Peralatan navigasi terdiri dari berbagai jenis dan modifikasi. Ada sistem yang dirancang untuk digunakan di laut terbuka, yang lain diadaptasi untuk masyarakat umum, menggunakan navigator dalam banyak hal untuk tujuan hiburan. Apa itu sistem navigasi?
Apa itu navigasi?
Istilah "navigasi" berasal dari bahasa Latin. Kata navigo berarti "Saya berlayar di atas kapal". Artinya, awalnya itu sebenarnya sinonim untuk pengiriman atau navigasi. Tetapi dengan perkembangan teknologi yang memudahkan kapal untuk mengarungi lautan, dengan munculnya penerbangan, teknologi luar angkasa, istilah tersebut telah memperluas jangkauan interpretasi yang mungkin secara signifikan.
Saat ini, navigasi berarti proses di mana seseorang mengendalikan suatu objek berdasarkan koordinat spasialnya. Artinya, navigasi terdiri dari dua prosedur - ini adalah kontrol langsung, serta salah perhitungan jalur optimal objek.
Jenis navigasi
Klasifikasi tipe navigasi sangat luas. Pakar modern membedakan varietas utama berikut:
- otomotif;
- astronomis;
- bionavigasi;
- air;
- spasi;
- maritim;
- navigasi radio;
- satelit;
- bawah tanah;
- informasi;
- inersia.
Beberapa jenis navigasi di atas terkait erat - terutama karena kesamaan teknologi yang terlibat. Misalnya, navigasi mobil sering menggunakan alat khusus satelit.
Ada tipe campuran, di mana beberapa sumber daya teknologi digunakan secara bersamaan, seperti, misalnya, navigasi dan sistem informasi. Dengan demikian, sumber daya komunikasi satelit dapat menjadi kunci di dalamnya. Namun, tujuan akhir dari keterlibatan mereka adalah untuk memberikan informasi yang diperlukan kepada kelompok pengguna sasaran.
Sistem navigasi
Jenis formulir navigasi yang sesuai, sebagai aturan, sistem dengan nama yang sama. Oleh karena itu, ada sistem navigasi mobil, kelautan, luar angkasa, dll. Definisi istilah ini juga hadir di komunitas ahli. Sistem navigasi, sesuai dengan interpretasi umum, adalah kombinasi dari berbagai jenis peralatan (dan, jika berlaku, perangkat lunak) yang memungkinkan Anda untuk menentukan posisi suatu objek, serta menghitung rutenya. Toolkit di sini mungkin berbeda. Tetapi dalam kebanyakan kasus, sistem dicirikan oleh adanya komponen dasar berikut, seperti:
- kartu (biasanya dalam bentuk elektronik);
- sensor, satelit, danagregat lain untuk menghitung koordinat;
- objek non-sistem yang memberikan informasi tentang lokasi geografis target;
- unit analitik perangkat keras-perangkat lunak yang menyediakan input dan output data, serta menghubungkan tiga komponen pertama.
Sebagai aturan, struktur sistem tertentu disesuaikan dengan kebutuhan pengguna akhir. Jenis solusi tertentu dapat ditekankan ke bagian perangkat lunak, atau, sebaliknya, bagian perangkat keras. Misalnya, sistem navigasi Navitel, yang populer di Rusia, sebagian besar berupa perangkat lunak. Hal ini dimaksudkan untuk digunakan oleh berbagai warga yang memiliki berbagai jenis perangkat seluler - laptop, tablet, smartphone.
Navigasi melalui satelit
Setiap sistem navigasi melibatkan, pertama-tama, penentuan koordinat suatu objek - biasanya geografis. Secara historis, alat manusia dalam hal ini telah terus ditingkatkan. Saat ini, sistem navigasi paling canggih adalah satelit. Struktur mereka diwakili oleh seperangkat peralatan presisi tinggi, yang sebagian terletak di Bumi, sementara bagian lainnya berputar di orbit. Sistem navigasi satelit modern tidak hanya dapat menghitung koordinat geografis, tetapi juga kecepatan suatu objek, serta arah pergerakannya.
