Масштаб. Работа с компасом, GPS-навигация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Масштаб. Работа с компасом, GPS-навигация

Цель:

Изучить масштаб, GPS навигацию

Тема: Масштаб. Работа с компасом, GPS-навигация

Задачи:

Узнать происхождение GPS навигации

Научиться ориентироваться по компасу

Изучить как работает GPS навигация

Содержание

Введение

1. Масштаб. Виды компасов, GPS навигация

2. Работа с компасом

3. Принцип работы системы спутниковой навигации

Вывод

Список источников

Введение

В эпоху GPS навигации человек часто пренебрегает картой и компасом. Но важно не забывать, что GPS-приёмник не может их заменить, так как для их работы не требуются аккумулятора и сигнала спутника. Подробная топографическая карта и компас все ещё являются первостепенными приспособлениями для навигации в дикой местности. В наш век электроники, когда почти каждому доступен навигатор GPS, компас не потерял своей актуальности. В отличие от навигатора, он не зависит от источников электропитания и всегда готов к работе. Кроме этого, полноценное использование навигаторов GPS возможно только при наличии подробных электронных карт местности. В нашей стране работа по созданию подробных электронных карт только начинается. В лучшем случае навигатор поможет лишь автомобилисту, да и то, только при движении в крупных городах и по главным дорогам.

1. Масштаб. Виды компасов, GPS навигация

Масштаб - это отношение длины отрезка на карте, плане или чертеже к соответствующей ему реальной длине на местности.

Масштаб показывает: во сколько раз каждая линия, нанесённая на карту, уменьшена по отношению к её действительным размерам на местности.

Уменьшение изображение - это необходимость, мы редко задумываемся над этим, однако, также редко изображаем предметы в натуральную величину. Как правило для того, чтобы они поместились на листе бумаги, их приходится уменьшать, реже - приходится увеличивать. Особенно актуально это для изображения земной поверхности, ведь изображать её один в один совершенно невозможно.

Компас помогает ориентироваться на местности путем указания на стороны света, ориентироваться по карте, находить объекты и определять местоположение. Способность ориентироваться по карте и компасу является важнейшим навыком, особенно если вы путешествуете вдали от дорог.

Существует несколько разновидностей компасов с помощью которых возможно не только определять стороны света такие как Юг, Север, Восток, Запад, но и определять углы при съемках на местностях и т.д. Компасы могут быть механические, состоящие из намагниченной металлической стрелки указывающей направление на север, и электронными с электронным процессором и дисплеем для вывода информации на экран. Электронные компасы могут показывать не только направление, но и иную необходимую путешественнику информацию.

Виды магнитных компасов

Туристический компас - состоит из круглой коробки, в самом центре которой вращается магнитная стрелка, конец которой показывает на север. По краям коробки компаса установлена вращающаяся шкала с цифровыми обозначениями градусов азимута. Туристический компас бывает герметичным с жидким содержанием или не герметичный. Один из видов туристических компасов - компас Андрианова. Разновидность туристических компасов очень велика, отличаются они как по размерам так и по другим добавлениям.

Военный компас - имеет те же характеристики, что и туристический, но в дополнении на компасе располагается линейка, компас сделан из металла, имеет визирное приспособление, увеличительную линзу. С помощью военного компаса можно боле точно определять азимут направления и осуществлять более точное движение по заданному направлению вашего пути.

Геологический компас - в отличие от обычного компаса деление шкалы направления располагаются не по часовой стрелке, а против часовой стрелки. Компас имеет в своем устройстве клинометр и полулимб, с помощью которых можно определять углы падения слоев пород.

Гироскопический компас - имеет в своем основании устройство гироскоп, благодаря которому компас показывает не на магнитный полюс земли, а на истинный полюс. Гироскопический компас устанавливается на морские и речные суда, самолеты. Такой компас более устойчив и имеет возможность определять направление при раскачивании.

Астрономический компас - позволяет определять направление сторон света с помощью астрономических светил, звезд. Компас достаточно точен, но имеет недостаток в виде необходимости наличия небесных светил, т.е. днем такой компас не работает.

