Os equipamentos de navegação são de vários tipos e modificações. Existem sistemas projetados para uso em mar aberto, outros são adaptados para o público em geral, utilizando navegadores em vários aspectos para fins de entretenimento. O que são sistemas de navegação?
O que é navegação?
O termo "navegação" é de origem latina. A palavra navigo significa "Estou navegando em um navio". Ou seja, inicialmente era na verdade sinônimo de navegação ou navegação. Mas com o desenvolvimento de tecnologias que facilitam a navegação dos navios nos oceanos, com o advento da aviação, tecnologia espacial, o termo ampliou significativamente o leque de interpretações possíveis.
Hoje, navegação significa um processo no qual uma pessoa controla um objeto com base em suas coordenadas espaciais. Ou seja, a navegação consiste em dois procedimentos - isso é controle direto, bem como um erro de cálculo do caminho ideal do objeto.
Tipos de navegação
A classificação dos tipos de navegação é muito extensa. Especialistas modernos distinguem as seguintes variedades principais:
- automotivo;
- astronômico;
- bionavegação;
- ar;
- espaço;
- marítimo;
- navegação por rádio;
- satélite;
- subterrâneo;
- informativo;
- inercial.
Alguns dos tipos de navegação acima estão intimamente relacionados - principalmente devido à semelhança das tecnologias envolvidas. Por exemplo, a navegação de carro geralmente usa ferramentas específicas de satélite.
Existem tipos mistos, dentro dos quais vários recursos tecnológicos são utilizados simultaneamente, como, por exemplo, sistemas de navegação e informação. Como tal, os recursos de comunicações por satélite podem ser fundamentais neles. No entanto, o objetivo final de seu envolvimento será fornecer aos grupos de usuários-alvo as informações necessárias.
Sistemas de navegação
O tipo de navegação correspondente forma, via de regra, um sistema de mesmo nome. Existe, portanto, um sistema de navegação automóvel, marítimo, espacial, etc. A definição desse termo também está presente na comunidade de especialistas. O sistema de navegação, de acordo com a interpretação comum, é uma combinação de vários tipos de equipamentos (e, se aplicável, software) que permitem determinar a posição de um objeto, bem como calcular sua rota. O kit de ferramentas aqui pode ser diferente. Mas na maioria dos casos, os sistemas são caracterizados pela presença dos seguintes componentes básicos, como:
- cartões (geralmente em formato eletrônico);
- sensores, satélites eoutros agregados para calcular coordenadas;
- objetos que não são do sistema que fornecem informações sobre a localização geográfica do alvo;
- unidade analítica de hardware-software que fornece entrada e saída de dados, além de vincular os três primeiros componentes.
Em regra, a estrutura de determinados sistemas é adaptada às necessidades dos usuários finais. Certos tipos de soluções podem ser acentuados para a parte de software ou, inversamente, para a parte de hardware. Por exemplo, o sistema de navegação Navitel, popular na Rússia, é principalmente software. Destina-se ao uso por uma ampla gama de cidadãos que possuem vários tipos de dispositivos móveis - laptops, tablets, smartphones.
Navegação via satélite
Qualquer sistema de navegação envolve, em primeiro lugar, a determinação das coordenadas de um objeto - geralmente geográfico. Historicamente, as ferramentas humanas nesse sentido foram constantemente aprimoradas. Hoje, os sistemas de navegação mais avançados são os de satélite. Sua estrutura é representada por um conjunto de equipamentos de alta precisão, parte dos quais está localizada na Terra, enquanto a outra parte gira em órbita. Os modernos sistemas de navegação por satélite são capazes de calcular não apenas as coordenadas geográficas, mas também a velocidade de um objeto, bem como a direção de seu movimento.
Elementos de navegação por satélite
Os sistemas correspondentes incluem os seguintes elementos principais: constelação de satélites, unidades terrestres para medir a coordenação de objetos orbitais e trocar informações com eles, dispositivos para o usuário final(navegadores) equipados com o software necessário, em alguns casos - equipamento adicional para especificar as coordenadas geográficas (torres GSM, canais de Internet, rádio beacons, etc.).
Como funciona a navegação por satélite
Como funciona um sistema de navegação por satélite? No centro de seu trabalho está um algoritmo para medir a distância de um objeto a satélites. Estes últimos estão localizados em órbita praticamente sem alterar sua posição e, portanto, suas coordenadas em relação à Terra são sempre constantes. Nos navegadores, os números correspondentes são estabelecidos. Encontrando um satélite e conectando-se a ele (ou a vários ao mesmo tempo), o dispositivo determina, por sua vez, sua posição geográfica. O principal método aqui é calcular a distância dos satélites com base na velocidade das ondas de rádio. Um objeto em órbita envia uma solicitação à Terra com excepcional precisão de tempo - relógios atômicos são usados para isso. Tendo recebido uma resposta do navegador, o satélite (ou um grupo deles) determina a distância percorrida pela onda de rádio para tal período de tempo. A velocidade de movimento de um objeto é medida de maneira semelhante - apenas a medição aqui é um pouco mais complicada.
