الملاحة هو مجال الدراسة الذي يركز على عملية مراقبة ومراقبة حركة مركبة أو مركبة من مكان إلى آخر. يشمل مجال الملاحة أربع فئات عامة: الملاحة البرية ، والملاحة البحرية ، والملاحة الجوية ، والملاحة الفضائية.

وهو أيضًا مصطلح الفن المستخدم للمعرفة المتخصصة التي يستخدمها الملاحون لأداء مهام الملاحة. تتضمن جميع تقنيات التنقل تحديد موضع الملاح مقارنةً بالمواقع أو الأنماط المعروفة.

يمكن للملاحة ، بمعناها الأوسع ، الرجوع إلى أي مهارة أو دراسة تتضمن تحديد الموقع والاتجاه. في هذا السياق ، يشمل التنقل الملاحة والتنقل في المشاة.

الملاحة بسيطة
الإنتقال له أصوله في عصور ما قبل التاريخ. مارس البولينيزيون ما يسمى بالملاحة البولينيزية في المحيط الهادئ. استخدم البولينيزيون أشياء مختلفة كانت حولهم لتجد طريقهم عبر مناطق كبيرة من البحر المفتوح. تعلم أيضًا أناس آخرون من العصور القديمة أن يسافروا مسافات طويلة باستخدام مراجع من العالم الطبيعي. فمثلا:

منذ زمن بعيد (ولا يزال اليوم) كان الناس ينظرون إلى النجوم والشمس والقمر. من هنا سيعرفون أين الشمال. مع الرسومات يمكن أن يكتشفوا كيف أنهم بعيدون عن خط الاستواء. وهذا ما يسمى الملاحة السماوية. حتى لم تكن لديهم ساعات دقيقة لم يعرفوا طولهم (إلى أي مدى كانت الشرق أو الغرب) دون رؤية النقاط المرجعية.

يتم تشكيل بعض أنواع الغيوم على الأرض ، ويمكن للأمواج الارتداد من الشاطئ والسفر إلى البحر.
الوقت الذي استغرقته للوصول إلى مكان. عندما سافروا براً ، كانوا يعرفون أن الأمر سيستغرق منهم ، على سبيل المثال ، يومين للانتقال من مكان إلى آخر. هذه المرة من المرجح أن تظل على حالها. ومن هنا يمكنهم السفر لمدة يومين ويعرفون أنهم قريبون من المكان الذي يريدون أن يكونوا فيه.
الحيوانات التي وجدوها ساعدت أيضا. في أماكن مختلفة ، يجد الناس أنواعًا مختلفة من الأسماك أو الحيتان أو الطيور التي تعيش في مكان واحد فقط أو بالقرب من الأرض. ومن هناك يمكن أن يقولوا إنهم قريبون أو بعيدون من المكان الذي يحتاجون إليه.

مثال على الناس الذين استخدموا النجوم كانوا الفايكنج. كانوا يعلمون أن النجم المسمى بولاريس (نورث ستار) لا يغير موقعه ويوجه الشمال. ثم يعرفوا خط العرض (المسافة من خط الاستواء) ، لقياس الزاوية بين بولاريس والأفق. كما استخدموا الحيوانات ، وخاصة الطيور ، لمعرفة ما إذا كانت هناك أرض قريبة. كما أنهم يعرفون أن نوعًا محددًا من أشكال السحب بالقرب من الأرض وأن الأمواج تختلف بالقرب من الأرض عنها في أعالي البحار.

الملاحة في العصور الوسطى
مع مرور الوقت ذهبوا على اختراع أو اكتشاف طرق الملاحة أفضل. بعض هذه الطرق هي:

ميت المزاد. يمكن أن تقوم سفينة برمي سطح السفينة. على الجذع كان هناك حبل مع عقدة مرتبطة في مسافات منتظمة. عند حساب عدد العقبات التي مرت عبر الجانب قبل إعادة الجذع ، كانوا يعرفون مدى سرعة ذهابهم. كتبوا هذا كل يوم و اكتشفوا كم كانوا يسافرون في ذلك اليوم. هذا هو السبب في أن سرعة السفينة تقاس بالعقد.

بوصلة . تم اكتشاف أن الأرض لها قطبين (شمال وجنوب) وأن هذه الأعمدة كانت لها شحنة مغناطيسية مختلفة (موجبة وسالبة). استردت شريطًا من الحديد المغناطيسي على طرف الدبوس ووجد أن الشريط يدور حتى يتزامن مع المجال المغناطيسي للأرض. من هنا يمكنك أن تأخذ عنوانًا وتتبع المسارات. تم اختراع البوصلة لأول مرة في الصين. اخترع في وقت لاحق في فرنسا في القرن الثاني عشر.

الساعات الدقيقة. مع المراقبة ، أمكن في النهاية معرفة طول الشخص. الطول هو موقع الشرق أو الغرب. قبل ذلك ، يمكن استخدام النقاط المرجعية والحسابات الميتة فقط.

التجديف هو عندما تبحث القوارب عن منارات خاصة أو علامات يضعها الإنسان ، والتي تشير إلى مكان وجودها أو أنها تهتم بعوائق معينة مثل الشعاب المرجانية.
قسم الناس البوصلة في 360 درجة. بعد ذلك يمكنهم إعطاء رقم محدد من العنوان الذي كان على السفينة اتباعه (“الدورة”) للوصول إلى الميناء. وأظهرت أول خرائط ملاحة بحرية ، تسمى “المخططات البحرية” ، التوجيه اللازم للانتقال من ميناء إلى آخر.

