Navegación

La navegación es un campo de estudio que se enfoca en el proceso de monitorear y controlar el movimiento de una embarcación o vehículo de un lugar a otro. El campo de la navegación incluye cuatro categorías generales: navegación terrestre, navegación marítima, navegación aeronáutica y navegación espacial.

También es el término técnico utilizado para el conocimiento especializado que utilizan los navegantes para realizar tareas de navegación. Todas las técnicas de navegación implican ubicar la posición del navegante en comparación con ubicaciones o patrones conocidos.

La navegación, en un sentido más amplio, puede referirse a cualquier habilidad o estudio que involucre la determinación de posición y dirección. En este sentido, la navegación incluye la orientación y la navegación peatonal.

Historia

En el período medieval europeo, la navegación se consideraba parte del conjunto de las siete artes mecánicas, ninguna de las cuales se utilizaba para viajes largos en mar abierto. La navegación polinesia es probablemente la forma más antigua de navegación en mar abierto; se basó en la memoria y la observación registrada en instrumentos científicos como los gráficos de palos de olas oceánicas de las Islas Marshall. Los primeros polinesios del Pacífico utilizaron el movimiento de las estrellas, el clima, la posición de ciertas especies de vida silvestre o el tamaño de las olas para encontrar el camino de una isla a otra.

La navegación marítima con instrumentos científicos como el astrolabio del marinero se produjo por primera vez en el Mediterráneo durante la Edad Media. Aunque los astrolabios terrestres se inventaron en época helenística y existieron en la antigüedad clásica y el Siglo de Oro islámico, el registro más antiguo de un astrolabio marino es el del astrónomo mallorquín Ramon Llull que data de 1295. El perfeccionamiento de este instrumento de navegación se atribuye a los navegantes portugueses durante primeros descubrimientos portugueses en la Era de los Descubrimientos. La descripción más antigua conocida de cómo hacer y usar un astrolabio marino proviene del Arte de Navegar (El arte de la navegación) del cosmógrafo español Martín Cortés de Albacar, publicado en 1551.basado en el principio del archipéndulo utilizado en la construcción de las pirámides egipcias.

La navegación en mar abierto utilizando el astrolabio y la brújula comenzó durante la Era de los Descubrimientos en el siglo XV. Los portugueses comenzaron a explorar sistemáticamente la costa atlántica de África a partir de 1418, bajo el patrocinio del príncipe Enrique. En 1488 Bartolomeu Dias llegó al Océano Índico por esta ruta. En 1492 los monarcas españoles financiaron la expedición de Cristóbal Colón para navegar hacia el oeste y llegar a las Indias cruzando el Atlántico, lo que resultó en el Descubrimiento de América. En 1498, una expedición portuguesa comandada por Vasco da Gama llegó a la India navegando alrededor de África, abriendo el comercio directo con Asia. Pronto, los portugueses navegaron más hacia el este, a las Islas de las Especias en 1512, y desembarcaron en China un año después.

La primera circunnavegación de la tierra se completó en 1522 con la expedición Magallanes-Elcano, un viaje de descubrimiento español dirigido por el explorador portugués Fernando de Magallanes y completado por el navegante español Juan Sebastián Elcano después de la muerte del primero en Filipinas en 1521. La flota de siete Los barcos zarparon de Sanlúcar de Barrameda en el sur de España en 1519, cruzaron el Océano Atlántico y después de varias escalas redondearon el extremo sur de América del Sur. Se perdieron algunos barcos, pero la flota restante continuó a través del Pacífico haciendo una serie de descubrimientos, incluidos Guam y Filipinas. Para entonces, solo quedaban dos galeones de los siete originales. la vitoriadirigido por Elcano navegó a través del Océano Índico y al norte bordeando la costa de África, para llegar finalmente a España en 1522, tres años después de su partida. El Trinidad navegó hacia el este desde Filipinas, tratando de encontrar un camino marítimo de regreso a las Américas, pero no tuvo éxito. La ruta hacia el este a través del Pacífico, también conocida como tornaviaje (viaje de regreso), solo se descubrió cuarenta años después, cuando el cosmógrafo español Andrés de Urdaneta navegó desde Filipinas, al norte hasta el paralelo 39°, y chocó contra la Corriente de Kuroshio hacia el este, que se llevó su galeón. a través del Pacífico. Llegó a Acapulco el 8 de octubre de 1565.

