重力导航作为未来的工具
存在几种类型的导航系统,并且在操作原理和测量精度方面有所不同,它们已被广泛使用。 将来,可能会有一个全新的系统投入运行,该系统根据地球重力场(GPZ)的特征计算坐标。 可以预期,这种确定位置的方法将特别准确-同时复杂度很高。
透视方向
发达的太空小组的存在和所有基本技术的改进为世界科学开辟了新的机遇。 特别地,用于测量行星和其表面上的物体的物理场的高精度仪器的存在使得可以编译适用于各种领域的各种详细模型。
在过去的几年中,我们在国内外进行了所谓的方向研究。 引力导航系统。 进行了必要的工作,正在收集新数据,进行处理以备将来使用。 新导航系统的基本原理已经确定,其创建过程仍在继续。
在俄罗斯,一些组织正在朝这个方向努力。 特别是,来自Rosstandart的全俄物理技术与无线电工程测量研究所(VNIIFTRI)致力于创建用于收集数据和处理有关加气站的信息的技术,以创建新的导航辅助设备。
前几天出现了有关重力导航的最新报道。 Zvezda周刊参考Rosstandart的领导,写了关于一个有前途的项目的继续工作和收到新成果的文章。 他们还回顾了新技术及其应用的好处。
测量与计算
引力导航的概念基于这样一个事实,即在行星表面(或其上方)不同点的GEA参数略有不同。 地球不是理想的球或椭球; 其表面具有复杂的浮雕,地壳的厚度由不同的材料组成。 所有这些都会影响表面及其附近的重力参数。 通常,实际值与给定点的计算值不同,这称为重力异常。 另外,由于多种因素,在不同点观察到不同的离心力。
该概念可通过进一步处理在不同点测量GPZ参数和离心力。 生成的重量地图可以输入到导航设备的内存中,并用于计算。 根据GEA上的数据,可以对惯性或卫星导航系统进行校正。 在这种情况下,整个复杂系统的总误差将减少至厘米。 此外,根据GPZ数据进行校正的ANN具有最高的抗噪能力。
观察表明,GPZ是导航系统的相当可靠的“标准”。 重力场的变化率远低于磁场的变化率,并且GPZ数据可以使用数十年,而不会显着降低计算精度。 但是,地震和其他过程可能会改变天然气处理厂的状态,并需要更新地图。
实际措施
根据最近的报道,一年多来,俄罗斯科学家们和他们的外国同事一样,一直在收集数据,寻找引力异常并编制重力图。 飞机和卫星上的专用设备可在许多点上测量场的值,并将其传输到地面计算中心。 这项工作的结果是可以提供高精度导航的地图。
GLONASS航天器进行了各种修改。 图形IAC KVNO / glonass-iac.ru
也正在开发能够使用新地图并与其他设备进行交互的导航设备。 但是,据我们所知,此类项目尚未使适合实际使用的产品出现。
缺乏精确的地球表面重要部分的地图可能会阻碍引入新的导航原理。 实际上,目前,通过气体处理厂进行导航实际上并不比人工神经网络或卫星系统具有特殊优势。 只有在完成所有必要的研究和设计工作后,情况才会改变。
应用领域
新的导航原理可以在需要精确确定坐标,独立于外部信号源和其他特定功能的各个领域中找到应用。 首先,这是军事事务。 适于操作的重力导航系统的出现将提高各种设备和武器模型的战斗力。
军方可能对提高坐标计算的准确性和独特的抗噪性感兴趣。 实际上,影响此类系统的唯一方法是人为改变GPP,这需要付出巨大的努力,甚至根本不可能。
使用重力地图的高精度制导导弹可以更精确地遵循给定的路线,并以较小的偏差命中具有已知坐标的目标。 巡航导弹和弹道导弹均可使用这种原理。 然而,对于这样的操作,将需要GPP在路线上的准确且最新的地图,这对侦察和打击的组织提出了特殊要求。
根据NASA GRACE任务,地球表面的引力异常。 图片由NASA / Earthobservatory.nasa.gov
新的导航原理对科学非常感兴趣。 在他们的帮助下,可以进行更精确的结合,这在许多领域的各种研究中都非常有用。 数据收集的准确性得以提高,这可以成为新的重要发现的基础。
我们不应忘记民用和商业运输。 在正常情况下,轮船或飞机有足够的助航设备,但在某些情况下可能需要更精确的系统。 通过GPP的成熟,高效的导航方式的出现可能会引起飞机制造商和造船商以及商业运营商的兴趣。
等待成功
根据最近的报道,VNIIFTRI现在正在忙于编制不同区域的精确重量地图,以适合实际使用。 GPZ参数和观察到的力的数据将被处理并转换为便于使用的形式。 还在实践中开发导航设备以进行实施。
新方向的这两个组成部分都以高复杂性,持续时间和人工为特征。 不幸的是,即使是将新技术引入实践的大概日期也仍然未知。 另外,从各个领域的应用角度来看,这种发展的实际前景还不清楚。 尽管如此,工作仍在进行中,将来应该会取得实际成果。 如果新技术得以应用并达到期望,则将在许多领域发生根本性的变化。
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