مفاهيم أساسية

خط العرض
على وجه التقريب ، يكون خط العرض لمكان على الأرض هو المسافة الزاوية شمال أو جنوب خط الاستواء. عادةً ما يتم التعبير عن خط العرض بالدرجات (مع علامة °) تتراوح من 0 درجة عند خط الاستواء إلى 90 درجة عند القطبين الشمالي والجنوبي. خط العرض لقطب الشمال هو 90 درجة شمالا ، وخط العرض لقطب الجنوب هو 90 درجة جنوبا. مارينرز يحسب خط العرض في نصف الكرة الشمالي من خلال رؤية الشمال ستار بولاريس مع السداسي واستخدام جداول تقليل الرؤية لتصحيح ارتفاع العين والانكسار الجوي. إن ارتفاع بولاريس بالدرجات فوق الأفق هو خط العرض للمراقب ، في حدود درجة أو نحو ذلك.

خط الطول
على غرار خط العرض ، يكون خط طول مكان ما على الأرض هو المسافة الزاويّة شرقًا أو غربًا من خط الزوال الرئيسي أو خط جرينتش. يتم التعبير عن خط الطول عادةً بالدرجات (الموضحة بـ °) والتي تتراوح من 0 درجة عند خط الطول Greenwich إلى 180 درجة شرقاً وغرباً. سيدني ، على سبيل المثال ، لديها خط طول حوالي 151 درجة شرقا. مدينة نيويورك لديها خط طول 74 درجة غربا. لمعظم التاريخ ، كافح البحارة لتحديد خط الطول. يمكن حساب خط الطول إذا كان الوقت الدقيق للرؤية معروفًا. وبسبب الافتقار إلى ذلك ، يمكن للمرء استخدام السداسي لالتقاط مسافة قمرية (وتسمى أيضًا الملاحظة القمرية ، أو “القمر” للقصير) التي يمكن استخدامها مع تقويم بحري لحساب الوقت عند خط طول صفري (راجع توقيت غرينتش) . لم تكن أجهزة الكرونومتر البحرية الموثوقة متوفرة حتى أواخر القرن الثامن عشر ولا يمكن تحملها حتى القرن التاسع عشر. لمدة حوالي مائة عام ، من حوالي عام 1767 حتى حوالي عام 1850 ، كان البحارة يفتقرون إلى جهاز توقيت يستخدم طريقة المسافات القمرية لتحديد وقت غرينتش للعثور على خطوط الطول. يمكن للبحار مع الكرونومتر التحقق من قراءته باستخدام تحديد القمر من وقت غرينتش.

Loxodrome
في الملاحة ، خط الرتدد (أو loxodrome) هو خط يعبر جميع خطوط الطول لخط الطول في نفس الزاوية ، أي مسار مشتق من محمل أولي محدد. أي ، عند أخذ تأثير أولي ، يستمر المرء على طول نفس المحمل ، دون تغيير الاتجاه كما تم قياسه بالنسبة إلى الشمال الحقيقي أو المغناطيسي.

تقنية حديثة
تعتمد معظم الملاحة الحديثة في المقام الأول على المواقع التي تحددها إلكترونيا بواسطة أجهزة الاستقبال التي تجمع المعلومات من الأقمار الصناعية. تعتمد معظم التقنيات الحديثة الأخرى على خطوط عبور الموقف أو LOP. يمكن أن يشير سطر الموقف إلى شيئين مختلفين ، إما خطًا على مخطط أو خطًا بين المراقب وبين كائن في الحياة الحقيقية. المحمل هو مقياس للاتجاه إلى كائن ما. إذا كان الملاح يقيس الاتجاه في الحياة الحقيقية ، يمكن بعد ذلك رسم الزاوية على مخطط بحري وسوف يكون الملاح على هذا الخط على الرسم البياني.

بالإضافة إلى المحامل ، غالبًا ما يقوم الملاحون بقياس المسافات إلى الأشياء. على الرسم البياني ، تقوم المسافة بإنتاج دائرة أو قوس موضع. غالبًا ما يشار إلى الدوائر والأقواس والوظائف الزائدة على أنها خطوط للموضع.

إذا قام المستكشف برسم خطين ، سيتقاطعان مع أنه يجب أن يكون في هذا الموقف. الإصلاح هو تقاطع لوب أو أكثر.

في حالة توفر سطر واحد فقط من الموقف ، قد يتم تقييم هذا مقابل مركز حساب الميت لتحديد موضع تقديري.

يمكن اشتقاق الخطوط (أو الدوائر) من الموقع من مجموعة متنوعة من المصادر:

مراقبة سماوية (جزء قصير من دائرة الارتفاع المتساوي ، ولكن يتم تمثيلها بشكل عام كخط) ،
المدى الأرضي (طبيعي أو من صنع الإنسان) عند ملاحظة نقطتين مسورتين لتكونا متوافقتين مع بعضهما البعض ،
تحمل البوصلة إلى كائن مخطط ،
نطاق الرادار إلى كائن مخطط ،
على خطوط سواحل معينة ، وعمق السبر من مسبار صدى أو خط الرصاص اليد.
هناك بعض الطرق نادرا ما تستخدم اليوم مثل “غمس الضوء” لحساب المدى الجغرافي من المراقب إلى المنارة

