Get best of the week

Era ketika sulit tersesat

Bagaimana dunia berubah. Apakah Anda ingat novel indah Antoine de Saint-Exupery "Night Flight" dalam liriknya? Dalam cerita, pesawat pos hilang karena topan di ruang angkasa, dan di final tidak jelas apakah itu jatuh atau berhasil melakukan pendaratan darurat, dan di mana itu terjadi. Sekarang satu generasi sedang tumbuh, yang akan terkejut dengan kemungkinan tersesat, karena navigator telah mengelilingi mereka sepanjang hidup mereka. Dan situasi "di suatu tempat seseorang dalam kesulitan, dan tidak ada yang tahu tentang itu" secara bertahap menghilang juga. Kecelakaan pesawat akan direkam dengan sangat cepat melalui banyak saluran. Seorang turis yang bijaksana akan membawa serta perangkat seukuran smartphone dan dapat meminta bantuan jika ada masalah. Dan di mobil, sistem diperkenalkan yang dapat secara otomatis mengenali kecelakaan dan memanggil penyelamat sendiri,bahkan jika pengemudi dan penumpang tidak dapat melakukan ini.


- “”

Kurang dari sepuluh tahun setelah peristiwa "Night Flight", kompas radio mulai muncul semakin banyak di pesawat - antena dalam bentuk cincin memungkinkan untuk mengetahui arah ke sumber sinyal radio - stasiun khusus atau bahkan stasiun penyiaran biasa.


Lockheed Electra, antena kompas radio dalam bentuk cincin terlihat jelas dari atas, foto Christian Bramkapmp / aitliners.net

Kegagalan peralatan atau tidak memadainya kualifikasi untuk bekerja dengan peralatan bisa menjadi faktor dramatis seperti pada “Night Flight”, hilangnya pilot terkenal Amelia Earhart - on Pulau Howland, target menengah dari penerbangan keliling dunia, mendengar pesawatnya dan menerima pesan radio tentang upaya menemukan atol dan bahan bakar habis. Sisa-sisa Amelia Earhart, navigator Frederick Noonan dan pesawat belum ditemukan sejauh ini.

Antena dalam bentuk cincin juga memiliki sifat yang tidak menyenangkan - antena menunjukkan arah ke sumber sinyal, tetapi tidak dapat mengatakan apakah pesawat mendekatinya atau, sebaliknya, bergerak menjauh. Karena itu, selama Perang Dunia Kedua, seluruh awak bomber B-24 "Lady Be Good" tewas - mereka menerbangkan suar dan pensiun ke padang pasir. Ketika pesawat kehabisan bahan bakar, mereka melompat dengan parasut dan mencoba mencapai pangkalan, tidak tahu bahwa jaraknya tujuh ratus kilometer. Ironisnya, pesawat itu merencanakan dan melakukan pendaratan yang relatif lunak di atas pasir. Lima belas tahun kemudian, dia ditemukan di padang pasir. Stasiun radio tempat seseorang dapat meminta bantuan tetap utuh.


B-24 bomber, cincin antena dalam penutup hitam berbentuk drop di bagian atas

Tetapi secara umum, kompas radio ternyata menjadi alat yang sangat berguna - Anda dapat terbang di sepanjang koridor udara di antara suar, dan jika ada beberapa suar di zona pendengaran, Anda dapat menentukan posisi Anda dengan akurasi yang baik - persimpangan bantalan (arah ke suar) dari pemancar yang ditunjukkan pada peta memberi titik di mana pesawat berada. Terlepas dari semua prestasi navigasi satelit, suar masih digunakan dalam navigasi pesawat.


Peta navigasi radio dari daerah sekitar St. Petersburg, desa Ivanovo.rf

Koridor tetap di atas suar stasioner sangat bagus untuk penerbangan sipil, tetapi militer harus bertindak di wilayah musuh di mana musuh tidak akan membantu dengan suar radio, dan tujuan pembom dapat berubah setiap hari. Sudah di awal Perang Dunia II, Jerman menggunakan sistem navigasi radio yang semakin canggih untuk mengarahkan pembom mereka di London.


Sistem Knickebein, pembom terbang dalam satu balok dan menjatuhkan bom ketika mereka melintasi yang kedua, ilustrasi oleh Dahnielson / wikimedia.org

Inggris merespons dengan gangguan radio, mengganggu operasi normal sistem dengan sinyal mereka. Ironi yang terpisah adalah bahwa Reginald Victor Jones, yang memimpin pertarungan ini, mengagumi aksi unjuk rasa dan mungkin menikmati kenyataan bahwa ia menerima sumber daya dari seluruh negara untuk menipu para pilot Jerman. Akibatnya, Luftwaffe didorong oleh peperangan elektronik sehingga mereka kehilangan kepercayaan pada sistem panduan radio untuk pembom.

