية، وبعد اتصال بها (أو متعددة)، يحدد الجهاز، بدوره، موقعها الجغرافي. الطريقة الأساسية هنا - حساب المسافة إلى سرعة موجات الراديو الساتلية. يرسل الكائن المداري طلب إلى الأرض بدقة استثنائية مع مرور الوقت - ويستخدم ساعة ذرية. تلقي رد من الملاح، القمر الصناعي (أو مجموعة منها) يحدد مسافة في فترة زمنية معينة كان الوقت لتمرير موجات الراديو. وبالمثل، فإن سرعة يقاس من وجوه - قياس فقط قليلا أكثر تعقيدا.

صعوبات تقنية

لقد قرر أن الملاحة عبر الأقمار الصناعية - الأكثر مثالية لطريقة اليوم لتحديد الإحداثيات الجغرافية. ومع ذلك، ويرافق الاستخدام العملي لهذه التكنولوجيا من قبل عدد من الصعوبات التقنية. ما، على سبيل المثال؟ أولا وقبل كل شيء، هو عدم تجانس توزيع مجال الجاذبية لكوكب الأرض - وهذا يؤثر على موقف قريب الفضائية إلى الأرض. وتتميز خاصية مماثلة أيضا في الغلاف الجوي. قد يؤثر عدم التجانس في سرعة موجات الراديو، وهذا هو السبب في أبعاد كل منها قد يكون خلل.

صعوبة فنية أخرى - إشارة المرسلة من الأقمار الصناعية لالملاح، وغالبا ما عرقل من قبل كائنات الأرضية الأخرى. ونتيجة لذلك، والاستفادة الكاملة من هذا النظام في المدن ذات المباني الشاهقة أمر صعب.

الاستخدام العملي من الأقمار الصناعية

سواتل الملاحة تجد مجموعة واسعة من التطبيقات. في نواح كثيرة - باعتبارها عنصرا من مجموعة متنوعة من الحلول التجارية من التوجه المدني. ويمكن أن تكون الأجهزة المنزلية، وعلى سبيل المثال، وسائل الاعلام المتعددة الوظائف نظام الملاحة. وبصرف النظر عن استخدام المدني والأقمار الصناعية الموارد والمساحين والخبراء في مجال رسم الخرائط وشركات النقل ومختلف الخدمات العامة. الجيولوجيون والأقمار الصناعية المعنية بنشاط. على وجه الخصوص، يمكن استخدامها لحساب الحركة التكتونية الديناميكية لألواح الأرض. يتم استخدام الملاحين الأقمار الصناعية وكأداة للتسويق - بمساعدة من الاستخبارات، التي توجد فيها طرق تحديد المواقع الأرضية، وشركات إجراء البحوث من قاعدة عملائها، وكذلك، على سبيل المثال، الإعلانات المستهدفة مباشرة. وبطبيعة الحال، استخدام الملاحين والجيش - أنها، في الواقع، وضعت كبير نظم الملاحة اليوم، GPS وغلوناس - لتلبية احتياجات جيش الولايات المتحدة وروسيا على التوالي. وهذه ليست قائمة شاملة من المجالات التي الأقمار الصناعية يمكن استخدامها.

نظم الملاحة الحديثة

الذي نظم الملاحة ويعمل اليوم بما في ذلك نشطة أو هي في مرحلة الانتشار؟ دعونا نبدأ مع تلك التي ظهرت في السوق العام العالمي في وقت سابق من أنظمة الملاحة الأخرى - GPS. المطور والمالك - وزارة الدفاع الأمريكية. الأجهزة التي تتصل عن طريق GPS-الأقمار الصناعية - الأكثر شيوعا في العالم. ويرجع ذلك أساسا، كما قلنا أعلاه، وقد تم إدخال نظام الملاحة الولايات المتحدة إلى السوق في وقت سابق من منافسيها الحالي.

