La navegación [1] es un campo de estudio que se centra en el proceso de seguimiento y control del movimiento de una nave o vehículo de un lugar a otro. [2] El campo de la navegación incluye cuatro categorías generales: navegación terrestre, [3] navegación marítima , navegación aeronáutica y navegación espacial. [1]
También es el término técnico que se utiliza para designar el conocimiento especializado que utilizan los navegantes para realizar tareas de navegación. Todas las técnicas de navegación implican localizar 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 implique la determinación de la posición y la dirección . [1] En este sentido, la navegación incluye la orientación y la navegación peatonal . [1]
En el período medieval europeo, la navegación se consideraba parte del conjunto de siete artes mecánicas , ninguna de las cuales se utilizaba para viajes largos a través del océano abierto. La navegación polinesia es probablemente la forma más antigua de navegación en alta mar; se basaba en la memoria y la observación registrada en instrumentos científicos como los mapas de oleaje oceánico de las Islas Marshall . Los primeros polinesios del Pacífico usaban 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. [ cita requerida ] 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 el período helenístico y existieron en la antigüedad clásica y la Edad de Oro islámica , el registro más antiguo de un astrolabio marino es el del astrónomo español Ramon Llull que data de 1295. [4] El perfeccionamiento de este instrumento de navegación se atribuye a los navegantes portugueses durante los primeros descubrimientos portugueses en la Era de los Descubrimientos . [5] [6] La primera descripción conocida de cómo hacer y utilizar un astrolabio marino proviene del Arte de Navegar del cosmógrafo español Martín Cortés de Albacar , publicado en 1551, [7] basado en el principio del archipéndulo utilizado en la construcción de las pirámides egipcias .
La navegación en alta mar 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 hasta 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, hasta las Islas de las Especias en 1512, desembarcando 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 liderado 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 barcos zarpó de Sanlúcar de Barrameda en el sur de España en 1519, cruzó el océano Atlántico y después de varias escalas rodeó el extremo sur de América del Sur . Algunos barcos se perdieron, 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. El Victoria liderado por Elcano navegó a través del océano Índico y hacia el norte a lo largo de la costa de África, para finalmente llegar a España en 1522, tres años después de su partida. El Trinidad navegó hacia el este desde Filipinas, tratando de encontrar una ruta marítima de regreso a las Américas , pero no tuvo éxito. La ruta hacia el este a través del Pacífico, también conocida como tornaviaje , fue descubierta cuarenta años después, cuando el cosmógrafo español Andrés de Urdaneta zarpó desde Filipinas hacia el norte hasta el paralelo 39° y se topó con la corriente de Kuroshio , que lo llevó a través del Pacífico. El galeón llegó a Acapulco el 8 de octubre de 1565.
El término proviene de la década de 1530, del latín navigationem (nom. navigatio ), de navigatus , pp. de navigare "navegar, navegar por, ir por el mar, dirigir un barco", de navis "barco" y la raíz de agere "conducir". [8]
Aproximadamente, la latitud de un lugar en la Tierra es su distancia angular al norte o al sur del ecuador . [9] La latitud se expresa generalmente en grados (marcados con °) que van desde 0° en el ecuador hasta 90° en los polos norte y sur. [9] La latitud del Polo Norte es 90° N, y la latitud del Polo Sur es 90° S. [9] Los navegantes calculaban 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, con un margen de un grado aproximadamente.
