Системы навигации в первоначальном виде представляли собой наручные механические устройства, в которые вставлялись рулоны бумажной карты, перематываемые роликами самостоятельно по мере продвижения пешехода или велосипедиста по дороге в строго заданном направление. После пошли более сложные аппаратов, но недоступные простому смертному. Сейчас есть масса бюджетных GPS навигаторов, но и на этом прогресс останавливаться не будет.
Первый бумажный наручный навигатор «Plus Fours Routefinder»
Считается, что самым первым распространенным навигационным устройством был «Plus Fours Routefinder». Оригинальная и ценная для коллекционеров модель в то время представляла собой хорошую находку для путешественников и туристов. За исключением того, что пользоваться навигатором можно было только в пределах какой-то конкретной дороги или участка трассы без сильного искривления.
Навигатор «Plus Fours Routefinder» представлял собой наручное носимое устройство по типу часов. На кожаном ремне, который крепился к запястью, было небольшое устройство с двумя роликами. В него вставлялся рулон с картой той дороги, по которой нужно было идти или ехать. Рулон крепился к роликами и путешественник должен был постоянно подкручивать эти ролики для того, чтобы понимать, где он примерно находится.
Ориентирование нужно было проводить по определенным ориентирам на местности, а также по ключевым точкам — поселкам и городам. Весьма условная навигация, но в условиях полного информационного вакуума, этого было вполне достаточно и часто спасало ситуацию. На картах отмечалось расстояние, поэтому путешественник всегда мог понять, сколько осталось до конечной точки его маршрута. Конечно, съехать с дороги было нельзя — карта рисовала окрестности лишь в самых общих чертах и её масштаб не позволял понять, где находится носитель устройства. Приходилось возвращаться на дорогу и искать ближайшие ориентиры, чтобы роликами подкрутить своё положение на карте.
«Plus Fours Routefinder» был создан в Англии, в 1920-м году. В комплекте к устройству шел ремешок с роликами на руку, а также небольшой набор карт в валиках, хранимых в специальной коробке.
Первый простейший механический навигатор для авто — «Iter-Auto»
В 1930 году разработали первое механическое навигационное устройство для эксплуатации непосредственно в автомобиле и принцип действия особо не отличался от варианта 1920 года. Та же бумажная карта (только больших размеров и с лучшей детализацией), только прокручиваемая не руками, а автоматически. Это было удобно — ролик, на который была намотана карта, крепился тросом к спидометру. Сколько проехал автомобиль — настолько и сдвигалась карта. Естественно, ориентироваться по ней можно было только в том случае, если автомобиль постоянно ехал прямо и только по одной дороге (свернул на другую — ставь новую карту). Назывался этот прибор «Iter-Auto».
Навигатор от General Motors — «Driver Aid Information and Routing»
Более приближенным к современным помощникам навигации стал «Driver Aid Information and Routing» — навигатор, выпущенный General Motors в 1966 году. Им не нужно было управлять вручную, водитель мог сосредоточить внимание на дороге. По этому навигатору можно было звонить в дорожную или аварийную службу, а также в другие экстренные службы. Карты в устройстве были перфорированного типа. Навигатор обладал зачатками ума — сообщало водителю о поворотах и о том, когда нужно сбросить скорость, о наиболее качественных дорогах и других нюансах вождения.
Автонавигаторы от Honda и Alpine — «Gyrocator»
Были и более современные навигаторы до GPS. Компании Honda и Alpine выпускали совместно такие устройства для своих автомобилей в 1984 году. Спутники были не нужны — на аппарат были установлены обыкновенные карты, а в нем самом был гироскоп. Он так и назывался — «Gyrocator». Благодаря гироскопу карта в аппарате получала данные о местонахождении автомобиля, а также о пройденном расстоянии. Понятное дело, что сначала нужно было установить нужную карту и задать стартовую точку, из которой ехал автомобиль. Устанавливался навигатор опционально и первым авто с ним была Honda Accord. Интересна цена такой опции — 2.746 долларов, что и сейчас дорого, а тогда и подавно — четверть стоимости самого автомобиля. Вес тоже был недетским — 9 килограммов!