الطرق الأساسية
معظم طرق الملاحة تأتي من البحر ، وبالتالي فإن موقع ومراقبة السفن. الأدوات الكلاسيكية لتحديد المواقع هي هندسية في الطبيعة (قياس زاوية وقياس الاتجاه) وكذلك تحديد سرعة الطيران والمسافات. تم استخدامها لعدة قرون في مجموعات الطرق التالية:

التنقل المرئي: العثور على طريقك حول الساحل على أساس الذاكرة والمخططات الساحلية أو الملاحية البسيطة (“Portolane”)
الملاحة الأرضية: الموقع بالقرب من الساحل بناءً على المعالم (نقاط مثيرة على الأرض) والمنارات المتناثرة. السبر (تحديد عمق الممر) مدرج أيضا. وتستكمل الآن هذه الأساليب التي أثبتت جدواها من خلال مداخل الميناء الكثيفة ، منارات الملاحة المختلفة والمنارات اللاسلكية.
الحساب الميت (EngL. Dead Reckoning): تحديد الموقع الحالي للسعر والسرعة. يمكن تحديد الدورة مع الشمس والنجوم و (منذ العصور الوسطى) مع البوصلة أو الركوب حسب التقدير أو بسجل الترحيل. تم إدخال الإدخال في هذا السجل إلى هذا اليوم عن طريق إضافة الرسوم البيانية في المخطط المرسوم. ويطلق على الموقع المحدد بهذه الطريقة اسم “gegisster” أو مكان الاقتران ، ويعتمد ذلك على ظروف الطقس – وهي نسبة قليلة من الدقة.
إذا أمكن ، يؤخذ انحراف الريح بعين الاعتبار في الاقتران ؛ الأدوات الحديثة مثل آلة حاسبة الدورة (لمثلث الرياح ، منارة ، إلخ) ورادار دوبلر تزيد من الدقة إلى حوالي 0.5٪ من المسافة ، والملاحة بالقصور الذاتي مرة أخرى.
الملاحة الفلكية: الموقع من خلال قياس الارتفاع إلى الشمس أو نجوم الملاحة أو الكواكب. وهو يكمل الطرق الثلاثة المذكورة أعلاه في طرق الرحلات الطويلة. تقع هذه الدقة التي يمكن تحقيقها على بعد 20 كلم من جاكوبسستب ، مع السدود الحديثة على مسافة 1-2 كم.
تم استخدام هذه الطرق ، التي تم تجربتها واختبارها لعدة قرون ، لأول مرة في الملاحة اللاسلكية في عام 1899 والملاحة عبر الأقمار الصناعية في عام 1964 (انظر الفصل التالي).
واستندت الملاحة البولينيزية المفقودة إلى حد كبير من بين أمور أخرى على مسار نجم و Zenitsternnavigation. جنبا إلى جنب مع مراقبة الأمواج والرياح والحيوانات والغيوم ، تمكن البولينيزيون من العثور حتى على الجزر الضحلة البعيدة.

الملاحة لمسافات طويلة
كملاحة بعيدة المدى (باللغة الإنجليزية: الملاحة الطويلة المدى – LRN) يتم استدعاؤها في الملاحة البحرية والطيران (رحلة المسافات الطويلة) الضرورية على الطرق التي تمتد بطول 100 كم من طرق التعريب والتحكم في السيارة.

وقد اتخذت الآن طرق الملاحة الخاصة لمسافات طويلة المقعد الخلفي ، ولكن لا تزال هناك حاجة للملاحة الزائدة عن الحاجة المستقلّة عن طريق نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بسبب كثرة تقنيات السواتل GNSS مثل نظام GPS و GLONASS. وحتى عام 1995 تقريبًا ، يمكن القول بأن الملاحات تتطلب الملاحة لمسافات طويلة عندما لا تكون الملاحة الأرضية (في مجال رؤية أوسع للجزر أو الجزر) كافية ، ويجب توجيه الهدف بدقة أكثر من 50 كم تقريبًا.

Astronavigation
وسائل الملاحة السماوية من الوقت وقياسات زاوية للشمس والنجوم الساطعة هي الطريقة الكلاسيكية ، لأن رحلات بولينيزيا وغيرها من شعوب البحر لتجربة جميع القوارب – سمعت – وحتى يومنا هذا للتدريب. حتى عام 1970 ، كان هذا هو الأساس للملاحة لمسافات طويلة في نصف الكرة الأرضية الجنوبي بأكمله ، ولكنه استخدم أيضًا في البلدان الشمالية لحوالي 10 إلى 20٪ من جميع القرارات المحلية. ومنذ السبعينيات من القرن الماضي ، ازداد تشريدها من خلال تكنولوجيا الراديو والأقمار الصناعية في الجنوب (انظر أدناه) ، ولكنها لا تزال ضرورية اليوم بالنسبة للسفن الصغيرة وحالات الطوارئ (انقطاع التيار الكهربائي ، وما إلى ذلك).