Dificuldades técnicas
Determinamos que a navegação por satélite é o método mais avançado para determinar as coordenadas geográficas hoje. No entanto, o uso prático desta tecnologia é acompanhado por uma série de dificuldades técnicas. O que por exemplo? Em primeiro lugar, esta é a f alta de homogeneidade da distribuição do campo gravitacional do planeta - isso afeta a posição do satélite em relação à Terra. A mesma propriedade também é caracterizada poratmosfera. Sua f alta de homogeneidade pode afetar a velocidade das ondas de rádio, pelo que pode haver imprecisões nas medições correspondentes.
Outra dificuldade técnica - o sinal enviado do satélite para o navegador é frequentemente bloqueado por outros objetos terrestres. Como resultado, o uso pleno do sistema em cidades com prédios altos é difícil.
Uso prático de satélites
Os sistemas de navegação por satélite encontram a mais ampla gama de aplicações. De muitas maneiras - como elemento de várias soluções comerciais de orientação civil. Pode ser tanto dispositivos domésticos quanto, por exemplo, um sistema de mídia de navegação multifuncional. Além do uso civil, os recursos de satélite são usados por agrimensores, cartógrafos, empresas de transporte e vários serviços governamentais. Os satélites são usados ativamente pelos geólogos. Em particular, eles podem ser usados para calcular a dinâmica do movimento das placas tectônicas da terra. Os navegadores por satélite também são usados como ferramenta de marketing - com a ajuda de análises, que incluem métodos de geoposicionamento, as empresas realizam pesquisas em sua base de clientes e também, por exemplo, enviam publicidade direcionada. Claro, as estruturas militares também usam navegadores - foram eles que, de fato, desenvolveram os maiores sistemas de navegação hoje, GPS e GLONASS - para as necessidades do Exército dos EUA e da Rússia, respectivamente. E esta não é uma lista exaustiva de áreas onde os satélites podem ser usados.
Navegação modernasistemas
Quais sistemas de navegação estão atualmente em operação ou sendo implantados? Vamos começar com aquele que apareceu no mercado público global antes de outros sistemas de navegação - GPS. Seu desenvolvedor e proprietário é o Departamento de Defesa dos EUA. Dispositivos que se comunicam via satélites GPS são os mais comuns no mundo. Principalmente porque, como dissemos acima, esse sistema de navegação americano foi introduzido no mercado antes de seus concorrentes modernos.
GLONASS está ganhando popularidade ativamente. Este é um sistema de navegação russo. Pertence, por sua vez, ao Ministério da Defesa da Federação Russa. Ele foi desenvolvido, de acordo com uma versão, por volta dos mesmos anos do GPS - no final dos anos 80 - início dos anos 90. No entanto, foi introduzido no mercado público apenas recentemente, em 2011. Cada vez mais fabricantes de soluções de hardware para navegação implementam suporte GLONASS em seus dispositivos.
Supõe-se que o sistema de navegação global "Beidou", desenvolvido na China, pode competir seriamente com GLONASS e GPS. É verdade que no momento funciona apenas como nacional. Segundo alguns analistas, pode receber status global até 2020, quando um número suficiente de satélites será lançado em órbita - cerca de 35. O programa de desenvolvimento do sistema Beidou é relativamente jovem - começou apenas em 2000, e o primeiro satélite foi desenvolvido por Desenvolvedores chineseslançado em 2007.
Os europeus também estão tentando acompanhar. O sistema de navegação GLONASS e seu equivalente americano podem competir com o GALILEO no futuro próximo. Os europeus planejam implantar uma constelação de satélites no número necessário de unidades de objetos orbitais até 2020.
Entre outros projetos promissores para o desenvolvimento de sistemas de navegação, destacam-se o indiano IRNSS, bem como o japonês QZSS. Em relação à primeira informação pública amplamente divulgada sobre as intenções dos desenvolvedores de criar um sistema global ainda não está disponível. Supõe-se que o IRNSS servirá apenas o território da Índia. O programa também é bastante jovem - o primeiro satélite foi colocado em órbita em 2008. Espera-se também que o sistema de satélite japonês seja usado principalmente dentro ou adjacente aos territórios nacionais do país em desenvolvimento.
