navigáció
Navigáció - a latin navigare (ami egy hajó), szanszkrit navgathi - a „ navigációs art ” a víz (lásd tengerészeti tudomány ), a szárazföldön és a levegőben . A cél az, hogy a járművet vagy a repülőgépet biztonságosan a kívánt rendeltetési helyre terelje. Két geometriai feladat előzi meg a kormányzást: az aktuális helyzet meghatározása ( helymeghatározás ) és a cél felé vezető legjobb út meghatározása .
Az űrutazás kezdetével a navigáció feladatait a földközeli űrre általánosították, amely többek között megkövetelte az áttérést a kétdimenziós módszerekről ( 2D , beleértve a repülési magasságot 2½D ) a háromdimenziós módszerekre. A repülés gyorsulása integrált rendszerek, például repülésirányító rendszerek kifejlesztéséhez is vezetett .
A navigáció a legáltalánosabb értelemben más szempontokat is magában foglal, például az egyensúly érzetét és a tér képzeletét . Ezután meghatározható úgy, hogy eligazodik egy topográfiai térben a kívánt hely elérése érdekében. Hasonló okokból a megállapítás fordítva a Internet és számítógépes programok is említett , mint a navigációs . Tehát a Netscape Navigator , az 1990-es évek közepének vezető webböngészője a 16 bites operációs rendszerek számára a Microsoft-tól és a Mac OS az Apple-től.
Egy ideje már használják ezt a kifejezést az interneten vagy egy honlapon történő tájékozódáshoz is .
Alapok
A navigációs tevékenység három részterületből áll:
- Meghatározása földrajzi helyzetét a helyét meghatározó különféle módszerekkel,
- Számítsa ki az optimális útvonalat a célállomásig és
- A jármű vezetése erre a célra, vagyis mindenekelőtt az optimális irány megtartása , esetleg figyelembe véve a sodródást .
A 2. és 3. részfeladat megköveteli a forgalom fenntartását még nehéz körülmények között is (pl. Köd , jég vagy zivatar veszélye ), és kizárja a többi járművel való ütközés lehetőségét . Emiatt a navigáció magában foglalja azt a technológiát és tudományt is, hogy a lokalizáció mellett újból optimalizálni tudja az útvonalat , valamint gyorsan meghatározza a repülőgépek magatartásának és magasságának változását, és ennek megfelelően állítsa be az irányt / sebességet .
Az összes navigáció alapja a vizuális navigáció (térérzékelés és vizuális vezérlés) és a kapcsolás (a pálya alapján számított útvonal), de ma rádió- vagy műholdas navigációs módszerekkel egészül ki . Ez utóbbi lehetővé teszi a hely körülbelül 10–20 méteres pontossággal történő meghatározását, még 100 euró alatti olcsó kézi eszközök esetén is.
Amíg a 2000, de Dead Reckoning módszerek voltak a legnagyobb jelentősége - a számítás vagy becslés a távolság, amelyet természetesen és sebesség (vagy abban az esetben, nagyobb repülőgépek és rakéták, révén is gyorsulás ). Minél hosszabb az útvonal vagy minél bonyolultabb az útvonal, annál inkább ezt (általában a gyalogosok vagy a járművezetők számára eszméletlen) navigációt ki kell egészíteni útközbeni helyzetmérésekkel. Még jó iránytű, stb, a kapcsolási pontosság korlátozódik 1-3 százalékos megtett távolság a legjobb, de azt is térhet 10 százalékkal a feltételezett ( „ cast ”) persze miatt kereszt szél és az óceáni áramlatok .
Alapvető módszerek
A legtöbb navigációs módszer a hajózástudományból ered, azaz a hajók helyének és irányításának meghatározásából . A klasszikus lokalizációs eszközök geometriai jellegűek ( szögmérés és iránymérés ), valamint meghatározzák a jármű saját sebességét és távolságát. Évszázadok óta használják a következő módszercsoportokban:
- Vizuális navigáció : útkeresés a part közelében memória és egyszerű tengerparti vagy tengeri térképek segítségével (" Portolane ")
- Földi navigáció : a part közelében lévő hely meghatározása tereptárgyak (a szárazföld kiemelkedő pontjai) és elszigetelt világítótornyok segítségével . Idetartozik a hangzás is (a hajóút mélységének meghatározása). Ezeket a bevált módszereket most szigorúan jelölt kikötői bejáratok, különféle navigációs táblák és rádiójelzők egészítik ki.
