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Andrés Ruiz San Sebastián – Donostia
43º 19’N 002ºW
http://sites.google.com/site/navigationalalgorithms/
2 Navigational Algorithms
Indice Navegación Astronómica – Celestial Navigation Navigation Manager ..................................................................................................................... 3
AstroNavigation ........................................................................................................................... 5 Cielo Visible - Visible Sky ..................................................................................................................... 6 Almanaque Náutico - Nautical Almanac ............................................................................................... 7 Observaciones – Sights ....................................................................................................................... 9 Celestial Fix ....................................................................................................................................... 11
AncientAstroNavigation.............................................................................................................. 14
Distancias Lunares – Lunar Distance ........................................................................................ 15
Sextant calibration by star-star distance .................................................................................... 16
Posición por círculos de altura - Position by Circles of position ................................................. 17
Pilotaje - Piloting Derrota - Sailings ....................................................................................................................... 18
Latitud Aumentada - Meridional parts ........................................................................................ 19
Declinación Magnética - Magnetic Declination .......................................................................... 20
Conversión de grados sexagesimales - Degrees ...................................................................... 21
Desvío del compás magnético – Deviation ................................................................................ 22
Mareas - Tides ........................................................................................................................... 23
Otros - Others Meteorología- Meteorology ........................................................................................................ 24
Ajuste de una nube de puntos a una curva por mínimos cuadrados - Least squares polynomial curve fitting ................................................................................................................................ 25
Relación de los programas de navegación marítima disponibles. Se puede descargar Información sobre los métodos utilizados en la Web.
List of available programs. Information about the employed methods on the web.
Úselos bajo su responsabilidad. Se han comprobado los resultados, sin embargo, los
programas pueden contener errores.
Warranty disclaimer: Use it at your own risk. Results have been checked, but however, the programs may
contain errors.
Andrés Ruiz, Julio 1999 San Sebastián – Donostia 43º 19’N 002ºW http://sites.google.com/site/navigationalalgorithms/ Current version – 2013.01 - Versión actual Free for non-commercial use current version: 200809
Software 3
Navigation Manager
Aplicación principal Main program (launcher)
4 Navigational Algorithms
Variable español english UT1 Tiempo universal Universal time
B Latitud +N/-S Latitude +N/-S
L Longitud +E/-W Longitude +E/-W
Be Latitud estimada DR Latitude
Le Longitud estimada DR Longitude
GHA Angulo Horario en Greenwich Greenwich Hour Angle
Dec Declinación Declination
SD Semidiámetro Semidiameter
HP Paralaje horizontal
RA Ascensión recta Right Ascension
EoT Ecuación de tiempo del Sol
Ilum Iluminación y Fase de la Luna
Limb Limbo observado Observed Limb
ref Referencia en la medida de la altura Referente for altitude
Hs Altura sextante
IE Corrección de índice
heas Altura del ojo sobre el nivel del mar
T Temperatura ambiente
P Presión atmosférica
Hoi Altura observada instrumental (sextante, teodolito, …)
dip Depresión del horizonte
Ha Altura aparente
R Corrección por refracción
OB Corrección por achatamiento Oblateness of the Earth
PA Corrección por paralaje
Aug Aumento del SD Augmentation of SD
SDaug SD aumentado Augmentated SD
Ho Altura observada corregida Observed altitude
LHA Angulo horario local Observed Altitude
Hc Altura calculada Calculated Altitude
Z, Zn Azimut Azimuth
p Diferencia de alturas Intercept
Software 5
AstroNavigation
Nueva generación de software de navegación astronómica. Intuitivo, fácil de usar y totalmente integrado.
Cielo Visible
Almanaque Náutico
Observaciones
Posición astronómica observada
New generation of celestial navigation Navigational Algorithms Sotware. Intuitive, easy to use, fully integrated
Identification of celestial bodies
Nautical Almanac
Sight - Observations
Sight Reduction - Celestial Fix
6 Navigational Algorithms
Cielo Visible - Visible Sky
Reconocimiento de astros - dibuja el cielo visible desde una posición en un instante determinado.
Posibilidad de ordenar la lista por nombre, azimut o altura.
Identification of stars and planets - it plots the visible sky from a position at a certain moment.
It be possible to sort the list by name, Zn or Hc
Haciendo click sobre el astro se proporcionan sus coordenadas horizontales:
Coordinates of the body by clicking it.
Software 7
Almanaque Náutico - Nautical Almanac
8 Navigational Algorithms
Time
LAST – Local Apparent Sidereal Time GAST – Greenwich Apparent Sidereal Time GAT – Greenwich Apparent Time EoT – Equation of time
Efemérides
Genera un documento con las coordenadas ecuatoriales para un periodo de tiempo: Día, Mes, Año . Cuidado/ Warning [Efemerides] [mes] y [Efemerides] [año], puede llevar varios minutos It could take several minutes to calculate the ephemerides for a month or a year.
