navigare
Navigarea - din latinescul navigare (care conduce o navă), sanscrita navgathi - este „ arta de navigație ” pe apă (vezi știința nautică ), pe uscat și în aer . Obiectivul dvs. este să conduceți vehiculul sau avionul în siguranță către destinația dorită. Două sarcini geometrice preced conducerea: determinarea poziției curente ( determinarea locației ) și determinarea celei mai bune rute către destinație.
Odată cu începutul călătoriei spațiale , sarcinile de navigație au fost generalizate în spațiul apropiat de pământ, ceea ce, printre altele , a necesitat trecerea de la metodele bidimensionale ( 2D , inclusiv altitudinea de zbor 2½D ) la metodele tridimensionale . Accelerarea aviației a dus, de asemenea, la dezvoltarea de sisteme integrate , cum ar fi sistemele de gestionare a zborurilor .
Navigarea în sensul cel mai general include și alte aspecte, de exemplu simțul echilibrului și imaginația spațiului . Apoi poate fi definit ca găsirea drumului dvs. în jurul unui spațiu topografic pentru a ajunge la o locație dorită. Din motive similare, găsi drumul în jurul valorii de Internet cu programe de calculator a fost , de asemenea , menționată ca de navigare . Deci, Netscape Navigator , numele browserului web de la mijlocul anilor 1990 pentru sistemele de operare pe 16 biți de la Microsoft și Mac OS de la Apple.
De ceva timp, termenul este folosit și pentru orientare pe internet sau într-o pagină de pornire .
Noțiuni de bază
Activitatea de navigație constă din trei subzone:
- Determinarea poziției geografice prin determinarea locației folosind diferite metode,
- Calculați ruta optimă către destinație și
- Îndrumarea vehiculului în acest scop, adică, mai presus de toate, menținerea cursului optim , ținând posibil seama de deriva .
Sub-sarcinile 2 și 3 necesită capacitatea de a menține traficul chiar și în condiții dificile (de exemplu , ceață , pericol de gheață sau furtuni ) și de a exclude orice posibilitate de coliziune cu alte vehicule. Din acest motiv, navigația include, de asemenea, tehnologia și știința de a putea optimiza din nou traseul în plus față de localizare , precum și de a determina rapid schimbările de atitudine și altitudine în aeronave și de a regla cursul / viteza în consecință.
Baza tuturor navigațiilor este navigația vizuală (sensul spațiului și controlul vizual) și cuplarea (ruta calculată de la curs), dar astăzi este completată de metode de navigație radio sau prin satelit . Acesta din urmă permite determinarea unei locații cu o precizie de aproximativ 10-20 de metri, chiar și cu dispozitive portabile ieftine sub 100 EUR.
Cu toate acestea, până în anul 2000, metodele de calcul mort au avut cea mai mare importanță - calcularea sau estimarea distanței parcurse pe curs și viteză (sau, în cazul aeronavelor și rachetelor mai mari, de asemenea, prin intermediul accelerației ). Cu cât traseul este mai lung sau cu atât este mai complicat, cu atât navigarea (de obicei inconștientă pentru pietoni sau șoferi) trebuie completată de măsurători de poziție pe drum. Chiar și cu busole bune etc., precizia cuplajului este limitată la cel mult 1-3% din distanța parcursă în cel mai bun caz, dar poate, de asemenea, să se abată cu 10% de la cursul presupus („ turnat ”) din cauza vânturilor încrucișate și a curenților oceanici .
Metode de bază
Majoritatea metodelor de navigație provin din știința nautică, adică determinarea locației și controlului navelor . Instrumentele clasice de localizare sunt de natură geometrică ( măsurarea unghiului și măsurarea direcției ), precum și determinarea propriei viteze și distanțe a vehiculului . Au fost folosite de secole în următoarele grupuri de metode:
- Navigare vizuală : găsirea drumului lângă coastă folosind memoria și hărți simple de coastă sau de mare (" Portolane ")
- Navigația terestră : determinarea locației în apropierea coastei folosind repere (puncte proeminente pe uscat) și faruri izolate. Aceastainclude, de asemenea, sondarea (determinarea adâncimii cursului). Aceste metode încercate și testate sunt acum completate de intrări de port bine marcate, diverse semne de navigație și balize radio .