- Dead Reckoning ( angolul Dead Reckoning): az ár és a sebességjelenlegi meghatározása. A pálya meghatározható a nappal, a csillagokkal és (a középkor óta) az iránytűvel , az út becsléssel vagy korlátnaplóval . A napló bejegyzése amai napig kiegészül az útvonal szakaszainak grafikus hozzáadásával a hajózási térképen . Az így meghatározott helyzetet "öntött" vagy kapcsolási pontnak nevezik,és - az időjárástól függően - néhány százalékos pontos (lásd még Etmal ).
- Ha lehetséges, a szél sodródás figyelembe veszik , amikor kapcsolunk ; A modern segédeszközök, például a pályaszámoló ( szélháromszög , rádiójelző stb.) És a Doppler radar növelik a pontosságot az útvonal mintegy 0,5% -áig, és ismét az inerciális navigációt .
- Csillagászati navigáció : a helyzet meghatározásaa nap, a navigációs csillagok vagy a bolygók magassági szögének mérésével. Ez kiegészíti a fenti három módszert hosszú távú útvonalakon. A Jacob személyzete által elérhető pontosságkörülbelül 20 km, a modern szextánsoké 1-2 km.
- Ezen, évszázadok óta kipróbált módszerek mellett 1899- ben vezették be először a rádiónavigációt, 1964- ben pedig a műholdas navigációt (lásd a következő, csak egy fejezetet).
- A nagyrészt elveszett polinéz navigáció többek között egy csillagúton és a zenit csillag navigáción alapult. A hullámok, a szél, az állatok és a felhők figyelésével együtt a polinézek még távoli, lapos atollokat is megtalálhattak.
Ennek hosszú távú navigációs (angolul: Hosszú hatótávolságú navigációs - LRN) nevezik a tengerészeti és légi ( hosszú távú repülés ) a km útvonalakon mintegy 100 szükségszerű folyamat a lokalizáció és a jármű ellenőrzése.
A nagy hatótávolságú navigáció speciális módszerei most háttérbe szorultak - a GNSS műholdas módszerek, például a GPS és a GLONASS túlsúlya miatt - azonban továbbra is szükségesek a GPS-től független redundánsan biztosított navigációhoz. Egészen 1995 körül azt lehet mondani, a tengerészeti tudomány , hogy a hosszú távú navigációs mindig szükség van, ha a földi navigáció (a szélesebb látóteret a parton vagy a szigetek ) már nem elegendő, és a cél kell megközelíteni pontosabban, mint körülbelül 50 km.
Az égi navigációs eszközök és a nap és a fényes csillagok szögének mérése a klasszikus módszer, mivel a polinézek és más tengeri népek útjai, hogy megtapasztalják az összes csónakázót - hallották - és a mai napig edzésre. 1970 körül ez volt a hosszú távú navigáció alapja az egész déli féltekén , de az északi országokban is alkalmazták az összes helymeghatározás körülbelül 10–20% -ához. Az 1970-es évek óta a déli rádió- és műholdas folyamatok is egyre inkább kiszorítják (lásd alább), de még mindig szükséges a kis hajók és vészhelyzetek (áramkimaradás stb.) Esetén.
A rádiónavigáció fontos
- Meg kell említeni a a LORAN (hosszú tartományban Navigation) (amellett, hogy a régebbi LORAN-A (közepes hullámok) különösen LORAN-C (a hiperbolikus módszer a hosszú hullámok alapján a tranzit idő mérése )). Bár a távoli régiókban gyakran elégtelen lefedettséggel küzd, az elmúlt évtizedben a műszaki korszerűsítés és a jelfeldolgozás miatt ismét fontossá vált. Az 1994. évi szövetségi radionavigációs terv és az EU már fontolóra vette a LORAN fokozatos megszüntetését, de megfelelő időben felismerték annak fontosságát a kanyarban és a GPS vagy Galileo meghibásodása esetén.
- Körülbelül 1975 és 1995 volt a globális OMEGA rendszer, amely megkapta az a mindössze 8 adók miatt a használata longitudinális hullámok , de akiknek működése lett túl drága, vagy feleslegessé vált, mivel a feltörekvő GPS ellenére a nemzetközi együttműködést.