Similar a la latitud, la longitud de un lugar en la Tierra es la distancia angular al este o al oeste del meridiano principal o meridiano de Greenwich . [9] La longitud se expresa generalmente en grados (marcados con °) que van desde 0° en el meridiano de Greenwich hasta 180° este y oeste. Sídney , por ejemplo, tiene una longitud de aproximadamente 151° este . La ciudad de Nueva York tiene una longitud de 74° oeste . Durante la mayor parte de la historia, los marineros lucharon por determinar la longitud. La longitud se puede calcular si se conoce el momento preciso 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 ). [10] Los cronómetros marinos confiables no estuvieron disponibles hasta fines del siglo XVIII y no fueron asequibles hasta el siglo XIX. [11] [12] [13] Durante unos cien años, desde aproximadamente 1767 hasta aproximadamente 1850, [14] los marineros que no tenían un cronómetro usaban el método de las distancias lunares para determinar la hora de Greenwich y encontrar su longitud. Un marinero con un cronómetro podía comprobar su lectura usando una determinación lunar de la hora de Greenwich. [11] [15]
En navegación, una loxodrómica es una línea que cruza todos los meridianos de longitud en el mismo ángulo, es decir, una trayectoria derivada de un rumbo inicial definido. Es decir, al tomar un rumbo inicial, se avanza por el mismo rumbo, sin cambiar la dirección medida en relación con el norte verdadero o magnético.
La mayor parte de la navegación moderna se basa principalmente en posiciones determinadas electrónicamente por receptores que recogen información de los satélites. La mayoría de las demás técnicas modernas se basan en la búsqueda de líneas de posición que se cruzan o LOP. [16]
Una línea de posición puede hacer referencia a dos cosas diferentes: una línea en un mapa o una línea entre el observador y un objeto en la vida real. [17] Un rumbo es una medida de la dirección hacia un objeto. [17] Si el navegante mide la dirección en la vida real, el ángulo puede dibujarse en una carta náutica y el navegante estará en algún lugar de esa línea de rumbo en la carta. [17]
Además de los rumbos, los navegantes también suelen medir distancias a los objetos. [16] En la carta, una distancia produce un círculo o arco de posición. [16] Los círculos, arcos e hipérbolas de posiciones a menudo se denominan líneas de posición.
Si el navegante dibuja dos líneas de posición y éstas se intersecan, debe estar en esa posición. [16] Un punto fijo es la intersección de dos o más líneas de posición. [16]
Si sólo se dispone de una línea de posición, ésta puede evaluarse comparándola con la posición de estima para establecer una posición estimada. [18]
Las líneas (o círculos) de posición se pueden derivar de una variedad de fuentes:
Hay algunos métodos que rara vez se utilizan hoy en día, como "introducir una luz" para calcular la distancia geográfica entre el observador y el faro.
Los métodos de navegación han cambiado a lo largo de la historia. [20] Cada nuevo método ha mejorado la capacidad del navegante para completar su viaje. [20] Uno de los juicios más importantes que debe hacer el navegante es el mejor método a utilizar. [20] Algunos tipos de navegación se representan en la tabla.
La práctica de la navegación generalmente implica una combinación de estos diferentes métodos. [20]
Mediante comprobaciones de navegación mental, un piloto o un navegante estima rutas, distancias y altitudes que luego le ayudarán a evitar errores graves de navegación. [21]
El pilotaje (también llamado pilotaje) implica navegar una aeronave por referencia visual a puntos de referencia, [22] o una embarcación en aguas restringidas y fijar su posición con la mayor precisión posible a intervalos frecuentes. [23] Más que en otras fases de la navegación, la preparación adecuada y la atención a los detalles son importantes. [23] Los procedimientos varían de una embarcación a otra, y entre embarcaciones militares, comerciales y privadas. [23] Como el pilotaje se lleva a cabo en aguas poco profundas , normalmente implica seguir cursos para asegurar suficiente espacio libre debajo de la quilla , asegurando una profundidad suficiente de agua debajo del casco , así como una consideración de la posición en cuclillas . [24] También puede implicar navegar un barco dentro de un río, canal o canal en estrecha proximidad a la tierra. [24]
Un equipo de navegación militar casi siempre estará formado por varias personas. [23] Un navegante militar puede tener tomadores de rumbo estacionados en los repetidores giroscópicos en las alas del puente para tomar rumbos simultáneos, mientras que el navegante civil en un barco mercante o una embarcación de recreo a menudo debe tomar y trazar su posición por sí mismo, normalmente con la ayuda de la fijación electrónica de la posición. [23] Mientras que el navegante militar tendrá un libro de rumbo y alguien para registrar las entradas para cada fijación, el navegante civil simplemente pilotará los rumbos en la carta a medida que se toman y no los registrará en absoluto. [23] 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 como se desea, comprobando la brújula, la sonda y otros indicadores sólo ocasionalmente. [23] Si hay un piloto 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. [23] Pero si el ECDIS falla, el navegante tendrá que confiar en su habilidad en el manual y en los procedimientos probados por el tiempo. [23]
