Get best of the week

عصر عندما يكون من الصعب أن تضيع

كيف تغير العالم. هل تتذكر رواية أنطوان دي سانت اكسوبيري الرائعة "رحلة ليلية" في كلماتها الغنائية؟ في القصة ، فقدت الطائرة البريدية بسبب الإعصار في الفضاء ، وفي النهاية لم يتضح ما إذا كانت تحطمت أو تمكنت من الهبوط الاضطراري ، وأين حدث ذلك. الآن ينمو جيل ، والذي سيفاجأ بإمكانية الضياع ، لأن الملاحين أحاطوهم طوال حياتهم. والوضع "في مكان ما شخص ما في مشكلة ، ولا أحد يعرف عنه" يختفي تدريجياً أيضًا. سيتم تسجيل حادث تحطم طائرة بسرعة كبيرة من خلال العديد من القنوات. سيحضر السائح الحكيم جهازًا بحجم الهاتف الذكي ويكون قادرًا على طلب المساعدة في حالة حدوث مشاكل. وفي السيارات ، يتم إدخال أنظمة قادرة على التعرف تلقائيًا على حادث واستدعاء رجال الإنقاذ من تلقاء أنفسهم ،حتى لو كان السائق والركاب غير قادرين على القيام بذلك.


- “”

بعد أقل من عشر سنوات على أحداث "الرحلة الليلية" ، بدأت البوصلة الراديوية بالظهور أكثر فأكثر على الطائرات - هوائي على شكل حلقة جعل من الممكن معرفة اتجاه مصدر الإشارة اللاسلكية - محطة خاصة أو حتى محطة بث عادية.


Lockheed Electra ، هوائي البوصلة الراديوية على شكل حلقة يمكن رؤيته بوضوح من الأعلى ، الصورة Christian Bramkapmp / aitliners.net

يمكن أن يصبح فشل المعدات أو عدم كفاية التأهيل للعمل مع المعدات عوامل دراماتيكية كما هو الحال في "رحلة ليلية" ، اختفاء الطيار الشهير أميليا إيرهارت - في سمعت جزيرة هاولاند ، الهدف المتوسط ​​لرحلة حول العالم ، طائرتها واستقبلت رسائل إذاعية حول محاولات العثور على الجزيرة المرجانية ونفاد الوقود. ولم يتم العثور على بقايا أميليا إيرهارت والملاح فريدريك نونان والطائرة حتى الآن.

كان للهوائي على شكل حلقة أيضًا خاصية غير سارة - فقد أظهرت الاتجاه إلى مصدر الإشارة ، لكنها لم تستطع تحديد ما إذا كانت الطائرة تقترب منه أو ، على العكس ، كانت تتحرك بعيدًا. وبسبب هذا ، خلال الحرب العالمية الثانية ، مات طاقم مفجر B-24 "Lady Be Good" بالكامل - طاروا منارة وتقاعدوا في الصحراء. عندما نفد وقود الطائرة ، قفزوا بمظلة وحاولوا الوصول إلى القاعدة ، دون أن يعلموا أنها كانت سبعمائة كيلومتر. ومن المفارقات ، أن الطائرة خططت وهبطت على الرمال بشكل نسبي نسبيًا. بعد خمسة عشر عامًا ، عُثر عليه في الصحراء. ظلت المحطة الإذاعية التي يمكن من خلالها طلب المساعدة سليمة.


قاذفة B-24 ، حلقة هوائي في غطاء أسود على شكل قطرة في الأعلى

ولكن بشكل عام ، تبين أن البوصلة اللاسلكية جهاز مفيد للغاية - يمكنك الطيران على طول الممرات الهوائية بين المنارات ، وإذا كان هناك العديد من المنارات في منطقة السمع ، يمكنك تحديد موضعك بدقة جيدة - تقاطع المحامل (الاتجاهات إلى المنارة) من أجهزة الإرسال المشار إليها على الخريطة يعطي النقطة التي تقع فيها الطائرة. على الرغم من كل إنجازات الملاحة عبر الأقمار الصناعية ، لا تزال المنارات مستخدمة في الملاحة الجوية.