الملاحة اللاسلكية
في الملاحة اللاسلكية مهمة

يجب ذكر LORAN (الملاحة طويلة المدى) (بجوار LORAN-A الأقدم (الموجة المتوسطة) ، على وجه الخصوص Loran-C (على قياس وقت العبور BASED hyperbolic مع موجة طويلة)). على الرغم من أنه غالباً ما يعاني من ضعف التغطية في المناطق النائية ، فقد أصبح من المهم مرة أخرى من خلال التحديث التقني ومعالجة الإشارات على مدى العقد الماضي. وقد نظرت خطة الملاحة الراديوية الفيدرالية لعام 1994 والاتحاد الأوروبي بالفعل في التخلص التدريجي من شبكة LORAN ، ولكن أهميتها كنسخة احتياطية في المقابل وفي حالة فشل نظام GPS أو Galileo تم الاعتراف بها في الوقت المناسب.
بين عامي 1975 و 1995 ، كان هناك أيضاً نظام OMEGA العالمي ، الذي جاء باستخدام الموجات الطولية مع 8 مرسلات فقط ، لكن تشغيلها كان مكلفًا للغاية على الرغم من التعاون الدولي ولم يكن ضروريًا لنظام GPS الجديد.
غيرها – أكثر الإقليمية – إجراءات مثل ألفا الروسية (ما يعادل LORAN) ، و Decca البريطانية ، و NavaRho بنيت بعد الحرب العالمية الثانية وغيرها.

الملاحة عبر الأقمار الصناعية
من حوالي عام 1960 ، كان نظام الترانزيت NNSS التابع للبحرية الأمريكية (5-6 سواتل الملاحة المدارية القطبية) ، والذي صدر في 1963/1964 لجميع الاستخدامات المدنية وكان متاحًا حتى أواخر التسعينات ،
ومنذ عام 1990 ، نظام تحديد المواقع العالمي التابع لوزارة الدفاع الأمريكية (GPS). إن نسختها المدنية (CA code) ، والتي تم استخدامها منذ بدايتها ، كافية لـ 99٪ من مهام تحديد المواقع طويلة المدى. ارتفع عدد السواتل (ارتفاعها 200 20 كم) من 5 إلى 10 إلى 30 مع مرور الوقت ، ويوفر تغطية في جميع أنحاء العالم مع 5 – 8 سواتل قابلة للقياس في وقت واحد (4 ضرورية).
علاوة على ذلك ، لا يزال النظام السوفييتي (GLONASS) (النظام الروسي / مماثل لنظام GLObal NAvigation) متطورًا ، والذي يشبه نظام GPS
ومن 2012-2015 ، نظام جاليليو الأوروبي ، الذي يحسن ويوسع استخدام منهجية GPS بشكل كبير.

إجراءات خاصة
أخيراً وليس آخراً للمهام الخاصة في الإجراءات الخاصة على المدى الطويل. كما ملاحة الأرصاد الجوية ، والمغناطيسية ، والملاحة القطبية أو قياس عمق (صدى أسمع ، وما إلى ذلك) لذكرها. في العصور القديمة وفي بدايات “فترة الاكتشاف” العظيمة (القرنان الرابع عشر والسادس عشر) ، كان من المهم أيضًا استخدام أساليب المنظر القمري ومراقبة الظواهر الطبيعية مثل طيور الطيور ، والأعشاب الدافعة ، والخشب الميت ، والأعشاب البحرية وغيرها. مفيدة أيضا للتنقل عبر المحيط الأطلسي أو المحيط الهادئ والتيارات البحرية المعروفة أو أنظمة الرياح (باسات!)

شيكات الملاحة العقلية
من خلال فحص الملاحة العقلية ، يقوم الطيار أو الملاح بتقدير المسارات والمسافات والارتفاعات مما يساعد الطيار على تجنب أخطاء الملاحة الإجمالية.

تجريب
تشمل عملية التجريب (التي يطلق عليها أيضاً الطيار) الملاحة في طائرة من خلال الإشارة المرئية إلى المعالم ، أو سفينة مائية في المياه المقيدة ، وتحديد موقعها على وجه الدقة قدر الإمكان على فترات متقاربة. أكثر من ذلك في المراحل الأخرى من الملاحة ، والإعداد السليم والاهتمام بالتفاصيل مهمة. تختلف الإجراءات من السفينة إلى السفينة ، وبين السفن العسكرية والتجارية والسفن الخاصة.

الملاحة السماوية
تعتمد أنظمة الملاحة السماوية على مراقبة مواقع الشمس والقمر والكواكب والنجوم الملاحية. وتستخدم هذه الأنظمة أيضًا للتنقل عبر الأرض كما هو الحال بالنسبة للتنقل بين النجوم. من خلال معرفة أي نقطة على الأرض الدوارة ، يوجد كائن سماوي أعلى وقياس ارتفاعه فوق أفق الراصد ، يستطيع المستكشف تحديد المسافة التي تفصله عن هذا المستوى الفرعي. يتم استخدام التقويم البحري والكرونومتر البحري في حساب النقطة الفرعية على الأرض ، حيث ينتهي الجسم السماوي ، ويتم استخدام السداسي لقياس ارتفاع الجسم الزاوي فوق الأفق. ويمكن بعد ذلك استخدام هذا الارتفاع لحساب المسافة من النقطة الفرعية لإنشاء خط دائري من الموضع. يقوم أحد الملاحين بتصوير عدد من النجوم متتالية لإعطاء سلسلة من الخطوط المتداخلة للمواقع. حيث يتقاطعون هو الإصلاح السماوي. القمر والشمس يمكن أن تستخدم أيضا. يمكن أيضًا استخدام الشمس من تلقاء نفسها لتصوير سلسلة من خطوط الموقف (أفضل ما تكون حول الظهيرة المحلية) لتحديد موضع.

الكرونومتر البحري
من أجل قياس خط الطول بدقة ، يجب تسجيل الوقت الدقيق لرصد السدس (إلى الأسفل ، إذا أمكن). كل ثانية من الخطأ تعادل 15 ثانية من خطأ خط الطول ، والذي عند خط الاستواء هو خطأ في موضع قدره 0.25 من ميل بحري ، حول حد الدقة للملاحة السماوية اليدوية.