Los sistemas de navegación celeste se basan en la observación de las posiciones del Sol , la Luna , los planetas y las estrellas de navegación . Estos sistemas se utilizan tanto para la navegación terrestre como para la interestelar. Al saber en qué punto de la Tierra en rotación se encuentra un objeto celeste y medir su altura sobre el horizonte del observador, el navegante puede determinar su distancia desde ese subpunto. Se utilizan un almanaque náutico y un cronómetro marino para calcular el subpunto de 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 utilizar luego 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 punto de referencia celeste. También se pueden utilizar la Luna y el Sol. El Sol también se puede utilizar por sí solo para disparar una sucesión de líneas de posición (mejor si se hace alrededor del mediodía local) para determinar una posición. [25]
Para medir la longitud con precisión, se debe registrar el momento exacto de la observación con sextante (con precisión de segundo, si es posible). Cada segundo de error equivale a 15 segundos de error de longitud, lo que en el ecuador es un error de posición de 0,25 millas náuticas, aproximadamente el límite de precisión de la navegación astronómica manual.
El cronómetro marino accionado por resorte es un reloj de precisión que se utiliza a bordo de los barcos para proporcionar la hora exacta en las observaciones celestes. [25] Un cronómetro se diferencia de un reloj accionado por resorte principalmente en que contiene un dispositivo de palanca variable para mantener una presión uniforme en el resorte principal y un volante especial diseñado para compensar las variaciones de temperatura. [25]
Un cronómetro de resorte se sincroniza aproximadamente con la hora media de Greenwich (GMT) y no se reinicia hasta que el instrumento se revisa y se limpia, generalmente en intervalos de tres años. [25] La diferencia entre GMT y la hora del cronómetro se determina cuidadosamente y se aplica como una corrección a todas las lecturas del cronómetro. [25] Los cronómetros de resorte deben darse cuerda aproximadamente a la misma hora todos los días. [25]
Los cronómetros marinos de cristal de cuarzo han reemplazado a los cronómetros de resorte a bordo de muchos barcos debido a su mayor precisión. [25] Se mantienen en GMT directamente desde las señales horarias de radio. [25] Esto elimina el error del cronómetro y las correcciones de errores del reloj. [25] Si el segundero tiene un error de una cantidad legible, se puede restablecer eléctricamente. [25]
El elemento básico para la generación de tiempo es un oscilador de cristal de cuarzo. [25] El cristal de cuarzo está compensado por la temperatura y está sellado herméticamente en una envoltura evacuada. [25] Se proporciona una capacidad de ajuste calibrado para ajustar el envejecimiento del cristal. [25]
El cronómetro está diseñado para funcionar durante un mínimo de un año con un solo juego de pilas. [25] Las observaciones pueden cronometrarse y los relojes del barco pueden ajustarse con un reloj comparador, que se ajusta al tiempo del cronómetro y se lleva al ala del puente para registrar los tiempos de referencia. [25] En la práctica, un reloj de pulsera coordinado al segundo más cercano con el cronómetro será suficiente. [25]
También se puede utilizar un cronómetro, ya sea de cuerda o digital, para las observaciones celestiales. [25] En este caso, el reloj se pone en marcha a una hora GMT conocida mediante un cronómetro y se suma a esta el tiempo transcurrido de cada observación para obtener la hora GMT de la observación. [25]
Todos los cronómetros y relojes deben comprobarse periódicamente con una señal horaria de radio. [25] Los horarios y frecuencias de las señales horarias de radio se enumeran en publicaciones como Radio Navigational Aids . [25]
El segundo componente crítico de la navegación astronómica es medir el ángulo que se forma en el ojo del observador entre el cuerpo celeste y el horizonte sensible. Para realizar esta función se utiliza el sextante, un instrumento óptico. 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 índice, 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 de la parte inferior del "arco". El sistema óptico consta de dos espejos y, por lo general, un telescopio de baja potencia. Un espejo, denominado "espejo índice", está fijado a la parte superior del brazo índice, sobre el pivote. A medida que se mueve el brazo índice, este espejo gira y la escala graduada en el arco indica el ángulo medido ("altitud").
