नेविगेशन उपकरण विभिन्न प्रकार और संशोधन के होते हैं। खुले समुद्र में उपयोग के लिए डिज़ाइन की गई प्रणालियाँ हैं, दूसरों को आम जनता के लिए अनुकूलित किया गया है, मनोरंजन प्रयोजनों के लिए कई तरह से नाविकों का उपयोग किया जाता है। नेविगेशन सिस्टम क्या हैं?
नेविगेशन क्या है?
शब्द "नेविगेशन" लैटिन मूल का है। नेविगो शब्द का अर्थ है "मैं एक जहाज पर नौकायन कर रहा हूं"। यानी शुरू में यह वास्तव में शिपिंग या नेविगेशन का पर्याय था। लेकिन प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, जो जहाजों के लिए महासागरों को नेविगेट करना आसान बनाता है, विमानन, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के आगमन के साथ, इस शब्द ने संभावित व्याख्याओं की सीमा का काफी विस्तार किया है।
आज, नेविगेशन का मतलब एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कोई व्यक्ति किसी वस्तु को उसके स्थानिक निर्देशांक के आधार पर नियंत्रित करता है। यही है, नेविगेशन में दो प्रक्रियाएं होती हैं - यह सीधे नियंत्रण है, साथ ही साथ वस्तु के इष्टतम पथ का गलत अनुमान है।
नेविगेशन प्रकार
नेविगेशन प्रकारों का वर्गीकरण बहुत व्यापक है। आधुनिक विशेषज्ञ निम्नलिखित मुख्य किस्मों में अंतर करते हैं:
- ऑटोमोटिव;
- खगोलीय;
- बायोनेविगेशन;
- हवा;
- स्पेस;
- समुद्री;
- रेडियो नेविगेशन;
- उपग्रह;
- भूमिगत;
- सूचनात्मक;
- जड़त्वीय।
उपरोक्त कुछ प्रकार के नेविगेशन निकटता से संबंधित हैं - मुख्य रूप से शामिल प्रौद्योगिकियों की समानता के कारण। उदाहरण के लिए, कार नेविगेशन अक्सर उपग्रह-विशिष्ट उपकरणों का उपयोग करता है।
मिश्रित प्रकार हैं, जिनमें कई तकनीकी संसाधनों का एक साथ उपयोग किया जाता है, जैसे, उदाहरण के लिए, नेविगेशन और सूचना प्रणाली। जैसे, उपग्रह संचार संसाधन उनमें महत्वपूर्ण हो सकते हैं। हालांकि, उनकी भागीदारी का अंतिम लक्ष्य लक्षित उपयोगकर्ता समूहों को आवश्यक जानकारी प्रदान करना होगा।
नेविगेशन सिस्टम
इसी प्रकार के नेविगेशन फॉर्म, एक नियम के रूप में, एक ही नाम की एक प्रणाली। इसलिए, एक कार नेविगेशन प्रणाली, समुद्री, अंतरिक्ष, आदि है। इस शब्द की परिभाषा विशेषज्ञ समुदाय में भी मौजूद है। नेविगेशन प्रणाली, सामान्य व्याख्या के अनुसार, विभिन्न प्रकार के उपकरणों (और, यदि लागू हो, सॉफ़्टवेयर) का एक संयोजन है जो आपको किसी वस्तु की स्थिति निर्धारित करने के साथ-साथ उसके मार्ग की गणना करने की अनुमति देता है। यहां टूलकिट अलग हो सकता है। लेकिन ज्यादातर मामलों में, सिस्टम को निम्नलिखित बुनियादी घटकों की उपस्थिति की विशेषता होती है, जैसे:
- कार्ड (आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक रूप में);
- सेंसर, उपग्रह औरनिर्देशांक की गणना के लिए अन्य समुच्चय;
- गैर-सिस्टम ऑब्जेक्ट जो लक्ष्य की भौगोलिक स्थिति के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं;
- हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर विश्लेषणात्मक इकाई जो डेटा इनपुट और आउटपुट प्रदान करती है, साथ ही पहले तीन घटकों को जोड़ती है।
