Globalni sistem za določanje položaja (GPS) za pilote

Globalni sistem za določanje položaja ali GPS, kot je splošno znano, je bistvena sestavina sodobne zračne navigacije in neprecenljiv del programa NextGen FAA.

Podatki GPS omogočajo pilotom, da dobijo natančne tridimenzionalne ali štiridimenzionalne podatke o lokaciji. Sistem GPS uporablja triangulacijo za določitev natančne lokacije zrakoplova, kot tudi hitrosti, poti, razdalje do ali od kontrolnih točk in časa.

Zgodovina GPS-a

Ameriška vojska je kot navigacijsko orodje v 70-ih letih prvič uporabila GPS. V osemdesetih letih 20. stoletja je ameriška vlada brezplačno dala GPS na razpolago splošni javnosti, z enim ulovom: poseben način, imenovan selektivna razpoložljivost, bi omogočil namensko zmanjšanje natančnosti GPS za javne uporabnike, pri čemer bi rezerviral samo najbolj natančne podatke. različica GPS za vojsko.

Leta 2000 je bila v okviru Clintonove administracije izločena selektivna razpoložljivost, splošna javnost pa je dobila na razpolago enako natančnost, kot jo je imela vojska.

Komponente GPS

Sistem GPS ima tri komponente: vesoljski segment, kontrolni segment in uporabniške segmente.

Vesoljsko komponento sestavlja približno 31 satelitov GPS. Zračne sile Združenih držav upravljajo 31 satelitov in tri do štiri razgrajene satelite, ki jih je mogoče po potrebi ponovno aktivirati. V vsakem danem trenutku deluje najmanj 24 satelitov na posebej zasnovani orbiti, s čimer se zagotovi, da so na vidiku vsaj štirje sateliti hkrati s skoraj vsake točke na zemlji. Popolna pokritost, ki jo nudijo sateliti, naredi GPS sistem najbolj zanesljiv navigacijski sistem v sodobnem letalstvu.

Kontrolni segment je sestavljen iz niza zemeljskih postaj, ki se uporabljajo za interpretacijo in posredovanje satelitskih signalov različnim sprejemnikom. Zemeljske postaje vključujejo glavno nadzorno postajo, nadomestno glavno nadzorno postajo, 12 zemeljskih anten in 16 nadzornih postaj.

Uporabniški segment sistema GPS vključuje različne sprejemnike iz različnih vrst industrij. Nacionalna varnost, kmetijstvo, prostor, geodezija in kartiranje so vsi primeri končnih uporabnikov v sistemu GPS. V letalstvu je uporabnik običajno pilot, ki gleda GPS podatke na zaslonu v pilotski kabini letala.

Kako deluje

GPS sateliti krožijo okoli 12.000 milj nad nami in opravijo eno orbito vsakih 12 ur. So na sončni energiji, letijo v srednji orbiti Zemlje in prenašajo radijske signale na sprejemnike na tleh.

Talne postaje uporabljajo signale za sledenje in spremljanje satelitov, te postaje pa zagotavljajo glavno nadzorno postajo (MCS) s podatki. MCS nato satelitom zagotovi natančne podatke o položaju.

Sprejemnik v letalu prejme časovne podatke iz atomskih ur satelitov. Primerja čas, ki ga potrebuje, da signal preide iz satelita v sprejemnik, in izračuna razdaljo na podlagi tega zelo natančnega in določenega časa. GPS sprejemniki uporabljajo triangulacijo - datum od treh satelitov - za določitev natančnega dvodimenzionalnega položaja. Z vsaj štirimi vidnimi sateliti in operativnimi lahko dobimo tridimenzionalne podatke o lokaciji.

Napake GPS

Interferenca z ionosfero: signal satelitov se dejansko upočasni, ko gre skozi zemeljsko atmosfero. Tehnologija GPS računa to napako s povprečnim časom, kar pomeni, da napaka še vedno obstaja, vendar je omejena.

• Napaka ure: ura na sprejemniku GPS morda ni tako natančna kot atomska ura na satelitu GPS, kar povzroča zelo majhen problem s točnostjo.
• Orbitalna napaka: izračuni Orbit so lahko netočni, kar povzroča dvoumnost pri določanju natančne lokacije satelita.
• Napaka položaja: GPS signali se lahko odbijejo od zgradb, terena in celo električnih motenj. GPS signali so na voljo samo, ko lahko sprejemnik "vidi" satelit, kar pomeni, da bodo podatki manjkajo ali so netočni med visokimi zgradbami, gostim terenom in pod zemljo.

Praktična uporaba GPS-a

GPS se danes v letalstvu pogosto uporablja kot vir območne navigacije. Skoraj vsa danes izdelana letala imajo vgrajeno enoto GPS kot standardno opremo. Splošno letalstvo, poslovno letalstvo in komercialno letalstvo so našli dragoceno uporabo GPS.

Od osnovne navigacije in podatkov o položaju do hitrosti, lokacije sledenja in letališča, je GPS dragoceno orodje za letalce.

Nameščene enote GPS se lahko odobrijo za uporabo v IMC in drugih IFR letih. Piloti instrumentov najdejo GPS kot izredno koristno pri ohranjanju zavedanja o razmerah in postopkih instrumentalnega prileta. Ročne enote, čeprav niso odobrene za uporabo IFR, so lahko koristna podpora za okvare instrumentov, kot tudi dragoceno orodje za ohranjanje zavedanja o razmerah v vsaki situaciji.

Piloti, ki letijo z VFR, uporabljajo tudi GPS kot navigacijsko orodje in podporo tradicionalnim pilotažam in tehnikam mrtvih.

Vsi piloti lahko cenijo podatke GPS v izrednih razmerah, saj jim bo baza podatkov omogočila iskanje najbližjega letališča, izračun časovnega prehoda, goriva na krovu, časa sončnega zahoda in sončnega vzhoda ter še veliko več.

V zadnjem času je FAA omogočila postopke za prilagajanje GPS sistema WAAS in uvedla nov pristop natančnosti za pilote v obliki pristopa Localizer Performance with Vertical Guidance (LPV). To je natančen pristop, ki bo omogočil, da bo nacionalni sistem zračnega prostora postal veliko bolj učinkovit in pomagal pri izpolnjevanju potreb nacionalnega sistema zračnega prostora v prihodnosti.