Setelah perang dalam penerbangan sipil untuk jarak pendek, sistem VOR / DME menjadi standar, memungkinkan Anda untuk menentukan jarak dan arah ke suar. Sistem militer bekerja dengan prinsip yang sama - TACAN barat dan RSBN Soviet / Rusia. Pemancar pesawat mengirimkan permintaan yang disampaikan oleh stasiun darat. Waktu tunda respons menentukan jarak antara pesawat dan stasiun. Untuk menentukan arah suar, antena lain digunakan: satu berputar, dan sinyalnya berjalan di sekitar cakrawala dalam lingkaran. Yang lain memancarkan sinyal omnidirectional pada saat antena pertama memancarkan arah utara. Dengan perbedaan waktu antara penerimaan sinyal pertama dan kedua di pesawat, Anda dapat menentukan sisi mana yang relatif terhadap stasiun.


Antena menggabungkan VOR / DME dan TACAN,sumber

Untuk jarak jauh, sistem OMEGA, LORAN, Seagull, dan RSDN menggunakan prinsip yang berbeda. Misalkan ada tiga pemancar radio pada jarak yang sangat jauh dari satu sama lain, secara simultan memancarkan sinyal. Karena kenyataan bahwa kecepatan cahaya terbatas, sinyal tidak akan mencapai pesawat pada saat yang sama. Mereka tidak tahu jarak ke stasiun mana pun di pesawat, tetapi mereka tahu perbedaan waktu menerima sinyal dan, oleh karena itu, perbedaan jarak ke stasiun. Mengetahui perbedaan jarak antara kedua stasiun memberikan hiperbola. Tiga stasiun memungkinkan Anda untuk membangun dua hiperbola, persimpangan yang memberikan dua kemungkinan titik di mana pesawat bisa berada. Misalnya, jika kita tahu bahwa jaraknya 480 km lebih dekat ke Moskow daripada ke St Petersburg, maka kita dapat berada di Dnieper (sebelumnya Dnepropetrovsk) dan di Ufa. Dan jika kita 50 km lebih jauh ke Moskow daripada ke Omsk, maka kita bisa berada di Ufa atau Perm.Kombinasi kondisi akan memberikan Ufa, dari mana saya menulis teks ini.


Ilustrasi Cosmia Nebula / wikimedia.org

Prinsip ini disebut "navigasi hiperbolik" dan pertama kali digunakan dalam sistem Bahasa Inggris Gee untuk mengarahkan pembom Inggris ke kota-kota Jerman. Kesulitan utama adalah sinkronisasi pemancar berbasis darat yang jauh jarak jauh, tetapi dengan munculnya jam atom, masalah itu umumnya diselesaikan pada 1960-an. Untuk memastikan operasi jarak jauh, gelombang panjang digunakan, sehingga sistem antena sangat tinggi.


Antena sistem OMEGA di Jepang, yang pernah menjadi gedung tertinggi di negara ini, foto Kementerian Pertanahan, Infrastruktur, Transportasi dan Pariwisata Jepang / wikimedia.org

Awal zaman ruang membangkitkan minat dalam navigasi satelit. Karyawan Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins, William Guyr dan George Weifenbach, menerima sinyal dari satelit pertama, menemukan bahwa mereka dapat menghitung orbitnya dengan mengukur pergeseran Doppler dari sinyalnya. Efek Doppler - perubahan frekuensi sinyal dari sumber bergerak - ketika satelit mendekati laboratorium, itu meningkat, ketika pindah jauh - itu menurun.



Mengetahui orbit satelit, dimungkinkan untuk memecahkan masalah terbalik - untuk menentukan posisinya dengan pergeseran Doppler dari sinyal satelit. Jadi sistem navigasi Transit lahir. Satelit pertama dicoba dimasukkan ke orbit pada tahun 1959 (tidak berhasil), yang kedua diluncurkan pada bulan April 1960 dan pada tahun yang sama pengujian pertama berhasil dilakukan. Sistem ini ditugaskan pada tahun 1964.