एक नियम के रूप में, कुछ प्रणालियों की संरचना अंतिम उपयोगकर्ताओं की आवश्यकताओं के अनुकूल होती है। कुछ प्रकार के समाधानों को सॉफ़्टवेयर भाग, या, इसके विपरीत, हार्डवेयर भाग की ओर बढ़ाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, नेवीटेल नेविगेशन सिस्टम, जो रूस में लोकप्रिय है, ज्यादातर सॉफ्टवेयर है। यह विभिन्न प्रकार के मोबाइल उपकरणों - लैपटॉप, टैबलेट, स्मार्टफोन के मालिक नागरिकों की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा उपयोग के लिए अभिप्रेत है।
उपग्रह के माध्यम से नेविगेशन
किसी भी नेविगेशन सिस्टम में, सबसे पहले, किसी वस्तु के निर्देशांक का निर्धारण शामिल होता है - आमतौर पर भौगोलिक। ऐतिहासिक रूप से, इस संबंध में मानव उपकरणों में लगातार सुधार किया गया है। आज, सबसे उन्नत नेविगेशन सिस्टम उपग्रह हैं। उनकी संरचना को उच्च-सटीक उपकरणों के एक सेट द्वारा दर्शाया गया है, जिसका एक हिस्सा पृथ्वी पर स्थित है, जबकि दूसरा भाग कक्षा में घूमता है। आधुनिक उपग्रह नेविगेशन सिस्टम न केवल भौगोलिक निर्देशांक, बल्कि किसी वस्तु की गति, साथ ही साथ उसकी गति की दिशा की गणना करने में सक्षम हैं।
उपग्रह नेविगेशन तत्व
संबंधित प्रणालियों में निम्नलिखित मुख्य तत्व शामिल हैं: उपग्रहों का तारामंडल, कक्षीय वस्तुओं के समन्वय को मापने के लिए जमीन पर आधारित इकाइयां और उनके साथ सूचनाओं का आदान-प्रदान, अंतिम उपयोगकर्ता के लिए उपकरण(नेविगेटर) आवश्यक सॉफ़्टवेयर से लैस, कुछ मामलों में - भौगोलिक निर्देशांक निर्दिष्ट करने के लिए अतिरिक्त उपकरण (जीएसएम टावर, इंटरनेट चैनल, रेडियो बीकन, आदि)।
सैटेलाइट नेविगेशन कैसे काम करता है
सैटेलाइट नेविगेशन सिस्टम कैसे काम करता है? इसके काम के केंद्र में एक वस्तु से उपग्रहों की दूरी को मापने के लिए एक एल्गोरिथ्म है। उत्तरार्द्ध अपनी स्थिति को बदले बिना व्यावहारिक रूप से कक्षा में स्थित हैं, और इसलिए पृथ्वी के सापेक्ष उनके निर्देशांक हमेशा स्थिर रहते हैं। नेविगेटर में, संबंधित संख्याएं निर्धारित की जाती हैं। एक उपग्रह को ढूंढना और उससे (या एक साथ कई से) कनेक्ट करना, डिवाइस, बदले में, इसकी भौगोलिक स्थिति को निर्धारित करता है। यहां मुख्य विधि रेडियो तरंगों की गति के आधार पर उपग्रहों से दूरी की गणना करना है। एक परिक्रमा करने वाली वस्तु असाधारण समय सटीकता के साथ पृथ्वी को एक अनुरोध भेजती है - इसके लिए परमाणु घड़ियों का उपयोग किया जाता है। नेविगेटर से प्रतिक्रिया प्राप्त करने के बाद, उपग्रह (या उनमें से एक समूह) यह निर्धारित करता है कि रेडियो तरंग ने इस तरह की अवधि के लिए कितनी दूर यात्रा की है। किसी वस्तु की गति की गति को इसी तरह मापा जाता है - यहाँ केवल माप कुछ अधिक जटिल है।
तकनीकी दिक्कत
हमने निर्धारित किया है कि आज भौगोलिक निर्देशांक निर्धारित करने के लिए उपग्रह नेविगेशन सबसे उन्नत तरीका है। हालाँकि, इस तकनीक का व्यावहारिक उपयोग कई तकनीकी कठिनाइयों के साथ है। उदाहरण के लिए क्या? सबसे पहले, यह ग्रह के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के वितरण की असमानता है - यह पृथ्वी के सापेक्ष उपग्रह की स्थिति को प्रभावित करता है। एक ही संपत्ति की भी विशेषता हैवायुमंडल। इसकी विषमता रेडियो तरंगों की गति को प्रभावित कर सकती है, जिसके कारण संबंधित मापों में अशुद्धि हो सकती है।