Etimología

El término proviene de la década de 1530, del latín navigationem (nom. navigatio), de navigatus, pp. de navigare "navegar, navegar, ir por mar, dirigir un barco", de navis "barco" y la raíz de agere " conducir".

Conceptos básicos

mapa de la tierra

El ecuador divide el planeta en un hemisferio norte y un hemisferio sur, y tiene una latitud de 0°.

Latitud

Aproximadamente, la latitud de un lugar en la Tierra es su distancia angular al norte o al sur del ecuador. La latitud generalmente se expresa en grados (marcados con °) que van desde 0° en el ecuador hasta 90° en los polos norte y sur. La latitud del Polo Norte es 90° N y la latitud del Polo Sur es 90° S. Los navegantes calcularon la latitud en el hemisferio norte avistando la estrella polar (Polaris) con un sextante y usando tablas de reducción de la vista para corregir la altura. del ojo y la refracción atmosférica. La altura de Polaris en grados sobre el horizonte es la latitud del observador, dentro de un grado más o menos.

Longitud

Similar a la latitud, la longitud de un lugar en la Tierra es la distancia angular al este o al oeste del primer meridiano o meridiano de Greenwich. La longitud generalmente se expresa en grados (marcados con °) que van desde 0° en el meridiano de Greenwich hasta 180° este y oeste. Sydney, por ejemplo, tiene una longitud de unos 151° este. La ciudad de Nueva York tiene una longitud de 74° oeste. Durante la mayor parte de la historia, los marineros se esforzaron por determinar la longitud. La longitud se puede calcular si se conoce la hora precisa de un avistamiento. A falta de eso, se puede usar un sextante para tomar una distancia lunar (también llamada observación lunar, o "lunar" para abreviar) que, con un almanaque náutico, se puede usar para calcular el tiempo en longitud cero (ver Hora media de Greenwich). Los cronómetros marinos confiables no estuvieron disponibles hasta finales del siglo XVIII y no fueron asequibles hasta el siglo XIX. Durante unos cien años, desde alrededor de 1767 hasta alrededor de 1850, los marineros que carecían de un cronómetro utilizaron el método de las distancias lunares para determinar la hora de Greenwich y encontrar su longitud. Un marinero con un cronómetro podría verificar su lectura utilizando una determinación lunar del tiempo de Greenwich.

Loxódromo

En navegación, una línea loxodrómica (o loxódromo) es una línea que cruza todos los meridianos de longitud con el mismo ángulo, es decir, una trayectoria derivada de un rumbo inicial definido. Es decir, al tomar un rumbo inicial, uno avanza a lo largo del mismo rumbo, sin cambiar la dirección medida en relación con el norte verdadero o magnético.

Métodos de navegación

La navegación más moderna se basa principalmente en posiciones determinadas electrónicamente por receptores que recopilan información de los satélites. La mayoría de las otras técnicas modernas se basan en encontrar líneas de posición que se cruzan o LOP.

Una línea de posición puede referirse a dos cosas diferentes, ya sea una línea en un gráfico o una línea entre el observador y un objeto en la vida real. Un rumbo es una medida de la dirección a un objeto. Si el navegante mide la dirección en la vida real, el ángulo se puede dibujar en una carta náutica y el navegante estará en algún lugar de esa línea de rumbo en la carta.

Además de los rumbos, los navegadores también suelen medir las distancias a los objetos. En el gráfico, una distancia produce un círculo o arco de posición. Los círculos, arcos e hipérbolas de posiciones a menudo se denominan líneas de posición.

Si el navegante traza dos líneas de posición y se cruzan, debe estar en esa posición. Una solución es la intersección de dos o más LOP.

Si sólo se dispone de una línea de posición, ésta puede evaluarse con respecto a la posición de navegación a estima para establecer una posición estimada.

Las líneas (o círculos) de posición se pueden derivar de una variedad de fuentes:

• observación celeste (un segmento corto del círculo de igual altitud, pero generalmente representado como una línea),
• rango terrestre (natural o hecho por el hombre) cuando se observa que dos puntos cartografiados están alineados entre sí,
• rumbo de la brújula a un objeto cartografiado,
• rango de radar a un objeto cartografiado,
• en ciertas costas, un sondeo de profundidad de una ecosonda o una línea de mano.

Hay algunos métodos que rara vez se usan en la actualidad, como "bajar una luz" para calcular el rango geográfico desde el observador hasta el faro.