Компас буссоль - является инструментом геодезиста позволяющий измерять углы при съемках на местностях, также используется для наведения артиллерии.

Виды электронных компасов

Радио компас - данный компас в отличии от обычного туристического компаса указывает направление не на стороны света, а направления на объект излучения радиоволн. Широко применялся в авиации для пространственного ориентирования во время полетов, после появления GPS этот вид компаса потихоньку выходит из употребления.

Туристический компас - в отличие от магнитного компаса, электронный компас не имеет магнитной стрелки, а полностью состоит из электроники. Направления сторон света определяется по магнитным притяжениям, которые определяет электронные схемы. В данных компасах в дополнении могут быть встроены различные программы, начиная от часов заканчивая видеофильмами.

GPS и ГЛОНАСС

GPS и ГЛОНАСС - Электронная система позволяющая определять точное местоположение и направление движения с помощью получаемых сигналов со спутников, для определения местоположения необходимы сигналы как минимум трех спутников.

магнитный компас масштаб

2. Работа с компасом

Составные части базовых моделей компасов

Наиболее распространённые детали базовых моделей компасов включают:

Магнитная стрелка компаса: Это обычно поворотная стрелка с красным концом. Этот конец указывает на самое сильное магнитное поле, как правило, это северный магнитный полюс. «Магнитный север» отличается от «реального севера» -- географического Северного полюса, где сходятся все линии долготы. Магнитный север это один из двух магнитных полюсов земли, находящийся в районе цепи островов в Канадской части Арктики. Реальный северный полюс и магнитный север разделены больше чем на 1600 километров. Работая с картой, вы должны компенсировать разницу между реальным и магнитным севером. Это можно делать различными способами.

Заполненная жидкостью капсула: Корпус или циферблат, в котором находится стрелка и амортизирующая жидкость. Эта незамерзающая жидкость замедляет движение стрелки и останавливает её быстрее, чем в корпусе заполненным воздухом. На большой высоте или при низкой температуре жидкость может сжиматься и образовывать пузырьки. Пузырьки не влияют на точность. Они исчезают, когда компас снова оказывается в нормальных условиях.

Вращающийся ободок (или азимутальное кольцо): Это кольцо с размеченными на нём градусами от 0 до 360 (желательно с шагов 2 градуса). Оно окружает внешний край капсулы компаса. Чем меньше на ободке интервал между градусами, тем легче определить точный пеленг. Пеленг или «азимут» -- это направление, по которому вы хотите следовать (выражается в градусах). Это угол относительно севера.

Подложка и линейка: Подложка -- это прямоугольная прозрачная основа, на которой размещена капсула. Самые лучшие компасы снабжены линейками со шкалой в дюймах и сантиметрах, выгравированной на «ровных краях» подложки. Они полезны при измерении расстояний на карте. Ориентирующая стрелка и параллельные линии меридианов (линии север - юг): Расположены на нижней части корпуса компаса. Немагнитный направляющий конец стрелки, обычно красный, красные также и линии меридиан, которые вы выравниваете с линиями севера-юга на топографических картах и которые помогают соотнести компас с картой.

Индексная линия или линия направления движения: Расположена на дне капсулы компаса. Это точка на циферблате компаса, относительно которой вы устанавливаете или определяете ваши текущие показания.

Части многофункционального компаса.

Части компаса.

Наиболее распространённые детали большинства многофункциональных компасов включают:

Коррекция отклонений: Более сложная ориентирующая стрелка, которую можно выровнять, чтобы отобразить «магнитное отклонение» в зоне вашего путешествия. (Существует разница между реальным и магнитным севером).

В большинстве случаев существует специальный фиксирующий механизм, использующий маленький винт, находящийся на корпусе компаса или рядом с ним. Когда ориентирующая стрелка закреплена, то она становится больше не параллельной линиям север-юг; вместо этого она направлена на отклонение маршрута вашего путешествия. Это позволит вам легко выровнять магнитную стрелку с магнитным севером с учётом вашего местоположения. На каждое новое путешествие нужно заново фиксировать эту стрелку.

Вместе с тем зафиксированная ориентирующая стрелка требует от вас «определённых вычислений» и ручную регулировку для каждого нового измерения.