Elemen navigasi satelit
Sistem yang sesuai mencakup elemen utama berikut: konstelasi satelit, unit berbasis darat untuk mengukur koordinasi objek orbital dan bertukar informasi dengannya, perangkat untuk pengguna akhir(navigator) dilengkapi dengan perangkat lunak yang diperlukan, dalam beberapa kasus - peralatan tambahan untuk menentukan koordinat geografis (menara GSM, saluran Internet, suar radio, dll.).
Cara kerja navigasi satelit
Bagaimana cara kerja sistem navigasi satelit? Inti dari pekerjaannya adalah algoritma untuk mengukur jarak dari suatu objek ke satelit. Yang terakhir terletak di orbit praktis tanpa mengubah posisinya, dan karena itu koordinatnya relatif terhadap Bumi selalu konstan. Di navigator, nomor yang sesuai diletakkan. Menemukan satelit dan menghubungkannya (atau beberapa sekaligus), perangkat menentukan, pada gilirannya, posisi geografisnya. Metode utama di sini adalah menghitung jarak ke satelit berdasarkan kecepatan gelombang radio. Objek yang mengorbit mengirim permintaan ke Bumi dengan akurasi waktu yang luar biasa - jam atom digunakan untuk ini. Setelah menerima tanggapan dari navigator, satelit (atau sekelompok dari mereka) menentukan seberapa jauh gelombang radio telah melakukan perjalanan untuk jangka waktu ini dan itu. Kecepatan gerakan suatu benda diukur dengan cara yang sama - hanya pengukuran di sini yang agak lebih rumit.
Kesulitan teknis
Kami telah menentukan bahwa navigasi satelit adalah metode paling canggih untuk menentukan koordinat geografis saat ini. Namun, penggunaan praktis teknologi ini disertai dengan sejumlah kesulitan teknis. Apa, misalnya? Pertama-tama, ini adalah ketidakhomogenan distribusi medan gravitasi planet ini - ini memengaruhi posisi satelit relatif terhadap Bumi. Sifat yang sama juga dicirikan olehsuasana. Ketidakhomogenannya dapat mempengaruhi kecepatan gelombang radio, karena itu mungkin ada ketidakakuratan dalam pengukuran yang sesuai.
Kesulitan teknis lainnya - sinyal yang dikirim dari satelit ke navigator sering kali terhalang oleh objek darat lainnya. Akibatnya, penggunaan sistem secara penuh di kota-kota dengan gedung-gedung tinggi menjadi sulit.
Penggunaan satelit secara praktis
Sistem navigasi satelit menemukan jangkauan aplikasi terluas. Dalam banyak hal - sebagai elemen dari berbagai solusi komersial dari orientasi sipil. Ini bisa berupa perangkat rumah tangga dan, misalnya, sistem media navigasi multifungsi. Selain penggunaan sipil, sumber daya satelit digunakan oleh surveyor, kartografer, perusahaan transportasi, dan berbagai layanan pemerintah. Satelit secara aktif digunakan oleh ahli geologi. Secara khusus, mereka dapat digunakan untuk menghitung dinamika pergerakan lempeng bumi tektonik. Navigator satelit juga digunakan sebagai alat pemasaran - dengan bantuan analitik, yang mencakup metode geoposisi, perusahaan melakukan penelitian pada basis pelanggan mereka, dan juga, misalnya, mengirim iklan bertarget. Tentu saja, struktur militer juga menggunakan navigator - merekalah yang, pada kenyataannya, mengembangkan sistem navigasi terbesar saat ini, GPS dan GLONASS - untuk kebutuhan Angkatan Darat AS dan Rusia, masing-masing. Dan ini bukan daftar lengkap area di mana satelit dapat digunakan.
