Навигация

Навигация — это область исследования, в которой основное внимание уделяется процессу мониторинга и контроля перемещения корабля или транспортного средства из одного места в другое. Поле навигации включает в себя четыре основные категории: наземная навигация, морская навигация, аэронавигационная навигация и космическая навигация.

Это также термин искусства, используемый для специализированных знаний, используемых навигаторами для выполнения задач навигации. Все навигационные методы включают определение положения навигатора по сравнению с известными местоположениями или шаблонами.

Навигация в более широком смысле может относиться к любому умению или исследованию, которое включает определение положения и направления. В этом смысле навигация включает в себя ориентирование и пешеходную навигацию.

Простая навигация
Навигация берет свое начало в предыстории. Полинезийцы практиковали так называемую полинезийскую навигацию в Тихом океане. Полинезийцы использовали разные вещи, которые были вокруг них, чтобы найти свой путь через большие районы открытого моря. Другие люди древности также научились путешествовать на большие расстояния, используя ссылки из природного мира. Например:

Давным-давно (и до сих пор) люди смотрели на звезды, на солнце и на луну. Отсюда они узнают, где находится север. С графикой они могли найти, как далеко от экватора они были. Это называется небесной навигацией. Пока у них не было точных часов, они не знали их длины (как далеко на восток или на запад), не видя опорных точек.

На земле образуются некоторые виды облаков, и волны могут отскакивать от берега и путешествовать к морю.
Время, затраченное на то, чтобы добраться до места. Когда они путешествовали по суше, они знали, что им потребуется, например, два дня, чтобы отправиться из одного места в другое. На этот раз он, вероятно, останется прежним. Отсюда они могли путешествовать два дня и знать, что они близки к тому, где они хотели быть.
Животные, которых они нашли, также помогли. В разных местах люди могли бы найти разные виды рыб, китов или птиц, которые жили только в одном месте или около земли. Оттуда они могли сказать, что они были рядом или далеки от того, где они должны были быть.

Примером людей, которые использовали звезды, были викинги. Они знали, что звезда, называемая Polaris (Северная звезда), не меняет своего местоположения и указывает на север. Затем они будут знать широту (расстояние от экватора), измеряя угол между полярием и горизонтом. Они также использовали животных, особенно птиц, чтобы знать, есть ли поблизости территория. Они также знали, что определенный тип облаков образуется вблизи Земли и что волны различны вблизи земли, чем в открытом море.

Средневековая навигация
С течением времени они продолжали изобретать или открывать лучшие методы навигации. Некоторые из этих методов:

Мертвый аукцион. Корабль мог выбросить за борт. На багажнике была веревка с узлами, связанными на обычных расстояниях. Когда подсчитывали, сколько узлов прошли через бок, прежде чем вернуть багажник, они знали, как быстро они идут. Они писали это каждый день, и они узнали, сколько они путешествуют на тот день. Именно по этой причине скорость судна измеряется узлами.

Компас . Было обнаружено, что Земля имеет два полюса (север и юг) и что у этих полюсов были разные магнитные заряды (положительные и отрицательные). Оставив полосу магнитного железа на кончике штифта, было обнаружено, что полоса будет вращаться, пока она не совпадет с магнитным полем Земли. Отсюда вы можете взять адрес и следовать по пути. Компас впервые был изобретен в Китае. Позднее он был изобретен во Франции в 12 веке.

Точные часы. С часами, наконец, можно было узнать, какова длина человека. Длина — восточное или западное расположение. До этого могли использоваться только контрольные точки и мертвые вычисления.

Лоцманская проводка — это когда лодки ищут специальные маяки или маркеры, сделанные человеком, которые указывают на то, где они находятся, или на то, что они внимательны к определенным препятствиям, таким как рифы.
Люди разделили компас на 360 градусов. Затем они могли бы указать точное количество адресов, которые должен был пройти корабль («курс»), чтобы добраться до порта. Первые морские карты навигации, называемые «морскими картами», показали необходимую ориентацию перехода от одного порта к другому.