एक और तकनीकी कठिनाई - उपग्रह से नाविक को भेजे गए सिग्नल को अक्सर अन्य जमीनी वस्तुओं द्वारा अवरुद्ध कर दिया जाता है। नतीजतन, ऊंची इमारतों वाले शहरों में सिस्टम का पूरा उपयोग मुश्किल है।
उपग्रहों का व्यावहारिक उपयोग
सैटेलाइट नेविगेशन सिस्टम अनुप्रयोगों की सबसे विस्तृत श्रृंखला ढूंढते हैं। कई मायनों में - नागरिक अभिविन्यास के विभिन्न व्यावसायिक समाधानों के एक तत्व के रूप में। यह घरेलू उपकरण और, उदाहरण के लिए, एक बहुक्रियाशील नेविगेशन मीडिया सिस्टम दोनों हो सकते हैं। नागरिक उपयोग के अलावा, उपग्रह संसाधनों का उपयोग सर्वेक्षणकर्ताओं, मानचित्रकारों, परिवहन कंपनियों और विभिन्न सरकारी सेवाओं द्वारा किया जाता है। भूवैज्ञानिकों द्वारा उपग्रहों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, उनका उपयोग टेक्टोनिक अर्थ प्लेट्स की गति की गतिशीलता की गणना के लिए किया जा सकता है। सैटेलाइट नेविगेटर का उपयोग मार्केटिंग टूल के रूप में भी किया जाता है - एनालिटिक्स की मदद से, जिसमें जियोपोजिशनिंग विधियां शामिल हैं, कंपनियां अपने ग्राहक आधार पर शोध करती हैं, और उदाहरण के लिए, लक्षित विज्ञापन भी भेजती हैं। बेशक, सैन्य संरचनाएं भी नाविकों का उपयोग करती हैं - यह वे थे, जिन्होंने वास्तव में, आज सबसे बड़ी नेविगेशन प्रणाली विकसित की, जीपीएस और ग्लोनास - क्रमशः अमेरिकी सेना और रूस की जरूरतों के लिए। और यह उन क्षेत्रों की विस्तृत सूची नहीं है जहां उपग्रहों का उपयोग किया जा सकता है।
आधुनिक नेविगेशनसिस्टम
वर्तमान में कौन से नेविगेशन सिस्टम चालू हैं या तैनात किए जा रहे हैं? आइए एक के साथ शुरू करें जो अन्य नेविगेशन सिस्टम - जीपीएस से पहले वैश्विक सार्वजनिक बाजार में दिखाई दिया। इसके डेवलपर और मालिक अमेरिकी रक्षा विभाग हैं। जीपीएस उपग्रहों के माध्यम से संचार करने वाले उपकरण दुनिया में सबसे आम हैं। मुख्य रूप से, जैसा कि हमने ऊपर कहा, यह अमेरिकी नेविगेशन प्रणाली अपने आधुनिक प्रतिस्पर्धियों से पहले बाजार में पेश की गई थी।
ग्लोनास सक्रिय रूप से लोकप्रियता प्राप्त कर रहा है। यह एक रूसी नेविगेशन प्रणाली है। यह बदले में, रूसी संघ के रक्षा मंत्रालय के अंतर्गत आता है। इसे विकसित किया गया था, एक संस्करण के अनुसार, जीपीएस के समान वर्षों के आसपास - 80 के दशक के अंत में - 90 के दशक की शुरुआत में। हालाँकि, इसे हाल ही में 2011 में सार्वजनिक बाजार में पेश किया गया था। नेविगेशन के लिए हार्डवेयर समाधान के अधिक से अधिक निर्माता अपने उपकरणों में ग्लोनास समर्थन लागू करते हैं।
यह माना जाता है कि चीन में विकसित वैश्विक नेविगेशन प्रणाली "बीडौ", ग्लोनास और जीपीएस के साथ गंभीरता से प्रतिस्पर्धा कर सकती है। सच है, फिलहाल यह केवल एक राष्ट्रीय के रूप में कार्य करता है। कुछ विश्लेषकों के अनुसार, यह 2020 तक वैश्विक स्थिति प्राप्त कर सकता है, जब पर्याप्त संख्या में उपग्रहों को कक्षा में लॉन्च किया जाएगा - लगभग 35। Beidou प्रणाली विकास कार्यक्रम अपेक्षाकृत युवा है - यह केवल 2000 में शुरू हुआ, और पहला उपग्रह किसके द्वारा विकसित किया गया था चीनी डेवलपर्स2007 में लॉन्च किया गया।