Увеличительные линзы: Небольшие увеличительные линзы, установленные на подложке. Удобны при чтении маленьких символов на карте.

Прицельное зеркало: Этот раскладывающийся механизм улучшает способность определять точные данные. Когда ваше зеркало частично сложено, вы можете смотреть сквозь отверстие (прицел) на его вершине. Это позволяет одновременно видеть ваше направление и ориентир, находящийся на расстоянии. Также оно может служить в качестве аварийного сигнального средства и в качестве обычного зеркала.

Светящийся циферблат: Очень хорошо, когда во время ночных путешествий концы магнитной стрелки компаса светятся или указатели четырёх концов света на компасе светятся.

Клинометр: Позволяет измерить вертикальный угол (крутизны) склона. Полезен для оценки опасности лавины и высоты объектов.

Глобальная стрелка: Полезная функция для тех, кто оправляется покорять Южное полушарие. Из-за отклонений в магнитных полях земли, стрелка компаса, спроектированная свободно крутиться в Северной Америке, может застопориться в других частях света. Компас с глобальной стрелкой восполняет эти отклонения и позволяет стрелке компаса свободно крутиться по всему миру.

Ремешок: Это кусок шнура, который позволяет прикрепить компас к поясу, пакету или запястью для более удобного ориентирования.

Электронные компасы

Цифровые компасы предлагают практически те же самые функции, что и жидкостные компасы, но благодаря цифровым экранам они более удобны для чтения. Они питаются от батарейки и требуют калибровки. Не столь надёжны, как традиционные жидкостные компасы. Если вы для навигации выбрали цифровой компас, то всегда имейте с собой запасные батарейки.

3. Принцип работы системы спутниковой навигации

В настоящее время в мире существуют две глобальных системы определения координат - российская ГЛОНАСС и американская NavStar, более известная как GPS (аббревиатура названия Global Position System - глобальная система позиционирования). В настоящее время в полном объеме развернута система NavStar, имеющая на орбите созвездие из 24-х навигационных спутников, обеспечивающих непрерывное навигационное поле на всей поверхности Земли. Система ГЛОНАСС развернута не полностью и пока не обеспечивает постоянного поступления навигационной информации, а приемоиндикаторы, создаваемые отечественными производителями для профессионального судовождения, не пригодны для использования на малых судах.

Принцип определения местоположения приемником GPS

Принцип определения своего места на земной поверхности в глобальной системе позиционирования (GPS) заключается в одновременном измерении расстояния до нескольких навигационных спутников (не менее трех) с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по измеренным расстояниям своих координат. Данные о параметрах орбит и системы передаются со спутников и содержатся в т.н. «альманахе», хранящемся в памяти приемника.

Приемоиндикатор системы спутниковой навигации или, как его еще называют, GPS-навигатор или приемник GPS (в дальнейшем мы будем пользоваться обоими терминами) принимает сигналы от спутников, измеряет расстояния до них, и по измеренным дальностям решает задачу определения своих координат - широты, долготы и, при приеме сигналов от 4-х и более спутников - высоты над уровнем моря, скорость, направление (курс), пройденный путь.

Для выполнения этих функций в состав навигатора входят приемник с антенной для приема сигналов, компьютер для их обработки и навигационных вычислений, дисплей для отображения навигационной и служебной информации и клавиатура для управления работой прибора.

Типы приемников GPS

Различают два основных типа приемников - стационарные и носимые.

Стационарные приемники GPS Стационарные приемники предназначены для постоянной установки в рулевых рубках судов и на приборных панелях катеров. Их характерной особенностью является наличие выносной антенны (хотя иногда встречаются приемники с встроенной антенной) и питание от внешнего источника постоянного тока. Они имеют, как правило, крупные жидкокристаллические монохромные экраны с алфавитно-цифровым и графическим отображением информации.

Стационарные приемники имеют широкие функциональные возможности, особенно профессиональные аппараты для морских судов и геодезии. Они обладают большим объемом памяти, возможностью решения различных навигационных задач, а их интерфейс предоставляет возможность включения в навигационную систему судна.