Los métodos de navegación han cambiado a lo largo de la historia. Cada nuevo método ha mejorado la capacidad del navegante para completar su viaje. Uno de los juicios más importantes que debe hacer el navegante es cuál es el mejor método a utilizar. Algunos tipos de navegación se muestran en la tabla.

Ilustración	Descripción	Solicitud
Los métodos de navegación tradicionales incluyen:
	En la navegación marítima, a estima o DR, en la que se avanza una posición anterior utilizando el rumbo y la velocidad del buque. La nueva posición se llama posición DR. Generalmente se acepta que solo el rumbo y la velocidad determinan la posición DR. La corrección de la posición DR por el margen de maniobra, los efectos de la corriente y el error de dirección da como resultado una posición estimada o EP. Un navegador inercial desarrolla un EP extremadamente preciso.	Usado en todo momento.
	En la navegación marítima, el practicaje implica navegar en aguas restringidas/costeras con determinación frecuente de la posición en relación con las características geográficas e hidrográficas.	Cuando esté a la vista de la tierra.
	La navegación terrestre es la disciplina de seguir una ruta a través del terreno a pie o en vehículo, utilizando mapas con referencia al terreno, una brújula y otras herramientas básicas de navegación y/o utilizando puntos de referencia y señales. Wayfinding es la forma más básica.	Usado en todo momento.
	La navegación celeste implica reducir las medidas celestes a líneas de posición utilizando tablas, trigonometría esférica y almanaques. Se utiliza principalmente en el mar, pero también se puede utilizar en tierra.	Se utiliza principalmente como respaldo para satélites y otros sistemas electrónicos en mar abierto.
La navegación electrónica cubre cualquier método de determinación de la posición utilizando medios electrónicos, incluidos:
	La navegación por radio utiliza ondas de radio para determinar la posición mediante sistemas de radiogoniometría o sistemas hiperbólicos, como Decca, Omega y LORAN-C.	La disponibilidad ha disminuido debido al desarrollo de GNSS preciso.
	La navegación por radar utiliza el radar para determinar la distancia o el rumbo de los objetos cuya posición se conoce. Este proceso es independiente del uso del radar como sistema para evitar colisiones.	Principalmente cuando está dentro del alcance del radar de la tierra.
	La navegación por satélite utiliza un sistema global de navegación por satélite (GNSS) para determinar la posición.	Utilizado en todas las situaciones.

La práctica de la navegación suele implicar una combinación de estos diferentes métodos.

Comprobaciones de navegación mental

Mediante comprobaciones mentales de navegación, un piloto o un navegante calcula las derrotas, las distancias y las altitudes, lo que ayudará al piloto a evitar graves errores de navegación.

Pilotaje

El pilotaje (también llamado practicaje) implica navegar una aeronave por referencia visual a puntos de referencia, o una embarcación de agua en aguas restringidas y fijar su posición con la mayor precisión posible a intervalos frecuentes. Más que en otras fases de la navegación, la preparación adecuada y la atención a los detalles son importantes. Los procedimientos varían de una embarcación a otra y entre embarcaciones militares, comerciales y privadas.

Un equipo de navegación militar casi siempre constará de varias personas. Un navegante militar podría tener tomadores de rumbos estacionados en los repetidores giroscópicos en las alas del puente para tomar rumbos simultáneos, mientras que el navegante civil a menudo debe tomarlos y trazarlos él mismo. Mientras que el navegante militar tendrá un libro de demoras y alguien que registre las entradas para cada posición, el navegante civil simplemente guiará las demoras en la carta a medida que se toman y no las registrará en absoluto.

Si el barco está equipado con un ECDIS, es razonable que el navegante simplemente controle el progreso del barco a lo largo de la ruta elegida, asegurándose visualmente de que el barco avanza según lo deseado, verificando la brújula, la sonda y otros indicadores solo ocasionalmente. Si un piloto está a bordo, como suele ser el caso en las aguas más restringidas, generalmente se puede confiar en su juicio, lo que alivia aún más la carga de trabajo. Pero si el ECDIS falla, el navegante tendrá que confiar en su habilidad en los procedimientos manuales y probados por el tiempo.