Система GPS началась с первого запуска спутника СССР
На данный момент практически все доступные автомобильные навигаторы работают по системе GPS — Global Positioning System. Изначально, как и многие современные разработки с технологиями, GPS делалась для использования армии, причем, в Америке. Но старт самой программы разработки положил СССР, запустивший в октябре 1947 года свой первый орбитальный спутник, успешно попавший на орбиту планеты. Именно работа советского спутника позволила американцам выявить зависимость частот сигналов радио, которые передавал спутник, с его параметрами полета и фактическим местоположением в космосе. В основу современной GPS навигации легло именно это интересное явление.
Первым аналогом современной навигации стала американская «TRANSIT», работы над которой начались в 1959 году. Впервые же система заработала так, как мы это понимаем сейчас, в 1961 году — орбитальные спутники США позволили создать не только мониторинговую систему, но и определить координаты заданных объектов (объекту не нужно было постоянно находиться на одном месте, он мог перемещаться).
Но недостаток этого прародителя GPS был в том, что в реальном времени он работал из рук вон плохо — погрешность часто составляла более 100 метров. Поэтому Пентагон в 1973 году постановил начать разработку принципиально новой, но базирующейся на старых основах навигации.
GPS нового типа, известная ранее как NAVSTAR
Первый спутник GPS нового поколения запустили в 1979 году, а вся будущая система была названа NAVSTAR — Navigation Satellite providing Time And Range. Она должна была позволить не только рассчитывать координаты объекта в реальном времени, но и измерять его некоторые параметры.
Применялась такая система сначала только для космических объектов, а также для армейских целей США на воде и на земле. Приживалась GPS не очень охотно — почти весь мир работал по старым навигационным стандартам и перевод действующей армии на новые шел сложно. Кроме того, система была довольно дорогой даже по меркам того времени.
Удар по системе GPS был нанесен и сбитым пассажирским лайнером, который отклонился от курса, работая именно на этой навигационной системе. Для того, чтобы разработка хоть как-то оправдалась, было принято решение рассекретить её и выпустить в гражданский мир. Но это всё равно была обрезанная версия — чтобы систему не применяли в военных нуждах, её точность была существенно ограничена и координаты всё равно выдавались с погрешностями.
После 2000 года уменьшение точности было официально отменено и системы начали выпускаться в оригинальном виде, становясь всё более популярными. Коммерческий интерес к GPS был очень высок, поэтому система развивалась огромными темпами. Еще в 1989 году запустили спутники нового типа, позволив повысить точность позиционирования GPS. Было всего 11 агрегатов, двигающихся по специально запрограммированной орбите, ставшие полностью доступными всем с 1993 года. К 1995 году на орбиту было выведено уже 24 спутника типа Block 2 (специальные, навигационные модели).
ГЛОНАСС — наш ответ GPS
Отечественная навигационная система ГЛОНАСС сейчас достаточно популярна — многие электронные устройства по умолчанию комплектуются именно ею. Разработка же этой системы началась еще в 1970х годах. Официально же принята она была в 1993 году, но до недавнего времени была доступна только войскам РФ. Концепция у ГЛОНАСС и GPS аналогична, но в плане технической реализации разница есть и, местами, существенная.
Спутники ГЛОНАСС находятся на 1000 километров ближе к Земле чем спутники GPS (19.100м против 20.150м соответственно). У нашей системы спутники расположены по 3 орбитальным плоскостям, у GPS – по 6 плоскостям. И у нас, и у них спутников в системе 24 плюс 3 запасных, включающихся при отключении основных. Обе системы позволяют точно вычислить координаты, а также время объекта. Точность GPS высокая, в пределах 2 метров. ГЛОНАСС, как сообщается, обеспечивает точность до 1 метра, но официального подтверждения ни тому, ни другому нет.
Галилео — европейская спутниковая навигационная система
Галилео — достаточно новая разработка, которая должна стать европеской навигационной спутниковой системой, независимой от ГЛОНАСС или GPS. Проект анонсировали достаточно давно и первый спутник вышел на орбиту в 2004 году. Полная готовность этой навигационной системы должна была быть в 2008 году, но об этом так и не объявили.
Группировка спутников должна насчитывать 30 единиц (лучшее позиционирование по сравнению с существующими системами?) и 1 резервную. Была даже озвучена стоимость проекта — 3,6 миллиарда долларов. До 2014 года спутники системы запускались с помощью отечественных носителей Союз-СТ-Б. Текущее состояние системы Галилео неизвестно — если её и смогли запустить, то гражданским об этом не сообщалось.