الكرونومتر البحري الذي يحركه الزنبرك هو ساعة دقيقة تستخدم على متن السفينة لتوفير وقت دقيق للأرصاد السماوية. يختلف الكرونومتر عن الساعة التي يحركها الربيع بشكل أساسي من حيث أنه يحتوي على جهاز ذراع متغير للحفاظ على الضغط حتى على النابض الرئيسي ، وتوازن خاص مصمم للتعويض عن اختلافات درجات الحرارة.

يتم تعيين الكرونومتر الذي يحركه الزنبرك تقريبًا إلى توقيت جرينتش (بتوقيت غرينيتش) ولا تتم إعادة ضبطه إلى أن يتم إصلاح الجهاز وتنظيفه ، عادةً على فترات ثلاث سنوات. يتم تحديد الفرق بين توقيت جرينتش وكرونومتر بدقة وتطبيقه كتصحيح لجميع قراءات الكرونومتر. يجب أن يجرح الكرونومتر الذي يدور في الربيع في نفس الوقت تقريبًا كل يوم.

وقد استبدلت الكرونومتر الكوارتز الكريستال البحرية quronometers يحركها الربيع على متن العديد من السفن بسبب قدر أكبر من الدقة. يتم الاحتفاظ بها على GMT مباشرة من إشارات التوقيت الراديو. هذا يزيل خطأ الكرونومتر ومشاهدة تصحيح الأخطاء. إذا كان من جهة ثانية في الخطأ من خلال كمية قابلة للقراءة ، يمكن إعادة تعيينه كهربائيا.

العنصر الأساسي لتوليد الوقت هو مذبذب الكريستال الكوارتز. يتم تعويض درجة الحرارة في كريستال الكوارتز ويتم إغلاقها بإحكام في ظرف مفرغ. يتم توفير القدرة على التكيف معايرة لشيخوخة الكريستال.

تم تصميم جهاز الكرونومتر ليعمل لمدة لا تقل عن سنة واحدة على مجموعة واحدة من البطاريات. قد يتم توقيت المراقبين وتعيين ساعات السفينة مع ساعة مقارنة ، والتي تم ضبطها على وقت الكرونومتر واقتيادها إلى جناح الجسر لتسجيل أوقات الرؤية. من الناحية العملية ، ستكون ساعة المعصم منسقة إلى أقرب ثانية مع جهاز ضبط الوقت كافية.

يمكن أيضًا استخدام ساعة توقيف ، إما الجرح الربيعي أو الرقمي ، لإجراء عمليات رصد سماوية. في هذه الحالة ، تبدأ الساعة بتوقيت جرينتش معروف من قبل الكرونومتر ، والوقت المنقضي لكل مشهد يضاف إلى هذا للحصول على جرينتش من الأفق.

يجب فحص جميع الكرونومتر والساعات بانتظام بإشارة وقت راديو. يتم سرد أوقات وترددات إشارات التوقيت الراديوية في المنشورات مثل Radio Navigational Aids.

السدس البحري
العنصر الحرج الثاني للملاحة السماوية هو قياس الزاوية المتكونة في عين الراصد بين الجسم السماوي والأفق الحسي. يستخدم السدس ، أداة بصرية ، لأداء هذه الوظيفة. يتكون السدس السكاني من مجموعتين أساسيتين. الإطار عبارة عن هيكل ثلاثي مثلث مع محور في الجزء العلوي وقطعة متدرجة من دائرة ، يشار إليها باسم “القوس” ، في الأسفل. المكوّن الثاني هو ذراع الفهرس ، المُلحق بالمحور في أعلى الإطار. في الجزء السفلي هو رنيه لانهائي الذي يشد الأسنان في قاع “القوس”. يتكون النظام البصري من مرآتين ، وعموما تلسكوب منخفض القدرة. يتم تثبيت مرآة واحدة ، يشار إليها باسم “مرآة المؤشر” إلى أعلى ذراع الفهرس ، فوق المحور. عند تحريك ذراع الفهرس ، تدور هذه المرآة ، ويشير المقياس المدرج على القوس إلى الزاوية المقاسة (“الارتفاع”).

يتم تثبيت المرآة الثانية ، المشار إليها باسم “زجاج الأفق” ، في الجزء الأمامي من الإطار. نصف من زجاج الأفق هو فضي والنصف الآخر واضح. الضوء من جرم سماوي يضرب مرآة المؤشر وينعكس على الجزء الفضي من زجاج الأفق ، ثم يعود إلى عين الراصد من خلال التلسكوب. يتحكم المراقب في ذراع المؤشر حتى تنعكس الصورة المنعكسة للجسم في زجاج الأفق على الأفق البصري ، من خلال الجانب الواضح من زجاج الأفق.

تعديل السدس يتكون من فحص ومحاذاة جميع العناصر البصرية للقضاء على “تصحيح المؤشر”. يجب فحص تصحيح الفهرس ، باستخدام الأفق أو أكثر يفضل نجمة ، في كل مرة يتم استخدام السدس. إن ممارسة أخذ ملاحظات سماوية من سطح سفينة متدحرجة ، غالباً من خلال الغطاء السحابي وبأفق ضبابي ، هي إلى حد بعيد الجزء الأكثر تحدياً في الملاحة السماوية.

