Ամերիկյան նավիգացիոն համակարգ. «Էլեկտրոնիկայի ժամանակ» լրատվական և վերլուծական պորտալ. Համակարգի զարգացման պատմություն

Ձեր գտնվելու վայրը որոշելը թե՛ ցամաքում, թե՛ ծովում, անտառում կամ քաղաքում, այսօր նույնքան արդիական է, որքան անցյալ դարերի ընթացքում: Ռադիոալիքների հայտնաբերման դարաշրջանը զգալիորեն պարզեցրեց նավարկության խնդիրը և մարդկության համար նոր հեռանկարներ բացեց կյանքի և գործունեության շատ ոլորտներում, և արտաքին տիեզերքը նվաճելու հնարավորության բացահայտմամբ հսկայական առաջընթաց կատարվեց ոլորտում: որոշել Երկրի վրա օբյեկտի գտնվելու վայրի կոորդինատները. Կոորդինատները որոշելու համար օգտագործվում է արբանյակային նավիգացիոն համակարգ, որն անհրաժեշտ տեղեկատվություն է ստանում ուղեծրում գտնվող արբանյակներից։

Այժմ աշխարհում կա երկու գլոբալ կոորդինատների որոշման համակարգ՝ ռուսական GLONASS և ամերիկյան NavStar, որոնք ավելի հայտնի են որպես GPS (Գլոբալ դիրքի համակարգ անվանման հապավումը՝ գլոբալ դիրքավորման համակարգ):

GLONASS արբանյակային նավիգացիոն համակարգը հայտնագործվել է Խորհրդային Միությունում դեռևս անցյալ դարի 80-ականների սկզբին և առաջին փորձարկումները տեղի են ունեցել 1982 թվականին: Այն մշակվել է պաշտպանության նախարարության պատվերով և մասնագիտացված է ցամաքային շարժվող օբյեկտների օպերատիվ գլոբալ նավիգացիայի համար: .

Ամերիկյան GPS նավիգացիոն համակարգը կառուցվածքով, նպատակներով և ֆունկցիոնալությամբ նման է GLONASS-ին և մշակվել է նաև Միացյալ Նահանգների պաշտպանության նախարարության պատվերով: Այն հնարավորություն ունի ճշգրիտ որոշել ինչպես վերգետնյա օբյեկտի կոորդինատները, այնպես էլ ժամանակի և արագության մատնանշում: NavStar-ն ունի 24 նավիգացիոն արբանյակներ ուղեծրում, որոնք ապահովում են անընդմեջ նավիգացիոն դաշտ Երկրի ողջ մակերեսով:

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգի ընդունիչի ցուցիչը (GPS նավիգատոր կամ) ազդանշաններ է ստանում արբանյակներից, չափում է դրանց հեռավորությունները, և չափված միջակայքերը օգտագործելով՝ լուծում է դրա կոորդինատները՝ լայնությունը, երկայնությունը և 4 կամ ավելի արբանյակներից ազդանշաններ ստանալիս, բարձրությունը ծովի մակարդակից, արագությունը, ուղղությունը (ընթացքը), անցած հեռավորությունը: Նավիգատորը ներառում է ազդանշաններ ստանալու ընդունիչ, դրանց մշակման և նավիգացիոն հաշվարկների համակարգիչ, նավիգացիայի և սպասարկման տեղեկատվության ցուցադրման էկրան և սարքի աշխատանքը վերահսկելու համար ստեղնաշար:

Այս ընդունիչները նախատեսված են անիվների տներում և գործիքների վահանակներում մշտական ​​տեղադրման համար: Նրանց հիմնական առանձնահատկություններն են՝ արտաքին ալեհավաքի առկայությունը և արտաքին DC աղբյուրից հոսանք։ Նրանք սովորաբար ունեն մեծ հեղուկ բյուրեղյա մոնոխրոմ էկրաններ՝ տեղեկատվության ալֆանա-թվային և գրաֆիկական ցուցադրմամբ:

:

Կոմպակտ, անջրանցիկ, բարձր արդյունավետությամբ GPS/DGPS/WAAS ընդունիչ՝ նախատեսված փոքր նավակների համար: Ընկերության այս GPS ընդունիչն ի վիճակի է ստանալ և մշակել լրացուցիչ DGPS/WAAS դիֆերենցիալ ուղղման ազդանշաններ: Այս հնարավորությունը թույլ է տալիս 5 մետրից ավելի ճշգրտություն ստանալ փարոսից կամ WAAS գեոստացիոնար արբանյակներից ուղղումներ ստանալու ժամանակ:

Նոր (D)GPS նավիգատոր՝ ներկառուցված դիֆերենցիալ ուղղման ընդունիչով: Ճանապարհի տեղադրման տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ճշգրիտ ստեղծել հեռահար երթուղիներ: Կարելի է ընտրել ռոքսոդրոմային կուրսը (RL) կարճ հեռավորությունների համար, իսկ օրթոդրոմի դասընթացը (GC) երկար հեռավորությունների համար:

Ճանապարհների պլանավորման տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ճշգրիտ ստեղծել միջքաղաքային երթուղիներ: Կարելի է ընտրել ռոքսոդրոմային կուրսը (RL) կարճ հեռավորությունների համար, իսկ օրթոդրոմի դասընթացը (GC) երկար հեռավորությունների համար:

Ֆիքսված ընդունիչներն ունեն լայն ֆունկցիոնալություն, հատկապես ծովային օգտագործման պրոֆեսիոնալ սարքեր: Նրանք ունեն մեծ քանակությամբ հիշողություն, տարբեր նավիգացիոն խնդիրներ լուծելու ունակություն, և դրանց ինտերֆեյսը թույլ է տալիս ներառել նավի նավիգացիոն համակարգում:

:

Սա GLONASS/GPS արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի ժամանակակից ընդունիչ ցուցիչ է, որը նախատեսված է բոլոր տեսակի նավերի համար:

Մշակված է Ռադիոհամալիր ընկերության մասնագետների կողմից՝ օգտագործելով ծովային նավարկության ոլորտում վերջին ձեռքբերումները: RK-2006-ն ունի ազդանշաններ ստանալու հնարավորություն արդեն տեղակայված արբանյակային համաստեղություններից, ինչպիսիք են GLONASS-ը և GPS-ը, ինչպես նաև հեռանկարային եվրոպական և ասիական դիրքորոշման համակարգերից, ինչը թույլ է տալիս բարձր աղմուկի անձեռնմխելիությամբ և ցանկացած համակարգի խափանումից պաշտպանությամբ որոշել կոորդինատները: նավի և դրա ընթացքն ու արագությունը:

GPS և GLONASS գլոբալ նավիգացիոն արբանյակային համակարգերի ընդունիչ, ծովային ռադիոնավիգացիոն սարքավորումների հարավկորեական արտադրող Samyung ENC Co., Ltd - SGN-500:

Համակցված ընդունիչներում GLONASS-ը և GPS-ն օգտագործելիս (գրեթե բոլոր GLONASS ընդունիչները համակցված են), կոորդինատների որոշման ճշգրտությունը գրեթե միշտ «գերազանց» է տեսանելի տիեզերանավերի մեծ քանակի և նրանց լավ հարաբերական դիրքի պատճառով:

Նավիգացիոն տեղեկատվության ցուցադրում

GLONASS/GPS ընդունիչներն օգտագործում են տեղեկատվության ցուցադրման երկու եղանակ՝ այբբենական և գրաֆիկական (երբեմն օգտագործվում է «կեղծոգրաֆիկ» տերմինը):

Ստացված տեղեկատվության ցուցադրման այբբենական մեթոդը օգտագործում է.

• թվեր (կոորդինատներ, արագություն, անցած հեռավորություն և այլն)
• Տառերի համակցություններ, որոնք բացատրում են թվային տվյալները, սովորաբար արտահայտությունների հապավումներ (օրինակ՝ MOV - «Man Over Board» կամ, ռուսերեն, «Man Overboard»:
• բառերի հապավումներ (օրինակ, SPD - արագություն, TRK - Հետևել), ճանապարհային կետերի անվանումները: Տեղեկատվության ալֆանա-թվային ցուցադրումն իր մաքուր տեսքով օգտագործվել է GPS տեխնոլոգիայի զարգացման սկզբնական փուլում:

Գրաֆիկական ցուցադրման մեթոդն իրականացվում է էկրանին ձևավորված նկարների միջոցով, որոնք ներկայացնում են փոխադրողի (նավ, մեքենա, մարդ) շարժման բնույթը: Տարբեր ընկերությունների սարքերի գրաֆիկան գրեթե նույնն է և տարբերվում է, որպես կանոն, մանրամասներով։ Ամենատարածված ձևավորումներն են.