Navegación celestial

Los sistemas de navegación celeste se basan en la observación de las posiciones del Sol, la Luna, los planetas y las estrellas de navegación. Dichos sistemas se utilizan tanto para la navegación terrestre como para la navegación interestelar. Al saber en qué punto de la tierra giratoria se encuentra un objeto celeste y medir su altura sobre el horizonte del observador, el navegante puede determinar su distancia desde ese subpunto. Se utiliza un almanaque náutico y un cronómetro marino para calcular el subpunto en la tierra sobre el que se encuentra un cuerpo celeste, y se utiliza un sextante para medir la altura angular del cuerpo sobre el horizonte. Esa altura se puede usar para calcular la distancia desde el subpunto para crear una línea circular de posición. Un navegante dispara una serie de estrellas en sucesión para dar una serie de líneas de posición superpuestas. Donde se cruzan es el arreglo celestial. También se pueden utilizar la luna y el sol. El sol también se puede usar por sí mismo para disparar una sucesión de líneas de posición (es mejor hacerlo alrededor del mediodía local) para determinar una posición.

Cronómetro marino

Para medir con precisión la longitud, se debe registrar la hora exacta de un avistamiento de sextante (hasta el segundo, si es posible). Cada segundo de error equivale a 15 segundos de error de longitud, que en el ecuador es un error de posición de 0,25 de milla náutica, aproximadamente el límite de precisión de la navegación celeste manual.

El cronómetro marino accionado por resorte es un reloj de precisión que se utiliza a bordo de un barco para proporcionar la hora precisa para las observaciones celestes. Un cronómetro se diferencia de un reloj accionado por resorte principalmente en que contiene un dispositivo de palanca variable para mantener una presión uniforme sobre el resorte real y un equilibrio especial diseñado para compensar las variaciones de temperatura.

Un cronómetro accionado por resorte se ajusta aproximadamente a la hora media de Greenwich (GMT) y no se reinicia hasta que el instrumento se revisa y limpia, generalmente en intervalos de tres años. La diferencia entre GMT y la hora del cronómetro se determina cuidadosamente y se aplica como corrección a todas las lecturas del cronómetro. Los cronómetros accionados por resorte deben dar cuerda aproximadamente a la misma hora todos los días.

Los cronómetros marinos de cristal de cuarzo han reemplazado a los cronómetros accionados por resorte a bordo de muchos barcos debido a su mayor precisión. Se mantienen en GMT directamente desde las señales horarias de radio. Esto elimina el error del cronómetro y las correcciones de errores del reloj. Si la manecilla de segundos tiene un error legible, se puede restablecer eléctricamente.

El elemento básico para la generación de tiempo es un oscilador de cristal de cuarzo. El cristal de cuarzo tiene compensación de temperatura y está sellado herméticamente en un sobre al vacío. Se proporciona una capacidad de ajuste calibrado para ajustar el envejecimiento del cristal.

El cronómetro está diseñado para funcionar durante un mínimo de 1 año con un solo juego de pilas. Las observaciones se pueden cronometrar y los relojes del barco se pueden configurar con un reloj de comparación, que se configura con el tiempo del cronómetro y se lleva al ala del puente para registrar los tiempos de observación. En la práctica, un reloj de pulsera coordinado al segundo más cercano con el cronómetro será adecuado.

También se puede usar un cronómetro, ya sea de resorte o digital, para las observaciones celestes. En este caso, el reloj se inicia en un GMT conocido por cronómetro, y el tiempo transcurrido de cada vista se suma a esto para obtener el GMT de la vista.

Todos los cronómetros y relojes deben comprobarse regularmente con una señal horaria de radio. Los tiempos y las frecuencias de las señales horarias de radio se enumeran en publicaciones tales como ayudas a la navegación por radio.

El sextante marino

El segundo componente crítico de la navegación celeste es medir el ángulo formado por el ojo del observador entre el cuerpo celeste y el horizonte sensible. El sextante, un instrumento óptico, se utiliza para realizar esta función. El sextante consta de dos conjuntos principales. El marco es una estructura triangular rígida con un pivote en la parte superior y un segmento graduado de un círculo, denominado "arco", en la parte inferior. El segundo componente es el brazo indicador, que está unido al pivote en la parte superior del marco. En la parte inferior hay un vernier sin fin que se sujeta a los dientes en la parte inferior del "arco". El sistema óptico consta de dos espejos y, generalmente, un telescopio de baja potencia. Un espejo, denominado "espejo índice" está fijado en la parte superior del brazo índice, sobre el pivote. A medida que se mueve el brazo índice,

El segundo espejo, denominado "vidrio horizonte", se fija al frente del marco. La mitad del vidrio del horizonte es plateada y la otra mitad es transparente. La luz del cuerpo celeste incide en el espejo índice y se refleja en la parte plateada del cristal del horizonte, y luego regresa al ojo del observador a través del telescopio. El observador manipula el brazo índice para que la imagen reflejada del cuerpo en el cristal del horizonte descanse sobre el horizonte visual, visto a través del lado transparente del cristal del horizonte.

