Навигация

Радиолокация.

Радиолокационная навигация имеет особенно важное значение для судоходства в прибрежных водах. Радиолокация заменяет зрение штурману в тумане и ночной темноте

Индикатор кругового обзора (ИКО) показывает положение судна на фоне изображения карты местной зоны. Указывая также положение других судов и суши, радиолокатор позволяет избежать столкновений.

Радиолокация применяется и в воздушной навигации. Доплеровское навигационное устройство тремя или четырьмя узкими радиолучами СВЧ-антенн сканирует землю в разных направлениях. На основе эффекта Доплера вычисляется путевая скорость воздушного судна, а интегрированием скорости определяется его местоположение. См. также ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ.

Наземные радиолокационные станции служат основой современного управления воздушным движением. Радиолокация позволяет также измерять высоту, что дает возможность определять координаты самолета в трех измерениях. См. также РАДИОЛОКАЦИЯ; ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ УПРАВЛЕНИЕ.

Авиационные системы посадки.

Международная система такого рода – так называемая система посадки по приборам (ILS). Это микроволновая передающая система, которая сигналами трех радиомаяков указывает пилоту отклонение по курсу и глиссаде от стандартной траектории захода на посадку (см. также АЭРОПОРТ; СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДИАПАЗОН). Система ILS допускает заход на посадку только по прямой, а возможности пользования ею зависят от местных условий распространения сигнала. Эти недостатки устранены в разработанной позднее СВЧ-системе обеспечения посадки MLS. Она менее чувствительна к местным условиям, способна обслуживать кратное прибытие и может задавать переменные схемы захода. Криволинейные пути захода на посадку снижают уровень шума в некоторых аэропортах.

Автомобильная навигация

И в завершение будет немного рассказано о предмете статьи на известном примере использования. В качестве указателя пути может служить небольшой переносимый компьютер, который идёт отдельно или в составе другой техники (примером являются автомагнитолы с навигацией).

Механизм действия такой: устанавливается соединение со спутником, определяются координаты автомобиля и его расположение на карте. Затем просчитывается кратчайший путь и отображается на экране. Правда, данные механизмы требуют довольно значительного количества электрической энергии (к примеру, магнитола с навигацией). Поэтому всегда необходимо держать автомобильный аккумулятор (батарею) с высоким зарядом. Теперь вопросов, что такое навигация остаться не должно.

Приборы.

Географические координаты места объекта можно определить, измерив высоты двух светил над горизонтом. Вычисления координат могут осуществляться оператором или автоматическими астронавигационными системами. Высота же светила измеряется секстантом. Авиационные секстанты снабжаются искусственным горизонтом в виде жидкостного уровня (или гироскопа). После определения по шкале секстанта высоты светила над горизонтом вносятся небольшие поправки на погрешность градуировки прибора и на параллакс – отклоняющее действие земной атмосферы на проходящий сквозь нее свет. В авиационных секстантах предусматриваются автоматическая регистрация показания по завершении визирования, а также усреднение показаний в процессе быстрого многократного визирования. Космические секстанты на один-два порядка величины точнее морских и авиационных.

Радиомаяки.

Пеленгаторная антенна судна может определять направление на радиомаяк, сигнал которого она принимает. Сигнал радиомаяка содержит позывной код, по которому можно установить местоположение маяка. Отсчитывая курс по компасу, штурман проводит линию положения (см. выше). Точкой пересечения двух таких линий определяются координаты судна.

Точность пеленгации по радиомаякам невелика на большом удалении от них, но приемлема – на малом. Преимуществом ручных пеленгаторных приемников (радиополукомпасов) является их дешевизна. В авиации обычно применяются автоматические радиопеленгаторы, или радиокомпасы.

Линии положения.

Визированием небесного светила навигатор может определить лишь линию, проходящую через его местоположение. Чтобы определить свои координаты места, ему нужно визировать второе светило и установить вторую линию положения. Тогда его местоположение будет представлено точкой пересечения этих двух линий. Однако эти измерения не дают навигатору точных координат места. При визировании светила он принимает собственную оценку этих координат. Вычислив МЧУ визированного им небесного светила, навигатор с учетом склонения и часового угла последнего, пользуясь специальными таблицами, может вычислить высоту рассматриваемого небесного светила в предположении, что он находится в принятой им точке. Разность вычисленной высоты и измеренной при визировании секстантом укажет ему величину и направление смещения истинного местоположения от принятой точки. Каждая угловая минута этой разности соответствует одной морской миле (1,85 км).