यूरोपीय लोग भी बने रहने की कोशिश कर रहे हैं। ग्लोनास नेविगेशन सिस्टम और इसके अमेरिकी समकक्ष निकट भविष्य में गैलीलियो के साथ अच्छी तरह से प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं। यूरोपीय लोगों ने 2020 तक कक्षीय वस्तुओं की आवश्यक संख्या में उपग्रहों के एक समूह को तैनात करने की योजना बनाई है।
नेविगेशन सिस्टम के विकास के लिए अन्य आशाजनक परियोजनाओं में, भारतीय आईआरएनएसएस के साथ-साथ जापानी क्यूजेडएसएस को भी नोट किया जा सकता है। वैश्विक प्रणाली बनाने के लिए डेवलपर्स के इरादों के बारे में पहले व्यापक रूप से विज्ञापित सार्वजनिक जानकारी के बारे में अभी तक उपलब्ध नहीं है। यह माना जाता है कि आईआरएनएसएस केवल भारत के क्षेत्र की सेवा करेगा। कार्यक्रम भी काफी युवा है - पहला उपग्रह 2008 में कक्षा में स्थापित किया गया था। जापानी उपग्रह प्रणाली का भी मुख्य रूप से विकासशील देश के राष्ट्रीय क्षेत्रों के भीतर या उसके आस-पास उपयोग किए जाने की उम्मीद है।
स्थिति सटीकता
ऊपर, हमने कई कठिनाइयों का उल्लेख किया है जो उपग्रह नेविगेशन सिस्टम के कामकाज के लिए प्रासंगिक हैं। हमने जिन मुख्य नामों का नाम लिया है - कक्षा में उपग्रहों का स्थान, या किसी दिए गए प्रक्षेपवक्र के साथ उनका आंदोलन, कई कारणों से हमेशा पूर्ण स्थिरता की विशेषता नहीं होती है। यह नाविकों में भौगोलिक निर्देशांक की गणना में अशुद्धियों को पूर्व निर्धारित करता है। हालांकि, उपग्रह का उपयोग करके स्थिति की शुद्धता को प्रभावित करने वाला यह एकमात्र कारक नहीं है। समन्वय गणना की सटीकता को और क्या प्रभावित करता है?
सबसे पहले, यह ध्यान देने योग्य है कि उपग्रहों पर जो परमाणु घड़ियां लगाई जाती हैं, वे हमेशा बिल्कुल सटीक नहीं होती हैं। वे संभव हैं, हालांकि काफीछोटे, लेकिन फिर भी नेविगेशन सिस्टम त्रुटियों की गुणवत्ता को प्रभावित कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, यदि एक रेडियो तरंग चलने के समय की गणना करते समय दसियों नैनोसेकंड के स्तर पर कोई त्रुटि होती है, तो जमीनी वस्तु के निर्देशांक निर्धारित करने में अशुद्धि कई मीटर हो सकती है। साथ ही, आधुनिक उपग्रहों में ऐसे उपकरण होते हैं जो परमाणु घड़ियों के संचालन में संभावित त्रुटियों को ध्यान में रखते हुए भी गणना करना संभव बनाता है।
हमने ऊपर उल्लेख किया है कि नेविगेशन सिस्टम की सटीकता को प्रभावित करने वाले कारकों में पृथ्वी के वायुमंडल की विविधता है। उपग्रहों के संचालन पर निकट-पृथ्वी क्षेत्रों के प्रभाव से संबंधित अन्य जानकारी के साथ इस तथ्य को पूरक करना उपयोगी होगा। तथ्य यह है कि हमारे ग्रह का वातावरण कई क्षेत्रों में विभाजित है। वह जो वास्तव में खुली जगह के साथ सीमा पर है - आयनमंडल - में कणों की एक परत होती है जिसमें एक निश्चित चार्ज होता है। वे, उपग्रह द्वारा भेजी गई रेडियो तरंगों से टकराकर, अपनी गति को कम कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वस्तु से दूरी की गणना एक त्रुटि के साथ की जा सकती है। ध्यान दें कि उपग्रह नेविगेशन डेवलपर्स भी संचार समस्याओं के इस तरह के स्रोत के साथ काम कर रहे हैं: कक्षीय उपकरण के संचालन के लिए एल्गोरिदम, एक नियम के रूप में, विभिन्न प्रकार के सुधारात्मक परिदृश्य शामिल हैं जो रेडियो तरंगों के पारित होने की ख़ासियत को ध्यान में रखते हैं। गणना में आयनमंडल।