El ajuste del sextante consiste en verificar y alinear todos los elementos ópticos para eliminar la "corrección de índice". Debe comprobarse la corrección del índice, utilizando el horizonte o más preferentemente una estrella, cada vez que se utilice el sextante. La práctica de tomar observaciones celestes desde la cubierta de un barco rodante, a menudo a través de una capa de nubes y con un horizonte brumoso, es, con mucho, la parte más desafiante de la navegación celeste.

Navegación inercial

El sistema de navegación inercial (INS) es un tipo de sistema de navegación a estima que calcula su posición basándose en sensores de movimiento. Antes de navegar, se establecen la latitud y la longitud iniciales y la orientación física del INS con respecto a la tierra (p. ej., norte y nivel). Después de la alineación, un INS recibe impulsos de detectores de movimiento que miden (a) la aceleración a lo largo de tres ejes (acelerómetros) y (b) la velocidad de rotación alrededor de tres ejes ortogonales (giroscopios). Estos permiten que un INS calcule de forma continua y precisa su latitud y longitud actuales (y, a menudo, la velocidad).

Las ventajas sobre otros sistemas de navegación son que, una vez alineado, un INS no requiere información externa. Un INS no se ve afectado por condiciones climáticas adversas y no puede detectarse ni atascarse. Su desventaja es que, dado que la posición actual se calcula únicamente a partir de posiciones anteriores y sensores de movimiento, sus errores son acumulativos y aumentan a una tasa aproximadamente proporcional al tiempo transcurrido desde que se ingresó la posición inicial. Por lo tanto, los sistemas de navegación inercial deben corregirse con frecuencia con una "fijación" de ubicación de algún otro tipo de sistema de navegación.

Se considera que el primer sistema de inercia es el sistema de guía V-2 implementado por los alemanes en 1942. Sin embargo, los sensores de inercia se remontan a principios del siglo XIX. Las ventajas de los INS llevaron a su uso en aviones, misiles, barcos de superficie y submarinos. Por ejemplo, la Marina de los EE. UU. desarrolló el Sistema de Navegación Inercial de Barcos (SINS) durante el programa de misiles Polaris para garantizar un sistema de navegación confiable y preciso para inicializar sus sistemas de guía de misiles. Los sistemas de navegación inercial tuvieron un amplio uso hasta que estuvieron disponibles los sistemas de navegación por satélite (GPS). Los INS todavía se usan comúnmente en submarinos (ya que la recepción de GPS u otras fuentes fijas no son posibles mientras están sumergidos) y misiles de largo alcance.

Navegación electrónica

Radionavegación

Un buscador de dirección de radio o RDF es un dispositivo para encontrar la dirección a una fuente de radio. Debido a la capacidad de la radio para viajar distancias muy largas "sobre el horizonte", es un sistema de navegación particularmente bueno para barcos y aeronaves que pueden estar volando a cierta distancia de la tierra.

RDF funciona girando una antena direccional y escuchando la dirección en la que la señal de una estación conocida llega con más fuerza. Este tipo de sistema fue ampliamente utilizado en las décadas de 1930 y 1940. Las antenas RDF son fáciles de detectar en los aviones alemanes de la Segunda Guerra Mundial, como bucles debajo de la sección trasera del fuselaje, mientras que la mayoría de los aviones estadounidenses encerraron la antena en un pequeño carenado en forma de lágrima.

En aplicaciones de navegación, las señales RDF se proporcionan en forma de balizas de radio, la versión de radio de un faro. La señal suele ser una transmisión AM simple de una serie de letras en código morse, que el RDF puede sintonizar para ver si la baliza está "en el aire". La mayoría de los detectores modernos también pueden sintonizar cualquier estación de radio comercial, lo cual es particularmente útil debido a su alta potencia y ubicación cerca de las principales ciudades.