Виды навигации

Хотя с момента появления новых элементов прошло немного времени, сейчас разнообразие навигации поражает. На данный момент различают 11 видов:

1. Автомобильная навигация. Данная технология применяется с целью вычисления оптимального маршрута для наземного транспорта по существующим дорогам благодаря наличию визуальных и, возможно, голосовых подсказок. В качестве инструментария используется специальная автомобильная карта. Может присутствовать оперативная информация о пробках (в самых лучших образцах техники, таких как магнитола с навигацией). Но тогда необходимо также подключение к какому-то сервису, который собирает такие данные.
2. Астрономическая навигация. Метод установления месторасположения летательных аппаратов и судов, который базируется на световом или радиоизлучении небесных светил.
3. Бионавигация. Так называется умение животных выбирать необходимое направление движения при совершении сезонных миграций.
4. Воздушная навигация. Под нею понимают прикладную науку про точное, надёжное и безопасное вождение в воздухе самых различных летательных аппаратов. Система навигации в данном случае является сложным компьютерным и аппаратным комплексом, с которым работают внешние передатчики данных (спутники и антенны).
5. Инерциальная навигация. Метод, который позволяет определять параметры и координаты объекта без привлечения внешних ориентиров или сигналов.
6. Информационная навигация. Процесс перехода человека по логически взаимосвязанным данным.
7. Космическая навигация. Управление движением летательного аппарата в космическом пространстве.
8. Морская навигация. Используется для судовождения в различных водоемах.
9. Радионавигация. Прорабатывает теоретические вопросы и особенности практических приемов, направленных на вождение летательных аппаратов и судов с использованием радиотехнических устройств и средств.
10. Спутниковая навигация. Популярное направление у населения. Подразумевает использование средств спутниковой навигации для определения своего собственно местонахождения и необходимости двигаться в конкретную сторону.
11. Подземная навигация. Подразумевает применение разнообразных средств, которые необходимы, чтобы определить местонахождение и направление движения конкретных подземных проходческих комплексов.

Где взять навигатор

Сегодня такой гаджет, как GPS-навигатор в смартфоне или планшете является необходимым и обязательным элементом. Встроенный в смартфоне навигатор принимает сигналы спутников, а программное обеспечение обрабатывает полученные данные и переводит в понятный для пользователя вид.

Однако в некоторых смартфонах и планшетах такая программа либо отсутствует, либо, имеющееся программное обеспечение, по какой-либо причине, не устраивает владельца девайса. В связи с этим постоянно разрабатывается и совершенствуется множество программ-навигаторов для бытового использования.

Эти навигаторы отличаются по управляющей операционной системе, назначению и функционалу. Установить навигатор на мобильное устройство можно, обратившись к специалисту или самостоятельно, найдя подходящее приложение в интернете (например, на Google Play).

Приложения-навигаторы можно найти в интернете

Waze

Разработчик позиционирует Waze как навигатор, которому помогает развиваться российское водительское сообщество. И, надо сказать, такая коллективная поддержка идет приложению на пользу: многие водители переходят на Waze с других навигаторов, которые до этого использовали годами.

Программа дает возможность каждому участнику движения самому пополнять ее информацией: сообщать об авариях, пробках, дорожных работах, засадах ДПС, ценах на заправках и остальном, что может быть полезно другим пользователям.

Функции и возможности Waze

• Построение актуального маршрута с учетом дорожной ситуации. При поступлении информации о проблемах на участке, по которому вам предстоит проехать, — перестройка маршрута в реальном времени.
• Обмен оповещениями о важных путевых событиях — пробках, авариях, опасностях и т. д., между пользователями.
• Всегда актуальные карты, в которые участники сообщества вносят текущие поправки.
• Сохранение в памяти программы часто посещаемых мест и автоматическое выстраивание маршрутов к ним.
• Добавление пользовательских объектов (POI) на карты.
• Голосовой поиск.
• Ненавязчивые голосовые подсказки.
• Нахождение самой дешевой заправочной станции по пути следования.
• Оповещение друзей и близких о времени вашего прибытия и текущем местонахождении, а также получение таких оповещений от других людей.
• Добавление в программу друзей из социальной сети Facebook и общение с ними.
• Просмотр текущих событий Facebook.
• Календарь.

