ناوبری چیست؟
ناوبري (Navigation) چيست؟
از زمان ماقبل تاريخ مردم سعي مي کردند يک راه قابل اطمينان پيدا کنند که به آنها بگويد کجا هستند و حتي آنها را به جاييکه مي روند راهنمايي کرده و سپس به خانه بازگرداند. مردمان غارنشين وقتي که براي تهيه غذا به شکار مي رفتند، احتمالا از سنگها و شاخه هاي کوچک براي علامتگذاري مسير خود استفاده مي کردند. ملوانان نيز ابتدا سواحل را به دقت دنبال مي کردند تا از گم شدنشان جلوگيري کنند.
وقتي دريا نوردان اوليه در درياهاي باز(اقيانوس ها) کشتيراني کردند، دريافتند که ميتوانند مسير خود را با دنبال کردن ستارهها ترسيم کنند. فنيقيهاي باستان از ستاره شمالي براي سفر به
مصر و جزيره کرت استفاده ميکردند. بر طبق گفته هومر الهه آتنا به اوديسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزيره کاليپسو " دب اکبر را سمت راست خود قرار بده. متأسفانه براي اوديسه و ديگر دريانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شبهاي صاف قابل رؤيت هستند يشرفت مهم بعدي در امر ناوبري کشف قطب نماي مغناطيسي و دستگاه زاويه ياب(syxtant) بود. عقربه قطب نما هميشه نقطه شمالي را نمايش مي دهد، بنابراين هميشه دانستن جهت مسيري که در آن حرکت ميکنيم را ممکن می کرد.
كلمه Navigation از دو كلمه لاتين به معني كشتي (Ship) و حركت (Move) گرفته شده است و اساساً به معني پيدا نمودن مسير در دريا ميباشد. اما بعدها با شروع مسافرت در فضا و خشكي اين كلمه به مفهوم مسيريابي در هوا، خشكي و دريا بكار برده شد. مسيريابي اوليه توسط اجرام سماوي و قطبنماهاي مغناطيسي انجام ميگرديد، با پيشرفت علوم و تكنولوژي امروزه از سيستمهاي پيشرفته ماهوارهاي استفاده ميشود. ماهوارههاي مسيرياب قادر به مشخص نمودن طول و عرض جغرافيايي، ارتفاع از سطح دريا، سرعت، فاصله و زمان با دقت بسيار بالا ميباشند.
با کشف آهنربا، ناوبری از طریق قطبنمای مغناطیسی آغاز شد و پس از طی مراحل زمانی و بالا رفتن سرعت و سقف پرواز و تعداد چشمگیر پروازها و ضرورت توجه شدید به مسائل ایمنی آسمان، دستگاهها و وسایل پیچیده و دقیق ناوبری الکترونیکی متولد شدند. اما به دلیل ورود سیستمهای پیچیده الکترونیکی و به وجود آمدن میدانهای مغناطیسی مصنوعی، قطبنما تا حدی کارایی خود را از دست داد و ناوبری سنتی دریا که محدود بود به رغم اختراع و ابداع سیستمهای ناوبری الکترونیکی مدرن و شگفتانگیز، به علت اختلالات جوی، شرایط آب و هوا، فزونی شدید تعداد پروازها و پیچیدگی خاص وسایل ناوبری بالاخص در حیطه هواپیمایی نظامی، با مشکلاتی رو به رو بود . مسیر یابی (ناوبری Navigation) و تعیین موقعیت مکانی (Positioning) دو موضوع مهم و تعیین کننده در اکثر فعالیتهای بشر بوده و هست و همواره انسان را در دستیابی به توانائی هر چه بیشتر و بهتر در این دو مقوله به چالش انداخته است.در طی سالهای گذشته فن آوری های
زیادی برای مسیر یابی و تعیین موقعیت مکانی مورد استفاده و آزمون قرار گرفتند که هر یک ضمن داشتن امتیازات، نا کارآمدی های خود را داشتند
جدول محدودیتهای فن آوری های مورد استفاده درمسیریابی و تعیین موقعیت مکانی
نوع فن آوری محدودیتها
Landmarks در موقعیت جغرافیائی محدود قابل استفاده است، تحت تاثیر جابجائی و محدودیت های محیطی قرار دارد
Dead Reckoning خیلی پیچیده بوده و صحت آن شدیدا به نوع دستگاه وابسته است که معمولا ابتدائی و ناکارآود بودند، احتمال وقوع تجمع خطاها بشدت وجود دارد
Celestial خیلی پیچیده و غیر دقیق بوده و فقط در شب امکان پذیر است،
OMEGA غیر دقیق و مبتنی بر تعداد بسیار کم طول موجهای ارسالی در چند جهت بوده و تحت تاثیر اختلالات رادیوئی نا خواسته قرار میگیرد
LORAN محدوده پوشش محدود (معمولا سواحل)، دقت متغییر، در موقعیت های جغرافیائی متفاوت متغییر است. به راحتی تحت تاثیر اختلالات رادیوئی نا خواسته قرار میگیرد
SatNav مبتنی براندازه گیریهای داپلر با طول موج کوتاه بنابر این شدیدا تحت تاثیر جابجائی جزئی گیرنده قرار میگیرد. تعداد ماهوار های همایت کننده کم بوده و به روز کردن اطلاعات تناوب مناسب را ندارد.
