Software Navigational Algorithms.astro

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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)


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


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


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


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


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


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.


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


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


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


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.


Meteorología- Meteorology

Temperature conversions

Barometer: correction for height above sea level

Dew point

Apparent wind

Windows only .NET framework is necessary

http://www.microsoft.com/downloads/en/details.aspx?FamilyId=333325fd-ae52-4e35-b531-508d977d32a6&displaylang=en

Software 25

Ajuste de una nube de puntos a una curva por mínimos cuadrados - Least squares polynomial curve fitting

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