• էլեկտրոնային կողմնացույց (չշփոթել մագնիսականի հետ!)
• շարժման գրաֆիկական ցուցիչ
• երթեւեկության երթուղի, երթուղիներ
• ճանապարհային կետերի խորհրդանիշներ
• նավի կոորդինատները
• ուղղությունը դեպի ճանապարհային կետ
• արագություն

Բնութագրերը:

Տեղադրության կոորդինատների ճշգրտությունը

Տեղի կոորդինատների որոշման ճշգրտությունը ցանկացած նավիգացիոն համակարգի հիմնարար ցուցիչ է, որի արժեքը կորոշի, թե որքան ճիշտ կհետևի նավը սահմանված երթուղին և արդյոք այն չի հարվածի մոտակա ծանծաղուտներին կամ ժայռերին:

Գործիքների ճշգրտությունը սովորաբար գնահատվում է արմատային միջին քառակուսի սխալի (RMS) արժեքով՝ այն միջակայքը, որում ընկնում է չափումների 72%-ը, կամ 95%-ին համապատասխանող առավելագույն սխալով։ Արտադրողների մեծամասնությունը գնահատում է իրենց GPS ընդունիչների ստանդարտ շեղումը 25 մետր, ինչը համապատասխանում է 50 մետր առավելագույն սխալի:

Նավիգացիոն բնութագրերը

GLONASS/GPS ընդունիչների նավիգացիոն հնարավորությունները բնութագրվում են դրանցում պարունակվող ճանապարհային կետերի, երթուղիների և ճանապարհային կետերի քանակով, որոնք պահվում են սարքի կողմից: Ճանապարհային կետեր ասելով հասկանում ենք նավարկության համար օգտագործվող մակերեսի բնորոշ կետերը:Ժամանակակիցները, կախված մոդելից, կարող են ստեղծել և պահել 500-ից մինչև 5000 ճանապարհային կետեր և 20-50 երթուղիներ՝ յուրաքանչյուրը 20-30 միավորով:

Բացի ճանապարհային կետերից, ցանկացած ընդունիչ ունի անցած երթուղին գրանցելու և պահպանելու կետերի պաշար: Պրոֆեսիոնալ նավիգատորներում այս թիվը կարող է հասնել 1000-ից մինչև մի քանի տասնյակ հազար միավոր: Ձայնագրված երթուղին կարող է օգտագործվել դրա երկայնքով հետ նավարկելու համար:

Միաժամանակ հետևվող արբանյակների քանակը

Այս ցուցանիշը բնութագրում է նավիգատորի կայունությունը և ամենաբարձր ճշգրտությունը ապահովելու կարողությունը: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ երկու դիրքի կոորդինատները՝ երկայնությունը և լայնությունը, որոշելու համար անհրաժեշտ է միաժամանակ հետևել 3 արբանյակներին, իսկ բարձրությունը որոշելը՝ չորս: Ժամանակակից GLONASS/GPS նավիգատորները, նույնիսկ կրելիները, ունեն 8 կամ 12 ալիքային ընդունիչներ, որոնք կարող են միաժամանակ ընդունել և հետևել համապատասխանաբար մինչև 8 կամ 12 արբանյակների ազդանշաններին:

Այսօր մենք կխոսենք այն մասին, թե ինչ է GPS-ը և ինչպես է աշխատում այս համակարգը: Եկեք ուշադրություն դարձնենք այս տեխնոլոգիայի զարգացմանը և դրա ֆունկցիոնալ առանձնահատկություններին: Կքննարկենք նաև, թե ինչ դեր են խաղում ինտերակտիվ քարտեզները համակարգի աշխատանքի մեջ:

GPS-ի պատմություն

Համաշխարհային դիրքորոշման համակարգի առաջացման կամ կոորդինատների որոշման պատմությունը սկսվեց Միացյալ Նահանգներում դեռ հեռավոր 50-ական թվականներին՝ տիեզերք առաջին խորհրդային արբանյակի արձակմամբ: Ամերիկացի գիտնականների խումբը, որը հետևում էր արձակմանը, նկատել է, որ արբանյակի հեռանալուն զուգընթաց այն աստիճանաբար փոխում է ազդանշանի հաճախականությունը: Տվյալների խորը վերլուծությունից հետո նրանք եկել են այն եզրակացության, որ արբանյակի օգնությամբ, ավելի մանրամասն, նրա գտնվելու վայրը և արձակված ազդանշանը, հնարավոր է ճշգրիտ որոշել երկրի վրա մարդու տեղաշարժման տեղն ու արագությունը, ինչպես. ինչպես նաև հակառակը՝ ուղեծրում արբանյակի արագությունն ու գտնվելու վայրը՝ մարդու ճշգրիտ կոորդինատները որոշելիս: Յոթանասունականների վերջում ԱՄՆ պաշտպանության նախարարությունը գործարկեց GPS համակարգը իր նպատակների համար, իսկ մի քանի տարի անց այն հասանելի դարձավ քաղաքացիական օգտագործման համար։ Ինչպե՞ս է այժմ աշխատում GPS համակարգը: Ճիշտ այնպես, ինչպես գործում էր այն ժամանակ՝ նույն սկզբունքներով ու հիմքերով։

Արբանյակային ցանց

Երկրի ուղեծրի ավելի քան քսանչորս արբանյակներ փոխանցում են ռադիո պարտադիր ազդանշաններ: Արբանյակների թիվը տարբեր է, բայց ուղեծրում միշտ կա անհրաժեշտ քանակություն՝ անխափան աշխատանք ապահովելու համար, գումարած դրանցից մի քանիսը պահուստում են, որպեսզի եթե առաջինները փչանան, նրանք ստանձնեն իրենց գործառույթները: Քանի որ դրանցից յուրաքանչյուրի ծառայության ժամկետը մոտավորապես 10 տարի է, թողարկվում են նոր, արդիականացված տարբերակները։ Արբանյակները պտտվում են վեց ուղեծրով Երկրի շուրջ 20 հազար կմ-ից պակաս բարձրության վրա, այն կազմում է փոխկապակցված ցանց, որը վերահսկվում է GPS կայաններով։ Վերջիններս գտնվում են արեւադարձային կղզիներում եւ կապված են ԱՄՆ-ի գլխավոր համակարգող կենտրոնի հետ։

Ինչպե՞ս է աշխատում GPS նավիգատորը:

Այս ցանցի շնորհիվ դուք կարող եք իմանալ ձեր գտնվելու վայրը՝ հաշվարկելով արբանյակներից ստացվող ազդանշանի ուշացումը և օգտագործելով այս տեղեկությունը՝ որոշել կոորդինատները։ Ինչպե՞ս է այժմ աշխատում GPS համակարգը: Ինչպես ցանկացած տարածական նավիգացիոն ցանց, այն ամբողջովին անվճար է: Այն աշխատում է բարձր արդյունավետությամբ ցանկացած եղանակային պայմաններում և օրվա ցանկացած ժամի։ Միակ գնումը, որը դուք պետք է ունենաք, ինքնին GPS-ն է կամ սարքը, որն աջակցում է GPS գործառույթին: Իրականում, նավիգատորի շահագործման սկզբունքը հիմնված է երկար ժամանակ օգտագործված պարզ նավիգացիոն սխեմայի վրա. եթե դուք հստակ գիտեք, թե որտեղ է գտնվում նշիչի օբյեկտը, որն առավել հարմար է ուղենիշի դերի համար, և հեռավորությունը նրանից մինչև ձեզ: , գծե՛ք շրջան, որի վրա կետով նշում եք ձեր գտնվելու վայրը։ Եթե ​​շրջանագծի շառավիղը մեծ է, ապա այն փոխարինեք ուղիղ գծով։ Ձեր հնարավոր գտնվելու վայրից մի քանի նման գծեր գծեք դեպի մարկերները, գծերի հատման կետը ցույց կտա ձեր կոորդինատները քարտեզի վրա: Վերոհիշյալ արբանյակներն այս դեպքում խաղում են այս մարկերային օբյեկտների դերը՝ ձեր գտնվելու վայրից մոտ 18 հազար կմ հեռավորության վրա։ Չնայած նրանք ուղեծրում պտտվում են հսկայական արագությամբ, նրանց գտնվելու վայրը մշտապես վերահսկվում է: Յուրաքանչյուր նավիգատոր ունի GPS ընդունիչ, որը ծրագրավորված է ցանկալի հաճախականությամբ և անմիջական փոխազդեցության մեջ է արբանյակի հետ։ Յուրաքանչյուր ռադիոազդանշան պարունակում է որոշակի քանակությամբ կոդավորված տեղեկատվություն, որը ներառում է տեղեկատվություն արբանյակի տեխնիկական վիճակի, Երկրի ուղեծրում նրա գտնվելու վայրի և ժամային գոտում (ճշգրիտ ժամը): Ի դեպ, ճշգրիտ ժամանակի մասին տեղեկատվությունը ամենաանհրաժեշտն է ձեր կոորդինատների վերաբերյալ տվյալներ ստանալու համար. ռադիոազդանշանի թողարկման և ընդունման միջև ընկած ժամանակահատվածի շարունակական հաշվարկը բազմապատկվում է բուն ռադիոալիքի արագությամբ և կարճաժամկետ հաշվարկներով հաշվարկվում է ձեր նավիգացիոն սարքի և ուղեծրում գտնվող արբանյակի միջև հեռավորությունը:

Համաժամացման դժվարություններ

Նավարկության այս սկզբունքի հիման վրա կարելի է ենթադրել, որ ձեր կոորդինատները ճշգրիտ որոշելու համար ձեզ կարող է անհրաժեշտ լինել միայն երկու արբանյակ, որոնց ազդանշանների հիման վրա հեշտ կլինի գտնել խաչմերուկի կետը և, ի վերջո, այն վայրը, որտեղ դուք գտնվում եք։ . Սակայն, ցավոք, տեխնիկական պատճառները պահանջում են օգտագործել մեկ այլ արբանյակ որպես նշիչ: Հիմնական խնդիրը GPS ընդունիչի ժամացույցն է, որը թույլ չի տալիս բավարար սինխրոնիզացիա արբանյակների հետ։ Դրա պատճառը ժամանակի ցուցադրման տարբերությունն է (ձեր նավիգատորում և տարածության մեջ): Արբանյակներն ունեն թանկարժեք, բարձրորակ ատոմային վրա հիմնված ժամացույցներ, որոնք թույլ են տալիս չափազանց ճշգրտությամբ հաշվել ժամանակը, մինչդեռ սովորական ընդունիչների վրա նման քրոնոմետրեր օգտագործելը պարզապես անհնար է, քանի որ դրանց չափերը, արժեքը և շահագործման բարդությունը թույլ չեն տա դրանք: օգտագործել ամենուր: Նույնիսկ 0,001 վայրկյանի փոքր սխալը կարող է կոորդինատները տեղափոխել ավելի քան 200 կմ դեպի կողմը:

Երրորդ մարկեր

Այսպիսով, մշակողները որոշեցին թողնել քվարցային ժամացույցների սովորական տեխնոլոգիան GPS նավիգատորներում և գնալ այլ ճանապարհով, ավելի ճիշտ՝ օգտագործել արբանյակային երկու ուղենիշների փոխարեն՝ համապատասխանաբար երեք, նույն թվով գծեր հետագա խաչմերուկի համար: Խնդրի լուծումը հիմնված է հնարամիտ պարզ լուծման վրա. երբ երեք նշանակված մարկերներից բոլոր գծերը հատվում են, նույնիսկ հնարավոր անճշտություններով, ստեղծվում է եռանկյունու ձևով գոտի, որի կենտրոնը վերցվում է որպես դրա միջին. ձեր գտնվելու վայրը. Սա նաև թույլ է տալիս բացահայտել ստացողի և բոլոր երեք արբանյակների միջև ժամանակի տարբերությունը (որոնց համար տարբերությունը նույնն է լինելու), ինչը թույլ է տալիս ուղղել գծերի խաչմերուկը հենց կենտրոնում, այլ կերպ ասած՝ սա որոշում է ձեր GPS կոորդինատները.

Մեկ հաճախականություն

Հարկ է նաև նշել, որ բոլոր արբանյակները ձեր սարքին տեղեկատվություն են ուղարկում նույն հաճախականությամբ, ինչը բավականին անսովոր է: Ինչպե՞ս է աշխատում GPS նավիգատորը և ինչպես է այն ճիշտ ընկալում բոլոր տեղեկությունները, եթե բոլոր արբանյակները անընդհատ և միաժամանակ տեղեկատվություն են ուղարկում դրան: Ամեն ինչ բավականին պարզ է. Իրենց նույնականացնելու համար արբանյակի հաղորդիչները նաև ստանդարտ տեղեկատվություն են ուղարկում ռադիոազդանշանի մեջ, որը պարունակում է կոդավորված ծածկագիր: Այն հաղորդում է արբանյակի առավելագույն բնութագրերը և մուտքագրվում է ձեր սարքի տվյալների բազա, որն այնուհետև թույլ է տալիս արբանյակից ստացված տվյալները համեմատել նավիգատորի տվյալների բազայի հետ: Նույնիսկ մեծ թվով արբանյակների հեռահարության դեպքում դրանք կարելի է ճանաչել շատ արագ և հեշտությամբ: Այս ամենը պարզեցնում է ամբողջ սխեման և թույլ է տալիս օգտագործել ավելի փոքր և թույլ ընդունման ալեհավաքներ GPS նավիգատորներում, ինչը նվազեցնում է ծախսերը և նվազեցնում սարքերի դիզայնը և չափերը:

GPS քարտեզներ

GPS քարտեզները ձեր սարքում ներբեռնվում են առանձին, այնպես որ դուք վերահսկում եք այն տեղանքը, որը ցանկանում եք նավարկել: Համակարգը պարզապես սահմանում է ձեր կոորդինատները մոլորակի վրա, և քարտեզների գործառույթն է էկրանին վերստեղծել գրաֆիկական տարբերակ, որի վրա գծագրված են կոորդինատները, ինչը թույլ է տալիս նավարկելու տարածքը: Ինչպե՞ս է աշխատում GPS-ն այս դեպքում: Անվճար, այն շարունակում է մնալ այս կարգավիճակում, որոշ առցանց խանութներում (և ոչ միայն) քարտերը դեռ վճարովի են: Հաճախ GPS նավիգատոր ունեցող սարքի համար քարտեզների հետ աշխատելու առանձին հավելվածներ են ստեղծվում՝ և՛ վճարովի, և՛ անվճար: Քարտեզների բազմազանությունը հաճելիորեն զարմացնում է և թույլ է տալիս ճանապարհը կարգավորել A կետից մինչև B կետը հնարավորինս տեղեկատվական և բոլոր հարմարություններով. ինչ տեսարժան վայրերով եք անցնելու, ամենակարճ ճանապարհը դեպի ձեր նպատակակետը, ձայնային օգնականը, որը ցույց է տալիս ուղղությունը: , եւ ուրիշներ.

Լրացուցիչ GPS սարքավորումներ

GPS համակարգը օգտագործվում է ոչ միայն ձեզ ճիշտ ուղին ցույց տալու համար։ Այն թույլ է տալիս վերահսկել օբյեկտը, որի վրա կարող է լինել այսպես կոչված փարոս կամ GPS-հետախույզ: Այն բաղկացած է ինքնին ազդանշանի ընդունիչից և gsm-ի, 3gp-ի կամ այլ կապի արձանագրությունների վրա հիմնված հաղորդիչից՝ օբյեկտի գտնվելու վայրի մասին տեղեկատվությունը վերահսկողություն իրականացնող սպասարկման կենտրոններին փոխանցելու համար: Դրանք օգտագործվում են բազմաթիվ ոլորտներում՝ անվտանգության, բժշկական, ապահովագրական, տրանսպորտի և շատ այլ ոլորտներում: Կան նաև մեքենաների հետքեր, որոնք միանում են բացառապես մեքենային։

Ճամփորդել առանց խնդիրների

Ամեն օր քարտեզի և մշտական ​​կողմնացույցի իմաստն ավելի է անցնում դեպի անցյալ: Ժամանակակից տեխնոլոգիաները մարդուն հնարավորություն են տալիս ժամանակի, ջանքերի և փողի նվազագույն կորստով ճանապարհ հարթել իր ճանապարհորդության համար՝ միաժամանակ տեսնելով ամենահետաքրքիր ու հետաքրքիր վայրերը։ Այն, ինչ գիտաֆանտաստիկ էր մոտ մեկ դար առաջ, այսօր իրականություն է դարձել, և դրանից կարող են օգտվել գրեթե բոլորը՝ զինվորական անձնակազմից, նավաստիներից և ինքնաթիռի օդաչուներից մինչև զբոսաշրջիկներ և սուրհանդակներ: Այժմ մեծ ժողովրդականություն է վայելում այս համակարգերի օգտագործումը առևտրային, զվարճանքի և գովազդային արդյունաբերության համար, որտեղ յուրաքանչյուր ձեռնարկատեր կարող է իրեն ցույց տալ աշխարհի գլոբալ քարտեզի վրա, և նրան գտնելն ընդհանրապես դժվար չի լինի։ Հուսով ենք, որ այս հոդվածը օգնել է բոլորին, ովքեր հետաքրքրված են GPS-ով. ինչպես է այն աշխատում, ինչ սկզբունքով են որոշվում կոորդինատները և որոնք են դրա ուժեղ և թույլ կողմերը:

Արբանյակային նավիգացիայի ստեղծումը սկսվում է 50-ական թվականներից։ Այն պահին, երբ ԽՍՀՄ-ը արձակեց Երկրի առաջին արհեստական ​​արբանյակը, ամերիկացի գիտնականները՝ Ռիչարդ Քերշների գլխավորությամբ, դիտարկեցին խորհրդային արբանյակից ստացվող ազդանշանը և պարզեցին, որ Դոպլերի էֆեկտի պատճառով ստացված ազդանշանի հաճախականությունը մեծանում է արբանյակի մոտենալուն զուգահեռ և նվազում։ քանի որ այն հեռանում է: Բացահայտման էությունն այն էր, որ եթե դուք հստակ գիտեք ձեր կոորդինատները Երկրի վրա, ապա հնարավոր է դառնում չափել արբանյակի դիրքը, և հակառակը, ճշգրիտ իմանալով արբանյակի դիրքը, կարող եք որոշել ձեր սեփական կոորդինատները:

Այս գաղափարն իրականացավ 20 տարի անց։ Առաջին փորձնական արբանյակը ուղեծիր է արձակվել 1974 թվականի հուլիսի 14-ին Միացյալ Նահանգների կողմից, իսկ 24 արբանյակներից վերջինը, որն անհրաժեշտ էր երկրագնդի մակերևույթն ամբողջությամբ ծածկելու համար, ուղեծիր է արձակվել 1993 թվականին, հետևաբար՝ Գլոբալ տեղորոշման համակարգը կամ կարճ՝ GPS, ծառայության է անցել. Հնարավոր է դարձել GPS-ի միջոցով հրթիռները ճշգրիտ ուղղորդել օդում և գետնի վրա գտնվող անշարժ, ապա շարժվող առարկաներին: Նաև արբանյակների մեջ ներկառուցված համակարգի օգնությամբ հնարավոր է դարձել հայտնաբերել հզոր միջուկային լիցքեր, որոնք տեղակայված են մոլորակի մակերեսին։

Սկզբում GPS-ը` գլոբալ դիրքորոշման համակարգ, մշակվել էր որպես զուտ ռազմական նախագիծ: Բայց այն բանից հետո, երբ 1983 թվականին կորեական ավիաուղիների ինքնաթիռը խոցվեց, որում 269 ուղևոր կար, ԱՄՆ նախագահ Ռոնալդ Ռեյգանը թույլ տվեց նավիգացիոն համակարգը մասնակի օգտագործել քաղաքացիական նպատակներով: Ձայնը կրճատվել է հատուկ ալգորիթմով։

Այնուհետև տեղեկություններ հայտնվեցին, որ որոշ ընկերություններ վերծանել են ճշգրտության նվազեցման ալգորիթմը և հաջողությամբ փոխհատուցում են սխալի այս բաղադրիչը, իսկ 2000 թվականին ԱՄՆ նախագահի հրամանագրով այս ճշգրտության կոշտացումը չեղարկվել է։

1. Արբանյակային նավիգացիոն համակարգ

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգ– բարդ էլեկտրոնային տեխնիկական համակարգ, որը բաղկացած է վերգետնյա և տիեզերական սարքավորումների մի շարքից, որը նախատեսված է գետնի, ջրի և օդի տեղորոշումը (աշխարհագրական կոորդինատները և բարձրությունը), ինչպես նաև շարժման պարամետրերը (շարժման արագությունը և ուղղությունը և այլն) որոշելու համար։ առարկաներ.

1.1 Ինչ է GPS-ը:

GPS արբանյակային նավիգացիոն համակարգը ի սկզբանե մշակվել է Միացյալ Նահանգների կողմից ռազմական օգտագործման համար: Համակարգի մեկ այլ հայտնի անվանումն է «NAVSTAR»: «GPS» անվանումը, որն արդեն դարձել է ընդհանուր գոյական, հանդիսանում է Global Positioning System-ի հապավումը, որը թարգմանվում է որպես Գլոբալ նավիգացիոն համակարգ: Այս անունը լիովին բնութագրում է համակարգի նպատակը՝ ապահովել նավարկություն ամբողջ աշխարհում: Ոչ միայն ցամաքում, այլեւ ծովում ու օդում։ Օգտագործելով GPS նավիգացիոն ազդանշանները, ցանկացած օգտատեր կարող է բարձր ճշգրտությամբ որոշել իր ներկայիս գտնվելու վայրը:

Այս ճշգրտությունը մեծապես հնարավոր դարձավ ամերիկյան կառավարության քայլերի շնորհիվ, որը 2000 թվականին GPS համակարգը դարձրեց հասանելի և բաց քաղաքացիական օգտատերերի համար։ Հիշեցնենք, որ նախկինում, օգտագործելով հատուկ ընտրովի մուտքի ռեժիմ (SA - Ընտրովի հասանելիություն), փոխանցվող ազդանշանի մեջ խեղաթյուրումներ էին մտցվել՝ իջեցնելով դիրքավորման ճշգրտությունը մինչև 70-100 մետր: 2000 թվականի մայիսի 1-ից այս ռեժիմն անջատվել է, իսկ ճշգրտությունը հասել է 3–10 մետրի:

Փաստորեն, այս իրադարձությունը հզոր խթան հաղորդեց կենցաղային GPS նավիգացիոն սարքավորումների զարգացմանը՝ նվազեցնելով դրա արժեքը և ակտիվորեն տարածելով այն սովորական օգտատերերի շրջանում: Ներկայումս տարբեր տեսակի GPS ընդունիչները ակտիվորեն օգտագործվում են մարդկային գործունեության բոլոր ոլորտներում՝ սովորական նավիգացիայից մինչև անհատական ​​հսկողություն և հետաքրքիր խաղեր, ինչպիսիք են « Geocaching« Բազմաթիվ ուսումնասիրությունների արդյունքների համաձայն՝ GPS նավիգացիոն համակարգերի օգտագործումը մեծ տնտեսական ազդեցություն է թողնում համաշխարհային տնտեսության և շրջակա միջավայրի համար՝ բարձրանում է երթևեկության անվտանգությունը, բարելավվում է ճանապարհային իրավիճակը, նվազում է վառելիքի սպառումը և նվազում է մթնոլորտ վնասակար արտանետումների քանակը։ .

Եվրոպական տնտեսության աճող կախվածությունը GPS համակարգից և, որպես հետևանք, ԱՄՆ վարչակազմից, ստիպեցին Եվրոպային սկսել զարգացնել սեփական նավիգացիոն համակարգը՝ Galilleo: Նոր համակարգը շատ առումներով նման է GPS համակարգին:

2. GPS համակարգի կազմը

2.1 Տիեզերական հատված

GPS համակարգի տիեզերական հատվածը բաղկացած է նավիգացիոն ազդանշաններ արձակող արբանյակների ուղեծրային համաստեղությունից։ Արբանյակները գտնվում են 6 ուղեծրում՝ մոտ 20000 կմ բարձրության վրա։ Արբանյակների ուղեծրային շրջանը 12 ժամ է, իսկ արագությունը՝ մոտ 3 կմ/վ։ Այսպիսով, ամեն օր յուրաքանչյուր արբանյակ երկու ամբողջական պտույտ է կատարում Երկրի շուրջ։

Առաջին արբանյակը արձակվել է 1978 թվականի փետրվարին։ Նրա չափը բաց արևային մարտկոցներով կազմում էր 5 մետր, իսկ քաշը՝ ավելի քան 900 կգ։ Սա GPS-I-ի առաջին մոդիֆիկացիայի արբանյակն էր։ Վերջին 30 տարիների ընթացքում ուղեծրում փոխվել են GPS արբանյակների մի քանի փոփոխություններ՝ GPS II-A, GPS II-R, GPS IIR-M: Արդիականացման գործընթացում արբանյակների քաշը կրճատվել է, ինքնաթիռի ժամացույցների կայունությունը բարելավվել է, հուսալիությունը մեծացել է։

GPS արբանյակները փոխանցում են նավիգացիոն երեք ազդանշան երկու L1 և L2 հաճախականությունների վրա: «Քաղաքացիական» C/A ազդանշանը, որը փոխանցվում է L1 հաճախականությամբ (1575,42 ՄՀց), հասանելի է բոլոր օգտագործողների համար և ապահովում է 3–10 մետր դիրքավորման ճշգրտություն: Բարձր ճշգրտության «ռազմական» P-կոդը փոխանցվում է L1 և L2 հաճախականություններով (1227,60 ՄՀց) և դրա ճշգրտությունը մեծության կարգով ավելի բարձր է, քան «քաղաքացիական» ազդանշանը: Երկու տարբեր հաճախականություններով փոխանցվող ազդանշանի օգտագործումը նաև հնարավորություն է տալիս մասամբ փոխհատուցել իոնոլորտային ուշացումները:

GPS IIR-M արբանյակների վերջին փոփոխությունը ներդրում է նոր «քաղաքացիական» L2C ազդանշան, որը նախատեսված է GPS չափումների ճշգրտությունը բարձրացնելու համար:

Նավիգացիոն ազդանշանների նույնականացումն իրականացվում է «կեղծաղմուկի կոդի» համապատասխան թվով, որը եզակի է յուրաքանչյուր արբանյակի համար: GPS համակարգի տեխնիկական բնութագիրը սկզբում պարունակում էր 32 կոդ։ Համակարգի մշակման փուլում և գործարկման սկզբնական շրջանում նախատեսվում էր, որ աշխատող արբանյակների թիվը չգերազանցի 24-ը։ Գործարկման փուլում նոր GPS արբանյակների համար հատկացվել են անվճար կոդեր։ Եվ այս գումարը բավական էր համակարգի բնականոն գործունեության համար։ Սակայն ներկայումս ուղեծրում արդեն կա 32 արբանյակ, որոնցից 31-ը գործում են աշխատանքային ռեժիմով՝ նավիգացիոն ազդանշան փոխանցելով Երկիր։

Արբանյակների «ավելորդությունը» թույլ է տալիս օգտվողին հաշվարկել դիրքը այն պայմաններում, երբ երկնքի «տեսանելիությունը» սահմանափակված է բարձրահարկ շենքերով, ծառերով կամ լեռներով:

2.2 Հողային հատված

GPS համակարգի վերգետնյա հատվածը բաղկացած է 5 հսկիչ կայանից և գլխավոր կառավարման կայանից, որը տեղակայված է ԱՄՆ ռազմակայաններում՝ Խաղաղ օվկիանոսի Կվաջալեյն և Հավայան կղզիներում, Համբարձման կղզում, Հնդկական օվկիանոսի Դիեգո Գարսիա կղզում և Կոլորադոյում: Աղբյուրներ, նրանք տեղափոխվեցին Նկար 1Մոնիտորինգի կայանների առաջադրանքները ներառում են GPS արբանյակներից եկող նավիգացիոն ազդանշանների ընդունումը և չափումը, տարբեր տեսակի սխալների հաշվարկը և այդ տվյալների փոխանցումը կառավարման կայանին: Ստացված տվյալների համատեղ մշակումը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել արբանյակների հետագծերի շեղումը տվյալ ուղեծրերից, ներսի ժամացույցների ժամանակային տեղաշարժերը և նավիգացիոն հաղորդագրությունների սխալները: GPS արբանյակների կարգավիճակի մոնիտորինգը տեղի է ունենում գրեթե անընդհատ: Նավիգացիոն տվյալների «ներբեռնումը», որը բաղկացած է արբանյակներից յուրաքանչյուրի համար կանխատեսված ուղեծրերից և ժամացույցի ուղղումներից, իրականացվում է յուրաքանչյուր 24 ժամը մեկ՝ այն պահին, երբ այն գտնվում է կառավարման կայանի մուտքի գոտում:

Բացի ցամաքային GPS կայաններից, կան մի քանի մասնավոր և պետական ​​հետևող ցանցեր, որոնք չափում են GPS նավիգացիոն ազդանշանները՝ մթնոլորտային պայմանները և արբանյակային հետագծերը որոշելու համար:

Նկար 1

2.3 Օգտագործողի սարքավորումներ

Օգտագործողի սարքավորումները վերաբերում են նավիգացիոն ընդունիչներին, որոնք օգտագործում են ազդանշաններ GPS արբանյակներից՝ ընթացիկ դիրքը, արագությունը և ժամանակը հաշվարկելու համար: Օգտագործողի սարքավորումները կարելի է բաժանել «կենցաղային» և «պրոֆեսիոնալ»: Շատ առումներով այս բաժանումը կամայական է, քանի որ երբեմն բավականին դժվար է որոշել, թե որ կատեգորիայի պետք է դասակարգվի GPS ընդունիչը և ինչ չափորոշիչներ օգտագործել: Գոյություն ունի GPS նավիգատորների մի ամբողջ դաս, որն օգտագործվում է արշավների, մեքենայով ճանապարհորդության, ձկնորսության և այլնի համար։ Կան ավիացիոն և ծովային նավիգացիոն համակարգեր, որոնք հաճախ բարդ նավիգացիոն համակարգերի մաս են կազմում։ Վերջերս GPS չիպերը լայն տարածում են գտել և ինտեգրվել PDA-ների, հեռախոսների և այլ շարժական սարքերի մեջ:

Հետեւաբար, նավարկության մեջ ՕԱվելի լայն տարածում է գտել GPS ընդունիչների բաժանումը «կոդի» և «փուլի»։ Առաջին դեպքում, նավիգացիոն հաղորդագրություններում փոխանցված տեղեկատվությունը օգտագործվում է դիրքը հաշվարկելու համար: Այս կատեգորիային են պատկանում էժան GPS նավիգատորների մեծ մասը, որոնց արժեքը $100–2000 է:

GPS նավիգացիոն ընդունիչների երկրորդ կատեգորիան օգտագործում է ոչ միայն նավիգացիոն հաղորդագրություններում պարունակվող տվյալները, այլև կրիչի ազդանշանի փուլը: Շատ դեպքերում դրանք թանկարժեք մեկ և երկհաճախական (L1 և L2) գեոդեզիական ընդունիչներ են, որոնք կարող են դիրքը հաշվարկել մի քանի սանտիմետր և նույնիսկ միլիմետր հարաբերական ճշգրտությամբ: Այս ճշգրտությունը ձեռք է բերվում RTK ռեժիմում, երբ համատեղ մշակվում են GPS ընդունիչի չափումները և բազային կայանի տվյալները: Նման սարքերի արժեքը կարող է կազմել տասնյակ հազարավոր դոլարներ։

3. GPS նավիգատորի շահագործում Ա

Ամբողջ GPS համակարգի հիմքում ընկած հիմնական սկզբունքը պարզ է և երկար ժամանակ օգտագործվել է նավիգացիայի և կողմնորոշման համար. եթե գիտեք ինչ-որ բանի ճշգրիտ վայրը: հղման կետև հեռավորությունը դրան, այնուհետև կարող եք գծել շրջան (եռաչափ դեպքում՝ գունդ), որի վրա պետք է գտնվի ձեր դիրքի կետը։ Գործնականում, եթե վերը նշված հեռավորությունը, այսինքն. շառավիղը բավականաչափ մեծ է, այնուհետև կարող եք շրջանագծի աղեղը փոխարինել ուղիղ գծի հատվածով: Եթե ​​դուք գծեք մի քանի նման գծեր, որոնք համապատասխանում են տարբեր հղման կետերին, ապա դրանց հատման կետը ցույց կտա ձեր գտնվելու վայրը: GPS-ում նման հղման կետերի դերը խաղում են երկու տասնյակ արբանյակներ, որոնցից յուրաքանչյուրը շարժվում է իր ուղեծրով Երկրի մակերևույթից 17000 կմ բարձրության վրա: Նրանց շարժման արագությունը շատ բարձր է, բայց ուղեծրային պարամետրերը և դրանց ընթացիկ գտնվելու վայրը բարձր ճշգրտությամբ հայտնի են բորտ համակարգիչներին: Ցանկացած GPS նավիգատորի կարևոր բաղադրիչը ֆիքսված հաճախականությամբ աշխատող և անընդհատ «լսող» սովորական ընդունիչն է: այս արբանյակների կողմից փոխանցվող ազդանշաններին: Արբանյակներից յուրաքանչյուրն անընդհատ ռադիոազդանշան է արձակում, որը պարունակում է տվյալներ իր ուղեծրի պարամետրերի, ինքնաթիռի սարքավորումների վիճակի և ճշգրիտ ժամանակի մասին։ Այս բոլոր տեղեկություններից ամենակարևորը բորտում ճշգրիտ ժամանակի վերաբերյալ տվյալները. GPS ընդունիչը, օգտագործելով ներկառուցված պրոցեսորը, հաշվարկում է ազդանշան ուղարկելու և ստանալու միջև ընկած ժամանակահատվածը, այնուհետև այն բազմապատկում է ռադիոյի տարածման արագությամբ: ալիքներ և այլն: պարզում է արբանյակի և ստացողի միջև եղած հեռավորությունը:

Թերևս այսօր չկա ակտիվ կյանք վարող մի մարդ, ով չիմանա GPS նավիգատորների գոյության մասին։ Վերջին մի քանի տարիների ընթացքում այս սարքերը թանկարժեք մեքենայի խաղալիքից վերածվել են ճամփորդության հուսալի և անփոխարինելի ուղեկիցի: Տեխնոլոգիական առաջընթացն այնքան է հեղեղել շուկաները նման համակարգերով, որ այժմ յուրաքանչյուրը կարող է գործնականում փորձարկել, թե ինչ է GPS նավիգատորը՝ գտնելով իր կարիքներին և ֆինանսական հնարավորություններին համապատասխան մոդել:

Անկասկած, գրեթե յուրաքանչյուր ավտովարորդ ծանոթ է այն իրավիճակին, երբ դուք պարզապես չեք կարող անել առանց քարտեզի ճանապարհին: Այժմ ճանապարհային ատլասները նահանջում են հետին պլան, և իմաստ ունի դրանք ձեզ հետ տանել միայն որպես պահուստ՝ ամեն դեպքում (եթե էլեկտրոնիկան ձախողվի):

Ինչու՞ է ձեզ անհրաժեշտ GPS նավիգատոր:

GPS նավիգատորի հիմնական գործառույթը ձեր ճշգրիտ գտնվելու վայրը որոշելն է: Գունավոր մոնիտորի վրա այն ցույց կտա տարածքի, փողոցների, խանութների հասցեների, բենզալցակայանների, ատրակցիոնների և վարորդի համար անհրաժեշտ այլ օբյեկտների մանրամասն քարտեզը: Բացի այդ, սարքը կընտրի օպտիմալ երթուղին և նույնիսկ կուղեկցի ձեզ դրա երկայնքով՝ զգուշացնելով ճանապարհին հնարավոր խոչընդոտների մասին: Բաց թողե՞լ եք աջ շրջադարձը: Խուճապի մատնվելու կարիք չկա։ Ավտոմեքենայի GPS նավիգատորը արագ կհաշվարկի և ցույց կտա ձեր նպատակակետին հասնելու այլընտրանքային երթուղին: Եվ որպեսզի վարորդի ուշադրությունը չշեղվի, վերջին տարիների գրեթե յուրաքանչյուր զարգացում ունի ձայնային ինտերֆեյս, որը ռուսերենով զգուշացնում է առաջիկա շրջադարձի կամ երթուղու փոփոխության մասին:

Հիմնական գործառույթները

Եթե ​​ձեր GPS նավիգացիոն սարքը հագեցած է երթևեկության հոսքերի և խցանումների մասին տեղեկատվության վերլուծության գործառույթով, ապա ձեզ երաշխավորված է ճանապարհային խոչընդոտներից լավագույնս խուսափելու հնարավորություն: Սա հատկապես օգտակար է անծանոթ քաղաքներ անցնելիս:

GPS նավիգատորը հեշտացնում է գիշերային ժամերին մեքենա վարելը: Այն նախապես զգուշացնում է յուրաքանչյուր գալիք շրջադարձի, թեքության և թեքության մասին՝ թույլ տալով վարորդին ժամանակին արձագանքել ճանապարհի տեղանքի փոփոխություններին:

Բարձր արագությամբ անծանոթ մայրուղով վարելիս լուրջ խնդիրներից մեկը գծի նախնական ընտրությունն է հետագա ելքի ճիշտ ուղղությամբ: Կատարյալ GPS նավիգատորը հեշտությամբ կպատմի ձեզ, թե որտեղ և դեպի որ գոտի պետք է փոխեք գիծը:

GPS նավիգատորի մեկ այլ եզակի հնարավորություն է ճանապարհային նշանները տեսնելու և ժամանակին դրանց ներկայության մասին նախազգուշացնելու ունակությունը: Այսպիսով, ճանապարհային ոստիկանության հետ տհաճ հանդիպումից կարելի է խուսափել, եթե որևէ կարևոր նշան պատահաբար աննկատ մնա ձեր կողմից:

Ինչն է ավելի լավ:

Շատերը հաճախ հարցնում են. «Ինչու՞ գնել մեքենայի GPS նավիգատոր, եթե իմ բջջային հեռախոսը (կոմունիկատորը) արդեն ունի արբանյակի հետ հաղորդակցվելու բոլոր գործառույթները»: Հարցը միանգամայն տեղին է՝ հաշվի առնելով, որ այն տալիս են, որպես կանոն, երբևէ մեքենա չվարած մարդիկ։

Առանձին ավտոնավիգատորի հիմնական առավելությունը մեծ էկրանի շնորհիվ օգտագործման հեշտությունն է: Համաձայնեք, որ մի աչքով ճանապարհին նայելը և մյուս աչքով հինգ դյույմանոց սմարթֆոնին նայելն այնքան էլ հարմարավետ չէ և նույնիսկ վտանգավոր: Հաճելի է լսել ձեր ինքնապատասխանիչից հոգատար հուշումները, բայց շատ ավելի լավ է պատկերացնել ճանապարհի պատկերը հստակ, երբ կարող եք տեսնել, թե որտեղ եք դուք և ինչ է սպասվում առջևում: Սենսորային ինտերֆեյսը թույլ է տալիս կառավարել ծրագիրը՝ սահեցնելով ձեր մատը էկրանի վրայով, առանց ձեր հայացքը կտրելու: Իհարկե, ժամանակակից հաղորդակցիչները և անհատական ​​թվային օգնականները (PDA) նույնպես ունեն այս հնարավորությունը: Եվ ամեն ինչ լավ կլիներ, եթե չլինեին փոքր էկրանը և թույլ զգայուն GPS մոդուլը:

Ավտոմեքենայի նավիգատորում ներկառուցված հզոր ալեհավաքով զգայուն GPS ընդունիչը թույլ է տալիս ավելի հուսալիորեն ազդանշաններ ստանալ արբանյակից ողջ երթուղու երկայնքով:

Ավտոնավիգատորի սիրտը ժամանակակից պրոցեսոր է, որը հատուկ նախագծված է նման համակարգերի համար (SIRFatlas) և առավելագույնս օպտիմիզացված արբանյակային նավիգացիոն ազդանշանների վերլուծության համար: Իսկ դա իր հերթին թույլ է տալիս մշակել ավելի տարողունակ տեղեկատվություն՝ էկրանին ցուցադրելով տարածքի այնպիսի մանր մանրամասներ, որոնք բջջային հեռախոսի պրոցեսորը չի կարողանում վերծանել։

Լրացուցիչ հնարավորություններ

Վերջին սերնդի ավտոնավիգատորները կարող են հանդես գալ որպես CCTV տեսախցիկի մոնիտոր, ինչպես նաև հեռուստաէկրան արբանյակային հեռուստատեսություն դիտելու համար: Ձայնի ելքը կարող է միացված լինել մեքենայի աուդիոհամակարգին, որը թույլ կտա ձեզ հստակ լսել պատասխանող մեքենայի նավիգացիոն հուշումները ցանկացած աղմուկի պայմաններում՝ կարգավորելով ձայնը և ձայնը:

Եթե ​​մենք շոշափենք այնպիսի սարքը, ինչպիսին է GPS նավիգատորը մեքենայի համար, ապա հնարավոր չի լինի ամբողջությամբ նկարագրել դրա հնարավորությունները՝ որպես պրոցեսորով և մոնիտորով սարք։ Այս տեխնոլոգիան ամեն օր արդիականացվում է։ Եվ զարմանալի չի լինի, եթե շուտով ավտոնավիգատորը դառնա մեքենային հարմարեցված հզոր համակարգիչ՝ այնպիսի հնարավորություններով, որոնց մասին մենք կարող ենք միայն ենթադրել։

Եթե ​​ճանապարհորդության ընթացքում հարմարավետությունը և ճանապարհին վստահությունը ձեզ համար կարևոր գործոն են, ապա արբանյակային GPS նավիգատորն այն է, ինչ դուք պետք է առաջին հերթին ստանաք: Ի վերջո, ժամանակակից աշխարհը, որն ունի մեծ և տարողունակ ճանապարհային ենթակառուցվածք, դժվարացնում է այն վարորդների կյանքը, ովքեր ստիպված են մշտապես վերահսկել ճանապարհը, երբեմն գտնվելով ծայրահեղ նյարդային լարվածության տակ։ Գնեք ձեզ համար պատշաճ էլեկտրոնային ուղեցույց, և երբեմնի լարված ճանապարհորդությունը մարդաշատ մայրուղիներով կվերածվի հանգստի, և գուցե նույնիսկ հաճելի ժամանցի:

Նավիգացիան օբյեկտների կոորդինատ-ժամանակի պարամետրերի որոշումն է:

Նավագնացության առաջին արդյունավետ միջոցը տեսանելի երկնային մարմինների (արև, աստղեր, լուսին) միջոցով գտնվելու վայրի որոշումն էր։ Մեկ այլ պարզ նավիգացիոն մեթոդ է georeferencing, այսինքն. տեղանքի որոշում՝ կապված հայտնի վայրերի հետ (ջրային աշտարակներ, էլեկտրահաղորդման գծեր, մայրուղիներ և երկաթուղիներ և այլն):

Նավիգացիոն և դիրքորոշման համակարգերը նախատեսված են օբյեկտների գտնվելու վայրը (վիճակը) մշտապես վերահսկելու համար: Ներկայումս կա նավիգացիոն և դիրքորոշման սարքերի երկու դաս՝ ցամաքային և տիեզերական:

Ցամաքային համակարգերը ներառում են ստացիոնար, տեղափոխելի և շարժական համակարգեր, համալիրներ, ցամաքային հետախուզական կայաններ և նավիգացիայի և դիրքորոշման այլ միջոցներ: Նրանց գործունեության սկզբունքն է վերահսկել ռադիոեթերը հատուկ ալեհավաքների միջոցով, որոնք միացված են սկանավորող ռադիոկայաններին, և մեկուսացնել ռադիոազդանշանները, որոնք արձակվում են հետևող օբյեկտների ռադիոհաղորդիչներով կամ թողարկվում են հենց համալիրի (կայանի) կողմից և արտացոլվում են հետևող օբյեկտից կամ հատուկ պիտակ կամ կոդավորված ցուցիչ (CBD), որը գտնվում է օբյեկտի վրա: Այս տեսակի տեխնիկական միջոցներից օգտվելիս հնարավոր է տեղեկատվություն ստանալ կառավարվող օբյեկտի տեղակայման կոորդինատների, ուղղության և արագության մասին: Եթե ​​հետևող օբյեկտների վրա կա հատուկ նշան կամ CBD, համակարգերին միացված նույնականացման սարքերը հնարավորություն են տալիս ոչ միայն նշել վերահսկվող օբյեկտների գտնվելու վայրը էլեկտրոնային քարտեզի վրա, այլև համապատասխանաբար տարբերակել դրանք:

Տիեզերական նավիգացիոն և դիրքորոշման համակարգերը բաժանված են երկու տեսակի.

Տիեզերական նավիգացիայի և դիրքորոշման համակարգերի առաջին տեսակն առանձնանում է շարժական հետևող օբյեկտների հատուկ սենսորների օգտագործմամբ՝ արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի ընդունիչներ, ինչպիսիք են GLONASS (Ռուսաստան) կամ GPS (ԱՄՆ): Շարժվող հետևող օբյեկտների նավիգացիոն ընդունիչները ռադիոազդանշան են ստանում նավիգացիոն համակարգից, որը պարունակում է ուղեծրում գտնվող արբանյակների կոորդինատները (էֆեմերիաները) և ժամանակի հղումը: Նավիգացիոն ընդունիչի պրոցեսորը, հիմնվելով արբանյակների տվյալների վրա (առնվազն երեք), հաշվարկում է իր գտնվելու վայրի (ընդունիչի) աշխարհագրական լայնությունը և երկայնությունը: Այս տեղեկատվությունը (աշխարհագրական կոորդինատները) կարելի է պատկերացնել ինչպես նավիգացիոն ընդունիչի վրա, եթե կա տեղեկատվության ելքային սարք (էկրան, մոնիտոր), այնպես էլ հետագծման կետում, երբ այն փոխանցվում է շարժվող օբյեկտի նավիգացիոն ընդունիչից ռադիոհաղորդակցության միջոցով: (ճառագայթային, պայմանական, միջքաղաքային, բջջային, արբանյակային):

Տիեզերական նավիգացիայի և տեղորոշման համակարգերի երկրորդ տեսակն առանձնանում է հետևող օբյեկտի վրա տեղադրված ռադիոփարոսներից ստացվող ազդանշանների ուղեծրում սկանավորող ընդունմամբ (կրելով): Ռադիոփարոսներից ազդանշաններ ստացող արբանյակը, որպես կանոն, սկզբում կուտակվում է, այնուհետև ուղեծրի որոշակի կետում օբյեկտներին հետևելու մասին տեղեկատվություն է փոխանցում ցամաքային տվյալների մշակման կենտրոն: Այս դեպքում տեղեկատվության առաքման ժամանակը փոքր-ինչ ավելանում է:

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգերը թույլ են տալիս.

• իրականացնել ցանկացած շարժվող օբյեկտների շարունակական մոնիտորինգ և հետևում.
• դիսպետչերի էլեկտրոնային քարտեզի վրա ցուցադրել կառավարման և հետևող օբյեկտների շարժման կոորդինատները, երթուղին և արագությունը (ծովի մակարդակից մինչև 100 մ բարձրության կոորդինատների և բարձրության որոշման ճշգրտությամբ, իսկ դիֆերենցիալ ռեժիմում՝ մինչև 2...5 մ) ;
• անհապաղ արձագանքել արտակարգ իրավիճակներին (հսկիչ և հետևող օբյեկտի ակնկալվող պարամետրերի փոփոխություններ կամ դրա երթուղու և ժամանակացույցի, SOS ազդանշան և այլն);
• օպտիմիզացնել երթուղիները և շարժման ժամանակացույցերը կառավարման և հետևելու օբյեկտների համար:

Ներկայումս մասնագիտացված նավիգացիոն և դիրքորոշման համակարգերի գործառույթները (բաժանորդային սարքերի, կապի տերմինալների ընթացիկ գտնվելու վայրի ավտոմատ հետևում` ռոումինգի ապահովման և կապի ծառայությունների մատուցման համար) կարող են իրականացվել հարաբերական ճշգրտությամբ արբանյակային և բջջային (եթե բազային կայաններն ունեն. տեղորոշման սարքավորում) ռադիոկապի համակարգեր.

Նավիգացիոն և դիրքորոշման համակարգերի համատարած ներդրումը, համապատասխան սարքավորումների համատարած տեղադրումը ռուսական բջջային ցանցերում՝ աշխատող հաղորդիչների, պարեկների, տրանսպորտային միջոցների և իրավապահ մարմիններին հետաքրքրող այլ օբյեկտների գտնվելու վայրը որոշելու և մշտապես վերահսկելու նպատակով, կարող է զգալիորեն ընդլայնել իրավապահ գործունեության հնարավորությունները։

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի միջոցով գտնվելու վայրը որոշելու հիմնական սկզբունքը արբանյակները որպես հղման կետեր օգտագործելն է:

Ցամաքային ընդունիչի լայնությունը և երկայնությունը որոշելու համար ընդունիչը պետք է ազդանշաններ ստանա առնվազն երեք արբանյակներից և իմանա դրանց կոորդինատները և արբանյակներից մինչև ստացող հեռավորությունը (նկ. 6.8): Կոորդինատները չափվում են երկրի կենտրոնի համեմատ, որն ունի կոորդինատը (0, 0, 0):

Արբանյակից մինչև ստացող հեռավորությունը հաշվարկվում է ազդանշանի տարածման չափված ժամանակից: Այս հաշվարկները դժվար չէ կատարել, քանի որ հայտնի է, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները շարժվում են լույսի արագությամբ։ Եթե ​​հայտնի են երեք արբանյակների կոորդինատները և դրանցից մինչև ստացող հեռավորությունները, ապա ստացողը կարող է հաշվարկել տարածության երկու հնարավոր վայրերից մեկը (նկ. 6.8-ում 1 և 2 կետեր): Սովորաբար ստացողը կարող է որոշել, թե այս երկու կետերից որն է վավեր, քանի որ տեղակայման մեկ արժեքն անիմաստ նշանակություն ունի:

Բրինձ. 6.8. Տեղադրության որոշում երեք արբանյակների ազդանշանների միջոցով

Գործնականում գեներատորի ժամացույցի սխալը վերացնելու համար, որն ազդում է ժամանակային տարբերության չափումների ճշգրտության վրա, անհրաժեշտ է իմանալ չորրորդ արբանյակի գտնվելու վայրը և հեռավորությունը (նկ. 6.9):

Բրինձ. 6.9. Տեղադրության որոշում չորս արբանյակների ազդանշանների միջոցով

Ներկայումս կան և ակտիվորեն օգտագործվում են արբանյակային նավիգացիոն երկու համակարգեր՝ GLONASS և GPS:

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգերը ներառում են երեք բաղադրիչ (նկ. 6.10).

• տիեզերական հատվածը, որը ներառում է Երկրի արհեստական ​​արբանյակների ուղեծրային համաստեղությունը (այլ կերպ ասած՝ նավիգացիոն տիեզերանավ);
• կառավարման հատված, ցամաքային կառավարման համալիր (GCU) տիեզերանավերի ուղեծրային համաստեղության համար.
• համակարգի օգտագործողների սարքավորումներ.