الملاحة بالقصور الذاتي
نظام الملاحة بالقصور الذاتي هو نوع من نظام ملاحة الموتى الذي يحسب موقعه على أساس أجهزة استشعار الحركة. وبمجرد إنشاء خط العرض والطول الأولي ، يتلقى النظام نبضات من كاشفات الحركة التي تقيس التسارع على طول ثلاثة محاور أو أكثر مما يمكنها من حساب خطوط الطول والعرض الحالية ودقة. وتتمثل مزاياه على أنظمة الملاحة الأخرى في أنه بمجرد تعيين موضع البدء ، فإنه لا يتطلب معلومات خارجية ، ولا يتأثر بالظروف المناخية المعاكسة ولا يمكن اكتشافه أو التشويش عليه. ومن عيوبها أنه بما أن الوضع الحالي محسوب فقط من المراكز السابقة ، فإن أخطاءه تراكمية ، حيث يزداد بمعدل يتناسب تقريبًا مع الوقت منذ أن كان الموضع الأول مدخلاً. لذلك يجب تصحيح أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بشكل متكرر مع “إصلاح” الموقع من نوع آخر من نظام الملاحة. طورت البحرية الأمريكية نظام الملاحة بالقصور الذاتي (SINS) خلال برنامج صاروخ بولاريس لضمان نظام ملاحي آمن وموثوق ودقيق لغواصات الصواريخ الخاصة بها. كانت أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي مستخدمة على نطاق واسع حتى أصبحت أنظمة الملاحة الساتلية (GPS) متاحة. لا تزال أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي شائعة الاستخدام في الغواصات ، نظرًا لأن استقبال GPS أو مصادر الإصلاح الأخرى غير ممكنة أثناء الغوص.

الملاحة الإلكترونية

الملاحة اللاسلكية
يعد جهاز تحديد الاتجاه اللاسلكي أو RDF جهازًا لإيجاد الاتجاه لمصدر راديو. نظرًا لقدرة الراديو على السفر لمسافات طويلة جدًا “عبر الأفق” ، فإنه يجعل نظامًا ملاحًا جيدًا للسفن والطائرات التي قد تطير على مسافة من الأرض.

تعمل RDFs بتدوير هوائي اتجاهي والاستماع للاتجاه الذي تأتي فيه الإشارة من محطة معروفة بقوة أكبر. تم استخدام هذا النوع من النظام على نطاق واسع في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. ومن السهل اكتشاف الهوائيات RDF على طائرات الحرب العالمية الثانية الألمانية ، كحلقات تحت الجزء الخلفي من جسم الطائرة ، في حين أن معظم الطائرات الأمريكية أغلقت الهوائي في هدية صغيرة على شكل دمعة.

في التطبيقات الملاحية ، يتم توفير إشارات RDF في شكل منارات الراديو ، النسخة الراديوية من المنارة. عادة ما تكون الإشارة عبارة عن بث بسيط لسلسلة رسائل morse من الحروف ، والتي يمكن لـ RDF أن يتابعها لمعرفة ما إذا كانت المنارة “على الهواء”. كما يمكن لمعظم أجهزة الكشف الحديثة ضبط أي محطات إذاعية تجارية ، وهو أمر مفيد بشكل خاص بسبب قوتها وموقعها بالقرب من المدن الكبرى.

إن Decca و OMEGA و LORAN-C هي ثلاثة أنظمة ملاحة زائدة مماثلة. ديكا كان نظام ملاحة لاسلكي منخفض التردد (الذي يُعرف أيضًا باسم multilateration) والذي تم نشره لأول مرة خلال الحرب العالمية الثانية عندما احتاجت قوات الحلفاء إلى نظام يمكن استخدامه لتحقيق إنزال دقيق. كما كان الحال مع لوران سي ، كان استخدامه الأساسي هو ملاحة السفن في المياه الساحلية. كانت سفن الصيد من كبار مستخدمي ما بعد الحرب ، ولكنها كانت تستخدم أيضًا على متن الطائرات ، بما في ذلك تطبيق مبكر جدًا (1949) لشاشات عرض الخرائط المتحركة. تم نشر النظام في بحر الشمال وتم استخدامه من قبل المروحيات التي تعمل في منصات النفط.

كان نظام الملاحة OMEGA أول نظام ملاحي عالمي حقيقي للطائرات ، تديره الولايات المتحدة بالتعاون مع ست دول شريكة. تم تطوير OMEGA من قبل البحرية الأمريكية لمستخدمي الطيران العسكري. تمت الموافقة على تطويره في عام 1968 ووعد بقدرة تغطية محيطية عالمية حقيقية مع ثمانية أجهزة إرسال فقط والقدرة على تحقيق دقة أربعة أميال (6 كم) عند تثبيت موضع. في البداية ، كان من المقرر استخدام النظام لتوجيه القاذفات النووية عبر القطب الشمالي إلى روسيا. في وقت لاحق ، وجد أنها مفيدة للغواصات. نتيجة لنجاح نظام تحديد المواقع العالمي ، انخفض استخدام أوميغا خلال التسعينيات ، إلى نقطة لم يعد بالإمكان تبرير تكلفة تشغيل أوميغا فيها. تم إنهاء أوميغا في 30 سبتمبر 1997 وجميع محطات توقف التشغيل.