Базовые концепты

широта
Грубо говоря, широта места на Земле — это его угловое расстояние на север или юг от экватора. Широта обычно выражается в градусах (обозначена °) в диапазоне от 0 ° на экваторе до 90 ° на северном и южном полюсах. Широта Северного полюса составляет 90 ° с.ш., а широта Южного полюса — 90 ° С. Маринерс рассчитывал широту в северном полушарии, наблюдая Северную звезду Поларис с секстантом и используя таблицы уменьшения зрения, чтобы исправить высоту глаза и атмосферное преломление. Высота Полариса в градусах над горизонтом — это широта наблюдателя, в той или иной степени.

долгота
Подобно широте, долгота места на Земле — это угловое расстояние на восток или запад от основного меридиана или гринвичского меридиана. Долгота обычно выражается в градусах (обозначена знаком «°») в пределах от 0 ° по Гринвичскому меридиану до 180 ° на восток и запад. Например, Сидней имеет долготу около 151 ° восточной долготы. Нью-Йорк имеет долготу 74 ° к западу. На протяжении большей части истории моряки боролись за определение долготы. Долгота может быть рассчитана, если известно точное время прицела. Не имея этого, можно использовать секстант, чтобы взять лунное расстояние (также называемое лунным наблюдением или «лунным»), которое с помощью навигационного альманаха может быть использовано для вычисления времени в нулевой долготе (см. Среднее время по Гринвичу) , Надежные морские хронометры были недоступны до конца 18 века и не были доступны до 19 века. Примерно через сто лет, примерно с 1767 года до 1850 года, моряки, не имеющие хронометра, использовали метод лунных расстояний, чтобы определить время Гринвича, чтобы найти свою долготу. Моряк с хронометром мог проверить его чтение, используя лунное определение времени в Гринвиче.

локсодромия
В судоходстве линия ребер (или локсодром) представляет собой линию, пересекающую все меридианы долготы под одним углом, т. Е. Путь, полученный из определенного начального подшипника. То есть, принимая первоначальный подшипник, он проходит один и тот же подшипник, не меняя направление, измеренное относительно истинного или магнитного севера.

Современная техника
Большая часть современной навигации опирается главным образом на позиции, определяемые электронным путем приемниками, собирающими информацию со спутников. Большинство других современных методов полагаются на пересекающиеся линии позиции или LOP. Линия позиции может ссылаться на две разные вещи: линию на диаграмме или линию между наблюдателем и объектом в реальной жизни. Подшипник является мерой направления к объекту. Если навигатор измеряет направление в реальной жизни, тогда угол можно нарисовать на навигационной карте, и навигатор будет на этой линии на графике.

Помимо подшипников, навигаторы также часто измеряют расстояния до объектов. На диаграмме расстояние создает круг или дугу положения. Круги, дуги и гиперболы позиций часто называются линиями положения.

Если навигатор рисует две линии позиции, и они пересекаются, он должен находиться в этом положении. Фиксирование — это пересечение двух или более LOP.

Если доступно только одна линия позиции, это может быть оценено в соответствии с положением «Расчет мертвой», чтобы установить оценочную позицию.

Линии (или круги) позиции могут быть получены из разных источников:

небесное наблюдение (короткий отрезок круга равной высоты, но обычно представленный как линия),
наземный (природный или искусственный), когда две начерченные точки находятся в одном ряду друг с другом,
компас, относящийся к начерченному объекту,
диапазон радара до намечаемого объекта,
на некоторых береговых линиях, глубина звучания от эхолота или линии ввода.
Есть некоторые методы, которые редко используются сегодня, например, «погружение света» для расчета географического диапазона от наблюдателя до маяка

Основные методы
Большинство методов навигации исходит от морских, поэтому расположение и контроль судов. Классические инструменты локализации являются геометрическими по своей природе (измерение угла и направления), а также определение скорости и расстояния. Они использовались на протяжении веков в следующих группах методов:

Визуальная навигация: поиск пути по побережью на основе памяти и простых прибрежных или морских карт («Портолан»)
наземная навигация: расположение вблизи побережья на основе ориентиров (поражающих точек на суше) и рассеянных маяков. Также включено зондирование (определение глубины фарватера). Эти проверенные методы теперь дополняются плотными входами в порт, различными навигационными маяками и радиомаяками.
Dead Reckoning (Engl. Dead Reckoning): текущее определение местоположения цены и скорости. Курс можно определить с помощью солнца, звезд и (начиная со Средневековья) с помощью компаса, езды по оценке или с журналом реле. Запись в журнале загружается до этого дня, графически добавляя фрагменты в навигационной карте. Позиция, определенная таким образом, называется «gegisster» или местом соединения и в зависимости от погодных условий — на несколько процентов точнее.
Если возможно, учитывается дрейф ветра в муфте; Современные инструменты, такие как калькулятор курса (для треугольника ветра, маяк и т. Д.) И доплеровский радиолокатор, повышают точность примерно до 0,5% расстояния и снова инерциальную навигацию.
Астрономическая навигация: местоположение с помощью измерения высоты на солнце, звезды навигации или планеты. Он дополняет вышеупомянутые три метода на дальних маршрутах. Достижимая точность составляет около 20 км с Якобсстабом, с современными секстантами 1-2 км.
Эти методы, которые были опробованы и испытаны на протяжении веков, были впервые использованы в радионавигации в 1899 году и спутниковой навигации в 1964 году (см. Следующую главу).
Во многом потерянная полинезийская навигация базировалась, среди прочего, на звездном пути и в Зенитсторнавигации. Вместе с наблюдением волн, ветра, животных и облаков полинезийцы смогли найти даже отдаленные, мелкие атоллы.

Дальнейшая навигация
В качестве навигационной системы дальнего действия (английский язык: дальнобойная навигация — LRN) вызывается в морском и авиационном (дальнемагистральном полете) необходимым на маршрутах около 100 км методов локализации и управления транспортным средством.

Специальные методы навигации на дальних дистанциях теперь забрались на задний план, но по-прежнему необходимы для резервированной, независимой от GPS навигации из-за преобладания спутниковых технологий GNSS, таких как GPS и ГЛОНАСС. До 1995 года навигацию можно было требовать от дальнего следования, когда наземная навигация (в более широком поле зрения побережья или островов) уже недостаточна, а цель должна управляться более точно, чем около 50 км.

астронацигация
Небесным навигационным средством измерения времени и угла к солнцу и ярким звездам является классический метод, поскольку путешествия полинезийцев и других морских народов, чтобы испытать всех лодочников — слышали — и по сей день для обучения. До 1970 года он был основой дальнего плавания по всему южному полушарию, но также использовался в северных странах примерно на 10-20% от всех локальных определений. С 1970-х годов он все чаще перемещается по радио и спутниковой технологии на юге (см. Ниже), но по-прежнему необходим сегодня для малых судов и для чрезвычайных ситуаций (отключения электроэнергии и т. Д.).

Радиоуправление
В радионавигации важны

LORAN (дальняя навигационная навигационная система) (рядом со старшей LORAN-A (средняя волна), в частности Loran-C (при измерении времени прохождения BASED, гиперболическом с длинной волной)). Хотя он часто страдает от плохого охвата в отдаленных регионах, он снова стал значительным благодаря технической модернизации и обработке сигналов в течение последнего десятилетия. Федеральный радионавигационный план 1994 года и ЕС уже рассматривали постепенное прекращение деятельности LORAN, но его важность в качестве резервного в свою очередь, а также в случае сбоев GPS или Galileo была своевременно признана.
В период между 1975 и 1995 годами существовала также глобальная система OMEGA, которая использовалась с использованием продольных волн только с 8 передатчиками, но их работа была слишком дорогостоящей, несмотря на международное сотрудничество и была ненужной благодаря появлению GPS.
Другие — более региональные — такие процедуры, как русская альфа (эквивалент LORAN), британская Decca, NavaRho, построенная после Второй мировой войны и другие.