كسب بنشاط شعبية GLONASS. هذا هو - نظام الملاحة الروسي. التي تنتمي إليها، في المقابل، فإن وزارة الدفاع في الاتحاد الروسي. تم تصميمه وفقا لنسخة واحدة، عن نفس الفترة كما ان من GPS - في أواخر عام 80 - 90 في وقت مبكر. ومع ذلك، فقد ولدت في السوق العام مؤخرا في عام 2011. المصنعين المزيد والمزيد من حلول الأجهزة لتنفيذ دعم GLONASS الملاحة في أجهزتهم.

ومن المفترض أن المنافسة جادة لGLONASS ونظام تحديد المواقع يمكن أن تجعل نظام الملاحة العالمي "بيدو"، التي وضعت في الصين. ومع ذلك، في هذه اللحظة أنها لا تعمل إلا باعتباره مواطنا. الوضع العالمي يمكن أن تحصل، وفقا لبعض المحللين، بحلول عام 2020، عندما سيتم عرض المدار ما يكفي من الأقمار الصناعية - حوالي 35. "بيدو" برنامج تطوير النظام من صغار السن نسبيا - فقد بدأت لتوها في عام 2000، وأطلقت أول قمر صناعي في المطورين الصينيين 2007.

محاولة للحفاظ على الأوروبيين. وGLONASS نظام الملاحة ونظيره الأمريكي في المستقبل القريب قد يدخل أيضا في منافسة مع غاليليو. كوكبة مفتوحة من الأقمار الصناعية في كمية مناسبة من وحدات الأجسام المدارية الأوروبيين يخططون بحلول عام 2020.

ومن بين المشاريع الواعدة الأخرى لتطوير نظم الملاحة ويمكن ملاحظة IRNSS الهندي، وQZSS الياباني. وفيما يتعلق الأولى الإعلامية نطاق واسع حول نوايا المطور لخلق نظام عالمي حتى الان. ومن المفترض أن IRNSS لن يؤدي إلا أراضي الهند. هذا البرنامج هو أيضا شابة جميلة - وضعت أول قمر صناعي في المدار في 2008. ومن المتوقع أن تستخدم أساسا في الأراضي الوطنية للبلد أو المطور المجاور له نظام الأقمار الصناعية اليابانية.

دقة تحديد المواقع

فوق لاحظنا عددا من الصعوبات التي هي ذات الصلة لتشغيل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية. ومن بين أهم ما أسميناه - موقع الأقمار الصناعية في المدار، أو حركتهم إلى المسار المطلوب ليست دائما تتميز الاستقرار المطلق لعدد من الأسباب. يحدد هذا الحساب خلل الإحداثيات الجغرافية في المستكشف. ومع ذلك، هذا ليس هو العامل الوحيد التأثير على الموضع الصحيح بواسطة الأقمار الصناعية. ماذا يؤثر على دقة حساب إحداثيات؟

أولا وقبل كل شيء، تجدر الإشارة - تلك الساعات الذرية التي تم تثبيتها على الأقمار الصناعية ليست دائما دقيقة تماما. هم ممكن، وإن كانت صغيرة جدا، ولكن لا تزال تؤثر على نوعية أخطاء نظام الملاحة. على سبيل المثال، إذا عند حساب الوقت الذي موجة الراديو يتحرك، سوف تجعل من الخطأ على مستوى عشرات نانو ثانية، وعدم الدقة في تحديد إحداثيات أهداف أرضية يمكن أن يكون عدة أمتار. ومع ذلك، في الأقمار الصناعية الحديثة لديها الأدوات التي تسمح للحساب، حتى مع الأخذ بعين الاعتبار الأخطاء المحتملة في ساعة ذرية.