Decca, OMEGA y LORAN-C son tres sistemas de navegación hiperbólicos similares. Decca era un sistema hiperbólico de navegación por radio de baja frecuencia (también conocido como multilateración) que se implementó por primera vez durante la Segunda Guerra Mundial cuando las fuerzas aliadas necesitaban un sistema que pudiera usarse para lograr aterrizajes precisos. Como fue el caso de Loran C, su uso principal fue para la navegación de barcos en aguas costeras. Los barcos de pesca fueron los principales usuarios de la posguerra, pero también se usó en aviones, incluida una aplicación muy temprana (1949) de pantallas de mapas en movimiento. El sistema se desplegó en el Mar del Norte y fue utilizado por helicópteros que operaban en plataformas petrolíferas.

El Sistema de Navegación OMEGA fue el primer sistema de radionavegación verdaderamente global para aeronaves, operado por los Estados Unidos en cooperación con seis países socios. OMEGA fue desarrollado por la Marina de los Estados Unidos para usuarios de aviación militar. Fue aprobado para su desarrollo en 1968 y prometía una verdadera capacidad de cobertura oceánica mundial con solo ocho transmisores y la capacidad de lograr una precisión de cuatro millas (6 km) al fijar una posición. Inicialmente, el sistema se iba a utilizar para la navegación de bombarderos nucleares a través del Polo Norte hasta Rusia. Más tarde, se descubrió que era útil para submarinos. Omega Debido al éxito del Sistema de Posicionamiento Global, el uso de Omega disminuyó durante la década de 1990, hasta el punto en que el costo de operación de Omega ya no podía justificarse. Omega se canceló el 30 de septiembre de 1997 y todas las estaciones dejaron de operar.

LORAN es un sistema de navegación terrestre que utiliza transmisores de radio de baja frecuencia que utilizan el intervalo de tiempo entre las señales de radio recibidas de tres o más estaciones para determinar la posición de un barco o aeronave. La versión actual de LORAN de uso común es LORAN-C, que opera en la parte de baja frecuencia del espectro EM de 90 a 110 kHz. Muchas naciones son usuarias del sistema, incluidos Estados Unidos, Japón y varios países europeos. Rusia usa un sistema casi exacto en el mismo rango de frecuencia, llamado CHAYKA. El uso de LORAN está en fuerte declive, siendo el GPS el reemplazo principal. Sin embargo, hay intentos de mejorar y volver a popularizar LORAN. Las señales LORAN son menos susceptibles a las interferencias y pueden penetrar mejor en el follaje y los edificios que las señales GPS.

Navegación por radar

Cuando una embarcación se encuentra dentro del alcance del radar de tierra o de ayudas de radar especiales para la navegación, el navegador puede tomar distancias y rumbos angulares de los objetos cartografiados y utilizarlos para establecer arcos de posición y líneas de posición en una carta. Una posición que consta únicamente de información de radar se denomina posición de radar.

Los tipos de correcciones de radar incluyen "rango y rumbo a un solo objeto", "dos o más rumbos", "rumbos tangentes" y "dos o más rangos".

La indexación paralela es una técnica definida por William Burger en el libro de 1957 The Radar Observer's Handbook. Esta técnica consiste en crear una línea en la pantalla que sea paralela al rumbo del barco, pero desplazada hacia la izquierda o hacia la derecha por cierta distancia. Esta línea paralela permite al navegante mantener una determinada distancia lejos de los peligros.

Se han desarrollado algunas técnicas para situaciones especiales. Uno, conocido como el "método de contorno", consiste en marcar una plantilla de plástico transparente en la pantalla del radar y moverla a la carta para fijar una posición.

Otra técnica especial, conocida como técnica de diagrama de radar continuo de Franklin, consiste en dibujar la ruta que debe seguir un objeto de radar en la pantalla de radar si el barco permanece en su curso planificado. Durante el tránsito, el navegante puede comprobar que el barco va por buen camino comprobando que el pip se encuentra sobre la línea trazada.

Navegación satelital

Global Navigation Satellite System o GNSS es el término para los sistemas de navegación por satélite que proporcionan posicionamiento con cobertura global. Un GNSS permite que pequeños receptores electrónicos determinen su ubicación (longitud, latitud y altitud) dentro de unos pocos metros utilizando señales de tiempo transmitidas a lo largo de una línea de visión por radio desde satélites. Los receptores en el suelo con una posición fija también se pueden usar para calcular el tiempo preciso como referencia para experimentos científicos.