راديو الملاحة خريطة المنطقة المحيطة سانت بطرسبرغ ، قرية Ivanovo.rf

تعتبر الممرات الثابتة فوق المنارات الثابتة رائعة للطيران المدني ، ولكن سيتعين على الجيش العمل على أراضي العدو حيث لن يساعد العدو في منارات الراديو ، ويمكن أن يتغير هدف القاذفات كل يوم. بالفعل في بداية الحرب العالمية الثانية ، استخدم الألمان أنظمة الملاحة الراديوية المعقدة بشكل متزايد لتوجيه قاذفاتهم في لندن.


نظام Knickebein ، تطير القاذفات في شعاع واحد وتسقط القنابل عندما تعبر الثانية ، التوضيح بقلم Dahnielson / wikimedia.org

استجاب البريطانيون بتداخل لاسلكي ، مما عطل التشغيل الطبيعي للأنظمة بإشاراتهم. المفارقة المنفصلة هي أن ريجينالد فيكتور جونز ، الذي قاد هذه المعركة ، كان يعشق المسيرات وربما استمتع بحقيقة أنه تلقى موارد بلد بأكمله لخداع الطيارين الألمان. نتيجة لذلك ، كانت Luftwaffe مدفوعة بالحرب الإلكترونية لدرجة أنها فقدت كل الثقة في أنظمة التوجيه اللاسلكي للقاذفات.

بعد الحرب في الطيران المدني على المدى القصير ، أصبح نظام VOR / DME قياسيًا ، مما يسمح لك بتحديد المسافة والاتجاه إلى المنارة. تعمل الأنظمة العسكرية على مبدأ مماثل - TACAN الغربي و RSBN السوفياتي / الروسي. يرسل مرسل الطائرة طلبًا يتم ترحيله من قبل محطة أرضية. يحدد وقت تأخير الاستجابة المسافة بين الطائرة والمحطة. لتحديد اتجاه المنارة ، يتم استخدام هوائيات أخرى: يدور أحدها ، وتعمل إشارته حول الأفق في دائرة. يصدر الآخر إشارة شاملة الاتجاهات في الوقت الذي ينبعث فيه الهوائي الأول في الاتجاه الشمالي. بفارق زمني بين استقبال الإشارات الأولى والثانية على متن الطائرة ، يمكنك تحديد أي جانب يتعلق بالمحطة.


هوائي يجمع بين VOR / DME و TACAN ،مصدر

بالنسبة للمسافات الطويلة ، استخدمت أنظمة OMEGA و LORAN و Seagull و RSDN مبدأ مختلفًا. افترض أن هناك ثلاثة أجهزة إرسال راديو على مسافة كبيرة من بعضها البعض ، تنبعث منها إشارة بشكل متزامن. نظرًا لحقيقة أن سرعة الضوء محدودة ، فلن تصل الإشارات إلى الطائرة في نفس الوقت. لا يعرفون المسافة إلى أي محطة على متن الطائرة ، لكنهم يعرفون الفرق في وقت استقبال الإشارة ، وبالتالي الفرق في المسافات إلى المحطات. معرفة الفرق في المسافة بين المحطتين يعطي مفرطة. تسمح لك ثلاث محطات ببناء نوعين من القطع الزائد ، حيث يعطي تقاطع نقطتين ممكنتين يمكن للطائرة أن تكون فيهما. على سبيل المثال ، إذا كنا نعرف أنها أقرب إلى موسكو من 480 كيلومترًا من سانت بطرسبرغ ، فيمكننا أن نكون في دنيبر (دنيبروبيتروفسك سابقًا) وفي أوفا. وإذا كنا على مسافة 50 كم من موسكو أكثر من أومسك ، فيمكننا أن نكون في أوفا أو بيرم.مزيج من الشروط سيعطي أوفا ، وأنا أكتب هذا النص.