چرا وزارت دفاع امریکا اقدام به ایجاد سیستم GPS نمود؟
در روزهای انتهائی مسابقه تسلیحاتی،توانائی هدف گیری تاسیسات موشکی جماهیر سوسیالیستی شوروی در خاک شوروی و در سکوهای موشکها، که بتواند با دقتی بسیار زیادی انجام شود این امکان را به نیروهای امریکائی میداد تا تعادل قدرت را در این مسابقه تسلیحاتی، بسود خود رقم زنند . برای هدف گیری تاسیسات موشکی دشمن، لازم بود تا محل استقرار دقیق سایت
موشکی خودی دقیقا قابل تایین باشد. این عمل برای سایتهای موشکی مستقر در خشکی کار دشواری نبود، اما اگر قرار بود که چنین حمله موشکی از دریا و یا از طریق زیر دریائی از اعماق دریا انجام شود، این امر با اشکال مواجه می شد.از این رو تعیین و حفظ موقعیت دقیق سایت موشکی خودی نسبت به هر نقطه در روی کره زمین منجر به ایجاد سیستم تعیین موقعیت جهانی GPS (Global Positioning System) گردید.
بشر هر روز به دنبال پیدا کردن راه جدیدی جهت ناوبری مطمئن تر بود . در دوران جنگ سرد و پس از حمله غافلگیرانه به Pearl harbor در 7 دسامبر 1941 آمریکاییها احساس خطر کردند و با دلیل نگرانی از آغاز جنگ ناگهانی و از دست دادن مستعمراتشان شروع به طراحی GPS نمودند.
در سال ۱۹۷۲ وزیر دفاع وقت ایالات متحده خطاب به پژوهشگران جوان گفت ما چرا نباید یک سیستم موقعیتیاب دقیق هواپیمای نظامی را در اختیار داشته باشیم. به این ترتیب، پیشرفتهترین و جدیدترین سیستم ناوبری جهانی، یعنی GPS متولد شد که در راستای تعیین مکان و زمان جغرافیایی در بستر هوانوردی به سرعت فراگیر شد .
GPS های اولیه بسیار پیچیده بودند و کار با آنها بسیار سخت بود . به مرور زمان GPS ها بسیار پیشرفته تر شدند ولی این دستگاه فقط در اختیار وزارت دفاع آمریکا بود و هیچ سازمانی دیگر قادر به استفاده از این تکنولوزی نبود . پس از سقوط هواپیمای 007 کره ای در روسیه به خاطر ناوبری اشتباه ,ریگان اعلام کرد که استفاده از GPS برای عموم آزاد است . جالب است بدانیم تولد GPS به ظهور اینترنت خیلی شبیه بود. یعنی در سال ۱۹۷۸ فقط یک ماهواره به فضا پرتاب شد و به مرور به دوازده فروند رسید که امروزه این تعداد به ۲۴ فروند رسیده است .
در سال ۱۹۸۰ دولت آمریکا استفاده از GPS را که برای مقاصد نظامی طرح شده بود در سطح بینالمللی و فراگیر بلامانع اعلام کرد که امروزه با استفاده از چهار ماهواره در پرواز، اطلاعات دریافتی آنالیز شده و روی مونیتور و کابین خلبان به صورت دیجیتالی به نمایش درمیآید. اولين ماهواره GPS در سال 1978 پرتاب شد. 10 ماهواره اول که Block I نام داشتند به منظور توسعه اين تکنولوژي(developmental satellites) فرستاده شدند. از سال 1989 تا 1993 ، 23ماهواره
هاي توليدي (production satellites) به نام Block II پرتاب شدند. پرتاب بيست و چهارمين ماهواره در سال 1994 اين سيستم را تکميل کرد.