Каждому пользователю Waze присваивается рейтинг. Чем активнее ваше участие в жизни сообщества, тем быстрее он растет.

Водители ценят Waze за актуальность информации, лаконичный интерфейс, стабильность в работе и, конечно же, бесплатность. Большим плюсом является то, что программа не теряет маршруты при пропадании доступа в Интернет и автоматически перестает обращаться к GPS при неиспользовании во время остановок. Это уменьшает быстроту разряда батареи.

К недочетам Waze некоторые пользователи отнесли отсутствие режима 3D и не всегда корректно работающий голосовой поиск.

Типы карт: векторные и растровые карты

Проще всего объяснить, что такое растровая карта. Это просто картинка, состоящая из пикселей, аналогично фотографии, которую делает ваш фотоаппарат. К примеру, можно взять бумажную карту (или, например, свой рисунок карандашом на бумаге) и отсканировать её. Далее с помощью одной из популярных программ привязываем эту картинку к координатам (для чего указываем на картинке точки, координаты которых нам известны), а затем конвертируем её в тот формат, который понимает наш навигатор. То есть, любое графическое изображение относительно несложно превратить в растровую карту, понятную навигатору.

Растровая топографическая карта Карпат в программе Locus Map

Векторная карта – это не картинка. Это набор объектов (улицы, дороги, дома, реки, тропинки и т.д.). А программа, установленная в навигаторе, превращает этот набор объектов в готовую картинку, которую выдаёт на экран. Минус векторных карт состоит в том, что их достаточно сложно (а иногда и невозможно) сделать самому. Поэтому обычно приходится довольствоваться тем, что сделали другие. А плюс заключается в том, что, поскольку векторная карта состоит из отдельных объектов, то можно осуществлять поиск и навигацию по этим объектам, а также использовать автопрокладку маршрута при помощи имеющихся на карте дорог и тропинок. Соответственно, зачастую нет необходимости иметь отдельно файлы с какими-то полезными точками, поскольку множество точек (в виде тех или иных объектов) уже включено в состав векторной карты.

Векторная карта Ялты в программе OsmAnd

Векторные карты будут удобны для тех, кто путешествует по городам и крупным автодорогам. А для ценителей дикой природы более полезны будут растровые карты. Дело в том, что дикая природа лучше всего изображена на топографических картах (и сделанных на их основе туристических картах). А эти карты бывают только в растровом виде.

Многие карты можно бесплатно скачать в интернете. Кроме того, растровые карты относительно несложно изготовить самому, что позволяет владельцу навигатора не зависеть от чужой «милости», а иметь на экране прибора именно то, что хочется.

Более подробно о картах читайте в моей статье: Карты для GPS-навигаторов: где их брать?

Небесные часовые углы.

Небесный меридиан, проходящий через точку весеннего равноденствия, называемую также первой точкой Овна (), считается нулевым. ЗЧУ светила отсчитывается к западу от нулевого небесного меридиана в пределах от 0 до 360° и указывается в угловых градусах.

Поскольку небесная сфера равномерно вращается вокруг Земли с востока на запад, всякая задача астронавигации требует соотнесения часового угла наблюдаемого светила с нулевым, т.е. гринвичским, меридианом на Земле. Угол между гринвичским меридианом и светилом называется гринвичским часовым углом светила. ГЧУ тоже измеряется к западу от 0 до 360°.

Местный часовой угол (МЧУ) светила есть угол между небесным меридианом наблюдателя и положением светила. МЧУ всегда измеряется в градусах к западу от меридиана наблюдателя. Чтобы найти МЧУ светила, нужно из его ГЧУ вычесть гринвичский угол наблюдателя. Если результат оказывается отрицательным, то нужно абсолютную величину этого результата вычесть из 360°. Следует учитывать, что долгота на Земле измеряется также к востоку от гринвичского меридиана до 180°.

Как сделать навигацию по сайту удобной

Прорабатывая навигацию на своем сайте, запомните и старайтесь использовать одно простое правило: с главной до любой страницы сайта пользователь должен добраться максимум за три клика. И наоборот.

