在日常生活中,人们经常用”老马识途”、”轻车熟路”、”闭着眼都能走到”等来表示对一个地方很熟悉。在熟悉的环境中,我们总能确定自己相对于周围环境的位置,并按照熟悉的路线顺利到达目的地。不过,人类的经验毕竟是有限的,只要出了这个村就不一定熟悉外面的世界了。因此当我们处在一个陌生的环境中时,必须要解决三个问题:我在哪里?我要到哪里去?怎么去?这就涉及到我们本文要讲的一个重要概念:导航。
轮船航行离不开导航
导航的由来
“导航”源于15世纪30年代,从拉丁语”navematio“延伸而来,简单来说就是引导航行的意思。当时欧洲正处于文艺复兴时期,欧洲新兴资产阶级的第一次爆发。越来越多的国家选择开发新大陆,扩张领土。为了在茫茫大海上不迷失方向,需要用指南针等工具进行导航。
导航首先要通过我们与周围环境的相对关系,明确我们在哪里,然后通过地图等手段确定目的地的位置,最后就是通过路线规划确定我们的速度和航向。现代导航往往还需要获取物体的时间和姿态等信息。
人类与导航
不仅仅是现代人们的生活离不开导航,人类历史上很多事件也都是和导航密切相关的。考古发现,我们的祖先在17000年前的古石器时代就发明了用恒星导航的方法,便于他们进行狩猎活动。
黄帝大战蚩尤
据说黄帝大战蚩尤时,就是利用指南车进行导航,才从迷雾中找到了方向,最终战胜了蚩尤。当然这只是传说,但玄奘前往印度取经讲学,鉴真六次东渡日本,郑和七次下西洋,国外的如哥伦布发现新大陆,麦哲伦完成人类首次环球航行等,都和导航有着密切的关系。
1405年,结合我国当时的罗盘和航海天文技术(过洋牵星术),郑和率领庞大的船队,先后七次下西洋,远航西太平洋和印度洋,拜访了30多个国家和地区,是中国古代规模最大、船只和海员最多、时间最久的海上航行。
郑和下西洋路线图
1522年,葡萄牙航海探险家麦哲伦率领的探险船队中唯一幸存下来的“维多利亚”号返抵西班牙桑卢卡尔·德巴拉梅达,完成了人类历史上首次环球航行,是世界上第一个拥抱地球的人。
麦哲伦环球航行路线图
导航都有哪些
按导航是否依靠外界信息,导航可分为自主式导航和非自主式导航。自主式导航指使用飞行器或船舶上的设备导航,有惯性导航、多普勒导航和天文导航等。
陀螺仪
非自主式导航是指由地面导航设备通过无线电等遥控手段对飞行器进行引导的方法,如无线电导航、卫星导航、雷达导航等。这其中我们最熟悉的应该就是我们国家的北斗卫星导航系统了。
北斗卫星导航系统
导航应用领域
导航领域包括四个一般类别:陆地导航,海洋导航,航空导航和空间导航。这也是用于导航员执行导航任务所使用术语。受限于人类科学技术的发展,人们在很长一段时间里都只关注陆地导航与海洋导航。
四类导航
随着科学技术的发展,飞机、导弹、火箭、核潜艇、人造卫星、宇宙飞船等载体相继出现,航空导航和空间导航技术才进入飞速发展时代。与此同时,导航的概念也发生了变化:除了对载体进行定位和导航外,还要求可以进一步地对舰船的航向、航迹进行控制,同时实现对载体的动力定位。
导航的主要任务
现代导航除了能确定载体的位置和运动方向之外,对导航的自主性和航迹可控性也要求更高了。但正所谓”万变不离其宗“,导航的主要任务还是两个:
确定载体当前时刻相对于某一参考体(坐标系、地物等)的相对位置。
给出确定载体下一时刻的运动方向。基于此,各种导航技术、仪器也就应运而生了。
注:本文系《探探星空》独家组稿,资料源自网络。
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