Listado de Coordenadas Horizontales: altura y azimut, desde para una posición [Hc Z]
El Sol
Fenómenos: Crepúsculos, Orto, Ocaso, Paso por el Meridiano del Lugar
Curvas anuales del Sol: GHA Dec
Curva del Sol al mediodía: H Z
La Luna
Fenómenos: Orto, Ocaso, Paso por el Meridiano del Lugar
Fases de la Luna (mes)
Algoritmos - Algorithms
Sol/Sun, Luna/Moon, Planetas/Planets & Aries
Astronomical Algorithms. by Jean Meeus, 2 Ed edition (December 1998). ISBN: 0943396638
Moon: ELP 2000
Sun: VSOP87B
Estrellas/Stars
FK5
NOVAS-C Version. Naval Observatory Vector Astrometry Subroutines
Precisión - Accuracy: Sun GHA & Dec ±0.02´ Moon GHA & Dec ±0.15´ Aries GHA ±0.01´ Planets RA & Dec ±1´ Pluto RA & Dec ±15´ Stars GHA & Dec ±0.05´ HP & SD ±0.01´ Equation of time ±0.2s
Mayor precisión entre 1970 y 2038. Better between 1970 and 2038.
Software 9
Observaciones – Sights
10 Navigational Algorithms
Datos de entrada
1. Introducir fecha y hora universal 2. Elegir el astro observado 3. Introducir la posición estimada o asumida. 4. Introducir altura medida con el instrumento y los parámetros asociados a la observación
para la corrección de la altura:
error de índice
altura del ojo sobre el nivel del mar
presión y temperatura atmosféricas
limbo observado en el caso del Sol y de la Luna.
Cálculos
Altura verdadera:
Altura observada corregida, o altura verdadera Recta de altura Marcq Saint Hilaire de un astro:
El polo de iluminación del astro
La altura observada corregida, o altura verdadera
El determinante de la recta de altura Circunferencia de alturas iguales:
Parámetros del círculo de altura. Posición por dos rectas de altura Marcq Saint Hilaire:
Simultáneas.
No simultáneas.
Insertar Observación :
Para el cálculo de la posición en el módulo siguiente.
Software 11
Celestial Fix
12 Navigational Algorithms
Posición a partir de n observaciones simultáneas o no. (n>=2)
Calcula la posición más probable mediante un ajuste por mínimos cuadrados.
Dibuja las rectas de altura y la elipse de confianza.
Círculos de altura sobre mapamundi.
Genera un fichero GPX: cop.gpx, (ubicado en el directorio de instalación), con los CoP, la posición y la elipse de confianza. Sirve como entrada para OpenCPN o Google Earth.
Varios algoritmos para la situación por Círculos de Altura o por Rectas de Altura
Position from n sextant altitude observations. Least squares solution.
Running Fix
Plots: LOPs and confidence ellipse
CoPs plotted in a World Vector Shoreline
GPX file for running fix: cop.gpx in the installation directory. Can serves as input for OpenCPN or Google Earth. The pushbuttons [Coastlines WVS] and [GPX] are activated when you open an existing input file. If, ones starts with new observations, save them into a file and then open it: [File][Save as...] and [File][Open]
Several algorithms for a Fix by circles of position, or by lines of position
2 LoP Thomas H. Sumner, A New and Accurate Method of Finding a Ship's Position at Sea, by Projection
on Mercator's Chart, July 1843, Thomas Groom & Company of Boston
Marcq Saint Hilaire - Yvon Villarceau and Aved de Magnac, "Nouvelle Navigation Astronomique", Paris, Gauthier-Villars, 1877.
2 CoP James A Van Allen. An analytical solution of the two star sight problem of celestial navigation.
NAVIGATION, Journal of The Institute of Navigation, Vol. 28, No. 1, Spring 1981, pp. 40-43
Vector Solution for the Intersection of two Circles of Equal Altitude. THE JOURNAL OF NAVIGATION (2008), 61, 355-365. The Royal Institute of Navigation. Andrés Ruiz González - Navigational Algorithms - http://sites.google.com/site/navigationalalgorithms/
Stuart, Robin G., "Applications of Complex Analysis to Celestial Navigation", NAVIGATION, Vol. 56, No. 4, Winter 2009-2010, pp. 221-227.
n LoP Optimal Estimation of a Multi-Star Fix, C. De Wit. NAVIGATION, Vol.21, No. 4, Winter 1974-75, pp
320-325.
NavPac and Compact Data 2001-2005. ISBN 011 887311 3. C. Y. Hohenkerk and B. D. Yallop, Her Majesty's Nautical Almanac Office. The Stationery Office.
n CoP Metcalf and Metcalf. On the Overdetermined Celestial Fix, NAVIGATION, Vol. 38, No. 1, Spring
1991, pp 79-89.
