Современные спутниковые навигационные системы
Современные навигационные системы позволяют определять координаты объектов с высокой точностью. Ранее этими благами науки пользовались военные, моряки и авиаторы. Теперь практически любой смартфон может отслеживать свое местоположение. Как работает система навигации, как она эволюционировала и какие системы доступны сейчас – об этом пойдет речь.
Принцип работы спутниковой навигационной системы
Навигационные системы определяют координаты объекта, измеряя расстояние от его антенны до нескольких соседних спутников.
Все дело в том, что координаты космических аппаратов заданы жестко и их координаты постоянно транслируются в сигнале. Таким образом, измерив расстояние до антенны объекта и проведя вычисления, координаты можно вычислить с точностью до 2-3 метров.
Другие функции навигационных систем – отслеживание перемещения объекта, передача информации, прокладывание маршрутов.
Развитие навигационных систем
Началом работ по созданию систем позиционирования послужило наблюдение американских физиков за первым искусственным спутником. Они поняли, что так можно измерить расстояние до спутника и наоборот, а значит, и определить координаты в пространстве. Этими наблюдениями решили воспользоваться в ВМС США и заказали создание спутниковой навигационной системы для своих подводных лодок и систем наведения баллистических ракет. В 1960 году начали развертывание первой в мире группировки спутников – Transit. В 1964 году система стала работать в штатном режиме. В 1967-м ее разрешили использовать гражданским судам. Работа системы продлилась до 1996 года, после чего была закрыта и сейчас используется только для научных целей.
На смену Transit была создана новая навигация GPS. Работать над ней стали еще в 1973 году. Постоянное усовершенствование и улучшение позволяют пользоваться ее услугами и сейчас. Изначально GPS была разработкой в сугубо военных целях. Но в 1983 году правительство США открыло доступ к ней и гражданским.
В СССР в это же время действовали несколько навигационных систем:
- «Цикада» – для гражданских морских судов;
- «Циклон» – военный вариант «Цикады»;
- «Парус» – военные спутники.
Позднее на смену этим системам была создана ГЛОНАСС, состоящая из 27 спутников на орбите.
В 2006 году между оборонными ведомствами США и РФ были начаты переговоры о стандартизации и совмещении работы обоих систем – ГЛОНАСС и GPS.
Существует также французская система DORIS, но широкого распространения она не получила. Основное назначение – исследование морей и океанов.
Строятся еще две системы – китайская BeiDou и европейская Galileo. Оба проекта находятся в стадии создания группировки космических аппаратов. Завершение работ по ним запланировано на 2020 г. В теории это будут еще две глобальные навигационные системы.
Применение глобальных навигационных спутниковых систем
Главная задача – определение координат и навигация морского, воздушного и наземного транспорта.
Помимо этого, применение навигационных систем возможно в таких сферах:
- геодезия – определение местоположения объектов на поверхности планеты;
- спутниковый мониторинг транспорта – позволяет отслеживать скорость движения, контролировать перемещение;
- сотовая связь – в телефонах есть поддержка спутниковой навигации. С ее помощью экстренные службы определяют координаты звонящего;
- тектоника – отслеживание состояния тектонических плит Земли;
- активный отдых – игры и развлечения, спортивное ориентирование.
Основные виды навигационных систем и их различия
Основных систем пока две: GPS и ГЛОНАСС.
Обе созданы военными министерствами: GPS – американским, ГЛОНАСС – советским, а затем российским. Стартовали обе программы в 70-х годах. Обе работают по одному и тому же принципу – измерении расстояния от объекта до спутников. Количество спутников у каждого проекта одинаково – 27, из которых 3 в резерве.
Отличие же в том, что аппараты ГЛОНАСС стационарны и не вращаются синхронно с Землей. А значит, спутники не нуждаются в дополнительных корректировках, пока работают. В северных широтах отмечается более высокая точность работы именно ГЛОНАСС, что подтверждается исследованиями шведских ученых.
Зато аппараты GPS более долговечны, а сама система имеет широкое распространение по всему миру.
Подключение навигационной системы
Подключение навигационной системы в автомобиле самостоятельно сделать не выйдет. Можно установить простой трекер и отслеживать перемещение по карте.
Но качественное подключение, с детальными картами и точным отображением координат смогут сделать только профессионалы. Если же будет проведена непрофессиональная работа, навигационные системы могут отказать.
В некоторых моделях авто уже предусмотрена навигационная система. В таком случае потребуется только установить нужные карты и получить код доступа от поставщика услуг навигации.
Навигационные системы помогают определить координаты автомобиля, человека или другого объекта в пространстве. Военная система отлично служит и для мирных целей – науки, навигации и отметок о путешествии. Важным направлением использования спутниковых данных стал мониторинг транспорта.