Навигационные алгоритмы

Получение линии высоты Марка Сен-Илера

Навигационные алгоритмы являются квинтэссенцией исполняемого программного обеспечения на портативных калькуляторах или смартфонах в качестве вспомогательного средства в искусстве навигации. В этой статье описываются как алгоритмы, так и программное обеспечение для «ПК-смартфона», реализующее различные процедуры расчета для навигации. Вычислительная мощность, полученная с помощью языков: Basic, «C», Java и т. д.., от портативных калькуляторов или смартфонов, позволила разработать программы, позволяющие рассчитывать положение без необходимости использования таблиц, фактически у них есть некоторые базовые таблицы с поправочными коэффициентами для каждого года и расчет значений «на лету» во время выполнения.

Сравнение методов ручного расчета и использования калькуляторов

Хс..Исправления..

• Традиционные методы требуют громоздких и дорогих морских таблиц (которые необходимо иметь со смартфоном), карандаша и бумаги, а также времени на расчеты в соответствии с рабочими алгоритмами.
• Калькуляторы (и им подобные) не нуждаются в книгах (в них встроены таблицы и эфемериды) и благодаря собственным алгоритмам позволяют быстро и безошибочно рассчитывать навигационные задачи.

Типы алгоритмов

• Небесная навигация : уменьшение обзора , круг равной высоты , линия положения, фиксация...
• Позиционная астрономия : РА, ГСГ, декабрь
• Береговая навигация : дальность, пеленг, горизонтальные углы, IALA...
• Парусность : румбическая, локсодромная, ортодромная, меридиональная части...
• Погода , приливы
• Программное обеспечение ПК-смартфон : Морской альманах, парусный спорт, вариации, поправки к секстанту.

Программы для общей навигации

Программы по морским картам, направлениям, береговой навигации и маякам, морские издания. Раздел астрономической навигации включает разрешение позиционного треугольника, полезность линии высоты, распознавание звезд и определитель линии высоты, а также другие темы, представляющие интерес для мореплавания: приливы, морская кинематика, метеорология и ураганы. и океанография. Все измерения курса, выполненные с помощью магнитного компаса или компаса, должны быть исправлены на магнитное склонение или местные отклонения.

Подпрограмма преобразования координат

sub Rectang2Polar (a () as double, b () as double) static
 '----- Subprograma para convertir un vector de estado coord.cartesianas
 '----- En vector de estado en coord.polars.
 '----- De entrada: vector de estado en coord.cartesianes
 '----- De salida: vector de estado en coord.polars.
 '----- NOTA: El vector de velocidad polar es el de la velocidad total,
 '----- Corregido por el efecto de la latitud.
 '------------------------------------------------- ------------------------
 mar x as double
 mar y as double
 mar z as double
 mar x_dot as double
 mar y_dot as double
 mar z_dot as double
 mar rho as double
 mar r as double
 mar lambda as double
 mar beta as double
 mar lambda_dot as double
 mar beta_dot as double
 mar r_dot as double
 x = a (1)
 y = a (2)
 z = a (3)
 x_dot = a (4)
 y_dot = a (5)
 z_dot = a (6)
 rho = sqr (x * x+y * y)
 r = sqr (rho * rho+z * z)
 lambda = atan2 (y, x)
 beta = atan2 (z, rho)
 if (z <0 #) then beta = beta - TWOPI
 yf rho = 0 # then
   lambda_dot = 0 #
     beta_dot = 0 #
 else
   lambda_dot = (x * y_dot - y * x_dot)/(rho * rho)
     beta_dot = (z_dot * rho * rho - z * (x * x_dot+_
                  y * y_dot))/(r * r * rho)
 end if
 r_dot = (x * x_dot+y * y_dot+z * z_dot)/r
 '----- Componentes del vector de posición
 b (1) = lambda
 if b (1)> = TWOPI then b (1) = b (1) - TWOPI
 b (2) = beta
 b (3) = r
 '----- Componentes del vector velocidad total
 b (4) = r * lambda_dot * cuerpo (beta)
 b (5) = r * beta_dot
 b (6) = r_dot
end sub

Программы для астрономической навигации

Расширенные алгоритмы навигации включают пилотирование и астрономическую навигацию: локсодромию и ортодромию. Коррекция высоты секстанта. Астрономическое положение с калькулятором, шаблоном и пустой торговой диаграммой. Позиция по 2 линиям высоты. Положение от n линий высоты. Векторное уравнение круга высот. Позиция векторного решения по двум наблюдениям. Положение по окружностям высоты: матричное решение. И статьи, посвященные древним процедурам, таким как получение широты по полярной звезде, меридиану, методу лунных расстояний и т. д.

Программы для "Морского альманаха"

Пример программы морского альманаха

Эфемериды небесных тел, используемых в навигации.

• ГСГ - Гринвичский часовой угол
• Декабрь - Склонение
• SD – полудиаметр
• HP – Горизонтальный параллакс

• Это решение для курса и SOG.

НебесноеFix

Они решают задачу вычисления положения по наблюдениям звезд, сделанным с помощью секстанта в Астрономической навигации.

Реализация алгоритма:

Для n = 2 наблюдений

• Аналитическое решение проблемы астрономической навигации по зрению двух звезд, Джеймс А. Ван Аллен.
  • Векторное решение пересечения двух окружностей одинаковой высоты. Андрес Руис.

Для n ≥ 2 наблюдений

• Морской альманах DeWit/USNO/Compac Data, алгоритм наименьших квадратов для n LOP
• Kaplan algorithm, USNO. Для n ≥ 8 наблюдений дает решение для курса и SOG.

Магнитное склонение

Любое измерение курса, сделанное с помощью магнитного компаса, должно быть исправлено из-за магнитного склонения или местных отклонений.

См. также

• Навигация
• Небесная навигация
• Морской альманах
• Лунное расстояние (навигация)
• Секстант
• Американский практический навигатор
• Румлайновая сеть
• Королевский институт навигации ( Журнал навигации )
• Институт навигации ( НАВИГАЦИЯ ) журнал
• Задача о кратчайшем пути и автомобильная навигация для навигационных алгоритмов в других областях.

Внешние ссылки

• Гонсалес, Андрес Руис (25 марта 2008 г.). «Векторное решение пересечения двух равновысотных окружностей». Журнал навигации . 61 (2). Издательство Кембриджского университета (CUP): 355–365. дои : 10.1017/s0373463307004602 . ISSN   0373-4633 . S2CID   130293359 .
• Журнал навигации (на английском языке)
• Институт навигации (на английском языке)
• Навигационные алгоритмы