Globalni sistem za določanje položaja ali GPS, kot je splošno znano, je ključni element sodobne zračne plovbe in neprecenljiv del programa NextGen FAA.
Podatki GPS omogočajo pilotom, da pridobijo natančne tridimenzionalne ali štirimestne podatke o lokaciji. Sistem GPS uporablja triangulacijo, da določi točno lokacijo zrakoplova, hitrost, sled, razdaljo do kontrolnih točk in čas ter čas.
Zgodovina GPS
Vojska Združenih držav je najprej uporabljala GPS kot navigacijsko orodje v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je vlada ZDA omogočila brezplačno dostopnost GPS z enim samim ulovom: poseben način, imenovan selektivna razpoložljivost, bi bil omogočen, da bi namenoma zmanjšal natančnost GPS-ja za javne uporabnike, pri čemer bi le rezerviral le najbolj natančne različica GPS za vojsko.
Leta 2000 je bila v okviru uprave Clinton izključena selektivna razpoložljivost, enaka natančnost, ki jo je imela vojska, je bila dana na voljo javnosti.
Komponente GPS
Sistem GPS ima tri komponente: vesoljski segment, kontrolni segment in uporabniške segmente.
Prostorska komponenta je sestavljena iz približno 31 satelitov GPS. Ameriške letalske sile upravljajo s temi 31 sateliti, plus tri do štiri razgrajene satelite, ki jih je mogoče ponovno aktivirati, če je potrebno. V vsakem trenutku najmanj 24 satelitov deluje na posebej zasnovani orbiti, kar zagotavlja, da so vsaj štirje sateliti istočasno gledani s skoraj katere koli točke na zemlji.
Popolna pokritost, ki jo ponuja satelit, omogoča sistem GPS najbolj zanesljiv navigacijski sistem v sodobnem letalstvu.
Nadzorni segment je sestavljen iz serije zemeljskih postaj, ki se uporabljajo za razlago in posredovanje satelitskih signalov različnim sprejemnikom. Na zemeljskih postajah je glavna nadzorna postaja, nadomestna glavna nadzorna postaja, 12 zemeljskih antene in 16 nadzornih postaj.
Uporabniški segment sistema GPS vključuje različne sprejemnike iz vseh različnih vrst industrije. Nacionalna varnost, kmetijstvo, vesolje, merjenje in kartiranje so vsi primeri končnih uporabnikov v sistemu GPS. V letalstvu je uporabnik običajno pilot, ki v pilotski kabini zrakoplova gleda GPS podatke na zaslonu.
Kako deluje
GPS sateliti orbiti okoli 12.000 milj nad nami, in dokončajte eno orbito vsakih 12 ur. So sončno energijo, letijo v srednji orbiti Zemlje in oddajajo radijske signale sprejemnikom na tleh.
Zemeljske postaje uporabljajo signale za sledenje in spremljanje satelitov in te postaje zagotavljajo glavno nadzorno postajo (MCS) s podatki. MCS nato posreduje natančne podatke o položaju satelita.
Sprejemnik v letalu prejme podatke o času iz atomskih ur satelitov. Primerja se čas, ki ga potrebuje za oddajanje signala s satelita v sprejemnik in izračunava razdaljo, ki temelji na tem zelo natančnem in določenem času. GPS sprejemniki uporabljajo triangulacijo - datum s treh satelitov - za določitev natančne dvodimenzionalne lokacije. Z najmanj štirimi sateliti, ki so na ogled in delujejo, se lahko pridobijo tridimenzionalni podatki o lokaciji.
Napake GPS
Ionosfera motijo: signal s satelitov dejansko upočasni, ko prehaja skozi zemeljsko atmosfero.
Tehnologija GPS upošteva to napako tako, da vzame povprečen čas, kar pomeni, da napaka še vedno obstaja, vendar je omejena.
- Napaka v urah: ura sprejemnika GPS morda ni tako natančna kot atomska ura na GPS-ju, kar povzroči zelo majhno težavo z natančnostjo.
- Orbitalna napaka: izračuni Orbita so lahko netočni, kar povzroča dvoumnost pri določanju točne lokacije satelita.
- Napaka položaja: signali GPS se lahko odklenejo od stavb, lahko pride do terena in celo električnih motenj. GPS signali so na voljo le, če lahko sprejemnik "vidi" satelite, kar pomeni, da bodo podatki manjkajo ali bodo netočni med visokimi zgradbami, gostim terenom in podzemnim.
Praktična uporaba GPS
GPS se v letalstvu danes pogosto uporablja kot vir navigacije območja . Skoraj vsak letalo, zgrajen danes, ima GPS enoto, nameščeno kot standardna oprema.
Splošno letalstvo, poslovno letalstvo in komercialno letalstvo so vse našli dragocene uporabe za GPS.
Od osnovnih podatkov o navigaciji in položaju do hitrosti, sledenja in lokacije letališča je GPS dragoceno orodje za letalce.
Vgrajene enote GPS se lahko odobrijo za uporabo v IMC in za druge lete IFR . Instrumentalni piloti najdejo GPS, ki je izjemno koristen pri vzdrževanju postopkov ozaveščanja o situaciji in pristopu letečih instrumentov. Ročne enote, ki niso odobrene za uporabo IFR, so lahko koristna podpora za napake instrumenta in dragoceno orodje za vzdrževanje situacijske osveščenosti v vseh situacijah.
Piloti, ki letijo VFR, uporabljajo tudi GPS kot navigacijsko orodje in varnostno kopijo tradicionalnih pilotažnih in mrtvih računskih tehnik.
Vsi piloti lahko cenijo podatke GPS v izrednih razmerah, saj jim baza podatkov omogoča iskanje najbližjega letališča, izračun časov na poti, gorivo na krovu, čas sončnega vzhoda in sončnega vzhoda ter še veliko več.
Nazadnje je FAA omogočil postopke WAAS GPS za pristope in uvedel nov natančen pristop k pilotom v obliki pristopa lokatorja z vertikalnim vodenjem (LPV) . To je natančen pristop, ki bo omogočil, da bo nacionalni sistem zračnega prostora postal veliko bolj učinkovit in bo pomagal pri izpolnjevanju potreb nacionalnega sistema zračnega prostora v prihodnosti.