- Dead Reckoning ( engl. Dead Reckoning): determinarea locației curente a prețului și vitezei. Cursul poate fi determinat cu soarele, stelele și (încă din Evul Mediu) cu busola , călătoria prin estimare sau cu jurnal de balustradă . Intrarea în jurnalul de bord estecompletatăpână în prezent prin adăugarea grafică a secțiunilor traseului în harta nautică . Poziția determinată în acest mod este denumită un „punct turnat” sau un punct de cuplare și este - în funcție de vreme - o precizie de câteva procente (vezi și Etmal ).
- Dacă este posibil, derivația vântului este luată în considerare la cuplare ; Ajutoarele moderne, cum ar fi calculatorul de curs (pentru triunghiul de vânt , radiofar, etc.) și radarul Doppler cresc precizia la aproximativ 0,5% din traseu și navigația inerțială din nou.
- Navigația astronomică : determinarea poziției prinmăsurarea unghiului de înălțare față de soare, stele de navigație sau planete. Completează cele trei metode de mai sus pe traseele pe distanțe lungi. Precizia realizabilă cu personalul lui Jacob este de aproximativ 20 km, cu sextanți moderni1-2 km.
- În plus față de aceste metode, care au fost încercate și testate de secole , navigația radio a fost introdusă pentru prima dată în 1899 și navigația prin satelit în 1964 (a se vedea următorul capitol).
- Navigarea polineziană în mare parte pierdută s-a bazat, printre altele, pe o cale stelară și navigație stelară zenit. Împreună cu privirea valurilor, a vântului, a animalelor și a norilor, polinezienii au reușit să găsească chiar și atoli îndepărtați și plătiți.
Deoarece o navigație pe distanțe lungi (engleză: Long-Range Navigation - LRN) este numită în navigație și aviație ( zbor pe distanțe lungi ) km pe traseele a aproximativ 100 de procese necesare de localizare și controlul vehiculului.
Metodele speciale de navigație pe distanțe lungi s-au retras acum în fundal - datorită predominanței metodelor prin satelit GNSS , cum ar fi GPS și GLONASS -, dar sunt încă necesare pentru o navigație securizată redundant, care este independentă de GPS. Până în jurul anului 1995 s-ar putea spune în știința nautică că navigația pe distanțe lungi este întotdeauna necesară atunci când navigația terestră (în câmpul vizual mai larg al unei coaste sau insule ) nu mai este suficientă și destinația trebuie abordată mai precis decât aproximativ 50 km.
Cele navigație celeste mijloace de măsurători ale timpului și unghiul la soare și luminoase stele este metoda clasică, deoarece călătoriile polinezieni și a altor popoare mare , pentru a experimenta toate boaters - au auzit - și la această zi pentru antrenament. Până în jurul anului 1970 a fost baza navigației pe distanțe lungi în întreaga emisferă sudică , dar a fost folosită și în țările nordice pentru aproximativ 10-20% din toate determinările de localizare. Începând cu anii 1970, a fost deplasată din ce în ce mai mult prin procesele radio și prin satelit și în sud (vezi mai jos), dar este încă necesară pentru navele mici și pentru situații de urgență (întreruperea curentului electric etc.).
În navigație radio sunt importante
- Trebuie menționate din Loran (LP Navigation) (în plus față de cele mai vechi LORAN-A (valuri de mediu) , în special , LORAN-C (o metoda hiperbolic cu lungi valuri bazate pe timpul de tranzit de măsurare )). Deși adesea suferă de o acoperire insuficientă în regiunile îndepărtate, a redevenit importantă în ultimul deceniu datorită modernizării tehnice și procesării semnalului. Planul federal de radionavigație din 1994 și UE au luat deja în considerare eliminarea treptată a LORAN, dar importanța sa ca rezervă pentru virare și în caz de defecțiuni GPS sau Galileo a fost recunoscută la timp.
- Între 1975 și 1995 a existat, de asemenea, sistemul global OMEGA , care a reușit cu doar 8 emițătoare datorită utilizării undelor longitudinale , dar a căror funcționare a devenit prea costisitoare sau a devenit inutilă datorită GPS-ului emergent, în ciuda cooperării internaționale.