- Egyéb - régiósabb - eljárások, mint az orosz alfa (LORAN megfelelője), a brit Decca , a második világháború után épített NavaRho és mások.
- 1960 körül az Egyesült Államok Haditengerészetének tranzit NNSS rendszere (5-6 sarki keringő navigációs műhold ), amelyet 1963/1964-ben minden polgári felhasználásra kiadtak és az 1990-es évek végéig rendelkezésre állt ,
- és 1990 körül az USA Védelmi Minisztériumának globális helymeghatározó rendszere (GPS). Egyszerű változata ( CA kód ), amelyet a kezdetektől fogva polgári célokra használtak, elegendő a nagy távolságú helymeghatározási feladatok 99% -ához. A műholdak száma (20 200 km magas) az idő múlásával 5-10-ről 30-ra nőtt, és globális lefedettséget biztosít 5-8 egyidejűleg mérhető műhold (4 szükséges).
- Továbbá a Szovjetunió által kifejlesztett GLONASS (orosz / angol GLObal NAvigation Satellite System ), amely hasonló a GPS-hez
- 2012–2015 között pedig az európai Galileo rendszer, amely jelentősen javítja a GPS módszertanát, és még szélesebb körben használhatóvá teszi azt.
Különleges eljárások
Végül, de nem utolsósorban olyan speciális eljárások, mint pl B. Meg kell említeni a meteorológiai navigációt , a mágnesességet , a sarki navigációt vagy a mélységmérést ( visszhangjelző stb.). Az ókorban és a nagy "felfedezési időszak" kezdetén (14. - 16. század) fontos volt a holdi parallaxisok módszere és a természeti jelenségek , például a madarak repülése , a sodródó fű , az elhalt fa, a hínár stb. Megfigyelése is. . Körülbelül ismert óceáni áramlatok vagy szélrendszerek ( kereskedelmi szelek !) Hasznosak voltak az Atlanti-óceánon vagy a Csendes- óceánon való utak megtalálásához is .
A hajózás művészetét Indiában , a Szindhán alakították ki körülbelül 6000 évvel ezelőtt , valószínűleg Egyiptomban és a mai Libanonban is. Ezeket a kapcsolási és részben asztronavigációs módszereket eredetileg a tengerészetben , Kr. E. 1. évezred környékén alkalmazták . Kr. E., Hanem szárazföldi expedíciókra is . Ebben az időszakban a föníciaiak vitorláztak elsőként (az Atlanti-óceán keleti részén és Dél-Afrika megkerülésekor ). A hangzásokról számoljon be Herodotus (500 v. Chr.) És a Biblia , pl. B. Lukács Apostolok cselekedetei (27 : 28–30).
Az egyszerű halottszámlálást a pálya megkezdésével , valamint a sodródás és a sebesség becslését kibővítették a századforduló körüli első mérési módszerekkel. Ahol az iránytűt kitalálták, még vita tárgya; Állítólag Kínában a 11. században, Európában pedig a 12. században említették először . A parti hajózás megtörtént, de továbbra is nézni . A 7. század körül a vikingek kiegészítették a módszert a madarak , a szél és az áramlatok megfigyelésével , és 980–999 körül érkeztek Grönlandra és Észak-Amerikába . Az arabok és más arabul író szerzők átadták és fejlesztették az ókor csillagászati ismereteit és mérőműszereit (beleértve az asztrolábét is ).
A 11. században Avicenna kifejlesztette a Jákob vezérkarának előfutárát és egy módszert a hosszúság meghatározására. Az al-Biruni különböző navigációs segédeszközök is említésre kerültek, nem fordította latinra script, és a „csónak alakú”, amely hasonló a lakás (planisphärische) asztrolábiumot dolgozott (kezdve a gondolat, hogy a föld és az állócsillagok mindig forgatása ugyanott).
Legkésőbb Kr. U. A Földközi-tenger minden régiójának saját tengeri kézikönyve volt . Ilyeneket a millennium nem ad át a Római Birodalom és a Compasso di Navigare ( 1296 ) között. A legrégebbi közép-alsónémet "Seebuch" ( 1490 körül ) a XIII-XIV. Századi forrásokon alapszik, és leírja a tenger mélységét , a kikötőket és az árapályokat , az újabb részben pedig a különböző pontok közötti pályákat is. Az első portolánok a 13. század végén jelentek meg , elképesztő pontossággal reprodukálva a Földközi-tengert és az összes kikötővárosot. A 15. század vége felé a Napon és az Északi Csillagon alapuló csillagászati navigációt praktikusnak fejlesztették Portugáliában . Az inga gyűrűjén tartott asztrolábia és a Jákob botja (uralkodó) mérőeszközként szolgált .