Спутниковая навигация
Начиная с 1960 года, система транзитных NNSS ВМС США (5-6 полярных орбитальных навигационных спутников), которая была выпущена в 1963-1964 годах для всех гражданских применений и была доступна до конца 1990-х годов,
и с 1990 года — Глобальная система позиционирования Министерства обороны США (GPS). Его гражданская версия (код CA), которая использовалась с самого ее начала, достаточна для 99% задач дальнего позиционирования. Число спутников (высота 20 200 км) возросло с 5-10 до 30 с течением времени и обеспечивает охват по всему миру 5-8 одновременно измеряемых спутников (4 необходимы).
Кроме того, еще разработанная Советским Союзом ГЛОНАСС (российская / аналогичная спутниковая система навигации GLObal), которая похожа на GPS
и с 2012-2015 годов — европейская система Galileo, которая значительно улучшает и расширяет использование методологии GPS.

Специальные процедуры
И последнее, но не менее важное — для специальных задач по специальным процедурам на дальние расстояния z. В качестве метеорологической навигации следует упомянуть магниты, полярную навигацию или измерение глубины (эхолот и т. Д.). В древние времена и в начале великого «периода открытия» (XIV-XVI вв.) Также были важны метод лунных параллаксов и наблюдение за природными явлениями, такими как полет птиц, вождение трав, древостоев, водорослей и т. Д. Также полезными для навигации по Атлантике или Тихому океану были хорошо известные океанские течения или ветровые системы (Passat!)

Ментальные навигационные проверки
При проверке умственной навигации пилот или навигатор оценивают дорожки, расстояния и высоты, которые затем помогут пилоту избежать грубых ошибок навигации.

пилотирование
Пилотирование (также называемое лоцманским проводником) включает в себя навигацию по воздушному судну с помощью визуальной ссылки на ориентиры или водное судно в ограниченных водах и фиксирование его положения как можно точнее с частыми интервалами. Важнее, чем в других фазах навигации, правильная подготовка и внимание к деталям. Процедуры варьируются от судна к судну, а также между военными, коммерческими и частными судами.

Поднебесная навигация
Небесные навигационные системы основаны на наблюдении за положением Солнца, Луны, Планет и навигационных звезд. Такие системы используются также для наземной навигации, как для межзвездной навигации. Зная, какая точка на вращающейся Земле небесный объект выше и измеряет ее высоту над горизонтом наблюдателя, навигатор может определить свое расстояние от этой подпункта. Морской альманах и морской хронометр используются для вычисления подпункта земного шара над небесным телом, а секстант используется для измерения угловой высоты тела над горизонтом. Затем эту высоту можно использовать для вычисления расстояния от подпункта для создания круговой линии позиции. Навигатор последовательно снимает несколько звезд, чтобы получить ряд перекрывающихся линий позиции. Там, где они пересекаются, это небесное исцеление. Также можно использовать луну и солнце. Солнце также может использоваться само по себе, чтобы снимать последовательность линий (лучше всего делать в течение полудня), чтобы определить положение.

Морской хронометр
Чтобы точно измерить долготу, должно быть записано точное время наблюдения секстанта (вплоть до второго, если это возможно). Каждая секунда ошибки эквивалентна 15 секундам долготы, которая на экваторе представляет собой ошибку положения 0,25 морской мили, о пределе точности ручной небесной навигации.

Маятниковый хронометр с пружинным приводом — это точные часы, используемые на борту судна, чтобы обеспечить точное время для наблюдения за небесами. Хронометр отличается от пружинных часов главным образом тем, что он содержит переменное рычажное устройство для поддержания равномерного давления на пружину и специальный баланс, предназначенный для компенсации колебаний температуры.