- Alte proceduri - mai regionale - precum Alpha rusesc (un echivalent LORAN), Decca britanică , NavaRho construite după cel de- al doilea război mondial și altele.
- În jurul anului 1960, sistemul NNSS de tranzit al Marinei SUA (5-6 sateliți de navigație polari orbitanți), care a fost lansat în 1963/1964 pentru toate utilizările civile și a fost disponibil până la sfârșitul anilor 1990 ,
- și, din jurul anului 1990, sistemul de poziționare globală (GPS) al Departamentului Apărării din SUA. Versiunea sa simplă ( cod CA ), care a fost utilizată în scopuri civile încă de la început, este suficientă pentru 99% din sarcinile de localizare pe termen lung. Numărul de sateliți (20.200 km înălțime) a crescut în timp de la 5-10 la aproximativ 30 și oferă acoperire globală cu 5-8 sateliți măsurabili simultan (sunt necesari 4).
- Mai mult, GLONASS ( sistemul de satelit GLObal NAvigation în rusă / engleză ) dezvoltat de Uniunea Sovietică , care este similar cu GPS
- și din 2012–2015 sistemul european Galileo , care îmbunătățește semnificativ metodologia GPS și îl face și mai larg utilizabil.
Proceduri speciale
Nu în ultimul rând, proceduri speciale precum B. Trebuie menționate navigația meteorologică , magnetica , navigația polară sau măsurarea adâncimii ( ecograf, etc.). În antichitate și la începutul marii „perioade de descoperire” (secolele XIV - XVI), metoda paralaxelor lunare și observarea fenomenelor naturale precum zborul păsărilor , iarba în derivă , lemnul mort, algele etc. . Curenții oceanici sau sistemele eoliene aproximativ cunoscute ( vântul aliziei !) Au fost, de asemenea, utile pentru găsirea drumului peste Atlantic sau Pacific .
Arta navigației a fost dezvoltată pentru prima dată în India pe Sindh acum aproximativ 6000 de ani și probabil și în Egipt și în Libanul de astăzi în același timp. Aceste metode de cuplare și parțial astronavigație au fost inițial utilizate pentru navigație , din jurul mileniului I î.Hr. Î.Hr., dar și pentru expediții pe uscat. În această perioadă, fenicienii au fost primii care au navigat pe mare deschisă (în estul Atlanticului și în jurul navei din Africa de Sud ). Despre sondaje raportați Herodot (500 v. Chr.) Și Biblia , de ex. B. Faptele Apostolilor lui Luca (27 : 28-30).
Simpla estimare a mortului cu declanșarea cursului, precum și estimarea derivei și a vitezei a fost extinsă pentru a include primele metode de măsurare de la începutul secolului . Unde a fost inventată busola este încă o chestiune de dezbatere; Se spune că a fost menționat pentru prima dată în China în secolul al XI-lea și în Europa în secolul al XII-lea. De transport maritim de coastă a fost făcut , dar continuă să vedere . În jurul secolului al VII-lea , vikingii au completat metoda prin observarea păsărilor , a vântului și a curenților și au ajuns în Groenlanda și America de Nord în jurul anilor 980 - 999 . Cei arabi și alți autori care au scris araba pronunțate și a dezvoltat cunoștințele astronomice și instrumentele de măsurare (inclusiv astrolab ) din antichitate.
În secolul al XI-lea, Avicenna dezvoltase un precursor al personalului lui Iacob și o metodă de determinare a longitudinii. Dintre al-Biruni au fost menționate diferite mijloace de navigație într-o literă netradusă în limba latină și „în formă de barcă”, care asemănător astrolabului plat (planisphärische) a funcționat (pornind de la ideea că pământul și stelele fixe se rotesc în același loc).
Nu mai târziu de secolul IV î.Hr. Fiecare regiune din Marea Mediterană avea propriul său manual maritim . Acestea nu sunt transmise în mileniu între Imperiul Roman și Compasso di Navigare ( 1296 ). Cea mai veche „Seebuch” germană de limbă medie (în jurul anului 1490 ) se bazează pe surse din secolele XIII-XIV și descrie adâncimi ale mării , porturi și maree , în partea mai recentă și cursuri între diferite puncte. Primii portolani au apărut pe la sfârșitul secolului al XIII-lea, reproducând Marea Mediterană și toate orașele portuare cu o precizie uimitoare. Spre sfârșitul secolului al XV-lea, navigația astronomică bazată pe soare și Steaua Polară a fost dezvoltată pentru a fi practică în Portugalia . Astrolabul ținut pe inelul pendulului și toiagul (conducătorul) lui Iacov au servit ca instrumente de măsurare .