1500-tól kezdődően számos világtérkép készült, naplózást és kvadránsokat használtak, és feltalálták a Mercator vetületét . A hosszproblémára azonban csak a 18. században sikerült megoldást találni a csillagoktól való holdtávolság mérésének módszerével (lásd még a hold parallaxisát ) és pontos órák felépítésével. Híressé vált John Harrison négy kronométere (1735–1759) és az 1731–1740 között háromszor kitalált vita a tükörszextánról . Thomas Sumner bostoni kapitányként az asztronómiai 1837-es magassági vonal módszere hiányzott a mai ismert navigációs elvek közül, csak a rádiónavigáció (1899-től) és az inerciális navigáció ( Johann Maria Boykow 1935, Siegfried Reisch 1941). A mesterséges földi műholdak használata viszont az astro és a rádiónavigáció kombinációjának tekinthető.
Napjainkban a navigációs rendszereket (elsősorban a helyzet meghatározásának automatizált módszereit) a tengerészet , a repülés , a közúti forgalom és a földmérés ( geodézia ) területén használják. Néhány éve a gyalogos navigációhoz kis készülékeket is fejlesztenek mobiltelefon formájában .
Az idők folyamán másokat is hozzáadtak a 3 klasszikus módszerhez (lásd fent). Ma általában 7 módszercsoportot különböztetünk meg, a nyolcadikat pedig optimális kombinációval:
- A földi navigáció magában foglalja a part közelébeni helyzet meghatározását tereptárgyak (a szárazföld kiemelkedő pontjai), rádiójelzők és egyéb navigációs táblák segítségével .
- A vizuális navigáció a térkép és a terep összehasonlításán alapul (a Fokföld partjai , parti városok).
- Az égi navigáció meghatározza az égitestek (nap, bolygók vagy állócsillagok) irány- és magasságmérésének helyzetét .
- Az aktuális helymeghatározást pálya és sebesség alapján halott számításnak nevezzük. Az így meghatározott helyzetet kapcsolási helynek vagy leadott (feltételezett) helynek nevezzük . A szél okozta oldalirányú elmozdulást a sodrás kiszámításával vagy közvetlen megfigyelésével veszik figyelembe; A Doppler-radar és az inerciális navigáció a megtett távolság néhány százalékáról 0,2 százalékra növeli a pontosságot.
- A rádiónavigáció olyan műsorszóró állomásokat használ, amelyek rádiójelei geometriai lókuszokat jelentenek a saját helyzeteredményükhöz (egyenes, körök és hiperbolák ).
- Az inerciális navigáció lehetővé teszi az autonóm navigációt gyorsulásmérők és giroszkópok segítségével .
- A műholdas navigációs (lásd még a GPS , GLONASS és Galileo ) jelek 4-6 egyszerre látható műholdat használnak, akinek tranzit-szor , hogy a helyét egy vevő a pozíció lehet számítani.
- Az integrált navigáció vagy a hibrid navigáció ezen módszerek közül többet kombinál, és minőségük szerint súlyozza őket. Az optimálisan kiszámított pozíció lehetővé teszi a pontosságáról és megbízhatóságáról ("integritás") kapcsolatos megállapításokat.
Bár nem lehet navigálni a segítségével egy mágneses iránytű közelében mágneses pólusok , a giroszkóp iránytű nem a földrajzi pólusok hiánya miatt a precesszió .
A haditengerészet a taktikai navigáció kifejezést is használja, amely arról szól, hogy egy egyesületen belül bizonyos pozíciót foglaljon el .
Űrutazás : Különleges problémákat is meg kell oldani az űrszondák navigálásakor , különösen a gravitációs mező hiánya referenciarendszerként.
A navigációt a műtőben is egyre gyakrabban használják . Ilyenek például a navigációval támogatott térd- és csípő endoprotézisek , gerincműtétek és az agyi beavatkozások. Különbséget tesznek a képalkotás és a nem képnavigáció között.
A zsemle zsák navigáció népszerű, de nem kockázat nélkül .