Хронометр с пружинным приводом устанавливается примерно в среднее время по Гринвичу (GMT) и не сбрасывается до тех пор, пока инструмент не будет капитально отремонтирован и не очищен, как правило, с трехлетними интервалами. Разница между временем GMT и хронометром тщательно определяется и применяется в качестве поправки ко всем показаниям хронометра. Пружинные хронометры должны быть намотаны примерно в одно и то же время каждый день.

Кварцевые морские хронометры заменили пружинные хронометры на борту многих кораблей из-за их большей точности. Они поддерживаются в GMT непосредственно по радиосигналам. Это устраняет ошибку хронометра и исправляет ошибки при просмотре. Если секундная стрелка будет ошибочной по считываемой величине, ее можно сбросить электрически.

Основным элементом генерации времени является кварцевый кварцевый генератор. Кристалл кварца компенсируется температурой и герметично закрывается в эвакуированной оболочке. Для регулировки старения кристалла предусмотрена возможность калибровки.

Хронометр предназначен для работы в течение как минимум 1 года на одном комплекте батарей. Наблюдения могут быть синхронизированы, а часы на судне устанавливаются со сравнительными часами, которые устанавливаются на время хронометра и отправляются на крыло моста для записи времени просмотра. На практике часы, скоординированные с ближайшей секундой с хронометром, будут адекватными.

Для астрономических наблюдений также можно использовать стоп-часы, как пружинные, так и цифровые. В этом случае часы начинаются с известного хронометра по часовой стрелке, и прошедшее время каждого прицела добавляется к этому, чтобы получить GMT зрение.

Все хронометры и часы должны регулярно проверяться радиосигналом. Времена и частоты сигналов радиопомех перечислены в таких публикациях, как радионавигационные средства.

Морской секстант
Второй критический компонент небесной навигации — измерять угол, сформированный в глазах наблюдателя между небесным телом и разумным горизонтом. Для выполнения этой функции используется секстант, оптический инструмент. Секстант состоит из двух первичных узлов. Рама представляет собой жесткую треугольную структуру с верхом в верхней части и градуированный отрезок круга, называемый «дугой», внизу. Второй компонент — это указательный рычаг, который прикреплен к оси вращения в верхней части кадра. Внизу находится бесконечный верньер, который зажимает зубы на дне «дуги». Оптическая система состоит из двух зеркал и, как правило, маломощного телескопа. Одно зеркало, называемое «зеркало индекса», фиксируется в верхней части указательного рычага по оси вращения. По мере перемещения указательного рычага это зеркало вращается, а градуированная шкала на дуге указывает измеренный угол («высота»).

Второе зеркало, называемое «стеклянным стеклом», прикреплено к передней части рамы. Одна половина стекла горизонта покрыта серебром, а другая половина прозрачна. Свет от небесного тела поражает зеркало индекса и отражается на посеребренной части стекла горизонта, а затем обратно в глаз наблюдателя через телескоп. Наблюдатель манипулирует указательным рычагом, поэтому отраженное изображение тела в стекле горизонта просто покоится на визуальном горизонте, видимом через прозрачную сторону стекла горизонта.

Регулировка секстанта состоит в проверке и выравнивании всех оптических элементов для устранения «коррекции индекса». Коррекция индекса следует проверять, используя горизонт или, более предпочтительно, звезду, каждый раз, когда используется секстант. Практика захвата небесных наблюдений с палубы катящегося судна, часто через облачный покров и с туманным горизонтом, на сегодняшний день является самой сложной частью небесной навигации.

