Navigazione
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Storicamente per navigazione si intende l'insieme di tecniche usate per determinare la posizione e la rotta di una nave in mare. Oggigiorno l'uso del termine si è esteso ad una serie di altri ambiti applicativi al di là di quello marittimo, come per esempio quelli terrestre, aeronautico e spaziale.
In tempi remoti la navigazione si basava sull'osservazione di punti di riferimento la cui posizione era nota, quali il sole, la luna e le stelle per determinare le coordinate geografiche della posizione dell'osservatore. Successivamente l'osservazione di tali punti di riferimento è stata resa più efficiente attraverso l'introduzione di strumenti come il sestante.
Il progresso tecnologico dei tempi recenti ha permesso di realizzare sensori in grado di determinare la posizione attraverso l'utilizzo di punti di riferimento introdotti artificialmente dall'uomo (per esempio i satelliti dei GNSS o i ripetitori WLAN). Tali sensori sono normalmente integrati in sistemi di navigazione insieme a software in grado di elaborare le informazioni inviate dai sensori per fornire una stima della posizione. Il più diffuso algoritmo di calcolo impiegato nel campo della navigazione è il filtro di Kalman.
Indice
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Per la navigazione terrestre (per esempio quella di autovetture) possono essere utilizzati (singolarmente o variamente accoppiati) i seguenti sensori:
- GPS:
- Odometri
- Accelerometri e giroscopi
- Angolo di rotazione dello sterzo
Dei sensori sopra citati, il GPS fornisce una stima della posizione del veicolo, gli odometri forniscono una stima della distanza percorsa, gli accelerometri e i giroscopi misurano rispettivamente accelerazione e velocità angolare mentre il segnale dello sterzo aggiunge informazioni sull'angolo di avanzamento della vettura. Tutte queste informazioni, in parte ridondanti, vengono fuse insieme in un filtro di Kalman, il quale calcola una stima della posizione basata sulle misure dirette effettuate da alcuni sensori (GPS, odometri) e sulla predizione della posizione data dall'integrazione delle grandezze misurate da altri sensori (accelerometri e giroscopi). Fondamentale - nella determinazione della posizione di un veicolo nella navigazione terrestre - è l'esatta conoscenza della rete stradale: sfruttando l'assunzione che un veicolo possa trovarsi esclusivamente su una strada restringe infatti enormemente le possibili soluzioni del problema di posizionamento in confronto al caso in cui si utilizzino i soli sensori. Per apprezzare quanto importante sia l'uso della rete stradale nel problema del posizionamento terrestre basta confrontare la precisione di un sistema di navigazione quando esso si trova su una strada e quando si trova in un ampio parcheggio.
Anche se il problema dei posizionamento terrestre è essenzialmente bidimensionale, specialmente nei mercati asiatici dove la rete stradale può svilupparsi verticalmente su diversi livelli con rampe, ponti e sopraelevate, diventa importante l'impiego di sensori o punti di riferimento addizionali rispetto a quelli usati in occidente. I sistemi di navigazione montati su auto giapponesi si avvalgono, ad esempio, di un giroscopio addizionale che misura l'inclinazione dell'auto rispetto all'asse di beccheggio. Inoltre in Giappone è attivo il sistema VICS (Vehicle Information and Communication System) che permette di monitorare la posizione di un veicolo attraverso ripetitori posti ai margini della strada.
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Per navigazione marittima si intende il trasferimento di un mezzo galleggiante da un punto A (partenza) ad un punto B (destinazione), in massima sicurezza ed economia (che non sempre corrisponde alla via più breve).
La navigazione si può distinguere in:
La distinzione tra navigazione stimata e astronomica è una distinzione a carattere tecnico, ma vengono utilizzati insieme.
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La navigazione si basa sul controllo della posizione della nave e si distingue in:
La navigazione d’altura dispone di diversi metodi per la determinazione del punto nave, tra questi la navigazione stimata, la navigazione satellitare e la più classica ed autonoma navigazione astronomica.
La navigazione costiera è quella che si svolge in vicinanza o meglio in vista della costa[1] e viene gestita utilizzando punti cospicui della costa osservabili sia ad occhio nudo, con rilevamenti alla bussola, sia al radar, effettuando rilevamenti e misure di distanze.
Il pilotaggio consiste in quella fase della navigazione nel corso della quale i punti della costa sono così vicini da scorrere troppo velocemente per consentire il rilevamento, e la posizione della nave viene pertanto determinata direttamente a vista. In questa fase della navigazione, ove possibile, ci si avvale del contributo di un pilota pratico.
In acque ristrette e nei porti il servizio di pilotaggio è obbligatorio.
Il pilota ha infatti la possibilità di conoscere in tempo reale la situazione all'interno delle acque portuali al riguardo del movimento navi, o al riguardo di particolari condizioni di temporanea avaria degli impianti di segnalazione luminosa marittima e al riguardo di tutte le problematiche relative alla manovra ed al transito delle navi; inoltre la conoscenza della climatologia locale e dei suoi effetti sulla navigazione riduce il rischio che la nave urti le opere portuali. La presenza del pilota garantisce quindi una maggiore sicurezza e maggiore velocità delle operazioni. Il pilota agisce in qualità di consulente, ma la responsabilità della nave rimane al suo comandante e ai suoi ufficiali. In caso di necessità si utilizzano inoltre rimorchiatori.
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Nella navigazione stimata la traiettoria viene seguita utilizzando i dati della bussola e del solcometro circa la direzione e la velocità.
Tra le infinite traiettorie che uniscono due punti della superficie terrestre quelle d’interesse per la navigazione sono l’ortodromia e la lossodromia, quest'ultima seguibile governando alla bussola, con la rotta (prora) costante.
La posizione stimata è affetta da errori di misura e di valutazione: gli errori di misura dipendono dalle caratteristiche degli strumenti utilizzati, quelli di valutazione dalla difficoltà di valutare esattamente i disturbi, principalmente meteo marini (venti, correnti, stato del mare). L’errore della posizione stimata è in media di circa 1/20 del cammino percorso, e quindi aumenta con il tempo. È pertanto necessario, controllare la posizione della nave attraverso il punto nave.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ In Italia la navigazione costiera a norma di legge è quella esercitata entro 20 miglia di distanza dalla costa: "Regolamento per la sicurezza della navigazione e della vita umana in mare", legge n.616 del 5 giugno 1962,
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
- Nautica
- Lossodromia
- Ortodromia
- Navigazione stimata
- Navigazione astronomica
- Navigazione costiera
- Navigazione d'altura
- Sistema satellitare globale di navigazione
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- Navigazione in Tesauro del Nuovo soggettario, BNCF, marzo 2013.