A partir de octubre de 2011, solo el sistema de posicionamiento global (GPS) NAVSTAR de los Estados Unidos y el GLONASS de Rusia son GNSS completamente operativos a nivel mundial. El sistema de posicionamiento Galileo de la Unión Europea es un GNSS de próxima generación en la fase final de implementación y entró en funcionamiento en 2016. China ha indicado que puede expandir su sistema de navegación regional Beidou a un sistema global.

Más de dos docenas de satélites GPS se encuentran en una órbita terrestre media y transmiten señales que permiten a los receptores GPS determinar la ubicación, la velocidad y la dirección del receptor.

Desde que se lanzó el primer satélite experimental en 1978, el GPS se ha convertido en una ayuda indispensable para la navegación alrededor del mundo y en una herramienta importante para la elaboración de mapas y topografía. El GPS también proporciona una referencia de tiempo precisa utilizada en muchas aplicaciones, incluido el estudio científico de terremotos y la sincronización de redes de telecomunicaciones.

Desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, el GPS se denomina oficialmente NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System). La constelación de satélites está gestionada por la 50.ª Ala Espacial de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. El costo de mantenimiento del sistema es de aproximadamente US$750 millones por año, incluido el reemplazo de los satélites obsoletos y la investigación y el desarrollo. A pesar de este hecho, el GPS es gratuito para uso civil como bien público.

Los teléfonos inteligentes modernos actúan como navegadores GPS personales para los civiles que los poseen. El uso excesivo de estos dispositivos, ya sea en el vehículo oa pie, puede conducir a una incapacidad relativa para aprender sobre los entornos navegables, lo que resulta en capacidades de navegación subóptimas cuando estos dispositivos no están disponibles. Por lo general, también se proporciona una brújula para determinar la dirección cuando no se está moviendo.

Navegación acústica

Procesos de navegación

Buques y embarcaciones similares

Un día de trabajo en navegación

El trabajo del día en navegación es un conjunto mínimo de tareas consistentes con una navegación prudente. La definición variará en embarcaciones militares y civiles, y de una embarcación a otra, pero el método tradicional adopta una forma similar a:

1. Mantener un gráfico continuo de navegación a estima.
2. Tome dos o más observaciones de estrellas en el crepúsculo de la mañana para una solución celestial (prudente para observar 6 estrellas).
3. Observación del sol de la mañana. Puede tomarse en o cerca de la vertical principal para la longitud, o en cualquier momento para una línea de posición.
4. Determine el error de la brújula mediante la observación del acimut del sol.
5. Cálculo del intervalo hasta el mediodía, hora de observación del mediodía aparente local y constantes para las vistas meridianas o exmeridianas.
6. Observación del meridiano del mediodía o ex-meridiano del sol para la línea de latitud del mediodía. Correr fijo o cruzar con la línea de Venus para el fijo del mediodía.
7. Determinación del mediodía de la carrera del día y la puesta y la deriva del día.
8. Al menos una línea de sol de la tarde, en caso de que las estrellas no sean visibles al atardecer.
9. Determine el error de la brújula mediante la observación del acimut del sol.
10. Tome dos o más observaciones de estrellas en el crepúsculo vespertino para obtener una solución celestial (es prudente observar 6 estrellas).

La navegación en los barcos generalmente se realiza siempre en el puente. También podrá tener lugar en un espacio contiguo, donde se disponga de mesas de cartas y publicaciones.

Planificación de pasajes

La planificación de travesías o voyage planning es un procedimiento para desarrollar una descripción completa del viaje del buque de principio a fin. El plan incluye dejar el muelle y el área del puerto, la parte en ruta de un viaje, acercarse al destino y amarrar. De acuerdo con el derecho internacional, el capitán de un barco es legalmente responsable de la planificación de la travesía; sin embargo, en los barcos más grandes, la tarea se delegará al navegante del barco.

Los estudios muestran que el error humano es un factor en el 80 por ciento de los accidentes de navegación y que, en muchos casos, el ser humano que cometió el error tuvo acceso a información que podría haber evitado el accidente. La práctica de la planificación de viajes ha evolucionado desde el trazado de líneas a lápiz en las cartas náuticas hasta un proceso de gestión de riesgos.