Инерциальная навигация
Инерционная навигационная система — это мертвый расчетный тип навигационной системы, которая вычисляет свое положение на основе датчиков движения. Как только начальная широта и долгота установлены, система получает импульсы от детектора движения, которые измеряют ускорение вдоль трех или более осей, позволяя ему постоянно и точно вычислять текущую широту и долготу. Его преимущества перед другими навигационными системами заключаются в том, что после установки исходной позиции она не требует внешней информации, она не зависит от неблагоприятных погодных условий и не может быть обнаружена или застряла. Его недостатком является то, что, поскольку текущая позиция рассчитывается исключительно с предыдущих позиций, ее ошибки являются кумулятивными, увеличиваясь со скоростью, примерно пропорциональной времени, прошедшему с момента ввода исходной позиции. Поэтому инерциальные навигационные системы часто корректируются с помощью «исправления» местоположения от какой-либо другой системы навигации. Военно-морской флот США разработал систему инерциальной навигационной системы судов (SINS) во время ракеты Polaris для обеспечения безопасной, надежной и точной навигационной системы для своих подводных лодок. Инерционные навигационные системы широко использовались до тех пор, пока не появились спутниковые навигационные системы (GPS). Инерционные навигационные системы по-прежнему широко используются на подводных лодках, поскольку прием GPS или другие источники исправления невозможны при погружении.

Электронная навигационная система

Радиоуправление
Радиопеленгатор или RDF — это устройство для поиска направления к радиоисточнику. Из-за способности радио проехать очень большие расстояния «за горизонт», он делает особенно хорошую навигационную систему для кораблей и самолетов, которые могут летать на расстоянии от земли.

RDF работают путем вращения направленной антенны и прослушивания направления, в котором сигнал от известной станции проходит наиболее сильно. Такая система широко использовалась в 1930-х и 1940-х годах. Антенны RDF легко обнаруживаются на немецких самолетах Второй мировой войны, как петли под задней частью фюзеляжа, тогда как большинство самолетов США закрывали антенну в небольшом каплеобразном обтекателе.

В навигационных приложениях сигналы RDF предоставляются в виде радиомаяков, радио версии маяка. Сигнал, как правило, представляет собой простое AM-трансляцию серии букв морзе, которые RDF может настраивать, чтобы увидеть, маяк «находится в эфире». Большинство современных детекторов также могут настраивать любые коммерческие радиостанции, что особенно полезно благодаря их высокой мощности и местоположению вблизи крупных городов.

Decca, OMEGA и LORAN-C являются тремя подобными гиперболическими навигационными системами. Decca была гиперболической низкочастотной навигационной системой (также известной как мультилатерация), которая была впервые развернута во время Второй мировой войны, когда войскам союзников нужна система, которая могла бы использоваться для достижения точных посадок. Как и в случае с Лораном С, его основное использование предназначалось для судоходства в прибрежных водах. Рыболовные суда были основными послевоенными пользователями, но также использовались на самолетах, в том числе очень раннее (1949 год) применение дисплеев с подвижной картой. Система была развернута в Северном море и использовалась вертолетами, работающими на нефтяных платформах.

Навигационная система OMEGA была первой по-настоящему глобальной радионавигационной системой для самолетов, эксплуатируемой Соединенными Штатами в сотрудничестве с шестью странами-партнерами. OMEGA была разработана военно-морским флотом Соединенных Штатов для пользователей военной авиации. Он был одобрен для разработки в 1968 году и пообещал истинную всемирную зону охвата океаном с восемью передатчиками и возможностью достижения точности в четыре мили (6 км) при фиксации позиции. Первоначально система должна была использоваться для навигации ядерных бомбардировщиков через Северный полюс в Россию. Позже это было сочтено полезным для подводных лодок. Из-за успеха Глобальной системы позиционирования использование Omega снизилось в 1990-х годах до такой степени, что стоимость эксплуатации Omega больше не могла быть оправдана. Омега была прекращена 30 сентября 1997 года, и все станции прекратили свою деятельность.