1. Расположите логотип с возвратом на главную в правом верхнем углу.

Это общепринятый стандарт, и неспроста: именно в этом месте логотип сразу бросается в глаза. И пользователю не придется искать, на что нажать, чтобы вернуться.

2. Продумайте первичные и вторичные элементы.

Первичным может быть верхнее меню. Вторичным – боковое, дополнительные ссылки внутри текста, в футере. Также вторичными элементами навигации могут выступать хлебные крошки.

Вот здесь верхнее меню выступает основным элементом навигации, а хлебные крошки – вспомогательным.

Вынесите в основное меню самые главные разделы сайта.

3. Подумайте, какие страницы можно сгруппировать.

Если всё не помещается в верхнее (или боковое) меню. Например, часто можно встретить вариант, когда некоторые разделы сайта спрятаны под одну кнопку «Информация», «Больше», «Ещё» и т.п.

Почта Mail.ru таким образом «спрятала» проекты компании:

4. Найдите хорошее место для информационных ссылок.

Информационные ссылки – это такие как «Контакты», «Публичная оферта» и им подобные. Найти эти ссылки пользователь должен на всех страницах сайта. Потому самое подходящее место для них – это футер (нижний колонтитул).

Вот яркий пример подобного размещения информационных ссылок:

5. Не забывайте о дизайне.

Все навигационные элементы должны быть хорошо заметны, и должно быть понятно, что ссылка – это ссылка, а кнопка – это кнопка. Выделите ссылки цветом, сделайте полужирными или подчеркнутыми

Важно, чтобы пользователь понимал, что перед ним – кликабельный элемент, который отправит его на другую страницу сайта

Вот здесь я не могу назвать меню удачным. Слишком мелкий шрифт. Но здесь есть другой подход – сразу с главной страницы можно перейти в каталог любимого бренда или просмотреть скидки:

8. Подсказки.

Упростите навигацию с помощью всплывающих подсказок, которые помогут пользователю понять, для чего служит данная кнопка или иконка:

9. Оставьте меню на видном месте.

Постарайтесь сделать так, чтобы посетителю не приходилось на каждой странице по новому искать меню. Не меняйте и не убирайте меню на второстепенных страницах.

10. Не прячьте далеко свои контакты.

Оставьте номер телефона в шапке. Сделайте так, чтобы кнопки обратного звонка и чат с онлайн-помощником были видны сразу — привычнее всего в нижней части страницы слева или справа, но не сбоку.

Адрес можно оставить как в шапке, так и в футере. Не заставляйте посетителя искать всю эту информацию по всему сайту.

Все эти приёмы значительно упростят навигацию по сайту, сделают её проще и эффективнее.

Выберите хостинг для сайта: ТОП-10 лучших хостингов

Работая  над навигацией, думайте в первую очередь о пользователе. Он точно сможет найти все, что искал, в кратчайшие сроки? Понятно ли все человеку, которые впервые столкнулся не только с вашим сайтом, но и с вашей сферой вообще? Не спрятаны ли далеко страницы, можно ли добраться до каждой максимум в три клика?

Подумайте сами, на каких сайтах вам проще всего перемещаться, и берите пример с лучших.

Удачи вам в разработке собственного интернет-ресурса!

Комбинированная навигация.

Коль скоро имеются разные навигационные системы, сама собой напрашивается мысль об их совместном использовании в целях реализации наилучших характеристик каждой из них. Очевидный вариант для мореходной навигации – сочетание систем «Омега» и «Лоран-С». Первая из них обеспечивает глобальный охват, а вторая – более точные данные там, где это возможно, т.е. вблизи побережья, где и требуется более точная навигация.

Наиболее совершенной в настоящее время представляется комбинация инерциальной навигационной системы со спутниковой системой GPS. Только ИНС способна отслеживать маневры высокоскоростного самолета и непрерывно выводить на дисплей изменяющиеся значения координат, скорости и ориентации. Данные же системы GPS можно было бы использовать для контроля за накоплением ошибки инерциальной системы, что позволило бы такой комбинированной навигационной системе точно указывать координаты и скорость за длительные интервалы времени и стабилизировать показания ИНС по высоте. См. также АЭРОНАВИГАЦИЯ; АЭРОПОРТ.