Носимые приемники

Как следует из названия, носимые приемники предназначены для работы на ходу - в руке, в кармане, в рюкзаке. Они полностью автономны - имеют малые размеры и вес, встроенную в корпус приемника или внешнюю, устанавливаемую на корпусе, антенну и встроенный источник питания - миниатюрные батареи или аккумуляторы. Такие приемники имеют минимальное количество клавиш, обеспечивающих, тем не менее, достаточно гибкое и оперативное управление. Они имеют полностью герметичный корпус, обеспечивающий надежную защиту от воды и пыли и могут использоваться в самых жестких условиях. Большую популярность носимые приемники получили у рыбаков и охотников, владельцев и капитанов небольших катеров и моторных лодок, спортивных и круизных яхт, т.к. их малые размеры и автономность позволяют использовать их как для штурманской работы в каюте судна, так и в открытой лодке . Такие приемники можно легко положить в карман и спокойно идти с ним в лес, в поле, на рыбалку.

Точность определения координат места

Точность определения координат места является фундаментальным показателем любой навигационной системы, от значения которого будет зависеть, насколько правильно судно будет следовать по проложенному маршруту и не попадет ли оно на находящиеся поблизости мели или камни.

Для плавания больших судов в узостях и в местах с большим количеством навигационных опасностей существующая точность может оказаться недостаточной. Для такого случая предусмотрен так называемый дифференциальный режим GPS или, иначе, DGPS, уменьшающий ошибку определения места до 5 метров. Для реализации этого режима необходим подключаемый к GPS-навигатору дополнительный приемник для приема дифференциальных поправок, передаваемых специальной станцией. Следует отметить, что режим этот действует в ограниченных зонах, в которых работают наземные станции передачи дифференциальных поправок.

Точность зависит от ряда факторов - от взаимного расположения спутников на данный момент, состояния атмосферы, наличия отражающих радиоволны объектов около антенны приемника, от точности совпадения принятой производителем приемника модели Земли с принятым в России. Большинство навигаторов сами оценивают точность определения координат на данный момент, и полученное значение выводят на дисплей. При превышении заданной ошибки приемник перестанет выдавать координаты и сообщит об этом владельцу.

Количество одновременно отслеживаемых спутников

Этот показатель характеризует устойчивость работы навигатора и его возможность обеспечения наивысшей точности. Учитывая тот факт, что для определения двух координат позиции - долготы и широты - нужно одновременно отслеживать 3 спутника, а для определения высоты - четырех, и то, что в своем движении они могут занимать неблагоприятное положение относительно приемника, то вполне понятно стремление конструкторов создавать приемники с большим количеством отслеживаемых спутников. Кроме того, чем больше одновременно отслеживается спутников, тем выше точность определения координат. Современные GPS навигаторы, даже носимые, имеют 8 или 12-канальные приемники, способные одновременно принимать и отслеживать сигналы соответственно до 8 или 12 спутников.

Вывод

GPS-навигаторы завоевывают все большую любовь автомобилистов. Наличие этого устройства значительно облегчает передвижение по городу и загородной местности, особенно если она незнакома водителю.

Скоро будет сложно представить современное авто без GPS навигатора, ведь они имеют целый ряд неоспоримых преимуществ. Это компактное GPS-устройство позволяет довольно быстро найти необходимый адрес и показать разные варианты маршрутов до него. Причем в любое время - хоть днем, хоть ночью, когда в темноте не разобрать даже того, что находится в пяти метрах.

Так, на экране устройства вовремя появляется информация о перекрестке. Поэтому человек, управляющий транспортным средством, может заранее принять меры, чтобы занять крайнее левое или правое положение. Благодаря звуковому сопровождению, водитель не отвлекается от дороги. Таким образом, пользование GPS-устройством во время вождения совершенно не сказывается на безопасности самого автомобилиста, его пассажиров и других участников движения.

Список источников

1. Герасимов А.А. Самоучитель КОМПАС-3D- Петербург, 2007

2. Газета "ЗАГРАНИЦА" № 09(543)

3. http://geography7.wikidot.com/scale

4. https://ru.wikipedia

5. www.listopedia.ru

Размещено на Allbest.ru