Satelit Transit 5-A di United States National Aeronautics and Astronautics Museum

Lima satelit di lima pesawat dalam orbit kutub dengan ketinggian 1.100 km memberikan cakupan global. Biasanya di ruang angkasa ada sepuluh satelit, satu cadangan untuk setiap pesawat. Tugas menentukan posisi seseorang adalah tidak sepele, membutuhkan sejumlah besar perhitungan matematis, dan untuk akurasi yang lebih besar diperlukan imobilitas pembawa. Sebagai contoh, untuk kapal selam Amerika perlu mengembangkan komputer khusus AN / UYK-1, disegel dan dibuat sedemikian rupa sehingga dapat diseret ke dalam lubang palka.


Iklan komputer dari pabrikan

Karena orbit satelit berubah dari waktu ke waktu, itu mentransmisikan tidak hanya waktu saat ini, tetapi juga elemen orbitnya, yang diunduh dari stasiun komunikasi dua kali sehari. Stasiun darat di dekat kutub, mengetahui posisi mereka, secara konstan mengukur orbit satelit dan mengirimi mereka parameter orbit, yang kemudian digunakan untuk memecahkan masalah terbalik bagi pengguna sistem.

Tapi semua kesulitan terbayar dengan peluang yang didapat - kapal selam itu maju antena hanya dua menit, menangkap sinyal satelit dan bisa menentukan lokasinya dengan akurasi 100 meter. Segera, sistem Transit tersedia untuk penggunaan sipil, dan tidak hanya membantu banyak pelaut, tetapi juga memungkinkan untuk memecahkan masalah yang agak tidak biasa, misalnya, dengan rata-rata banyak pengukuran, ketinggian Gunung Everest disesuaikan.

Di Uni Soviet, sistem navigasi dan komunikasi Topan dibuat dengan Cicada versi sipil, yang beroperasi dengan prinsip yang sama dan terdiri dari 6 satelit. Transit berhenti bekerja pada tahun 1996, satelit terakhir dari sistem Cyclone masuk ke orbit pada tahun 2010.

Tentu saja, Transit dan analognya bukan tanpa kekurangan - hanya lima satelit berarti bahwa di daerah khatulistiwa satelit harus menunggu beberapa jam, pada pertengahan garis lintang harapan dikurangi menjadi 1-2 jam. Dan keakuratan 100 meter dengan cepat ingin ditingkatkan. Sudah pada tahun 1973, Amerika Serikat memulai proyek sistem navigasi GPS baru, prototipe pertama yang masuk ke orbit pada tahun 1978. Sistem baru menggunakan modifikasi dari pendekatan yang sudah Anda ketahui.

Ingat navigasi hiperbolik? GPS dan analog menerapkan prinsip yang sama. Semua satelit menyiarkan waktu dan parameter tepat dari orbitnya. Karena kenyataan bahwa kecepatan cahaya terbatas, perangko waktu tidak datang kepada pengguna secara bersamaan. Pengguna tidak memiliki jam atom yang disinkronkan dengan satelit, jadi dia hanya tahu perbedaan antara pembacaan, tetapi ini sudah cukup. Sebuah sinyal dari tiga satelit memungkinkan Anda membangun dua hiperboloid di ruang angkasa, yang persimpangannya akan memberikan hiperbola yang menyentuh permukaan bola bumi pada dua titik, satu akan menjadi lokasi yang benar, dan yang kedua akan sangat salah sehingga akan mudah jatuh.


Ilustrasi Universitas Teknis Munich

Jika Anda menambahkan satelit keempat, maka ketiga hiperboloid berpotongan di satu titik dan juga akan menentukan ketinggian di atas permukaan. Dan setiap satelit tambahan akan memberikan hiperboloid baru, yang akan meningkatkan akurasi. 24 satelit di tiga pesawat memberikan ketersediaan sistem sepanjang waktu.

Sistem navigasi modern lainnya bekerja dengan prinsip yang sama: GLONASS Rusia, Galileo Eropa. Beidou Tiongkok memiliki prinsip yang sama, tetapi satelitnya terletak di orbit ketinggian yang berbeda. Dan kisah yang paling dramatis adalah, tanpa keraguan, GLONASS Rusia.

Pengembangan sistem dimulai pada tahun 1976, dan perangkat pertama masuk ke orbit pada tahun 1982. Pertama, seri kecil diluncurkan - 10, 9, 12 satelit, dan sejak tahun 1988 penyebaran penuh kelompok dimulai dalam seri besar di mana 56 satelit diproduksi.


