Principiile Sistemelor de Radionavigație

Navigare. Generalităţi. Procedee şi sisteme de navigaţie

1.1. Navigare. Generalităţi

Navigarea este ştiinţa conducerii unui vehicul prin determinarea poziţiei, traseului şi

distanţei parcurse, astfel încât să ajungă dintr-un punct în altul în condiţii de siguranţă şi

eficienţă, pe drumul prevăzut1.

Elementul esenţial al navigării este determinarea poziţiei vehiculului.

Navigarea prin obsevarea mediului – relief, localităţi, clădiri etc. (pe uscat), linia

ţarmului, faruri, balize, … (pe apă), este cel mai simplu procedeu de navigare; se folosesc şi

hărţi cu astfel de repere specificate. Evident, procedeul nu este potrivit pentru călătorii pe

distanţe foarte mari, mai ales pe mări şi oceane, unde reperele lipsesc.

Pentru navigarea pe mări s-au folosit – şi încă se folosesc, alte procedee de navigare

precum:

Navigarea celestă, în care poziţia se stabileşte prin observarea soarelui, lunii, anumitor

stele sau planete. Practic, se măsoară înălţimea (unghiul faţă de orizont) a cel puţin două repere

celeste şi se trasează cercurile “de egală înălţime” 2 – la intersecţia (încrucişarea) acestora

se află operatorul.

Navigarea prin estimare sau poziţionarea deductivă (Dead Reckoning) este un procedeu

în care se stabileşte direcţia – cu o busolă, observând o stea, …, se măsoară timpul şi se

estimează viteza deplasării din care se calculează distanţa parcursă – astfel se aproximează

poziţia vehiculului.

De regulă se utilizează cel puţin două procedee, determinând astfel o zonă – uzual triunghiulară,

în care se află, cu mare probabilitate, vehiculul.

Cele trei procedee de mai sus au fost, mii de ani, singurele folosite – până la dezvoltarea

electronicii şi radiocomunicaţiilor, în timpul şi după al doilea război mondial (după 1940).

In ultimii 60 de ani s-au dezvoltat multe procedee de navigare electronică:

- radionavigaţia, în care se folosesc unde radio; cel mai perfecţionat sistem este GPS, cu

sateliţi;

- sistemele de navigaţie inerţială – cu giroscoape, accelerometre şi vitezometre;

- sistemele Radar folosite în principal pentru evitarea coliziunilor dar şi pentru determinarea

distanţelor şi a poziţiei.

Sistemele electronice, mai ales cele de radionavigaţie, au marele avantaj al independenţei

faţă de vreme, de condiţiile de vizibilitate, la care se adaugă precizia net superioară faţă

de celelalte procedee de navigare.

1.2. Sisteme geodezice de referinţă

Poziţia unui punct în spaţiu se stabileşte într-un sistem de coordonate spaţiale, care pot

fi: carteziene (Oxyz), cilindrice, sferice, elipsoidale etc.

O primă şi esenţială problemă în navigare constă în adoptarea unui sistem de coordonate

potrivit pentru fizarea poziţiei punctelor pe Pământ, având în vedere că planeta noastră

este un corp neregulat, cu formă complicată şi contur variabil (altitudinea suprafeţei variază în

1 Enciclopaedia Brittanica, 2004.

2 Locul geometric al punctelor de pe Pământ din care o stea se vede sub aceeaşi înclinaţie este un cerc.

2

limite largi). Sistemele de referinţă ataşate Pământului pentru poziţionarea punctelor se

numesc sisteme (de referinţă) geodezice (Geodetic System).

Până în urmă cu circa 60 de ani, se foloseau sisteme geodezice la nivel de ţară sau

continent; pentru mări şi oceane se foloseau sisteme acceptate de mai multe ţări. Odată cu

“mondializarea” sistemelor de navigaţie electronică, a devenit imperios necesară adoptarea

unui sistem unic, unanim acceptat şi suficient de precis, care să permită poziţionarea unui

punct cu bună precizie. Astfel, au apărut sitemele geodezice mondiale (World Geodetic

System – WGS) care s-au perfecţionat mereu. In prezent se foloseşte WGS-84 elaborat în

SUA (1984), după mai multe variante militare şi civile (WGS 60, 66, 72, …).

In principiu, în WGS-84 Pământul ideal este considerat un elipsoid – fig. 1.1, iar

sistemul de referinţă este cartezian cu:

- originea (O) în centrul de masă al Pământului;

- Planul Oxy în planul ecuatorial;

- axa Ox trece prin origine şi intersecţia meridianului Geenwich (zero) cu ecuatorul;

- axa Oz trece prin polul nord;

- axa Oy este perpendiculară pe planul Oxz.