De la 1500 încoace, au fost create numeroase hărți ale lumii , s-au folosit logare și cadrane și s-a inventat proiecția Mercator . Cu toate acestea, o soluție la problema lungimii a fost găsită doar în secolul al XVIII-lea prin metoda de măsurare a distanțelor lunare față de stele (vezi și paralela lunară ) și prin construirea de ceasuri precise. Cei patru cronometri (1735–1759) de John Harrison și disputa asupra sextantului oglinzii, inventată de trei ori între 1731–1740, au devenit celebri . În calitate de căpitan al Bostonului Thomas Sumner , metoda liniei astronomice de înălțime a călătoriei 1.837 găsise lipsă din principiile de navigație cunoscute de astăzi, doar navigația radio (din 1899) și navigația inerțială ( Johann Maria Boykow 1935, Siegfried Reisch 1941). Utilizarea sateliților artificiali de pământ , pe de altă parte, poate fi privită ca o combinație de navigație astro și radio.
Astăzi, sistemele de navigație (în principal metode automate pentru determinarea poziției) sunt utilizate în domeniile navigării , aviației , traficului rutier și supravegherii terestre ( geodezie ). De câțiva ani, dispozitivele mici sub formă de telefoane mobile au fost dezvoltate și pentru navigația pietonală .
În decursul timpului, altele au fost adăugate la cele 3 metode clasice (a se vedea mai sus). Astăzi, în general, distingem 7 grupuri de metode și al optulea combinația lor optimă:
- Navigația terestră include determinarea poziției în apropierea coastei folosind repere (puncte proeminente de pe teren), balizele de radio și alte semne de navigație .
- Navigare vizuală bazată pe compararea harta și teren (forma coasta Cape , orașe de coastă).
- De navigare celest localizează poziția de măsurători direcționale și înălțimea de corpuri cerești (soare, planete sau stele fixe).
- Determinarea actuală a locației de la curs și viteză este denumită calcul mort . Poziția determinată în acest mod se numește locația de cuplare sau locația turnată (presupusă). Deplasarea laterală cauzată de vânt este luată în considerare prin calcularea sau observarea directă a derivei ; Radarul Doppler și navigația inerțială cresc precizia de la câteva procente la aproximativ 0,2 procente din distanța parcursă.
- Cele mai radionavigatie Utilizările stațiilor de radio ale căror semnale de radiodifuziune și televiziune loci geometrice pentru rezultatul poziției proprii (linie dreaptă, cercuri, și hiperbolice ).
- De navigație inerțial permite o navigare autonomă prin utilizarea accelerometre și giroscoape .
- Cu navigația prin satelit (vezi și GPS , GLONASS și Galileo ) se utilizează semnale de la 4–6 sateliți vizibili simultan, de la ale căror timpi de tranzit până la locația unui receptor se poate calcula poziția.
- De navigație integrat sau combinele de navigație hibride mai multe dintre aceste metode și le ponderi în funcție de calitatea lor. Poziția optim calculată permite afirmații despre acuratețea și fiabilitatea („integritatea”) acesteia.
Deși nu este posibil să navigați cu ajutorul unei busole magnetice lângă polii magnetici , busola giroscopică eșuează la polii geografici din cauza lipsei de precesiune .
Marina , de asemenea , folosește termenul de navigare tactică , care este despre a lua o anumită poziție în cadrul unei asociații .
Călătoria spațială : Există , de asemenea, probleme speciale de rezolvat atunci când navigați în sondele spațiale , în special lipsa unui câmp gravitațional ca sistem de referință.
Navigarea este folosită tot mai frecvent și în sala de operație . Exemple în acest sens sunt endoprotezele asistate de navigație la genunchi și șold , chirurgia coloanei vertebrale și intervențiile asupra creierului. Se face distincția între imagistică și navigare non-imagine.