LORAN هو نظام ملاحي للأرض يستخدم أجهزة إرسال لاسلكية منخفضة التردد تستخدم الفاصل الزمني بين الإشارات الراديوية الواردة من ثلاث محطات أو أكثر لتحديد موضع سفينة أو طائرة. الإصدار الحالي من LORAN في الاستخدام الشائع هو LORAN-C ، والذي يعمل في جزء التردد المنخفض من الطيف الكهروضوئي من 90 إلى 110 كيلو هرتز. العديد من الدول تستخدم النظام ، بما في ذلك الولايات المتحدة واليابان والعديد من الدول الأوروبية. تستخدم روسيا نظامًا دقيقًا تقريبًا في نطاق التردد نفسه ، يسمى CHAYKA. استخدام LORAN في انخفاض حاد ، مع GPS هو البديل الأساسي. ومع ذلك ، هناك محاولات لتعزيز وإعادة تعميم LORAN. وتكون إشارات LORAN أقل عرضة للتداخل ويمكن أن تخترق بشكل أفضل في أوراق الشجر والمباني من إشارات GPS.

الملاحة الرادار
عندما تكون السفينة داخل نطاق الرادار من الأرض أو مساعدات الرادار الخاصة للملاحة ، يمكن للملاحة أن تأخذ المسافات والمحامل الزاويية للأشياء المرسومة واستخدامها لإنشاء أقواس الموقع وخطوط الموقع على الرسم البياني. يسمى الإصلاح الذي يتكون من معلومات الرادار فقط إصلاح الرادار.

تتضمن أنواع إصلاحات الرادار “النطاق والتأثير على كائن واحد” ، “محملان أو أكثر” ، “محامل ظل” ، و “نطاقان أو أكثر”.

الفهرسة المتوازية هي تقنية يحددها ويليام برجر في كتاب عام 1957 كتيب رادار أوبزير. تتضمن هذه التقنية إنشاء خط على الشاشة موازٍ لمسار السفينة ، ولكن يتم تعويضه إلى اليسار أو اليمين ببعض المسافة. هذا الخط المتوازي يسمح للملاح بالحفاظ على مسافة معينة بعيدا عن الأخطار.

وقد تم تطوير بعض التقنيات للحالات الخاصة. واحد ، المعروف باسم “طريقة الكفاف” ، يتضمن وضع قالب بلاستيكي شفاف على شاشة الرادار ونقله إلى المخطط لإصلاح موضع.

وهناك أسلوب خاص آخر ، يعرف باسم تقنية فرانكلين للقطب الراداري المستمر ، يتضمن رسم المسار الذي يجب أن يتبعه جسم الرادار على شاشة الرادار إذا بقيت السفينة في مسارها المخطط. أثناء النقل ، يمكن للملاح أن يتأكد من أن السفينة في المسار الصحيح عن طريق التحقق من أن النقطة تقع على الخط المرسوم.

الملاحة عبر الأقمار الصناعية
النظام العالمي للملاحة الساتلية أو GNSS هو مصطلح لأنظمة الملاحة الساتلية التي توفر المواقع مع تغطية عالمية. تسمح الشبكة العالمية للملاحة الساتلية (GNSS) للمستقبِلات الإلكترونية الصغيرة بتحديد موقعها (خط الطول وخط العرض والارتفاع) إلى مسافة بضعة أمتار باستخدام إشارات التوقيت المرسلة على طول خط البصر بواسطة الراديو من السواتل. كما يمكن استخدام أجهزة الاستقبال على الأرض ذات الموقع الثابت لحساب الوقت الدقيق كمرجع للتجارب العلمية.

اعتبارًا من أكتوبر 2011 ، كان نظام تحديد المواقع العالمي NAVSTAR في الولايات المتحدة (GPS) ونظام GLONASS الروسي فقط هما GNSSs التشغيلية على مستوى العالم. نظام تحديد المواقع غاليليو في الاتحاد الأوروبي هو الجيل التالي GNSS في مرحلة النشر الأولي ، المقرر أن يكون جاهزا بحلول عام 2013. وقد أشارت الصين أنها قد توسع نظام الملاحة بييدو الإقليمية إلى نظام عالمي.

ويوجد أكثر من عشرين من أقمار GPS في مدار أرضي متوسط ​​، حيث يرسل إشارات تسمح لمستقبِلات GPS بتحديد موقع المستقبل وسرعته واتجاهه.

منذ إطلاق أول قمر صناعي تجريبي في عام 1978 ، أصبح GPS أداة مساعدة لا غنى عنها للملاحة حول العالم ، وأداة مهمة لصنع الخرائط ومسح الأراضي. كما يوفر نظام تحديد المواقع العالمي إشارة زمنية دقيقة تستخدم في العديد من التطبيقات بما في ذلك الدراسة العلمية للزلازل ، وتزامن شبكات الاتصالات.

وضعت من قبل وزارة الدفاع الأمريكية ، GPS رسميا باسم NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System). يدار كوكبة الأقمار الصناعية من قبل الجناح الجوي للقوات الجوية الأمريكية رقم 50. وتبلغ تكلفة صيانة النظام حوالي 750 مليون دولار سنوياً ، بما في ذلك استبدال السواتل القديمة ، والبحث والتطوير. على الرغم من هذه الحقيقة ، فإن GPS مجاني للاستخدام المدني كسلعة عامة.

تعمل الهواتف الذكية الحديثة كملاحِق GPS شخصية للمدنيين الذين يمتلكونها. عادة يتم توفير البوصلة لتحديد الاتجاه عندما لا تتحرك.