Гиперболические системы.

Гиперболическая радионавигационная система дает линии положения, которые представляют собой гиперболы. Радиодальномерные системы определяют координаты в направлении на источник сигнала точнее, чем в поперечном направлении. В гиперболических системах для измерения расстояния используются радиосигналы без применения ответчика. Если ответчик может обслуживать одновременно лишь небольшое число пользователей, то число пользователей гиперболической системы не ограничено. Для измерения дальности передающей станции необходимо, как говорилось выше, очень точными (и дорогостоящими) часами измерять время прохождения сигнала. В гиперболических системах необходимость в дорогостоящих часах устранена благодаря тому, что измеряется разность времен прихода сигналов от двух разнесенных в пространстве наземных радиостанций. По этой разности вычисляется разность расстояний до радиостанций. Линии с одинаковой разностью времен прихода сигналов от каждой пары радиостанций представляют собой гиперболы на плоскости и близки к гиперболам на поверхности Земли. Точка пересечения гипербол соответствует местоположению судна.

Из гиперболических радионавигационных систем наиболее широко применяется импульсно-фазовая разностно-дальномерная система «Лоран-С» (LORAN – Long Range Navigation). Она принята в качестве стандартной радионавигационной системы для судоходства в прибрежных водах США. Ее радиостанции обеспечивают хороший охват восточного побережья США, Мексиканского залива и западного побережья до южной части Аляски. Работая на низких частотах, эта система использует т.н. земную радиоволну, которая огибает поверхность Земли и поэтому в своем распространении не ограничена пределами прямой видимости. Сигналами системы можно пользоваться в радиусе около 2000 км от ее станций, и в большинстве охватываемых зон она обеспечивает точность около 500 м. Приемники системы «Лоран-С» устанавливаются также на многих военных самолетах и на самолетах гражданской авиации общего назначения.

В международном масштабе применяется также фазовая гиперболическая радионавигационная система «Омега» (OMEGA). Ее основным отличием от системы «Лоран» является низкая рабочая частота и соответственно этому повышенная дальность действия. Глобальный охват обеспечивается восемью радиостанциями. Однако из-за большой рабочей длины волны (соответствующей низкой частоте) погрешность определения координат выше – около 3 км.

Что такое навигация?

В качестве пролога о главном замолвим слово. Первоначально под навигацией понимали особенности управления кораблём, чтобы попасть из точки А в точку Б. Но в 20-м веке, во время значительного ускорения научно-технического прогресса, появились новые объекты: воздушные и космические суда, сложные автомобили, могущие преодолевать сотни и тысячи километров. В связи с этим появились новые значения этого слова. Что такое навигация в современном понимании? Что она представляет собой?

Сейчас навигация – это процесс управления неким объектом, который имеет свои собственные средства передвижения в определённой системе координат. Он состоит из двух взаимосвязанных частей:

1. Теоретическое обоснование практически применяемых методов для управления объектами.
2. Выбор оптимального пути передвижения в пространстве, маршрутизация от точки А до точки Б.

Спутниковые навигационные системы.

Радиопередатчики геостационарных и иных искусственных спутников Земли осуществляют навигационное вещание в глобальном, масштабе. Пользователь всякой спутниковой системы должен знать координаты спутника в момент определения своего местоположения. Поэтому наземные радиостанции определяют параметры орбит и координаты местоположения спутников и передают эти данные на спутники, откуда они в кодированном виде передаются пользователю. См. также СПУТНИК СВЯЗИ.

В США была создана спутниковая навигационная система ВМС «Трансит», которая позднее получила название «Навсат» (NAVSAT – Navy Navigation Satellite). К таким системам получили доступ и суда гражданского морского флота. В США в конце 20 в. насчитывалось свыше 40 000 гражданских пользователей системы «Навсат». Спутники системы «Навсат» выводились на околополярные орбиты высотой 965 км. Они непрерывно вещали на двух частотах, причем оборудование пользователя могло принимать либо один, либо оба сигнала. Преимущество двухчастотного приема в том, что он дает возможность вычислять поправку на задержку, связанную с распространением сигнала в атмосфере. Погрешность определения местоположения на одной частоте равна приблизительно 500 м, а на двух – 25 м. Такая система имеет сравнительно низкую стоимость приемного оборудования, однако не обеспечивает сплошного охвата. Поэтому система «Навсат» была непригодна для воздушной навигации.