Navigarea pungii cu rulouri de pâine este populară, dar nu fără risc .
Trecerea de la navigație ca ajutor la navigație autonomă este o evoluție actuală. Aceasta este menită să sporească siguranța și eficiența economică.
Vezi si
literatură
- Wolfgang Köberer: Bibliografie despre istoria navigației în limba germană , Oceanum Verlag, Wiefelstede 2011, ISBN 978-3-86927-007-4
- Căpitanul Corvette a. D. Capelle: Instruire în navigație în Marina Imperială , în: Marine-Rundschau , anul 13 1902, pp. 287-294.
- Lothar Uhlig și colab.: Handbuch der Navigation (în 4 volume), Verlag für Bauwesen, Ostberlin ~ 1970-1990
- HMSO și Institutul Regal de Navigație, Almanah Nautic (anual)
- Diverse manuale și broșuri de la producători pentru LORAN, Decca și alte receptoare radio
- Karl Ramsayer , J. Hartl: Publicații ale Institutului de Navigație , Stuttgart 1965 - 2006
- Gottfried Gerstbach , Herbert Lichtenegger și Karl Rinner : Fișe de studiu pentru cursurile „Navigație” și „Topografie terestră”, TU Viena și TU Graz
- Articol despre „ navigația pe distanțe lungi” în Yachtrevue , Austroflug , ocazional Stars and Space și alte reviste de specialitate (din 1995)
- Navigare prin satelit TRANSIT , Observatorul Naval al Statelor Unite (Volum broșat)
- Bernhard Hofmann-Wellenhof și colab.: GPS - Teorie și practică . Springer, Viena / New York 1993 (și mai multe ediții recente din 2000)
- Planul federal de radionavigație (FRP) 2005 ( Memorie din 21 februarie 2006 în Arhiva Internet ) (PDF; 1,22 MB)
- Rolul marinei în dezvoltarea PTTI , manual, National Academy Press. Versiune scurtă în Naval Studies Board , 2002
- Hans-Christian Free Life : History of Navigation . Wiesbaden 1978
- Peter Hertel: Secretul vechilor navigatori. Din istoria navigației . Gotha 1990
- G. Hilscher: Zbor fără stele. Siegfried Reisch - pionier al navigației inerțiale . Vaduz 1992
- Dava Sobel : Longitudine (pe istoricul măsurării timpului). Berlin 1999
- Wolfgang Köberer (Ed.): Fundația corectă a navigatorului: contribuții germane la istoria navigației . Berlin 1982,
- Wolfgang Köberer: Bibliografie despre istoria navigației în limba germană . Bremerhaven 2011, ISBN 978-3-86927-007-4
- Eugen Gelcich : Studii despre istoria dezvoltării transportului maritim cu o atenție specială la știința nautică . Laibach 1882
- Thule și drumul lung către America (Vikingii la Harrison). În: Salzburger Nachrichten , 18 mai 1991
- EGR Taylor: The Haven Finding Art. A History of Navigation from Odysseus to Captain Cook . Londra 1956
Link-uri web
- Societatea germană pentru poziționare și navigare
- Localizare și poziționare - există vreo diferență? (PDF; 42 kB)
- Bazele navigării - Curs online
- astronavigation.net - curs accidentat în astronavigație
Dovezi individuale
- ^ Gotthard Strohmaier : Avicenna. Beck, München 1999, ISBN 3-406-41946-1 , p. 157.
- ↑ Boykow, Johann Maria în biografia germană
- ^ Siegfried Reisch: Ingenios outsider
- ^ C. Neuhaus, J. Hinkelbein: Pregătirea examenului pentru licența de pilot privat , Volumul 7A: Navigație (PPL-A, PPL-N). Ediția I. AeroMed, Hördt 2008
- ^ W. Fehse: Rendezvous automat și andocarea navei spațiale . Cambridge University Press, 2003, ISBN 0-521-82492-3
- ↑ Navigație autonomă pe apă Barje în curând fără căpitan? N-TV , 8 noiembrie 2018, accesat 8 noiembrie 2018 .
- ↑ Jonas Zeh: Navele vor naviga în curând fără timonier? Frankfurter Allgemeine Zeitung , 15 aprilie 2018, accesat la 8 noiembrie 2018 .