El segundo espejo, llamado "cristal de horizonte", está fijado a la parte delantera del marco. La mitad del cristal de 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 de horizonte, para luego volver al ojo del observador a través del telescopio. El observador manipula el brazo índice de modo que la imagen reflejada del cuerpo en el cristal de horizonte quede justo sobre el horizonte visual, visto a través del lado transparente del cristal de horizonte.
El ajuste del sextante consiste en comprobar y alinear todos los elementos ópticos para eliminar la "corrección del índice". La corrección del índice debe comprobarse utilizando el horizonte o, más preferiblemente, una estrella, cada vez que se utiliza el sextante. La práctica de tomar observaciones celestes desde la cubierta de un barco en movimiento, a menudo a través de una capa de nubes y con un horizonte brumoso, es con diferencia la parte más difícil de la navegación astronómica. [26]
El sistema de navegación inercial (INS) es un tipo de sistema de navegación por estima que calcula su posición basándose en sensores de movimiento. Antes de navegar, se establecen la latitud y longitud iniciales y la orientación física del INS con respecto a la Tierra (por ejemplo, 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 sobre tres ejes ortogonales (giroscopios). Estos permiten que un INS calcule de forma continua y precisa su latitud y longitud actuales (y, a menudo, su 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 ser detectado o bloqueado. 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 desde que se introdujo la posición inicial. Por lo tanto, los sistemas de navegación inercial deben corregirse con frecuencia con una "corrección" de ubicación de algún otro tipo de sistema de navegación.
Se considera que el primer sistema inercial fue el sistema de guía V-2 desplegado por los alemanes en 1942. Sin embargo, los sensores inerciales se remontan a principios del siglo XIX. [27] Las ventajas de los INS llevaron a su uso en aviones, misiles, buques de superficie y submarinos. Por ejemplo, la Armada de los EE. UU. desarrolló el Sistema de Navegación Inercial de Buques (SINS) durante el programa de misiles Polaris para garantizar un sistema de navegación confiable y preciso para iniciar sus sistemas de guía de misiles. Los sistemas de navegación inercial se usaron ampliamente hasta que estuvieron disponibles los sistemas de navegación por satélite (GPS). Los INS todavía se usan comúnmente en submarinos (ya que la recepción GPS u otras fuentes fijas no son posibles mientras están sumergidos) y misiles de largo alcance.
No debe confundirse con la navegación por satélite, que depende de los satélites para funcionar, la navegación espacial se refiere a la navegación de las naves espaciales en sí. Esto se ha logrado históricamente (durante el programa Apolo ) a través de una computadora de navegación , un sistema de navegación inercial y a través de entradas celestiales ingresadas por astronautas que fueron registradas por sextante y telescopio. Las computadoras de navegación aptas para el espacio, como las que se encuentran en Apolo y misiones posteriores, están diseñadas para ser reforzadas contra la posible corrupción de datos por radiación.