La planificación del paso consta de cuatro etapas: evaluación, planificación, ejecución y seguimiento, que se especifican en la Resolución A.893(21) de la Organización Marítima Internacional, Directrices para la planificación del viaje, y estas directrices se reflejan en las leyes locales de los países signatarios de la OMI (por ejemplo, el Título 33 del Código de Regulaciones Federales de EE. UU.), y varios libros o publicaciones profesionales. Hay unos cincuenta elementos de un plan de paso completo según el tamaño y el tipo de embarcación.

La etapa de evaluación se ocupa de la recopilación de información relevante para el viaje propuesto, así como de determinar los riesgos y evaluar las características clave del viaje. Esto implicará considerar el tipo de navegación requerida, por ejemplo, navegación sobre hielo, la región por la que pasará el barco y la información hidrográfica de la ruta. En la siguiente etapa, se crea el plan escrito. La tercera etapa es la ejecución del plan de viaje finalizado, teniendo en cuenta cualquier circunstancia especial que pueda surgir, como cambios en el clima, que pueden requerir que el plan sea revisado o modificado. La etapa final de la planificación de la travesía consiste en monitorear el progreso del buque en relación con el plan y responder a las desviaciones y circunstancias imprevistas.

Sistemas de puentes integrados

Los conceptos de puentes electrónicos integrados están impulsando la planificación del futuro sistema de navegación. Los sistemas integrados toman entradas de varios sensores de barcos, muestran electrónicamente información de posicionamiento y proporcionan las señales de control necesarias para mantener un barco en un curso preestablecido. El navegador se convierte en un administrador del sistema, eligiendo los ajustes preestablecidos del sistema, interpretando la salida del sistema y monitoreando la respuesta de la embarcación.

Navegación terrestre

La navegación para automóviles y otros viajes terrestres generalmente usa mapas, puntos de referencia y, en los últimos tiempos, navegación por computadora ("satnav", abreviatura de navegación por satélite), así como cualquier medio disponible en el agua.

La navegación computarizada generalmente se basa en el GPS para la información de ubicación actual, una base de datos de mapas de navegación de carreteras y rutas navegables, y utiliza algoritmos relacionados con el problema de la ruta más corta para identificar las rutas óptimas.

Navegación submarina

Normas, formación y organizaciones

Los estándares profesionales para la navegación dependen del tipo de navegación y varían según el país. Para la navegación marítima, los oficiales de cubierta de la Marina Mercante están capacitados y certificados internacionalmente de acuerdo con el Convenio STCW. Los navegantes aficionados y de ocio pueden recibir lecciones de navegación en las escuelas de formación locales/regionales. Los oficiales navales reciben entrenamiento de navegación como parte de su entrenamiento naval.

En la navegación terrestre, los cursos y la formación se ofrecen a menudo a los jóvenes como parte de la educación general o extraescolar. La navegación terrestre también es una parte esencial del entrenamiento del ejército. Además, organizaciones como el programa Scouts y DoE enseñan navegación a sus estudiantes. Las organizaciones de orientación son un tipo de deportes que requieren habilidades de navegación utilizando un mapa y una brújula para navegar de un punto a otro en terrenos diversos y generalmente desconocidos mientras se mueve a gran velocidad.

En la aviación, los pilotos reciben capacitación en navegación aérea como parte de su aprendizaje de vuelo.

Las organizaciones profesionales también ayudan a fomentar mejoras en la navegación o reunir a los navegantes en entornos aprendidos. El Real Instituto de Navegación (RIN) es una sociedad científica con carácter benéfico, cuyo objetivo es impulsar el desarrollo de la navegación en tierra y mar, en el aire y en el espacio. Fue fundado en 1947 como un foro para marineros, pilotos, ingenieros y académicos para comparar sus experiencias e intercambiar información. En los EE. UU., el Instituto de Navegación (ION) es una organización profesional sin fines de lucro que promueve el arte y la ciencia del posicionamiento, la navegación y el tiempo.

Publicaciones

Numerosas publicaciones náuticas están disponibles en la navegación, que son publicadas por fuentes profesionales de todo el mundo. En el Reino Unido, la Oficina Hidrográfica del Reino Unido, el Grupo Editorial Witherby y el Instituto Náutico ofrecen numerosas publicaciones de navegación, incluido el completo Manual de Navegación del Almirantazgo.

En los EE. UU., American Practical Navigator de Bowditch es una enciclopedia de navegación disponible gratuitamente emitida por el gobierno de los EE. UU.