बादल और अन्य वायुमंडलीय घटनाएं भी नेविगेशन सिस्टम की सटीकता को प्रभावित कर सकती हैं। पृथ्वी के वायु आवरण की संगत परतों में मौजूद जल वाष्प, आयनमंडल में कणों की तरह, गति को प्रभावित करते हैं।रेडियो तरंगें।
बेशक, ऐसी इकाइयों के हिस्से के रूप में ग्लोनास या जीपीएस के घरेलू उपयोग के संबंध में, उदाहरण के लिए, एक नेविगेशन मीडिया सिस्टम, जिसके कार्य काफी हद तक मनोरंजक हैं, फिर निर्देशांक की गणना में छोटी त्रुटियां हैं आलोचनात्मक नहीं। लेकिन उपग्रहों के सैन्य उपयोग में, संबंधित गणना आदर्श रूप से वस्तुओं की वास्तविक भौगोलिक स्थिति के अनुरूप होनी चाहिए।
समुद्री नेविगेशन की विशेषताएं
सबसे आधुनिक प्रकार के नेविगेशन के बारे में बात करने के बाद, आइए इतिहास में एक संक्षिप्त विषयांतर करें। जैसा कि आप जानते हैं, विचाराधीन शब्द सबसे पहले नाविकों के बीच दिखाई दिया। समुद्री नेविगेशन सिस्टम की विशेषताएं क्या हैं?
ऐतिहासिक पहलू की बात करें तो नाविकों के पास उपलब्ध उपकरणों के विकास पर ध्यान दिया जा सकता है। पहले "हार्डवेयर समाधान" में से एक कंपास था, जिसका कुछ विशेषज्ञों के अनुसार, 11 वीं शताब्दी में आविष्कार किया गया था। एक प्रमुख नौवहन उपकरण के रूप में मानचित्रण में भी सुधार किया गया है। 16वीं शताब्दी में, जेरार्ड मर्केटर ने समान कोणों वाले बेलनाकार प्रक्षेपण का उपयोग करने के सिद्धांत के आधार पर नक्शे बनाना शुरू किया। 19 वीं शताब्दी में, एक लॉग का आविष्कार किया गया था - एक यांत्रिक इकाई जो जहाजों की गति को मापने में सक्षम थी। बीसवीं शताब्दी में, नाविकों के शस्त्रागार में रडार दिखाई दिए, और फिर अंतरिक्ष संचार उपग्रह। सबसे उन्नत समुद्री नौवहन प्रणालियां आज काम करती हैं, इस प्रकार मानव अंतरिक्ष अन्वेषण का लाभ उठाती हैं। उनके काम की प्रकृति क्या है?
कुछ विशेषज्ञों का मानना है किआधुनिक समुद्री नेविगेशन प्रणाली की विशेषता वाली मुख्य विशेषता यह है कि जहाज पर स्थापित मानक उपकरण में पहनने और पानी के लिए बहुत अधिक प्रतिरोध होता है। यह काफी समझ में आता है - एक जहाज के लिए यह असंभव है जो जमीन से हजारों किलोमीटर की दूरी पर खुली यात्रा पर जाता है, ऐसी स्थिति में खुद को खोजने के लिए जहां उपकरण अचानक विफल हो जाता है। जमीन पर, जहां सभ्यता के संसाधन उपलब्ध हैं, सब कुछ ठीक किया जा सकता है, लेकिन समुद्र में यह समस्याग्रस्त है।
समुद्री नेविगेशन प्रणाली में और क्या उल्लेखनीय विशेषताएं हैं? मानक उपकरण, अनिवार्य आवश्यकता के अलावा - पहनने के प्रतिरोध, एक नियम के रूप में, कुछ पर्यावरणीय मापदंडों (गहराई, पानी का तापमान, आदि) को ठीक करने के लिए अनुकूलित मॉड्यूल शामिल हैं। इसके अलावा, कई मामलों में समुद्री नेविगेशन सिस्टम में जहाज की गति की गणना अभी भी उपग्रहों द्वारा नहीं, बल्कि मानक तरीकों से की जाती है।