عمليات الملاحة

سفن وأوعية مماثلة

عمل يوم في الملاحة
عمل اليوم في الملاحة هو مجموعة صغيرة من المهام تتفق مع التنقل الحكيم. سيختلف التعريف على السفن العسكرية والمدنية ، ومن السفينة إلى السفينة ، لكنه يأخذ شكلًا يشبه:

الحفاظ على مؤامرة حساب الموتى المستمر.
خذ ملاحظتين أو أكثر من النجوم في الصباح الباكر من أجل حل سماوي (من الحكمة ملاحظة 6 نجوم).
صباح الشمس الملاحظة. يمكن اتخاذها في أو بالقرب من خط العرض الرأسي لخط الطول ، أو في أي وقت لخط الموقف.
تحديد خطأ البوصلة عن طريق رصد السمت للشمس.
حساب الفاصل الزمني لظهرا ، ووقت المشاهدة من الظاهر المحلية الظاهرة ، وثوابت لالمشاهد الزوال أو ميريديان السابقين.
Noundime الزوال أو الملاحظة الزوال السابق للشمس لخط عزم الظهر. تشغيل الإصلاح أو العبور مع خط فينوس لظهير الظهر.
Noontime تحديد تشغيل اليوم وتعيين اليوم والانجراف.
خط شمس واحد على الأقل بعد الظهيرة ، في حالة عدم رؤية النجوم في الشفق.
تحديد خطأ البوصلة عن طريق رصد السمت للشمس.
خذ ملاحظتين أو أكثر من النجوم في شفق المساء لإصلاح سماوي (من الحكمة ملاحظة 6 نجوم).

تخطيط المرور
تخطيط المرور أو تخطيط الرحلة هو إجراء لتطوير وصف كامل لرحلة السفينة من البداية إلى النهاية. وتشمل الخطة مغادرة منطقة المرفأ والمرفأ ، وجزء الطريق في رحلة ، وتقترب من الوجهة ، والرسو. ووفقاً للقانون الدولي ، فإن قائد السفينة مسؤول قانوناً عن تخطيط المرور ، ولكن على السفن الكبيرة ، سيتم تفويض المهمة إلى ملاح السفينة.

تشير الدراسات إلى أن الخطأ البشري هو عامل في 80 في المئة من الحوادث الملاحية وأنه في كثير من الحالات كان لدى الإنسان الذي ارتكب الخطأ القدرة على الوصول إلى معلومات كان من الممكن أن تمنع وقوع الحادث. لقد تطورت عملية تخطيط الرحلة من خطوط أقل من الحد الأدنى على الخرائط الملاحية إلى عملية إدارة المخاطر.

يتكون تخطيط المرور من أربع مراحل: التقييم والتخطيط والتنفيذ والمراقبة ، والتي تم تحديدها في قرار المنظمة البحرية الدولية A.893 (21) ، وتوجيهات تخطيط الرحلات ، وتنعكس هذه الإرشادات في القوانين المحلية للدول الموقعة على المنظمة البحرية الدولية ( على سبيل المثال ، العنوان 33 من قانون الولايات المتحدة للوائح الفيدرالية) ، وعدد من الكتب أو المنشورات المهنية. هناك حوالي خمسين عنصرًا من خطة المرور الشاملة اعتمادًا على حجم ونوع السفينة.
مرحلة التقييم تتعامل مع جمع المعلومات ذات الصلة بالرحلة المقترحة وكذلك التحقق من المخاطر وتقييم السمات الرئيسية للرحلة. وسيشمل ذلك النظر في نوع الملاحة المطلوب ، على سبيل المثال الملاحة في الجليد ، والمنطقة التي ستمر بها السفينة والمعلومات الهيدروغرافية على الطريق. في المرحلة التالية ، يتم إنشاء الخطة المكتوبة.المرحلة الثالثة هي تنفيذ خطة الرحلة النهائية ، مع الأخذ بعين الاعتبار أي ظروف خاصة قد تنشأ مثل التغيرات في الطقس ، والتي قد تتطلب مراجعة الخطة أو تغييرها. تتكون المرحلة النهائية من تخطيط المرور من مراقبة تقدم السفينة فيما يتعلق بالخطة والاستجابة للانحرافات والظروف غير المتوقعة.

الملاحة البرية
للملاحة على السيارات وغيرها من السفر البري يستخدم عادة الخرائط والمعالم ، وفي الآونة الأخيرة الملاحة عبر الكمبيوتر (“satnav” ، اختصار للملاحة عبر الأقمار الصناعية) ، وكذلك أي وسيلة متاحة على الماء.

يعتمد نظام الملاحة المحوسب بشكل عام على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للحصول على معلومات الموقع الحالية ، وقاعدة بيانات الخرائط الملاحية للطرق والطرق القابلة للملاحة ، ويستخدم خوارزميات مرتبطة بأقصر مسار للمشكلة لتحديد المسارات المثلى.

أنظمة الجسور
المتكاملة تقود المفاهيم الإلكترونية المتكاملة للجسور تخطيط نظام الملاحة المستقبلي. تأخذ الأنظمة المتكاملة مدخلات من مختلف مستشعرات السفن ، وتعرض معلومات تحديد الموقع إلكترونياً ، وتوفر إشارات تحكم مطلوبة للحفاظ على السفينة في مسار مسبق الإعداد. يصبح الملاح مدير نظام ، ويختار إعدادات مسبقة للنظام ، ويترجم مخرجات النظام ، ويراقب استجابة السفينة.