A navigációról, mint segédeszközről az autonóm navigációra való áttérés aktuális fejlemény. Ennek célja a biztonság és a gazdasági hatékonyság növelése.
Lásd még
irodalom
- Wolfgang Köberer: Bibliográfia a navigációs történelemről német nyelven , Oceanum Verlag, Wiefelstede 2011, ISBN 978-3-86927-007-4
- Corvette kapitány a. D. Capelle: Navigációs képzés a császári haditengerészetben , in: Marine-Rundschau , 1902. 13. évf., 287–294.
- Lothar Uhlig et al.: Handbuch der Navigation (4 kötetben), Verlag für Bauwesen, Ostberlin ~ 1970–1990
- HMSO és Királyi Hajózási Intézet, Tengerészeti Almanach (évente)
- Különféle kézikönyvek és prospektusok a gyártóktól a LORAN, a Decca és más rádióvevők számára
- Karl Ramsayer , J. Hartl: A Stuttgart Navigációs Intézet publikációi, 1965–2006
- Gottfried Gerstbach , Herbert Lichtenegger és Karl Rinner : Tanulmányok a "Navigáció" és a "Földmérés", a bécsi és a grazi TU tanfolyamokhoz
- Cikk a "távolsági navigációról " a Yachtrevue , az Austroflug , esetenként a Stars and Space és más szaklapokban (1995-től)
- TRANSIT műholdas navigáció , Egyesült Államok Naval Observatory (Puhakötésű)
- Bernhard Hofmann-Wellenhof et al.: GPS - elmélet és gyakorlat . Springer, Bécs / New York 1993 (és újabb kiadások 2000 óta)
- Szövetségi radionavigációs terv (FRP), 2005 (2006. február 21-i emléklap az internetes archívumban ) (PDF; 1,22 MB)
- A haditengerészet szerepe a PTTI fejlesztésében , tankönyv, National Academy Press. Rövid változat a Haditengerészeti Tanulmányban , 2002
- Hans-Christian szabad élet : A hajózás története . Wiesbaden 1978
- Hertel Peter: Az ősi tengerészek titka. A hajózás történetéből . Gotha 1990
- G. Hilscher: Repülés csillagok nélkül. Siegfried Reisch - az inerciális navigáció úttörője . Vaduz 1992
- Dava Sobel : Hosszúság (az időmérés történetéről). Berlin 1999
- Wolfgang Köberer (Szerk.): A tengerészet megfelelő alapja: német hozzájárulás a hajózás történetéhez . Berlin 1982,
- Wolfgang Köberer: Bibliográfia a hajózás történetéről német nyelven . Bremerhaven 2011, ISBN 978-3-86927-007-4
- Eugen Gelcich : Tanulmányok a hajózás fejlődéstörténetéről, különös tekintettel a hajózástudományra . Laibach 1882
- Thule és a hosszú út Amerikáig (vikingek Harrisonig). In: Salzburger Nachrichten , 1991. május 18
- EGR Taylor: The Haven Finding Art. A hajózás története Odüsszeustól Cook kapitányig . London 1956
web Linkek
- Német Helymeghatározási és Navigációs Társaság
- Lokalizálás és pozicionálás - van-e különbség? (PDF; 42 kB)
- Navigáció alapjai - Online tanfolyam
- astronavigation.net - baleseti tanfolyam az asztronavigációban
Egyéni bizonyíték
- ^ Gotthard Strohmaier : Avicenna. Beck, München 1999, ISBN 3-406-41946-1 , 157. o.
- ↑ Boykow, Johann Maria a német életrajzban
- ^ Siegfried Reisch: Ötletes kívülálló
- ^ C. Neuhaus, J. Hinkelbein: Vizsga előkészítés a magánpilóta engedélyhez , 7A. Kötet: Navigáció (PPL-A, PPL-N). 1. kiadás. AeroMed, Hördt 2008
- ^ W. Fehse: Az űrhajók automatizált rendezvása és dokkolása . Cambridge University Press, 2003, ISBN 0-521-82492-3
- ↑ Autonóm navigáció a vízen Bárkák hamarosan kapitányok nélkül? N-TV , 2018. november 8., 2018. november 8 ..
- Z Jonas Zeh: Hamarosan kormányos nélkül közlekednek a hajók? Frankfurter Allgemeine Zeitung , 2018. április 15., Hozzáférés: 2018. november 8 .