ГЛОНАСС СВЕТ

Абонирайте се за бюлетина с нови материали от нашето списание

Навигация без сателити

Настоящите навигационни системи са достатъчно добри, но все още не са перфектни. Ще ви разкажем за технологии, които ще компенсират недостатъците на сателитната геолокация.

ОРИЕНТАЦИЯ ПО БАЗНИ СТАНЦИИ

И двата метода се използват от мобилните оператори и ви позволяват да "наблюдавате" местоположението на детето или да проследявате движението на приятели на картата с тяхно съгласие.

РАДИО ПОЗИЦИОНИРАНЕ

Сателитната навигация не е много точна и може да не е налична. Новите разработки са предназначени да подобрят точността на позициониране и са в състояние да определят местоположението дори при липса на сигнали от спътника.

Loсata: позициониране с точност до сантиметър

Сателитната навигационна система работи по следния принцип: от сателита се предава радиосигнал, в който се отчита точното време и текущото положение на космическия кораб. Този сигнал пристига в приемника и от своя страна, знаейки точното време на предаване на сигнала и периода, за който сигналът е достигнал приемника, може да изчисли разстоянието до спътника. Правейки това със сигнали от няколко спътника, разположени в различни точки, приемникът може да определи позицията си доста точно. Този метод е прост и надежден, макар и не без някои предупреждения.

Смисълът на метода, предложен от специалистите на компанията Locata, е приблизително еднакъв, само че вместо сателити се предполага да използва мрежа от радио маяци. Някои технологии, подробности за които все още не са налични, позволяват на тези маяци да синхронизират времето с наносекундна точност и да предават сигнал за тяхното местоположение. Това позволява на приемника да изчисли позицията си още по-точно. Предимствата на системата са, че сигналът на земните маяци е достатъчно силен, за да проникне дори в доста дебели стени на сгради, а освен това точността на позициониране дори в затворено пространство ще бъде само няколко сантиметра.

Повечето хора вероятно няма да се нуждаят от такава точност, но автомобил, оборудван с такава система, ще може не само да определи местоположението си - ще бъде възможно да получи например информация за разстоянието до идващата лента до най-близката превозни средства и др., благодарение на които движението ще стане по-безопасно.

NAVSOP: самообучаваща се навигационна система

Навигацията чрез сигнали за възможност (NAVSOP), благодарение на използването на радиовълни от различни обхвати, ще може да функционира в условия, при които работата на GPS е трудна или дори невъзможна, например в гората, вътре в сградите и дори под земята. Също така, тази система е способна да работи в най-отдалечените точки на планетата, например в Антарктика и Арктика, поради използването на радиосигнала на спътници, въртящи се в ниски земни и геостационарни орбити.

Разработчиците на NAVSOP считат за основното предимство на своя продукт, че внедряването на системата и нейното функциониране не изисква създаването на допълнителна инфраструктура. Софтуерът, използван в NAVSOP, се самообучава, благодарение на което нови източници на сигнал бързо се добавят към съществуващата база данни. В този случай като такива източници могат да се използват дори сигнали от инсталации за настройка на радиосмущения или потискане на GPS сигнали.

Д-р Рамзи Фарагър, служител на екипа за разработка на BAE Systems, обяснява, че все още се изисква GPS сигнал за стартиране на системата NAVSOP, тоест за определяне на първоначалното местоположение и първоначалното й обучение, но това не е предпоставка. Като цяло, според плановете на разработчиците, тази система трябва да се използва в тандем с GPS: технологиите ще се допълват взаимно и ще заменят в случай, че работата на един от тях се окаже невъзможна.

BAE Systems е фокусирана върху отбранителното развитие, така че не е изненадващо, че системата NAVSOP е създадена предимно за военна употреба. Например, това може да помогне на войниците, които се бият в трудни градски условия или в отдалечени райони на света, или да се използва за осигуряване на безопасността на безпилотните самолети, тъй като използването на NAVSOP ще позволи на устройствата да се предпазят от въздействие върху техните навигационни системи.

ХИБРИДНИ СИСТЕМИ

Хибридните системи за позициониране са в състояние не само да определят местоположението с помощта на GPS сателити, но и да се ориентират в терена с помощта на други радиосигнали, както и с помощта на жироскопи и акселерометри.

TIMU: ефективна навигация без радиосигнали

Повечето военни и транспортни компании използват GPS за навигация. Не всички обаче мислят за последиците от възможна ситуация, при която GPS сателитите по някаква причина се провалят или просто престават да бъдат достъпни. И ако за шофьора на пътя загубата на сигнала ще причини само някои неудобства, с които може да се справи, то за военните това ще означава невъзможност за бързо навигиране на терена, което в много случаи ще предопредели поражението.

Поради тази причина много научни организации сега работят по навигационни системи, които могат да работят автономно, без да използват външни сигнали. И така, учени от Университета в Мичиган са разработили TIMU (система с едночипова навигация във времето), която може да определи местоположението при липса на достъп до GPS сигнали. Навигаторът е направен под формата на чип, чийто размер е по-малък от монета и съдържа три акселерометра, три жироскопа и ултра прецизна тактова схема.