В 1970-х годах министерство обороны США разработало глобальную спутниковую систему местоопределения «Навстар» (NAVSTAR – Navigation Satellite Providing Time And Range) или, короче, GPS (Global Positioning System), лишенную недостатков системы «Навсат». В конце 1990-х годов она стала доступной и для гражданских пользователей. Система основана на вычислении расстояния от пользователя до спутника по измеренному времени от передачи сигнала спутником до приема этого сигнала пользователем. Пользователю не требуется иметь точные часы, поскольку измеряется расстояние до четырех спутников и по данным этих измерений вычисляются не только три координаты, но и уход часов пользователя.

Спутники GPS непрерывно передают сигналы двух частот. Каждый из этих двух сигналов несет ряд модуляций, одна из которых служит для передачи эфемеридного времени спутника и данных ухода часов. Одна из модуляций, используемых для местоопределения, называется «сигналом C/A» (Code Acquisition – сигнал вхождения в синхронизм по кодовой комбинации). Средства для приема этого сигнала доступны любому пользователю. С учетом широкого распространения приемников, рассчитанных на прием только сигнала C/A, эта часть системы была названа стандартной службой местоопределения (SPS – Standard Positioning Service). Военные же приемники используют сигнал C/A для приема другой модуляции, называемой «кодом P» (Precision Code). Эта часть системы получила название службы точного местоопределения (PPS – Precise Positioning Service). При благоприятной конфигурации спутников служба SPS позволяет определять трехмерные координаты места с погрешностью около 30 м. По соображениям государственной безопасности погрешность системы GPS может быть намеренно увеличена примерно до 100 м. Для пользования сигналами службы PPS нужно знать определенную кодовую комбинацию. Погрешность «точного» местоопределения составляет около 15 м.

Двадцать четыре спутника системы GPS находятся на 12-часовых орбитах высотой 20 146 км с наклонением орбиты, равным 55°. Таким образом, в любой точке земного шара в пределах прямой видимости имеется не менее четырех спутников в конфигурации, благоприятной для местоопределения. Благодаря этому в наши дни водитель междугородного трейлера, автомашины медицинской скорой помощи, рулевой яхты может, имея миниатюрную антенну, считывать по цифровому дисплею навигационного приборчика размером с небольшую книжку постоянно меняющиеся координаты своего местоположения, указываемые с точностью до 15 м.

Виды навигации

• Автомобильная навигация — технология вычисления оптимального маршрута проезда транспортного средства по дорогам и последующего ведения по маршруту с помощью визуальных и голосовых подсказок о манёврах. Использует GPS/Инерциальную навигацию, автомобильную навигационную карту и оперативную информацию о пробках.
• Астрономическая навигация — метод определения координат судов и летательных аппаратов, основанный на использовании радиоизлучения или светового излучения небесных светил
• Бионавигация — способность животных выбирать направление движения при регулярных сезонных миграциях
• Воздушная навигация — прикладная наука о точном, надёжном и безопасном вождении в воздухе летательных аппаратов; на ранних этапах развития именовалась «Аэронавигация» (дисциплина, которая учит, как можно определить направление полета аэроплана или дирижабля, не пользуясь картой)
• Инерциальная навигация — метод определения параметров движения и координат объекта, не нуждающийся во внешних ориентирах или сигналах
• Информационная навигация — процесс вождения пользователя по логически связанным данным
• Космическая навигация — управление движением космического летательного аппарата; включает в себя подвид — Астроинерциальная навигация — метод навигации космического летательного аппарата, комбинирующий средства инерциальной системы навигации и астрономической навигации.
• Морская навигация — основной раздел судовождения
• Радионавигация — теоретические приёмы вождения судов и летательных аппаратов с помощью радиотехнических средств и устройств
• Спутниковая навигация — практическое применение средств спутниковой навигации (GPS, ГЛОНАСС) для определения местонахождения и направления движения
• Подземная навигация — практическое применение различных средств измерений, для определения местонахождения и направления движения подземных проходческих комплексов
• Геонавигация — управление процессом бурения с целью ориентирования ствола скважины в заданном интервале пласта горных пород