فوق لاحظنا أن من بين العوامل التي تؤثر في دقة نظم الملاحة - عدم تجانس الغلاف الجوي للأرض. وسيكون من المفيد لاستكمال هذه الحقيقة غيرها من المعلومات المتعلقة بتأثير من الحقول القريبة من الأرض على تشغيل الأقمار الصناعية. حقيقة أن جو كوكبنا ينقسم إلى عدة مناطق. واحد هو في الواقع على الحدود مع مساحة حرة - الأيونوسفير - يتكون من طبقة من الجزيئات وجود تهمة معينة. أنها تتداخل مع موجات الراديو، يرسل القمر الصناعي، يمكن أن تقلل من سرعتها، حيث يمكن حساب المسافة إلى كائن مع وجود خطأ. مع ملاحظة أن هذا النوع من مصدر مشاكل الاتصالات المطورين العمل الملاحة عبر الأقمار الصناعية: في خوارزميات المعدات المدارية عادة ما يتم دمج أنواع مختلفة من السيناريو التصحيحية، مع الأخذ بعين الاعتبار في حساب مرور موجات الراديو من خلال الأيونوسفير.

الغيوم والظواهر الجوية الأخرى يمكن أن تؤثر أيضا على دقة نظم الملاحة. بخار الماء الموجود في طبقات كل من الهواء غمد الأرض، فضلا عن الجزيئات في الغلاف الجوي المتأين، تؤثر على سرعة موجات الراديو.

وبطبيعة الحال، فيما يتعلق GLONASS استخدام المنزلي أو GPS في تكوين هذه الوحدات، مثل نظام الملاحة وسائل الإعلام، التي تعمل في نواح كثيرة هي مسلية، بعض الأخطاء الصغيرة في تنسيق الحسابات الخاطئة ليست حرجة. ولكن عندما يجب أن يكون استخدام العسكري من الأقمار الصناعية الحسابات المقابلة من الناحية المثالية ذات الصلة إلى موقعها الجغرافي الحقيقي من الكائنات.

ميزات الملاحة البحرية

بعد الحديث عن النوع الاكثر الحديث الملاحة، ونحن نأخذ رحلة قصيرة في التاريخ. وكما هو معروف، فإن المصطلح نفسه، المشار إليها، للمرة الأولى ظهرت في بيئة الملاحة البحرية. ما هي الميزات التي تتميز بها أنظمة الملاحة البحرية؟

وفي معرض حديثه عن الجانب التاريخي، فمن الممكن أن نلاحظ تطور الأدوات المتاحة للبحارة. كان واحدا من أول "حل الأجهزة" بوصلة، الذي يعتبره بعض الخبراء قد اخترع في القرن الحادي عشر. تحسنت أيضا عملية رسم الخرائط والملاحة كأدوات رئيسية. في القرن السادس عشر بدأ جيرار مركاتور لرسم خريطة تقوم على مبدأ تطبيق إسقاط أسطواني مع زوايا متساوية. في القرن التاسع عشر اخترع من قبل تأخر - وحدة ميكانيكية قادرة على قياس سرعة السفن. في القرن العشرين في ترسانة البحارة ظهر الرادار، ثم أقمار الاتصالات الفضائية. نظم الملاحة البحرية الأكثر تقدما تعمل الآن، وبالتالي جني فوائد استكشاف الفضاء من قبل الرجل. ما هي تفاصيل عملهم؟

ويعتقد بعض الخبراء أن الميزة الرئيسية التي يتميز نظام الملاحة البحرية الحديثة - المعدات القياسية المثبتة على متن السفينة، لديه مقاومة عالية جدا للتآكل والمياه. وهذا أمر مفهوم - أنه من المستحيل أن السفينة في الآلاف السباحة المفتوحة الأميال من الأرض، وكان في حالة عندما فشل المعدات بشكل غير متوقع. على أرض الواقع، حيث الوصول - الموارد الحضارة، كل شيء يمكن أن تكون ثابتة، في البحر - هي إشكالية.

ما هي الخصائص البارزة الأخرى لديها نظام الملاحة البحرية؟ معدات دائمة، بالإضافة إلى المتطلبات الإلزامية - مقاومة التآكل وتشمل عادة وحدات تكييف لتثبيت بعض العوامل البيئية (العمق، درجة حرارة المياه، الخ). أيضا، سرعة السفينة في أنظمة الملاحة البحرية، في كثير من الحالات لا يزال غير حساب الأقمار الصناعية وأساليب العادية.