LORAN — это наземная навигационная система, использующая низкочастотные радиопередатчики, которые используют временной интервал между радиосигналами, полученными от трех или более станций, для определения местоположения судна или самолета. Текущей версией LORAN в общем использовании является LORAN-C, который работает в низкочастотной части спектра электромагнитного излучения от 90 до 110 кГц. Многие страны являются пользователями системы, включая США, Японию и несколько европейских стран. Россия использует почти точную систему в том же частотном диапазоне, называемом CHAYKA. Использование LORAN находится в резком снижении, при этом основной заменой является GPS. Тем не менее, есть попытки улучшить и повторно популяризировать LORAN. Сигналы LORAN менее восприимчивы к помехам и могут лучше проникать в листву и зданиях, чем сигналы GPS.

Радарная навигация
Когда судно находится в радиусе действия радара или специальных радиолокационных средств навигации, навигатор может принимать расстояния и угловые подшипники к намечаемым объектам и использовать их для установления дуг положения и линий положения на графике. Исправление, состоящее только из радиолокационной информации, называется радарным исправлением.

Типы радарных исправлений включают «диапазон и подшипник к одному объекту», «два или более подшипников», «тангенциальные подшипники» и «два или более диапазонов».

Параллельное индексирование — это метод, определенный Уильямом Бургером в книге 1957 года «Справочник наблюдателя Радара». Этот метод предполагает создание линии на экране, которая параллельна курсу корабля, но смещена влево или вправо на некоторое расстояние. Эта параллельная линия позволяет навигатору поддерживать заданное расстояние от опасностей.

Некоторые методы были разработаны для особых ситуаций. Один, известный как «метод контура», включает в себя маркировку прозрачного пластикового шаблона на экране радара и перенос его на график, чтобы зафиксировать положение.

Еще одна специальная техника, известная как «Техника непрерывного радиолокационного сканирования Франклина», включает в себя рисование пути, на котором радарный объект должен следовать на экране радара, если судно остается на своем плановом курсе. Во время транзита навигатор может проверить, что судно находится на пути, проверяя, что пип лежит на нарисованной линии.

Спутниковая навигация
Глобальная навигационная спутниковая система или GNSS — это термин для спутниковых навигационных систем, обеспечивающих позиционирование с глобальным охватом. GNSS позволяет небольшим электронным приемникам определять их местоположение (долготу, широту и высоту) в пределах нескольких метров с использованием сигналов времени, передаваемых по луче зрения по радио со спутников. Приемники на земле с фиксированным положением также могут использоваться для расчета точного времени в качестве справочного материала для научных экспериментов.

По состоянию на октябрь 2011 года только глобальная система позиционирования (GPS) и глобальная система позиционирования NAVSTAR (США) и российская ГЛОНАСС являются полностью глобальными эксплуатационными GNSS. Система позиционирования Galileo в Европейском союзе представляет собой GNSS следующего поколения на начальном этапе развертывания, который планируется ввести в действие к 2013 году. Китай указал, что он может расширить свою региональную навигационную систему Beidou в глобальной системе.

Более двух десятков спутников GPS находятся на средней околоземной орбите, передавая сигналы, позволяющие приемникам GPS определять местоположение, скорость и направление приемника.

Поскольку первый экспериментальный спутник был запущен в 1978 году, GPS стал незаменимым помощником для судоходства по всему миру и важным инструментом для картографирования и землеустройства. GPS также обеспечивает точную временную привязку, используемую во многих приложениях, включая научное исследование землетрясений и синхронизацию телекоммуникационных сетей.

GPS, разработанный Министерством обороны Соединенных Штатов, официально называется GPS-навигатором NAVSTAR (спутниковая система спутникового наблюдения и ранжирования). Созвездие спутников управляется 50-м космическим крылом ВВС США. Стоимость поддержания системы составляет приблизительно 750 млн. Долл. США в год, включая замену спутников-спутников, а также исследования и разработки. Несмотря на это, GPS является бесплатным для гражданского использования в качестве общественного блага.

Современные смартфоны действуют как персональные GPS-навигаторы для гражданских лиц, владеющих ими. Как правило, компас также предназначен для определения направления, когда он не перемещается.

