Введение

Термин навигация (лат. navigation, от лат. navigo — плыву на судне) в течение длительного времени означал совокупность следующих значений: мореплавание, судоходство; период времени в году, когда по местным климатическим условиям возможно судоходство; основной раздел судовождения.

В XX веке, с развитием науки и техники, появлением воздушных судов, космических кораблей — новых объектов навигации, появились новые смысловые значения термина. Теперь, в общем смысле, навигация — процесс управления некоторым объектом (имеющим собственные методы передвижения) в определенном пространстве передвижения. Различают несколько видов навигации: автомобильная (дорожная), астрономическая, воздушная,  космическая, морская, спутниковая, подземная, инерциальная, информационная, био- и радионавигация (ru.wikipedia.org).

При решении различных задач народного хозяйства наиболее часто используется спутниковая навигация.Это комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Основными элементами спутниковой системы навигации являются: орбитальная группировка, включающая 2…30 спутников, излучающих специальные радиосигналы; наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах; приемное клиентское оборудование («спутниковых навигаторов»), используемое для определения координат. Кроме того, в системе может присутствовать информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

Принцип работы спутниковых систем навигации основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приемник до начала измерений. Обычно приемник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и, если он не устарел, — мгновенно использует его. Каждый спутник передает в своем сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Метод измерения расстояния от спутника до антенны приемника основан на определенности скорости распространения радиоволн. Для осуществления возможности измерения времени распространения радиосигнала каждый спутник навигационной системы излучает сигналы точного времени, в составе своего сигнала используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе спутникового приемника его часы синхронизируются с системным временем и при дальнейшем приеме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приема сигнала. Располагая этой информацией, навигационный приемник вычисляет координаты антенны. Для получения информации о скорости большинство навигационных приемников используют эффект Доплера. Дополнительно накапливая и обрабатывая эти данные за определенный промежуток времени, становится возможным вычислить такие параметры движения, как скорость (текущую, максимальную, среднюю), пройденный путь и т. д.

В настоящее время работают или готовятся к развертыванию следующие системы спутниковой навигации:

- NAVSTAR  илиGPS- глобальная система позиционирования, принадлежащая министерству обороны США. Единственная полностью работающая спутниковая навигационная система;

- ГЛОНАСС: ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система— российская спутниковая система навигации, предназначенная для определения с помощью портативных носимых спутниковых приборов-навигаторов местоположения и скорости движения морских, воздушных и сухопутных объектов, в том числе и людей с точностью до метра. Принадлежит министерству обороны России. Является попыткой восстановить функционировавшую с 1982 г. советскую систему навигации. Находится на этапе повторного развертывания спутниковой группировки;

- БЭЙДОУ: развертываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS(Global navigation satellite system- Глобальная Навигационная Спутниковая Система), предназначенная для использования только в этой стране. Особенность — небольшое число спутников, находящихся на геостационарной орбите;

- GALILEO:европейский проект спутниковой системы навигации, находящийся на этапе создания спутниковой группировки. Европейская система предназначена для решения навигационных задач для любых подвижных объектов с точностью <1 м.

- IRNSS -индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Первый спутник был запущен в 2008 г.

Кроме навигации координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях народного хозяйства:

• геодезия: определяются точные координаты точек и границы земельных участков;
• картография: системы навигации используется в гражданской и военной картографии;
• навигация морская и дорожная;
• спутниковый мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением;
• сотовая связь: мобильные телефоны с GPS могут помочь в определении местонахождения человека;
• тектоника: наблюдения движений и колебаний плит;
• активный отдых: разные игры, где применяются системы навигации, например, геокэшинги др.
• геотегинг: информация, например фотографии, "привязываются" к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приемникам

В 2008 г. был презентован первый в России действующий навигационный ошейник-трекер для домашних животных на базе ГЛОНАСС. Ошейник был разработан компанией «М2М телематика» по поручению ФГУП «РНИИ КП» и подарен В.В.Путину для его лабрадора Кони.

В очередном номере журнала представлены статьи, описывающие применения навигационных систем в различных отраслях:

- в сельском хозяйстве (авт. Таркивский В.Е.; Киселев А. А.; Архипов В.С.);

- на транспорте и в дорожном хозяйстве (авт. Образцов С.А.; Репин Ю.А. и др.;Шульгин Г. К.);

- в ЖКХ (ОАО «РИРВ»).

Отдельно отметим статью Терешкова В. М., описывающую программный комплекс полунатурного моделирования показаний датчиков авиационных бесплатформенных инерциально-спутниковых навигационных систем. Пути повышения точности позиционирования предложены в работах авт. Плюснин Е. А.; Репин Ю.А. и др.