Navigasi modernsistem
Sistem navigasi mana yang sedang beroperasi atau sedang digunakan? Mari kita mulai dengan yang muncul di pasar publik global sebelum sistem navigasi lain - GPS. Pengembang dan pemiliknya adalah Departemen Pertahanan AS. Perangkat yang berkomunikasi melalui satelit GPS adalah yang paling umum di dunia. Terutama karena, seperti yang kami katakan di atas, sistem navigasi Amerika ini diperkenalkan ke pasar sebelum para pesaing modernnya.
GLONASS secara aktif mendapatkan popularitas. Ini adalah sistem navigasi Rusia. Itu milik, pada gilirannya, milik Kementerian Pertahanan Federasi Rusia. Ini dikembangkan, menurut satu versi, sekitar tahun yang sama dengan GPS - di akhir 80-an - awal 90-an. Namun, itu diperkenalkan ke pasar publik baru-baru ini, pada tahun 2011. Semakin banyak produsen solusi perangkat keras untuk navigasi menerapkan dukungan GLONASS di perangkat mereka.
Diasumsikan bahwa sistem navigasi global "Beidou", yang dikembangkan di Cina, dapat bersaing secara serius dengan GLONASS dan GPS. Benar, saat ini hanya berfungsi sebagai nasional. Menurut beberapa analis, itu dapat menerima status global pada tahun 2020, ketika jumlah satelit yang cukup akan diluncurkan ke orbit - sekitar 35. Program pengembangan sistem Beidou relatif muda - dimulai hanya pada tahun 2000, dan satelit pertama dikembangkan oleh pengembang Cinadiluncurkan pada tahun 2007.
Eropa juga mencoba untuk mengikuti. Sistem navigasi GLONASS dan mitra Amerika-nya mungkin akan bersaing dengan GALILEO di masa mendatang. Orang Eropa berencana untuk menyebarkan konstelasi satelit dalam jumlah unit objek orbit yang diperlukan pada tahun 2020.
Di antara proyek-proyek lain yang menjanjikan untuk pengembangan sistem navigasi, dapat dicatat IRNSS India, serta QZSS Jepang. Mengenai informasi publik pertama yang diiklankan secara luas tentang niat para pengembang untuk membuat sistem global belum tersedia. Diasumsikan bahwa IRNSS hanya akan melayani wilayah India. Program ini juga cukup muda - satelit pertama dimasukkan ke orbit pada tahun 2008. Sistem satelit Jepang juga diharapkan dapat digunakan terutama di dalam atau di sekitar wilayah nasional negara berkembang.
Akurasi posisi
Di atas, kami mencatat sejumlah kesulitan yang relevan dengan fungsi sistem navigasi satelit. Di antara yang utama yang telah kami sebutkan - lokasi satelit di orbit, atau pergerakannya di sepanjang lintasan tertentu, tidak selalu ditandai dengan stabilitas absolut karena sejumlah alasan. Ini menentukan ketidakakuratan dalam perhitungan koordinat geografis di navigator. Namun, ini bukan satu-satunya faktor yang mempengaruhi ketepatan penentuan posisi menggunakan satelit. Apa lagi yang mempengaruhi keakuratan perhitungan koordinat?
Pertama-tama, perlu dicatat bahwa jam atomik yang dipasang di satelit tidak selalu benar-benar akurat. Mereka mungkin, meskipun cukupkecil, tetapi masih mempengaruhi kualitas kesalahan sistem navigasi. Misalnya, jika kesalahan dibuat pada tingkat puluhan nanodetik saat menghitung waktu selama gelombang radio bergerak, maka ketidaktepatan dalam menentukan koordinat objek tanah bisa beberapa meter. Pada saat yang sama, satelit modern memiliki peralatan yang memungkinkan untuk melakukan perhitungan bahkan dengan mempertimbangkan kemungkinan kesalahan dalam pengoperasian jam atom.
