Открыть сервис
Главная → Блог → Навигатор как прибор и система

Навигатор как прибор и система

Навигатор — устройство, программа или специалист, предназначенные для определения местоположения объекта и выбора оптимального маршрута движения к заданной цели. В широком смысле термин охватывает как классические навигационные приборы (компас, секстант, астрономические и радионавигационные системы), так и современные электронные устройства — GPS- и ГЛОНАСС-приёмники, автомобильные и смартфонные приложения. В узком смысле навигатором называют оператора или штурмана, прокладывающего курс экипажу судна, самолёта или автомобиля.

История

Потребность в ориентировании возникла вместе с дальними плаваниями и торговыми путями. Древние мореходы использовали Полярную звезду, Солнце и береговые ориентиры. В Китае примерно с XI века применяли магнитный компас, в Европе он распространился с XIII века. В эпоху Великих географических открытий (XV–XVI века) ключевыми инструментами стали астролябия, квадрант и позднее секстант, позволявшие определять широту по высоте светил.

Долготу надёжно научились вычислять лишь в XVIII веке, после изобретения Джоном Харрисоном точного морского хронометра (1735–1761). Это позволило сопоставлять гринвичское время с местным и определять положение судна в открытом океане.

В XX веке появились радионавигационные системы: в 1920-х — радиопеленгация, в годы Второй мировой войны — системы Loran и Decca. В 1957 году в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, что открыло путь к спутниковой навигации. Советская система «Циклон» (1967) и американская Transit стали предшественниками современных глобальных систем.

Виды навигаторов

По принципу действия выделяют несколько классов:

  • Астрономические — основаны на измерении углов между светилами и горизонтом.
  • Магнитные — компас и магнитный пеленгатор.
  • Инерциальные — вычисляют координаты по ускорениям и угловым скоростям с помощью гироскопов и акселерометров.
  • Радионавигационные — используют сигналы наземных станций (Loran-C, «Чайка»).
  • Спутниковые — GPS (США), ГЛОНАСС (Россия), Galileo (ЕС), BeiDou (Китай).
  • Электронные картографические — автомобильные и туристические навигаторы с цифровыми картами.

По назначению различают морские, авиационные, автомобильные, пешеходные, геодезические и военные навигаторы.

Спутниковые системы

Спутниковая навигация основана на измерении времени прохождения радиосигнала от спутника до приёмника. Зная положение как минимум четырёх спутников, приёмник вычисляет собственные координаты (широту, долготу, высоту) и точное время.

Российская система ГЛОНАСС развёрнута с 1995 года, полный состав группировки — 24 аппарата. Американская GPS (NAVSTAR) достигла полной готовности в 1995 году. Точность гражданских приёмников составляет от 3 до 10 метров, при использовании дифференциальных поправок — до десятков сантиметров.

Устройство автомобильного навигатора

Типичный автомобильный навигатор включает:

Современные устройства поддерживают пробки в реальном времени, голосовое управление, камеры и радары, а также интеграцию со смартфоном. Многие функции перешли в мобильные приложения (Яндекс Навигатор, 2ГИС, Google Maps).

Применение

Навигаторы используются в морском и речном судоходстве, авиации, космонавтике, автомобильном и железнодорожном транспорте, геодезии, картографии, спасательных операциях и туризме. В сельском хозяйстве спутниковая навигация обеспечивает точное вождение техники, в логистике — отслеживание грузов.

В России действуют системы экстренного реагирования ЭРА-ГЛОНАСС, обязательная для новых автомобилей с 2017 года, и проект «Умные дороги».

Профессия навигатора

Исторически навигатор (штурман) — специалист, прокладывающий курс судна или самолёта, рассчитывающий маршрут по картам, светилам и приборам. В авиации штурманская служба существовала с 1930-х годов; в современной гражданской авиации функции штурмана в значительной степени автоматизированы.

Интересные факты

  • Слово «навигатор» происходит от латинского navigator — «мореплаватель».
  • Первый персональный автомобильный GPS-навигатор Magellan NAV 1000 появился в 1989 году.
  • В 2011 году в России запущена система ГЛОНАСС с полным покрытием территории.
  • Точность ГЛОНАСС и GPS сопоставима, а совместное использование обеих систем повышает надёжность определения координат.

Критика и ограничения

Спутниковая навигация уязвима к помехам, глушению и подмене сигнала (спуфингу). В плотной городской застройке и в туннелях точность падает. Существует зависимость от инфраструктуры и операторов, а цифровые карты могут содержать устаревшие данные. Кроме того, чрезмерное доверие к навигатору иногда приводит к ошибкам водителей на дороге.

Источники: Большая российская энциклопедия; материалы Роскосмоса и ГЛОНАСС; публикации по истории навигации; техническая документация GPS и ГЛОНАСС.

Похожие материалы