Uydu navigasyonunun önemi, navigasyondan daha fazlasıdır
Yüksek hassasiyetli deniz saati
İlk ABD navigasyon uydusu "Meridian"
GPS uydu sistemi bileşimi
Dünyanın dört büyük navigasyon sistemi
Günlük yaşamımız her zaman zamansal ve mekansal bilgilerle yakından ilgilidir. Sadece günlük yaşam değil, insanların diğer aktiviteleri de zamansal ve mekansal bilgilerle yakından ilgilidir. İstatistiklere göre, bilgilerimizin% 85'inden fazlası zaman ve mekanla ilgili, bu da zaman ve mekan bilgisinin önemini gösteriyor. Zamansal ve mekansal bilgi elde etmek için, zamansal ve uzamsal ölçütler oluşturmak ve gerçek zamanlı, sürekli ve doğru zamansal ve mekansal bilgi sağlayan teknik araçlara ve hizmet sistemlerine sahip olmak gerekir. Antik çağlardan günümüze kadar insanoğlu gayretle peşinde koşmaktadır.Son on yıllara kadar bilim ve teknolojinin gelişmesiyle, özellikle uzay teknolojisinin gelişmesiyle, insanlar nispeten ideal uydu navigasyon teknolojisi ve sistemlerine kavuşmuştur.
Sözde zaman ve uzay, esas olarak üç çağrışımı içerir: konumlandırma, navigasyon ve zamanlama. Konumlandırma, doğru iki boyutlu veya üç boyutlu konum ve yönlendirme sağlama yeteneğini ifade eder. Navigasyon, rotayı, yönü ve hızı düzeltmek için mevcut konumu ve hedef konumunu belirleyerek ve coğrafi ve çevresel bilgilere başvurarak hedefe ulaşma yeteneğini ifade eder. Zamanlama, doğru ve kesin zamanı elde etme ve sürdürme yeteneğidir.
Eski Çağlar
Eski zamanlarda, insanlar tarafından kullanılan navigasyon yöntemi, doğal olayları veya insan yapımı işaretçileri tanımlayarak rotayı yönlendirmekti. Güneş, ay ve yıldızlar, dalgalı dağlar, kaya yığınları ve çentikli ağaçlar, erken dönem insan seyahatlerinin yolu tanıması için "referans noktaları" idi. İnsan faaliyetlerinin kapsamının genişletilmesiyle birlikte, teknik yöntemler, araçlar ve seyir araçları da zenginleştirilmiştir. Ülkemizde Savaşan Devletler Dönemi gibi erken bir tarihte, yön belirtmek için "Sinan" aracı ortaya çıkmış ve pusula Kuzey Song Hanedanlığı'nda icat edilmiş, bu araçlar hızla askeri, üretim ve günlük hayata uygulanmıştır. Ming Hanedanlığı'nın erken dönemlerinde, gezgin Zheng He "Batı'ya yedi yolculuk", hazine gemisi ve filo güvenli bir şekilde ileri geri gitti ve pusula belirleyici bir rol oynadı.
Deniz çağı
Navigasyon çağında tek başına konumu bilmek yeterli değildir.İnsanlar yıldızların veya güneşin açısını ve konumunu ölçmek için usturlap ve sekstant gibi aletler, yön ve enlemi belirlemek için pusula ve diğer araçları kullanırlar. On yıllar ve iki nesil süren sıkı çalışmalardan sonra 18. yüzyılda, marangoz olan Harrison ve oğulları, nispeten doğru deniz boylamını belirlemek için yüksek hassasiyetli deniz saatleri icat edip ürettiler. O zamandan beri insanlar azimut, enlem ve boylamı ölçmek için navigasyon teknolojisine sahip oldu. Bu aşamada, esas olarak astronomik gözlemlere ve deniz saatlerine dayanır.Konum doğruluğu göreceli olarak kabadır, yaklaşık on kilometre hata ile gözlem süresi uzundur ve havadan kolaylıkla etkilenir, ancak temel navigasyon gereksinimlerini karşılamıştır.