Otra posibilidad que se ha explorado para la navegación en el espacio profundo es la navegación por pulsares , que compara los estallidos de rayos X de una colección de pulsares conocidos para determinar la posición de una nave espacial. Este método ha sido probado por múltiples agencias espaciales, como la NASA y la ESA . [28] [29]
Un radiogoniómetro o RDF es un dispositivo que sirve para determinar la dirección de una fuente de radio . Debido a la capacidad de la radio para viajar distancias muy largas "más allá del horizonte", constituye un sistema de navegación especialmente bueno para barcos y aeronaves que puedan volar a cierta distancia de la tierra.
Los RDF funcionan rotando una antena direccional y escuchando la dirección en la que la señal de una estación conocida llega con mayor intensidad. Este tipo de sistema se utilizó ampliamente 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 encerraban la antena en un pequeño carenado en forma de lágrima.
En aplicaciones de navegación, las señales RDF se proporcionan en forma de radiobalizas , la versión de radio de un faro . La señal es típicamente una simple transmisión AM 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 que 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 de navegación por radio hiperbólico 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. Al igual que en el caso de Loran C , su uso principal fue para la navegación de barcos en aguas costeras. Los buques pesqueros fueron los principales usuarios de la posguerra, pero también se utilizó en aeronaves, incluida una aplicación muy temprana (1949) de pantallas de mapas en movimiento. El sistema se implementó 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 naciones asociadas. OMEGA fue desarrollado por la Armada 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 utilizaría para navegar bombarderos nucleares a través del Polo Norte hasta Rusia. Más tarde, se encontró útil para submarinos. Omega Debido al éxito del Sistema de Posicionamiento Global, el uso de Omega disminuyó durante la década de 1990, hasta un punto en que el costo de operación de Omega ya no podía justificarse. Omega se dio por terminado el 30 de septiembre de 1997 y todas las estaciones dejaron de funcionar.
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 una aeronave. La versión actual de LORAN de uso común es LORAN-C, que opera en la porción de baja frecuencia del espectro electromagnético de 90 a 110 kHz . Muchas naciones son usuarios del sistema, incluidos Estados Unidos , Japón y varios países europeos. Rusia utiliza un sistema casi exacto en el mismo rango de frecuencia, llamado CHAYKA . El uso de LORAN está en marcado declive, y el GPS es el principal sustituto. Sin embargo, existen 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.
El radar es una ayuda eficaz a la navegación porque proporciona distancias y rumbos a objetos dentro del alcance del escáner de radar. [30] Cuando un buque (barco o barco) está dentro del alcance del radar de tierra u objetos fijos (como ayudas especiales de radar para la navegación y marcas de navegación), el navegante puede tomar distancias y rumbos angulares a objetos cartografiados y utilizarlos para establecer arcos de posición y líneas de posición en una carta. [31] Una fijación que consiste únicamente en información de radar se denomina fijación de radar. [32] Los tipos de fijaciones de radar incluyen "distancia y rumbo a un solo objeto", [33] "dos o más rumbos", [33] "rumbos tangentes", [33] y "dos o más rangos". [33] El radar también se puede utilizar con ECDIS como un medio de fijación de posición con la imagen del radar o la distancia/rumbo superpuestos en una carta náutica electrónica . [30]
La indexación paralela es una técnica definida por William Burger en el libro The Radar Observer's Handbook de 1957. [34] Esta técnica implica la creación de una línea en la pantalla que es paralela al curso del barco, pero desplazada hacia la izquierda o la derecha por cierta distancia. [34] Esta línea paralela permite al navegante mantener una distancia dada lejos de los peligros. [34] La línea en la pantalla del radar se establece a una distancia y un ángulo específicos, luego se observa la posición del barco en relación con la línea paralela. Esto puede proporcionar una referencia inmediata al navegante sobre si el barco está dentro o fuera de su curso previsto para la navegación. [35]
Se han desarrollado otras técnicas menos utilizadas en la navegación general para situaciones especiales. Una de ellas, conocida como el "método del contorno", consiste en marcar una plantilla de plástico transparente en la pantalla del radar y moverla hasta la carta para fijar una posición. [36] Otra técnica especial, conocida como la técnica de trazado continuo de radar de Franklin, consiste en dibujar la trayectoria que debe seguir un objeto de radar en la pantalla del radar si el barco se mantiene en su curso planificado. [37] Durante el tránsito, el navegante puede comprobar que el barco está en la ruta comprobando que el punto se encuentra en la línea dibujada. [37]
El sistema global de navegación por satélite o GNSS es el término que se utiliza para designar a 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 ) con una precisión de unos pocos metros utilizando señales de tiempo transmitidas a lo largo de una línea de visión por radio desde satélites . Los receptores en tierra con una posición fija también se pueden utilizar para calcular la hora precisa como referencia para experimentos científicos.