Precisão de posicionamento
Acima, observamos uma série de dificuldades relevantes para o funcionamento dos sistemas de navegação por satélite. Entre os principais que nomeamos - a localização de satélites em órbita, ou seu movimento ao longo de uma determinada trajetória, nem sempre é caracterizada por estabilidade absoluta por vários motivos. Isso predetermina imprecisões no cálculo de coordenadas geográficas em navegadores. No entanto, este não é o único fator que afeta a exatidão do posicionamento usando um satélite. O que mais afeta a precisão dos cálculos de coordenadas?
Em primeiro lugar, vale a pena notar que os próprios relógios atômicos que são instalados nos satélites nem sempre são absolutamente precisos. São possíveis, embora bastantepequeno, mas ainda afetando a qualidade dos erros dos sistemas de navegação. Por exemplo, se um erro for cometido no nível de dezenas de nanossegundos ao calcular o tempo durante o qual uma onda de rádio se move, a imprecisão na determinação das coordenadas de um objeto terrestre pode ser de vários metros. Ao mesmo tempo, os satélites modernos dispõem de equipamentos que permitem realizar cálculos mesmo levando em conta possíveis erros na operação dos relógios atômicos.
Observamos acima que entre os fatores que afetam a precisão dos sistemas de navegação está a heterogeneidade da atmosfera terrestre. Seria útil complementar este fato com outras informações sobre a influência das regiões próximas à Terra na operação dos satélites. O fato é que a atmosfera do nosso planeta é dividida em várias zonas. A que está realmente na fronteira com o espaço aberto - a ionosfera - consiste em uma camada de partículas que possuem uma certa carga. Eles, colidindo com as ondas de rádio enviadas pelo satélite, podem reduzir sua velocidade, como resultado, a distância até o objeto pode ser calculada com erro. Observe que os desenvolvedores de navegação por satélite também estão trabalhando com esse tipo de fonte de problemas de comunicação: os algoritmos para operação de equipamentos orbitais, via de regra, incluem vários tipos de cenários corretivos que levam em conta as peculiaridades da passagem de ondas de rádio pelo ionosfera nos cálculos.
Nuvens e outros fenômenos atmosféricos também podem afetar a precisão dos sistemas de navegação. O vapor de água presente nas camadas correspondentes do envelope de ar da Terra, assim como as partículas na ionosfera, afetam a velocidadeondas de rádio.
Claro, no que diz respeito ao uso doméstico de GLONASS ou GPS como parte de unidades como, por exemplo, um sistema de mídia de navegação, cujas funções são amplamente divertidas, pequenas imprecisões no cálculo de coordenadas são não crítico. Mas no uso militar de satélites, os cálculos correspondentes devem idealmente corresponder à localização geográfica real dos objetos.
Características da navegação marítima
Depois de falar sobre o tipo mais moderno de navegação, vamos fazer uma pequena digressão na história. Como você sabe, o próprio termo em questão apareceu pela primeira vez entre os navegadores. Quais são as características dos sistemas de navegação marítima?
Falando no aspecto histórico, nota-se a evolução das ferramentas à disposição dos marítimos. Uma das primeiras "soluções de hardware" foi a bússola, que, segundo alguns especialistas, foi inventada no século 11. O mapeamento, como uma ferramenta de navegação chave, também foi aprimorado. No século 16, Gerard Mercator começou a desenhar mapas com base no princípio de usar uma projeção cilíndrica com ângulos iguais. No século 19, foi inventado um log - uma unidade mecânica capaz de medir a velocidade dos navios. No século XX, os radares apareceram no arsenal dos marinheiros e depois nos satélites de comunicação espacial. Os sistemas de navegação marítima mais avançados funcionam hoje, colhendo assim os benefícios da exploração espacial humana. Qual é a natureza do trabalho deles?
Alguns especialistas acreditam queA principal característica que caracteriza um moderno sistema de navegação marítima é que o equipamento padrão instalado no navio possui uma resistência muito alta ao desgaste e à água. Isso é bastante compreensível - é impossível para um navio que viajou a milhares de quilômetros de terra firme se encontrar em uma situação em que o equipamento falha repentinamente. Em terra, onde os recursos da civilização estão disponíveis, tudo pode ser consertado, mas no mar é problemático.
Que outras características notáveis tem um sistema de navegação marítima? O equipamento padrão, além do requisito obrigatório - resistência ao desgaste, em regra, contém módulos adaptados para fixar determinados parâmetros ambientais (profundidade, temperatura da água etc.). Além disso, a velocidade do navio em sistemas de navegação marítima em muitos casos ainda é calculada não por satélites, mas por métodos padrão.