Kami mencatat di atas bahwa di antara faktor-faktor yang mempengaruhi keakuratan sistem navigasi adalah heterogenitas atmosfer bumi. Akan berguna untuk melengkapi fakta ini dengan informasi lain mengenai pengaruh wilayah dekat Bumi pada pengoperasian satelit. Faktanya adalah bahwa atmosfer planet kita dibagi menjadi beberapa zona. Yang sebenarnya berbatasan dengan ruang terbuka - ionosfer - terdiri dari lapisan partikel yang memiliki muatan tertentu. Mereka, bertabrakan dengan gelombang radio yang dikirim oleh satelit, dapat mengurangi kecepatannya, sehingga jarak ke objek dapat dihitung dengan kesalahan. Perhatikan bahwa pengembang navigasi satelit juga bekerja dengan sumber masalah komunikasi semacam ini: algoritme untuk pengoperasian peralatan orbital, sebagai suatu peraturan, mencakup berbagai jenis skenario korektif yang mempertimbangkan kekhasan lintasan gelombang radio melalui ionosfer dalam perhitungan.
Awan dan fenomena atmosfer lainnya juga dapat memengaruhi keakuratan sistem navigasi. Uap air yang ada di lapisan yang sesuai dari amplop udara bumi, seperti partikel di ionosfer, mempengaruhi kecepatangelombang radio.
Tentu saja, sehubungan dengan penggunaan domestik GLONASS atau GPS sebagai bagian dari unit seperti, misalnya, sistem media navigasi, yang fungsinya sebagian besar menghibur, maka ketidakakuratan kecil dalam perhitungan koordinat adalah tidak kritis. Tetapi dalam penggunaan satelit militer, perhitungan yang sesuai idealnya harus sesuai dengan lokasi geografis objek yang sebenarnya.
Fitur navigasi laut
Setelah berbicara tentang jenis navigasi paling modern, mari kita sedikit menyimpang ke dalam sejarah. Seperti yang Anda ketahui, istilah yang dimaksud pertama kali muncul di kalangan navigator. Apa karakteristik sistem navigasi maritim?
Berbicara tentang aspek sejarah, orang dapat mencatat evolusi alat yang dimiliki pelaut. Salah satu "solusi perangkat keras" pertama adalah kompas, yang, menurut beberapa ahli, ditemukan pada abad ke-11. Pemetaan, sebagai alat navigasi utama, juga telah ditingkatkan. Pada abad ke-16, Gerard Mercator mulai menggambar peta berdasarkan prinsip menggunakan proyeksi silinder dengan sudut yang sama. Pada abad ke-19, sebuah balok ditemukan - unit mekanis yang mampu mengukur kecepatan kapal. Pada abad kedua puluh, radar muncul di gudang pelaut, dan kemudian satelit komunikasi ruang angkasa. Sistem navigasi maritim paling canggih berfungsi saat ini, sehingga menuai manfaat dari eksplorasi ruang angkasa manusia. Apa sifat pekerjaan mereka?
Beberapa ahli percaya bahwaCiri utama yang menjadi ciri sistem navigasi laut modern adalah peralatan standar yang dipasang di kapal memiliki ketahanan yang sangat tinggi terhadap keausan dan air. Ini cukup bisa dimengerti - tidak mungkin sebuah kapal yang melakukan pelayaran terbuka ribuan kilometer dari darat menemukan dirinya dalam situasi di mana peralatan tiba-tiba gagal. Di darat, di mana sumber daya peradaban tersedia, semuanya bisa diperbaiki, tetapi di laut bermasalah.
Fitur penting apa lagi yang dimiliki sistem navigasi maritim? Peralatan standar, selain persyaratan wajib - ketahanan aus, sebagai suatu peraturan, berisi modul yang disesuaikan untuk memperbaiki parameter lingkungan tertentu (kedalaman, suhu air, dll.). Juga, kecepatan kapal dalam sistem navigasi laut dalam banyak kasus masih dihitung bukan dengan satelit, tetapi dengan metode standar.