En octubre de 2011, solo el sistema de posicionamiento global (GPS) NAVSTAR de los Estados Unidos y el GLONASS ruso eran GNSS plenamente 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 comenzó a funcionar en 2016. China ha indicado que podría ampliar su sistema de navegación regional Beidou para convertirlo en un sistema global.
Más de dos docenas de satélites GPS se encuentran en órbita terrestre media , transmitiendo 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 en todo el mundo y en una herramienta importante para la elaboración de mapas y la topografía . El GPS también proporciona una referencia temporal precisa que se utiliza en muchas aplicaciones, incluido el estudio científico de los terremotos y la sincronización de las redes de telecomunicaciones.
Desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos , el GPS se llama oficialmente NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System). La constelación de satélites está gestionada por el 50th Space Wing de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . El coste de mantenimiento del sistema es de aproximadamente 750 millones de dólares al año [38] , incluyendo el reemplazo de satélites antiguos 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 o a pie, puede provocar una relativa incapacidad para aprender sobre los entornos navegables, lo que da como resultado capacidades de navegación subóptimas cuando estos dispositivos no están disponibles. [39] [40] [41] Por lo general, también se proporciona una brújula para determinar la dirección cuando no se está en movimiento.
El trabajo diario en la navegación consiste en un conjunto mínimo de tareas compatibles con una navegación prudente. La definición varía según los buques militares y civiles, y de un buque a otro, pero el método tradicional adopta una forma similar a la siguiente: [42]
La navegación en los buques suele realizarse siempre desde el puente de mando . También puede realizarse en espacios adyacentes, donde se encuentran disponibles mesas de cartas y publicaciones.
La planificación de la travesía o viaje es un procedimiento para desarrollar una descripción completa del viaje de la embarcación desde el principio hasta el final. El plan incluye la salida del muelle y la zona del puerto, la parte en ruta de un viaje, la aproximación al destino y el amarre . Según el derecho internacional, el capitán de un buque es legalmente responsable de la planificación de la travesía, [43] sin embargo, en buques más grandes, la tarea se delegará al navegante del barco . [44]
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 la persona que cometió el error tenía acceso a información que podría haber evitado el accidente. [44] La práctica de la planificación de viajes ha evolucionado desde el trazado de líneas en cartas náuticas a un proceso de gestión de riesgos . [44]
La planificación de la travesía consta de cuatro etapas: evaluación, planificación, ejecución y seguimiento, [44] que se especifican en la Resolución A.893(21) de la Organización Marítima Internacional , Directrices para la planificación de la travesía, [45] y estas directrices se reflejan en las leyes locales de los países signatarios de la OMI (por ejemplo, el Título 33 del Código de Reglamentos Federales de los EE. UU .) y en una serie de libros o publicaciones profesionales. Hay unos cincuenta elementos de un plan de travesía integral según el tamaño y el tipo de buque.