İkinci Dünya Savaşı dönemi
20. yüzyıla girdikten sonra, sadece birkaç on yılda insanoğlu iki dünya savaşı yaşamış, tanklar, denizaltılar, uçaklar ve füzeler birbiri ardına devreye alınmış ve üç silahlı kuvvetin ortak harekat dönemine girmiştir. Bu dönemde, konumlandırma, navigasyon ve hatta zamanlama için tüm hava koşullarında, büyük ölçekli, hızlı, sürekli ve yüksek hassasiyetli operasyonlar gerektiren daha yüksek gereksinimler ortaya atıldı. Radyo da bu dönemde icat edildi. Elektromanyetik dalgaların homojen bir ortamda sabit bir hızla düz bir çizgi boyunca yayıldığını ve engellerle veya ortam değişiklikleriyle karşılaştıklarında yansıma ve kırılma özelliklerine sahip olduğunu biliyoruz. Navigasyon için radyo dalgalarını kullanmak mümkün mü? Bilim adamlarının keşfi başladı. Radyo yön bulucu, 1906'da başarıyla üretildi, 1921'de bir radyo işaretçisi ortaya çıktı ve radar, 1937'de gemilerde navigasyon aracı olarak kullanılmaya başlandı. 2. Dünya Savaşı'nın orta ve geç dönemlerinde kara tabanlı radyo seyrüsefer sistemi hızla gelişmiştir.Radyo seyrüsefer istasyonunun yaydığı sinyal ölçülerek, hareketli taşıyıcının navigasyon istasyonuna göre konumu, mesafesi ve mesafe farkı belirlenebilir, böylece hareket eden taşıyıcı ve Navigasyon istasyonları arasındaki göreceli konum ilişkisi, buna göre hareket eden taşıyıcının yerini belirlemek, gezinmek ve zamanlamak için kullanılır. Navigasyon çağı ile karşılaştırıldığında, bu dönemin navigasyon teknolojisi büyük bir sıçrama yaptı: Konumlandırma doğruluğu yaklaşık 100 ila 200 metre ve kapsama alanı 1.000 kilometreden fazla. Navigasyon teknolojisi uygulaması da karadan ve denizden gökyüzüne taşındı. Şimdiye kadar, uçak inişi için aletli iniş sistemi ve Roland-C sistemi gibi ana araç veya yardımcı araç olarak kullanılan birçok radyo navigasyon teknolojisi hala mevcuttur.
Modern navigasyon
II.Dünya Savaşı'ndan sonra insanlık nispeten barışçıl bir gelişme dönemine girdi. Bununla birlikte, stratejik caydırıcılık ve askeri uygulamalar hala navigasyon teknolojisinin sürekli gelişimini desteklemektedir. Amerika Birleşik Devletleri 1957'de stratejik füze nükleer denizaltıları geliştirmeye başladı ve Sovyetler Birliği aynı yıl ilk yapay yeryüzü uydusunu uzaya fırlattı. Bu iki ülke tarafından geliştirilen farklı ekipmanlar ilgisiz görünebilir, ancak şaşırtıcı bir şekilde birbirleriyle birleşmişlerdir. ABD nükleer denizaltıları dünya çapında devriye gezmek ve savaşmak istiyorsa, küresel, tüm hava koşullarında, sürekli ve doğru konumlandırma ve navigasyona nasıl ulaşabilirler? Kara tabanlı radyo navigasyonunun kapsamı sınırlıdır ve artık gereksinimleri karşılayamaz. Sovyet uydularının fırlatılması Amerikalılara çok iyi ilham verdi. Uydu sinyalini gözlemleme sürecinde, insanlar, konumu tam olarak bilinen bir gözlem istasyonunda, uydu yörüngesinin, uydu sinyalinin ölçülen Doppler kayması kullanılarak, aksine uydu yörüngesi biliniyorsa, uydu sinyali ölçülerek belirlenebileceğini keşfettiler. Doppler frekans kayması, alıcının yeryüzündeki konumunu belirleyebilir. Bu keşfe ve çıkarıma dayanarak, ilk nesil uydu navigasyon sistemi 1964'te doğdu. Uydu yörüngesi dünyanın meridyen çemberiyle örtüştüğü için, buna "meridyen" sistemi de denir. Bu sistem, navigasyon istasyonunu uyduya yerleştirir ve dünyanın herhangi bir yerinde ve herhangi bir iklim koşulunda konumunu bir saat içinde belirleyebilir.Doğruluk, gözlem sayısı ile ilgilidir ve doğruluk 1 ile 500 metre arasındadır.
"Meridian" sisteminin başarılı bir şekilde uygulanması, ABD donanmasında, kara ve hava kuvvetlerinde bir uydu navigasyon çılgınlığı başlattı ve ardından "Küresel Konumlandırma Sistemi" nin (GPS) inşasının temelini attı. Ayrıntılı tartışmalardan sonra, Amerika Birleşik Devletleri 1973'te GPS programını başlattı ve 1995'te tam operasyonel kapasiteye ulaştı ve devrim niteliğinde yeni bir navigasyon çağının gelişini işaret etti. GPS sisteminin ayırt edici özellikleri vardır.Küresel kapsama ve tüm hava durumu hizmetlerine ulaşmak için 24 uydu kullanır ve dinamik olarak konumlandırma, navigasyon ve zamanlama hizmetlerini gerçek zamanlı olarak on metreden santimetreye kadar tümleşik olarak sunabilir, havacılık teknolojisi ve diğerlerinin cazibesini tam olarak somutlaştırır. Navigasyon yönteminin üstünlüğü kıyaslanamaz.