Metcalf, T. R. Advancing Celestial Circles of Position, NAVIGATION, Vol. 38, No. 3, Fall 1991, pp 285-288.
Metcalf, T. R. An Extension to the Overdetermined Celestial Fix, NAVIGATION, Vol. 39, No. 4, Winter 1992-93, pp. 477-480.
Kaplan, G. H. (1995). Practical Sailing Formulas for Rhumb-Line Tracks on an Oblate Earth, Navigation, Vol. 42, No. 2, pp. 313-326.
Kaplan, G. H. (1995). Determining the Position and Motion of a Vessel from Celestial Observations, Navigation, Vol. 42, No. 4, pp. 631-648.
Kaplan, G. H. (1996). The Motion of the Observer in Celestial Navigation, Navigator's Newsletter, Issue 51 (Spring 1996), pp. 10-14.
Watkins. R. and Janiczek. P. M., Sight Reduction with Matrices, NAVIGATION, Journal of The Institute of Navigation, Vol. 25, No. 4, Winter 1978-79, pp. 447-48
Software 13
Círculos de altura sobre mapamundi - Plot of circles of equal altitude
Dibuja los círculos de altura originales, no los avanzados al instante de la posición observada.
El mapa utilizado es el World Vector Shoreline (WVS)
(El path de instalación no debe contener espacios para que pueda ser lanzado)
It plots on the World Vector Shoreline (WVS) the original CoP, not the advanced ones.
(The installation path must no contain blanks for be launched)
Los tipos de Círculos de altura – Types of circles of equal altitude
14 Navigational Algorithms
Nautical Astronomy
Se incluyen cálculos tradicionales en navegación astronómica:
Latitud por la Polar
Latitud por Altura Meridiana
Latitud por Altura Circunmeridiana
Longitud al Mediodía
Includes methods in ancient astronavigation:
Latitude by Pole Star
Latitude by meridian altitude – Sun: noon sight
Latitude by ex-meridian sight
Latitude by reduction to the meridian
Longitude by chronometer – time sight
Morning-sight-run-up-to-noon
Latitude by double altitude of the Sun
Latitude by equal altitudes of the Sun
Software 15
Distancias Lunares – Lunar Distance
Navegación astronómica por distancias lunares
Almanaque Náutico: distancia lunar geocéntrica y tabla diaria
Hora y posición
Posición por dos distancias lunares
Reducción de las observaciones al mismo instante.
Celestial navigation by Lunar Distances
Nautical almanac: geocentric lunar distance and daily LD table
Time and position
Fix by two LD
Reduction of the observations to the same time, average.
16 Navigational Algorithms
Star-star distance
Almanac: geocentric star-star distance
Sextant calibration: arc error by star-star distance
Software 17
Posición por círculos de altura - Position by Circles of position
On the Overdetermined Celestial Fix, Metcalf and Metcalf. NAVIGATION, Vol. 38, No. 1, Spring 1991, pp 79-89.
Celestial fix by n observations using Circles of equal Altitude
Advancing Celestial Circles of Position
Piloting with Celestial Algorithms. Coastal LoPs: Range, Bearing, Distance
18 Navigational Algorithms
Derrota - Sailings
Cálculo de la Loxodrómica y la Ortodrómica: Distancia y Rumbo a seguir para navegar desde un posición hacia otra. Dada una posición inicial, si se navega siguiendo una derrota determinada (R,d), ¿en
que situación me encuentro? Genera un fichero GPX de la ruta ortodrómica.
Sailing calculations: Rhumb Line
Great circle. GPX output for the route. Middle-Latitude
Software 19
Latitud Aumentada - Meridional parts
20 Navigational Algorithms
Declinación Magnética - Magnetic Declination
Declinación Magnética
Desvío
Abatimiento
Deriva
Cálculo de rumbos
Conversión sistema cuadrantal/circular
Magnetic Declination
Deviation curve of the magnetic compass
Wind
Current
Course calculations
Course conversions
Software 21
Conversión de grados sexagesimales - Degrees
Conversión de grados
Degree conversions
22 Navigational Algorithms
Desvío del compás magnético – Deviation
El desvío del compás magnético. © Andrés Ruiz. June 1999, Navigational Algorithms. Deviation curve of the magnetic compass. © Andrés Ruiz. June 1999, Navigational Algorithms.
Software 23
Mareas - Tides
Las mareas. © Andrés Ruiz. 1999, Navigational Algorithms.
24 Navigational Algorithms
Meteorología- Meteorology
Temperature conversions
Barometer: correction for height above sea level
Dew point
Apparent wind
Windows only .NET framework is necessary
Software 25
Ajuste de una nube de puntos a una curva por mínimos cuadrados - Least squares polynomial curve fitting
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