La etapa de evaluación se ocupa de la recopilación de información pertinente al viaje propuesto, así como de la determinación de los riesgos y la evaluación de las características clave del viaje. Esto implicará considerar el tipo de navegación requerida, por ejemplo, navegación en hielo , la región por la que pasará el barco y la información hidrográfica sobre 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 se revise o modifique el plan. 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.
Los conceptos de puentes electrónicos integrados están impulsando la planificación de los sistemas de navegación futuros. [20] Los sistemas integrados toman información de varios sensores del barco, muestran electrónicamente información de posicionamiento y proporcionan señales de control necesarias para mantener un barco en un rumbo preestablecido. [20] El navegante se convierte en un administrador del sistema, eligiendo los ajustes preestablecidos del sistema, interpretando los resultados del sistema y monitoreando la respuesta del barco. [20]
La navegación para automóviles y otros viajes terrestres generalmente utiliza 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 GPS para obtener información de ubicación actual, una base de datos de mapas de navegación de caminos y rutas navegables y utiliza algoritmos relacionados con el problema del camino más corto para identificar rutas óptimas.
La navegación peatonal está relacionada con la orientación , la navegación terrestre (militar) y la señalización .
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 reciben capacitación y certificación internacional de acuerdo con el Convenio STCW . [46] Los navegantes aficionados y de ocio pueden recibir lecciones de navegación en escuelas de capacitación locales o regionales. Los oficiales navales reciben capacitación en navegación como parte de su capacitación naval.
En el ámbito de la navegación terrestre, se suelen impartir cursos y formación a los jóvenes como parte de la educación general o extracurricular. La navegación terrestre también es una parte esencial del entrenamiento del ejército. Además, organizaciones como los Scouts y el programa DoE enseñan navegación a sus estudiantes. Las organizaciones de orientación son un tipo de deporte que requiere habilidades de navegación utilizando un mapa y una brújula para navegar de un punto a otro en terrenos diversos y, por lo general, desconocidos mientras se avanza a gran velocidad. [47]
En aviación, los pilotos reciben formación en navegación aérea como parte del aprendizaje para volar.
Las organizaciones profesionales también contribuyen a fomentar mejoras en la navegación o a reunir a navegantes en entornos académicos. El Royal Institute of Navigation (RIN) es una sociedad científica con estatus de beneficencia, cuyo objetivo es promover el desarrollo de la navegación en tierra y mar, en el aire y en el espacio. Fue fundada en 1947 como un foro para que navegantes, pilotos, ingenieros y académicos compararan sus experiencias e intercambiaran información. [48] En los EE. UU., el Institute of Navigation (ION) es una organización profesional sin fines de lucro que promueve el arte y la ciencia del posicionamiento, la navegación y el cronometraje. [49]
Existen numerosas publicaciones náuticas sobre navegación, publicadas por profesionales de todo el mundo. En el Reino Unido, la Oficina Hidrográfica del Reino Unido , el Witherby Publishing Group y el Nautical Institute ofrecen numerosas publicaciones sobre navegación, incluido el completo Manual de Navegación del Almirantazgo. [50] [51]
En Estados Unidos, Bowditch's American Practical Navigator es una enciclopedia de navegación disponible de forma gratuita publicada por el gobierno de Estados Unidos. [52]
La navegación es una actividad cotidiana esencial que implica una serie de habilidades que ayudan a los humanos y a los animales a localizar, rastrear y seguir caminos para llegar a diferentes destinos. [53] [54] La navegación, en cognición espacial , permite adquirir información sobre el entorno utilizando el cuerpo y los puntos de referencia del entorno como marcos de referencia para crear representaciones mentales de nuestro entorno, también conocido como mapa cognitivo . Los humanos navegan haciendo la transición entre diferentes espacios y coordinando marcos de referencia tanto egocéntricos como alocéntricos .