"Berita Kosmonautika", 1999, No. 2

Pada awal 90-an, 12 satelit yang bekerja telah memungkinkan penggunaan sistem yang terbatas, dan penyebaran penuh selesai pada 1995. Sayangnya, di tengah masalah ekonomi, kelompok itu mulai menurun. Masa pakai perangkat yang relatif singkat dan peluncuran langka - setelah 1995 ada satu peluncuran dengan tiga satelit pada tahun 1998 dan 2000, mengarah pada fakta bahwa pada tahun 2001 hanya ada 6 perangkat operasional. Tetapi dari awal nol, kebangkitan kelompok dimulai. Pada tahun 2003, kendaraan generasi kedua pertama, GLONASS-M, menuju orbit, perbedaan yang paling penting adalah peningkatan masa pakai.


GLONASS-M, foto oleh Bin im Garten / wikimedia.org

Solusi teknis yang diterapkan berhasil, dan hari ini satelit tertua dari satelit yang bekerja diluncurkan pada 2007 dan melampaui setengah masa garansi. Tetapi hari ini, konstelasi menghadapi tantangan baru. Awalnya direncanakan bahwa generasi kedua akan digantikan oleh generasi ketiga, "GLONASS-K", yang akan beralih ke platform tanpa tekanan yang menjanjikan daya tahan lebih besar. Tetapi satelit menggunakan komponen impor, yang menjadi tidak dapat diakses setelah rumitnya situasi politik pada tahun 2014. Dan pada akhirnya, diputuskan untuk beralih ke jenis yang dimodifikasi, "GLONASS-K2", menggunakan komponen domestik. Sekarang rasi bintang sedang melalui tahap dramatis, ketika satelit generasi kedua yang rusak harus diganti oleh yang sudah diproduksi dan disimpan, dan produksi modifikasi baru diluncurkan secara paralel.


GLONASS-K2, image USSR BOY / wikimedia.org

Sejauh ini, segalanya berjalan baik - cadangan GLONASS-M hampir berakhir - perangkat kedua dari belakang akan masuk ke orbit pada bulan Maret, yang terakhir kemungkinan besar tahun ini. "GLONASS-K" memiliki 9 stok, yang mana salah satunya akan terbang pada bulan Mei. Dan "-K2" pertama dapat diluncurkan pada awal 2021.

Untuk pengguna sipil, bahkan skenario terburuk tidak menjadi masalah - empat sistem navigasi global berarti bahwa navigator akan selalu melihat satelit dan dapat menentukan posisi mereka. Dan tidak hanya sistem navigasi yang dapat membantu dalam berbagai kasus. Di Eropa mulai 2018 dan Federasi Rusia mulai 2015, mobil baru wajib menginstal sistem yang mengenali kecelakaan dan secara otomatis mentransfer panggilan ke layanan darurat - eCall dan ERA-GLONASS.

Kedua sistem tersebut kompatibel dan bekerja dengan prinsip yang sama: sensor di dalam mobil merekam fakta kecelakaan - penyebaran airbag, deformasi tubuh, dll., Menentukan tingkat kecelakaan dan koordinat kejadian menggunakan sistem navigasi satelit dan mengirim pesan ke layanan penyelamatan melalui jaringan seluler. Menurut informasi pada akhir 2019, lebih dari 4,6 juta kendaraan dilengkapi dengan ERA-GLONASS di Rusia, sekitar 36 ribu panggilan direkam per tahun, 17 ribu di antaranya dalam mode otomatis. Menurut para ahli, sistem ini menghemat 3-4 ribu orang per tahun.

Inilah yang tampak seperti perangkat ERA-GLONASS yang diproduksi oleh NPP ITELMA:

gambar

Lebih dari 30% dari semua mobil Rusia dilengkapi dengan perangkat yang dirakit di ITELMA. Sistem ERA-GLONASS menjalani siklus penuh di perusahaan: kami membuat arsitektur, mengembangkan perangkat lunak, membuat prototipe, mengujinya dan setelah tes yang berhasil kami mengintegrasikan modul ke dalam mobil sebelum meninggalkan konveyor pabrik.

gambar

Direktorat Telematika bertanggung jawab untuk pengembangan sistem tanggap darurat ERA-GLONASS dan proyek berbasis IoT di perusahaan, ia menawarkan beberapa lowongan untuk programmer dan pengembang .


gambar

Tentang ITELMA
- automotive . 2500 , 650 .

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

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

Baca lebih banyak artikel bermanfaat:

More articles:


All Articles