Данните, получени от сензорите на системата, ни позволяват точно да определим позицията на автомобила, който е започнал движението си от точка с известни координати. Всички сензори на чипа заемат обем от 10 mm3, разположени в триизмерно пространство. Чипът се състои от шест слоя, всеки от които е с дебелина приблизително 50 микрона (което е дебелината на човешки косъм). Всеки от слоевете има своя собствена функция и всички функции в комплекса осигуряват работата на навигационната система TIMU. Структурата на слоя и обединяващата структура са направени от чист кварц. Този материал има отлична якост, както и ниски температурни коефициенти, което го прави идеалната основа за един ден комбиниране на множество сложни устройства.

Чипът Broadcom BCM4752 поддържа едновременна комуникация с четири навигационни системи: GLONASS, GPS, SBAS и QZSS. Това позволява получаване на данни от 59 навигационни сателита. Сигналите на клетъчната кула се използват като допълнителни навигационни точки. На закрито чипът се подпомага от сигнали от Wi-Fi, Bluetooth, NFC и 4G мрежи. Жироскоп, акселерометър, магнитометър, висотомер и брояч на стъпки могат да постигнат още по-голяма точност на вертикално и хоризонтално позициониране.

За да се възползвате напълно от навигацията в сградите, имате нужда и от съответния софтуер и карти. Вече се наблюдава напредък в тази посока: компанията Google, в рамките на своите Street View и услугите на Google Maps, днес дава възможност да се види „интериорът“ на някои сгради. По този начин, използвайки устройство, оборудвано с чип Broadcom BCM4752 и имащо способността да работи с Google Maps, ще бъде възможно да не изпитвате проблеми с намирането на асансьор или офис в тези сгради.

КОНКУРЕНТИ GPS И GLONASS

Сателитната навигация все още има своите предимства - например покритие дори в труднодостъпни и слабо населени райони. Неслучайно двете съществуващи системи за глобално позициониране, американският GPS и руският ГЛОНАСС, имат „съперници“.

Галилей: европейската алтернатива

„Галилео“ е съвместна разработка на Европейската космическа агенция и Европейския съюз. „Галилео“ е част от проекта „Трансевропейски мрежи“, насочен към решаване на навигационните и геодезическите проблеми. Стартирането на този проект е планирано за 2016 г. Тогава всички 27 оперативни и три резервни спътника ще бъдат изстреляни в орбитата на Земята. Частта от „Галилео“ в космоса ще бъде обслужвана от наземна инфраструктура: три контролни центъра и много предавателни и приемни станции.

Съвременните сателитни системи нямат достъп до Галилео. Чрез продажбата на лицензи на производители на различни приемници разработчиците планират да финансират проекта. Заслужава да се отбележи, че „Галилео“ е създаден за мирни цели, но резолюцията на Европейския съюз, приета през 2008 г. „Значението на космоса за сигурността на Европа“, позволява използването на сателитни сигнали за някои военни операции (които се извършват като част от политиката за сигурност в света).

Освен това се планира да се предоставят пет различни услуги на базата на „Галилео“ с различни нива на точност:

ОТВОРЕНАТА ОБЩА УСЛУГА е за граждански навигационни устройства. Съобщава се, че тя ще бъде безплатна и достъпна за всички.
УСЛУГАТА ЗА НАДЕЖДНОСТ ще се използва за авиационна и корабна навигация.
КОМЕРЦИОННА УСЛУГА (кодиран сигнал за подобрена точност на местоположението) ще бъде предоставена срещу заплащане на заинтересованите потребители.
ПРАВИТЕЛНАТА УСЛУГА, изключително точна и надеждна, ще се предоставя само на ограничен брой абонати. Брегова охрана, полиция, антикризисни и военни щабове ще имат достъп.
УСЛУГАТА ЗА ТЪРСЕНЕ И СПАСЯВАНЕ е предназначена да замени съществуващата система COSPAS, осигурявайки по-уверено приемане на сигнал.

Бейду: китайски "дългосрочно строителство"

Точността на позициониране, благодарение на изстрелването на допълнителни спътници (сега са 16), достигна планираните десет метра. Според сегашния план до 2020 г. Beidou трябва да бъде напълно оперативен и да се превърне в пълноценна глобална навигационна система. В този случай космическият сегмент ще бъде формиран от пет спътника в геостационарна орбита и тридесет в средната земна орбита. Допълнителна характеристика на Beidou, която го отличава от GPS, е възможността абонатите на системата да обменят малки текстови съобщения помежду си.

Рен Четки, говорител на мениджмънта на Beidou, заяви, че въвеждането на навигационната система на външния пазар ще донесе на Китай 400 милиарда юана (т.е. повече от 60 милиарда долара) печалба чрез предоставяне на услуги в областта на метеорологията, транспортна навигация и телекомуникации.

Финансовата печалба обаче далеч не е основната причина за внедряването от Китай на собствена навигационна система. Основната идея е, че китайските въоръжени сили, подобно на въоръжените сили на Русия или Европейския съюз, не искат да разчитат на използването на контролираната от Вашингтон GPS система за позициониране, която може да стане недостъпна за тях в случай на международна конфликт или друга извънредна ситуация.