La navegación se puede distinguir en dos componentes espaciales: la locomoción y la orientación. [55] La locomoción es el proceso de movimiento de un lugar a otro, tanto en humanos como en animales. La locomoción ayuda a comprender un entorno al moverse a través de un espacio para crear una representación mental de él. [56] La orientación se define como un proceso activo de seguir o decidir un camino entre un lugar y otro a través de representaciones mentales. [57] Implica procesos como la representación, la planificación y la decisión que ayudan a evitar obstáculos, a mantener el rumbo o a regular el ritmo al acercarse a objetos particulares. [55] [58]
La navegación y la orientación pueden abordarse en el espacio ambiental . Según la clasificación espacial de Dan Montello , existen cuatro niveles de espacio, siendo el tercero el espacio ambiental. El espacio ambiental representa un espacio muy grande, como una ciudad, y solo puede explorarse completamente a través del movimiento, ya que todos los objetos y el espacio no son directamente visibles. [59] También Barbara Tversky sistematizó el espacio, pero esta vez tomando en consideración las tres dimensiones que corresponden a los ejes del cuerpo humano y sus extensiones: arriba/abajo, adelante/atrás e izquierda/derecha. Tversky finalmente propuso una clasificación cuádruple del espacio navegable: espacio del cuerpo, espacio alrededor del cuerpo, espacio de navegación y espacio de gráficos. [60]
Existen dos tipos de orientación en la navegación: asistida y no asistida. [59] La orientación asistida requiere que una persona utilice varios tipos de medios , como mapas , GPS , señalización direccional , etc., en su proceso de navegación, que generalmente implica un bajo razonamiento espacial y es menos exigente cognitivamente. La orientación no asistida no implica tales dispositivos para la persona que está navegando. [59] La orientación no asistida se puede subdividir en una taxonomía de tareas dependiendo de si es no dirigida o dirigida, que básicamente hace la distinción de si hay un destino preciso o no: la orientación no dirigida significa que una persona simplemente está explorando un entorno por placer sin ningún destino establecido. [61]
En cambio, la orientación dirigida se puede subdividir en búsqueda y aproximación al objetivo. [61] La búsqueda significa que una persona no sabe dónde se encuentra el destino y debe encontrarlo en un entorno desconocido, lo que se etiqueta como una búsqueda no informada, o en un entorno familiar, etiquetado como una búsqueda informada. En la aproximación al objetivo, por otro lado, el navegante conoce la ubicación del destino, pero se hace una distinción adicional en función de si el navegante sabe cómo llegar o no al destino. El seguimiento de la ruta significa que el entorno, la ruta y el destino son todos conocidos, lo que significa que el navegante simplemente sigue la ruta que ya conoce y llega al destino sin pensar mucho. Por ejemplo, cuando estás en tu ciudad y caminas por el mismo camino que tomas normalmente desde tu casa al trabajo o la universidad. [61] Sin embargo, la búsqueda de ruta significa que el navegador sabe dónde está el destino pero no sabe la ruta que debe tomar para llegar a él: sabe dónde está una tienda específica pero no sabe cómo llegar ni qué camino tomar. Si el navegador no conoce el entorno, se llama búsqueda de ruta, lo que significa que solo se conoce el destino, mientras que no se conoce ni la ruta ni el entorno: está en una nueva ciudad y necesita llegar a la estación de tren pero no sabe cómo llegar. [61] La planificación de ruta, por otro lado, significa que el navegador sabe dónde está el destino y está familiarizado con el entorno, por lo que solo necesita planificar la ruta o camino que debe tomar para llegar a su objetivo. Por ejemplo, si está en su ciudad y necesita llegar a una tienda específica de la que conoce el destino pero no sabe el camino específico que debe tomar para llegar allí. [61]
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)Almanaque náutico 1849-1851.
Los cronómetros no se suministraron regularmente a la Marina Real hasta aproximadamente 1825.
...lo que he dicho servirá para demostrar la absoluta necesidad de contar con cronómetros de primera calidad, o de que las observaciones lunares sean atendidas cuidadosamente y nunca omitidas cuando sea posible.