Illustration Cosmia Nebula / wikimedia.org

يسمى هذا المبدأ "التنقل الزائدي" وقد استخدم لأول مرة في نظام Gee English لتوجيه القاذفات البريطانية إلى المدن الألمانية. تتمثل الصعوبة الرئيسية في تزامن أجهزة الإرسال الأرضية البعيدة لمسافات طويلة ، ولكن مع ظهور الساعات الذرية ، تم حل المشكلة بشكل عام في الستينيات. لضمان التشغيل على مسافات طويلة ، تم استخدام موجات طويلة ، لذلك كانت أنظمة الهوائي عالية جدًا.


هوائي لنظام OMEGA في اليابان ، الذي كان أعلى مبنى في البلاد ، صورة لوزارة الأراضي والبنية التحتية والنقل والسياحة في اليابان / wikimedia.org

أثار بداية عصر الفضاء الاهتمام بالملاحة الساتلية. وجد موظفو مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، ويليام غور وجورج ويفينباخ ، الذين يتلقون إشارات من القمر الصناعي الأول ، أنه يمكنهم حساب مداره من خلال قياس تحول دوبلر لإشارته. تأثير دوبلر - تغير في تردد إشارة من مصدر متحرك - عندما كان القمر الصناعي يقترب من المختبر ، ازداد ، عندما ابتعد - انخفض.



من خلال معرفة مدار القمر الصناعي ، كان من الممكن حل المشكلة العكسية - لتحديد موقعه عن طريق إزاحة دوبلر لإشارة القمر الصناعي. لذلك ولد نظام الملاحة العابر. حاول القمر الصناعي الأول وضعه في مدار عام 1959 (دون جدوى) ، والثاني تم إطلاقه في أبريل 1960 وفي نفس العام تم تنفيذ الاختبارات الأولى بنجاح. تم تشغيل النظام في عام 1964.


القمر الصناعي Transit 5-A في المتحف الوطني للملاحة الجوية والفضائية بالولايات المتحدة

أعطت خمسة أقمار صناعية في خمس طائرات في مدارات قطبية بارتفاع 1100 كيلومتر تغطية عالمية. عادة في الفضاء كان هناك عشرة أقمار صناعية ، قطعة واحدة لكل طائرة. كانت مهمة تحديد موقف المرء غير تافهة ، وتطلبت عددًا كبيرًا من الحسابات الرياضية ، ولمزيد من الدقة ، تطلبت الجمود في الناقل. على سبيل المثال ، بالنسبة للغواصات الأمريكية ، كان من الضروري تطوير جهاز كمبيوتر خاص AN / UYK-1 ، مختوم ومصنوع في مثل هذا الشكل الذي يمكن سحبه إلى الفتحة.


إعلانات الكمبيوتر من الشركة المصنعة

نظرًا لتغير مدار القمر الصناعي بمرور الوقت ، فإنه لا ينقل الوقت الحالي فحسب ، بل أيضًا عناصر مداره ، والتي يتم تنزيلها من محطات الاتصال مرتين يوميًا. وقامت المحطات الأرضية القريبة من القطبين ، ومعرفة موقعها ، بقياس مدارات السواتل باستمرار وترسل لها معلمات المدارات ، والتي تم استخدامها بعد ذلك لحل المشكلة العكسية لمستخدمي النظام.

لكن كل الصعوبات أثمرت مع الفرص المكتسبة - قامت الغواصة بتطوير الهوائي لمدة دقيقتين فقط ، والتقطت إشارات الأقمار الصناعية ويمكن أن تحدد موقعها بدقة 100 متر. قريبًا ، تم توفير نظام Transit للاستخدام المدني ، ولم يساعد فقط العديد من البحارة ، ولكنه أيضًا جعل من الممكن حل المشكلات غير العادية إلى حد ما ، على سبيل المثال ، من خلال متوسط ​​العديد من القياسات ، تم تعديل ارتفاع جبل إيفرست.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إنشاء نظام الملاحة والاتصالات في الإعصار باستخدام الإصدار المدني من الزيز ، يعمل على مبدأ مماثل ويتكون من 6 أقمار صناعية. توقف Transit عن العمل في عام 1996 ، ودخل آخر قمر صناعي لنظام Cyclone إلى المدار في عام 2010.