Навигационные процессы

Суда и аналогичные суда

Дневная работа в навигации
Работа дня в навигации — это минимальный набор задач, совместимых с разумной навигацией. Определение будет различаться на военных и гражданских судах и с корабля на судно, но имеет форму, напоминающую:

Ведите непрерывный график мертвых расчетов.
Возьмите два или более звездных наблюдений в утренних сумерках для небесного исцеления (разумно наблюдать 6 звезд).
Утреннее наблюдение за солнцем. Может быть взята на или почти вертикально по долготе или в любое время для линии позиции.
Определите ошибку компаса по азимутальному наблюдению за солнцем.
Вычисление интервала в полдень, время просмотра локального кажущегося полудня и константы для меридианов или бывших меридианов.
Noontime меридиан или экс-меридиан наблюдение за солнцем для широты. Запуск исправления или креста с помощью линии Венеры для фиксации полдень.
Определение noontime дневного пробега и дня и дрейфа.
По крайней мере, одна дневная солнечная линия, если звезды не видны в сумерках.
Определите ошибку компаса по азимутальному наблюдению за солнцем.
Возьмите два или более звездных наблюдений в вечерних сумерках для небесного исцеления (разумно наблюдать 6 звезд).

Планирование проезда
Планирование проезда или планирование рейса — это процедура, позволяющая разработать полное описание рейса судна от начала и до конца. План включает в себя выход из причала и портовой зоны, маршрутную часть рейса, приближение к месту назначения и причал. Согласно международному праву капитан судна несет юридическую ответственность за планирование проезда, однако на больших судах задача будет передана судовому навигатору.

Исследования показывают, что человеческая ошибка является фактором, составляющим 80% от навигационных аварий, и во многих случаях человек, совершивший ошибку, имел доступ к информации, которая могла бы предотвратить несчастный случай. Практика планирования рейса развивалась от линий рисования на морских картах до процесса управления рисками.

Планирование проезда состоит из четырех этапов: оценка, планирование, выполнение и мониторинг, которые указаны в Резолюции A.893 (21) Международной морской организации, «Руководство по планированию рейса», и эти руководящие принципы отражены в местных законах стран, подписавших ИМО ( например, Раздел 33 Кодекса федеральных правил США), а также ряд профессиональных книг или публикаций. В зависимости от размера и типа судна имеется около пятидесяти элементов всеобъемлющего плана проезда.
Этап оценки посвящен сбору информации, относящейся к предлагаемому рейсу, а также определению рисков и оценке ключевых особенностей рейса. Это потребует учета типа навигации, например, ледовой навигации, региона, через который будет проходить корабль, и гидрографической информации о маршруте. На следующем этапе создается письменный план.Третий этап — это выполнение плана завершенного плавания с учетом любых особых обстоятельств, которые могут возникнуть, например, изменение погоды, которые могут потребовать пересмотра или изменения плана. Заключительный этап планирования проезда заключается в мониторинге хода судна в связи с планом и реагированием на отклонения и непредвиденные обстоятельства.

Сухопутная навигация
Навигация для автомобилей и других наземных поездок обычно использует карты, ориентиры и в последнее время компьютерную навигацию («сатнав», сокращенную для спутниковой навигации), а также любые доступные средства на воде.

Компьютеризированная навигация обычно использует GPS для информации о текущем доступе, навигационной картографической базе данных, а также алгоритмов, связанных с проблемой кратчайшего пути для определения оптимальных маршрутов.

Интегрированные мостовые системы
Электронные интегрированные концепции моста — это будущее планирования навигационной системы. Интегрированные системы, входные сигналы от различных судовых датчиков, электронное отображение информации о требованиях и действиях, необходимых для обеспечения судна на заданном курсе. Навигатор становится системным менеджером, выбирает системные пресеты, интерпретирует выход системы и контролирует реакцию судна.