Բրինձ. 6.10. Արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի կազմը

ԳԼՈՆԱՍՍ համակարգի տիեզերական հատվածը բաղկացած է 24 նավիգացիոն տիեզերանավից (NSV), որոնք տեղակայված են շրջանաձև ուղեծրերում՝ 19100 կմ բարձրությամբ, 64,5° թեքությամբ և 11 ժամ 15 րոպե ուղեծրային ժամանակով երեք ուղեծրային հարթություններում (նկ. 6.11): Յուրաքանչյուր ուղեծրային հարթություն տեղավորում է 8 արբանյակ՝ 45° լայնության միատեսակ տեղաշարժով:

GPS նավիգացիոն համակարգի տիեզերական հատվածը բաղկացած է 24 հիմնական արբանյակներից և 3 պահեստային արբանյակներից։ Արբանյակները գտնվում են վեց շրջանաձև ուղեծրերում՝ մոտ 20000 կմ բարձրությամբ, 55° թեքությամբ, երկայնության հավասարաչափ տարածված յուրաքանչյուր 60°-ում։

Բրինձ. 6.11. GLONASS և GPS արբանյակների ուղեծրերը

GLONASS համակարգի վերգետնյա կառավարման համալիր հատվածը կատարում է հետևյալ գործառույթները.

• էֆեմերիս և ժամանակի հաճախականության աջակցություն;
• ռադիոնավիգացիոն դաշտի մոնիտորինգ;
• արբանյակների ռադիոհեռաչափական մոնիտորինգ;
• Արբանյակի կառավարման և ծրագրային ռադիոյի կառավարում:

Տարբեր արբանյակների ժամանակային սանդղակները պահանջվող ճշգրտությամբ համաժամեցնելու համար արբանյակի վրա օգտագործվում են ցեզիումի հաճախականության ստանդարտներ՝ 10 -13 վ կարգի հարաբերական անկայունությամբ: Վերգետնյա կառավարման համալիրը օգտագործում է ջրածնի ստանդարտ՝ 10 -14 վ հարաբերական անկայունությամբ: Բացի այդ, NKU-ն ներառում է միջոցներ՝ 3-5 նս սխալով արբանյակային ժամանակի մասշտաբները շտկելու համար՝ հղումային սանդղակի համեմատ:

Վերգետնյա հատվածը ապահովում է արբանյակներին էֆեմերիական աջակցություն: Սա նշանակում է, որ արբանյակի շարժման պարամետրերը որոշվում են գետնի վրա, և այդ պարամետրերի արժեքները կանխատեսվում են կանխորոշված ​​ժամանակահատվածի համար: Պարամետրերը և դրանց կանխատեսումը ներառված են արբանյակի կողմից հաղորդվող նավիգացիոն հաղորդագրության մեջ՝ նավիգացիոն ազդանշանի փոխանցման հետ մեկտեղ: Սա նաև ներառում է արբանյակի ինտերֆեյսի ժամանակային սանդղակի ժամանակային հաճախականության ուղղումները՝ կապված համակարգի ժամանակի հետ: Արբանյակի շարժման պարամետրերի չափումն ու կանխատեսումն իրականացվում է համակարգի բալիստիկ կենտրոնում՝ արբանյակից հեռավորության և նրա ճառագայթային արագության հետագծային չափումների արդյունքների հիման վրա:

Համակարգի օգտագործողների սարքավորումները ռադիոտեխնիկական սարքեր են, որոնք նախատեսված են նավիգացիոն տիեզերանավից ռադիոնավիգացիոն ազդանշաններ ստանալու և մշակելու համար՝ որոշելու տարածական կոորդինատները, շարժման արագության վեկտորի բաղադրիչները և գլոբալ նավիգացիոն արբանյակային համակարգի օգտագործողի ժամանակային սանդղակների ուղղումը:

Ստացողը որոշում է սպառողի գտնվելու վայրը, ով բոլոր դիտարկված արբանյակներից ընտրում է առավել բարենպաստները՝ նավիգացիայի ճշգրտության ապահովման առումով։ Ընտրված արբանյակների հեռավորությունների հիման վրա այն որոշում է սպառողի երկայնությունը, լայնությունը և բարձրությունը, ինչպես նաև նրա շարժման պարամետրերը՝ ուղղությունը և արագությունը: Ստացված տվյալները ցուցադրվում են էկրանին թվային կոորդինատների տեսքով կամ ցուցադրվում են նախկինում ստացողին պատճենված քարտեզի վրա:

Արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի ընդունիչները պասիվ են, այսինքն. նրանք ազդանշաններ չեն արձակում և չունեն հետադարձ կապի ալիք: Սա թույլ է տալիս ունենալ նավիգացիոն կապի համակարգերի անսահմանափակ թվով սպառողներ։

Այժմ լայն տարածում են գտել արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի վրա հիմնված օբյեկտների շարժը վերահսկելու համակարգերը։ Նման համակարգի կառուցվածքը ներկայացված է Նկ. 6.12.

Բրինձ. 6.12. Մոնիտորինգի համակարգի կառուցվածքը

Հետևող օբյեկտների վրա տեղադրված նավիգացիոն ընդունիչները ազդանշաններ են ստանում արբանյակներից և հաշվարկում դրանց կոորդինատները: Բայց քանի որ նավիգացիոն ընդունիչները պասիվ սարքեր են, համակարգը պետք է ապահովի համակարգ մոնիտորինգի կենտրոնին հաշվարկված կոորդինատները փոխանցելու համար: VHF ռադիո մոդեմները, GSM/GPRS/EDGE մոդեմները (2G ցանցեր), երրորդ սերնդի ցանցերը, որոնք աշխատում են UMTS/HSDPA արձանագրությունների միջոցով, CDMA մոդեմները, արբանյակային կապի համակարգերը և այլն, կարող են ծառայել որպես դիտորդական օբյեկտի կոորդինատների մասին տվյալների փոխանցման միջոց:

Արբանյակային նավիգացիայի և մոնիտորինգի համակարգի մոնիտորինգի կենտրոնը նախատեսված է վերահսկելու այն օբյեկտները, որոնց վրա տեղադրված են նավիգացիոն և կապի սարքավորումները, որպեսզի վերահսկեն դրա անհատական ​​պարամետրերը (գտնվելու վայրը, արագությունը, շարժման ուղղությունը) և որոշումներ կայացնեն որոշակի գործողությունների վերաբերյալ:

Մոնիտորինգի կենտրոնը պարունակում է ծրագրային և ապարատային տեղեկատվության մշակման գործիքներ, որոնք ապահովում են.

• վերահսկողության օբյեկտներից ստացվող տեղեկատվության ընդունում, մշակում և պահպանում.
• տարածքի էլեկտրոնային քարտեզի վրա դիտորդական օբյեկտների գտնվելու վայրի մասին տեղեկատվության ցուցադրում:

Ներքին գործերի մարմինների նավիգացիոն և մոնիտորինգի համակարգը լուծում է հետևյալ խնդիրները.

• Ավտոմոբիլային բրիգադների տեղակայման վերաբերյալ հերթապահ կայանի անձնակազմի կողմից ավտոմատացված վերահսկողության ապահովում.
• հերթապահ կայանի անձնակազմին տեղեկատվություն տրամադրել տրանսպորտային միջոցների գտնվելու վայրի մասին՝ պատասխանատվության գոտում տեղի ունեցած միջադեպերին արագ արձագանքելու ժամանակ կառավարման որոշումներ կայացնելու համար.
• ցուցադրել գրաֆիկական ձևաչափով տեղեկատվություն տրանսպորտային միջոցների դիրքավորման և այլ ծառայությունների մասին տեղեկություններ օպերատորի ավտոմատացված աշխատակայանում.
• Արխիվի ձևավորում և պահպանում տրանսպորտային միջոցների անձնակազմի ծառայության ընթացքում շարժման ուղիների վերաբերյալ.
• վիճակագրական հաշվետվության տրամադրում հերթապահության ժամանակ ուժերի և միջոցների պարտադիր տեղակայման նորմերի կատարման, ուժերի և միջոցների կիրառման արդյունավետության ամփոփ պարամետրերի, պատասխանատվության տարածքների նկատմամբ վերահսկողության ցուցանիշների վերաբերյալ.

Ռուսաստանի ՆԳՆ ստորաբաժանումների տրանսպորտային միջոցների բորտ-սարքավորումներից մոնիտորինգի տեղեկատվության փոխանցման բարձր հուսալիությունն ու հուսալիությունը համակարգի մաս կազմելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել տվյալների փոխանցման պահուստային ալիք, որը կարող է լինել. օգտագործվում է որպես