بالطبع ، لم يكن Transit ونظائره بدون عيوب - فقط خمسة أقمار صناعية تعني أنه في المنطقة الاستوائية سيتعين على القمر الصناعي الانتظار لعدة ساعات عند خطوط العرض الوسطى تم تخفيض التوقعات إلى ساعة إلى ساعتين. ودقة 100 متر أرادت التحسين بسرعة. بالفعل في عام 1973 ، بدأت الولايات المتحدة مشروع نظام ملاحة GPS جديد ، ذهب النموذج الأول منه إلى المدار في عام 1978. استخدم النظام الجديد تعديلاً للنهج الذي كنت تعرفه بالفعل.

تذكر التنقل الزائدي؟ يقوم النظام العالمي لتحديد المواقع والنظير بتنفيذ نفس المبدأ. تبث جميع الأقمار الصناعية الوقت والمعلمات الدقيقة لمدارها. نظرًا لحقيقة أن سرعة الضوء محدودة ، لا تأتي الطوابع الزمنية للمستخدم في نفس الوقت. لا يمتلك المستخدم ساعة ذرية متزامنة مع الأقمار الصناعية ، لذلك فهو يعرف فقط الفرق بين القراءات ، ولكن هذا يكفي. تسمح لك الإشارة من ثلاثة أقمار صناعية ببناء اثنين من القطع الزائد في الفضاء ، حيث سيعطي تقاطعها مساحة مفرطة تلمس سطح الكرة الأرضية عند نقطتين ، أحدهما سيكون الموقع الصحيح ، والثاني سيكون غير صحيح بحيث سيكون من السهل إسقاطه.


رسم توضيحي لجامعة ميونيخ التقنية

إذا قمت بإضافة قمر صناعي رابع ، فإن الثلاثة الزائدية تتقاطع عند نقطة واحدة وستحدد أيضًا الارتفاع فوق السطح. وسيعطي كل قمر صناعي إضافي سوائل زائدة جديدة ، مما سيزيد من الدقة. 24 قمرًا صناعيًا في ثلاث طائرات توفر توفر النظام على مدار الساعة.

تعمل أنظمة الملاحة الحديثة الأخرى على مبدأ مماثل: الروسية GLONASS ، European Galileo. بيدو الصينية لها نفس المبدأ ، لكن الأقمار الصناعية تقع في مدارات ذات ارتفاعات مختلفة. والقصة الأكثر إثارة هي بلا شك GLONASS الروسية.

بدأ تطوير النظام في عام 1976 ، ودخل الجهاز الأول إلى المدار في عام 1982. أولاً ، تم إطلاق سلسلة صغيرة - 10 ، 9 ، 12 قمرًا صناعيًا ، ومنذ عام 1988 بدأ النشر الكامل للكوكبة في سلسلة كبيرة ، حيث تم إنتاج 56 قمرًا صناعيًا.


"Cosmonautics News" ، 1999 ، رقم 2

في أوائل التسعينات ، سمح بالفعل 12 ساتلاً عاملاً بالاستخدام المحدود للنظام ، وتم الانتهاء من النشر الكامل في عام 1995. للأسف ، وسط المشاكل الاقتصادية ، بدأت المجموعة في التدهور. العمر القصير نسبيًا للأجهزة وعمليات الإطلاق النادرة - بعد عام 1995 كان هناك إطلاق واحد مع ثلاثة أقمار صناعية في 1998 و 2000 ، أدى إلى حقيقة أنه في عام 2001 كان هناك 6 أجهزة تشغيلية فقط. ولكن منذ بداية الصفر ، بدأ إحياء المجموعة. في عام 2003 ، دخلت أول مركبة من الجيل الثاني ، GLONASS-M ، إلى المدار ، وكان أهم فرق هو زيادة العمر.


GLONASS-M ، تصوير بن إيم جارتن / wikimedia.org

كانت الحلول التقنية التطبيقية ناجحة ، واليوم تم إطلاق أقدم الأقمار الصناعية العاملة في عام 2007 وتجاوزت فترة الضمان إلى النصف. لكن اليوم ، تواجه الكوكبة تحديًا جديدًا. كان من المخطط أصلاً أن يتم استبدال الجيل الثاني بالجيل الثالث ، "GLONASS-K" ، والذي سيتحول إلى منصة غير مضغوطة تعد بمتانة أكبر. لكن الأقمار الصناعية استخدمت المكونات المستوردة ، والتي أصبح يتعذر الوصول إليها بعد تعقيد الوضع السياسي في عام 2014. وفي النهاية ، تقرر التحول إلى النوع المعدل "GLONASS-K2" باستخدام المكونات المحلية. تمر الكوكبة الآن بمرحلة دراماتيكية ، حيث سيتعين استبدال الجيل الثاني من الأقمار الصناعية الخارجة عن النظام بأخرى تم تصنيعها وتخزينها بالفعل ، ويتم إطلاق إنتاج تعديل جديد بالتوازي.


GLONASS-K2 ، image USSR BOY / wikimedia.org

حتى الآن ، الأمور تسير على ما يرام - احتياطي GLONASS-M قد انتهى تقريبًا - سيذهب الجهاز قبل الأخير إلى المدار في مارس ، وآخرها على الأرجح هذا العام. "GLONASS-K" لديها 9 مخزون ، واحد منها سيطير في مايو. ويمكن إطلاق أول "-K2" في وقت مبكر من عام 2021.

بالنسبة للمستخدمين المدنيين ، حتى أسوأ السيناريوهات لا توجد مشكلة - أربعة أنظمة ملاحة عالمية تعني أن الملاحين سيشاهدون الأقمار الصناعية دائمًا وسيكونون قادرين على تحديد موقعهم. وليس فقط أنظمة الملاحة يمكن أن تساعد في مجموعة متنوعة من الحالات. في أوروبا اعتبارًا من عام 2018 والاتحاد الروسي اعتبارًا من عام 2015 ، يلزم على السيارات الجديدة تثبيت نظام يتعرف على حادث ما وينقل تلقائيًا مكالمة إلى خدمات الطوارئ - eCall و ERA-GLONASS.

كلا النظامين متوافقان ويعملان على نفس المبدأ: أجهزة الاستشعار في السيارة تسجل حقيقة الحادث - نشر الوسائد الهوائية وتشوه الجسم ، وما إلى ذلك ، وتحديد درجة الحادث وإحداثيات الحادث باستخدام أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية وإرسال رسالة إلى خدمات الإنقاذ عبر الشبكات الخلوية. وفقًا للمعلومات الواردة في نهاية عام 2019 ، تم تجهيز أكثر من 4.6 مليون مركبة بنظام ERA-GLONASS في روسيا ، وتم تسجيل حوالي 36 ألف مكالمة سنويًا ، 17 ألفًا منها في الوضع التلقائي. وفقا للخبراء ، ينقذ النظام 3-4 آلاف شخص سنويا.

هذا ما يبدو عليه جهاز ERA-GLONASS الذي تم تصنيعه بواسطة NPP ITELMA:

صورة

تم تجهيز أكثر من 30 ٪ من جميع السيارات الروسية بأجهزة مجمعة في ITELMA. تمر أنظمة ERA-GLONASS بدورة كاملة في المؤسسة: فنحن ننشئ بنية ، ونطور برمجيات ، ونصنع نموذجًا أوليًا ، ونختبرها ، وبعد الاختبارات الناجحة ندمج الوحدة في السيارة قبل أن تغادر ناقل المصنع.

صورة

مديرية المعلوماتية مسؤولة عن تطوير أنظمة الاستجابة للطوارئ ERA-GLONASS والمشاريع القائمة على إنترنت الأشياء في المؤسسة ، وهي تقدم العديد من الوظائف الشاغرة للمبرمجين والمطورين .


صورة

حول ITELMA
- automotive . 2500 , 650 .

, , . ( 30, ), -, -, - (DSP-) .

, . , , , . , automotive. , , .

اقرأ المزيد من المقالات المفيدة:

More articles:


All Articles