Sistemul global de poziționare (GPS) pentru piloți

Sistemul global de poziționare, sau GPS, așa cum este cunoscut, este o componentă vitală pentru navigația aeriană modernă și o componentă inestimabilă a programului NextGen al FAA.

Datele GPS permit pilotului să obțină date precise privind locația tridimensională sau patru-dimensională. Sistemul GPS utilizează triangularea pentru a determina locația exactă a aeronavei, precum și viteza, pista, distanța până la sau de la punctele de control și timpul.

Istoria GPS

Armata Statelor Unite a folosit mai întâi GPS-ul ca instrument de navigație în anii 1970. În anii 1980, guvernul american a pus GPS-ul la dispoziția publicului larg, gratuit, cu o captură: un mod special, denumit Disponibilitate selectivă, ar fi capabil să reducă cu precizie acuratețea GPS pentru utilizatorii publici, rezervând doar cele mai exacte versiune GPS pentru militari.

În anul 2000, în cadrul administrației Clinton, disponibilitatea selectivă a fost oprită și aceeași precizie pe care armata a beneficiat-o a fost pusă la dispoziția publicului larg.

Componente GPS

Sistemul GPS are trei componente: segmentul spațial, segmentul de control și segmentele de utilizator.

Componenta spațială este formată din aproximativ 31 de sateliți GPS. Forțele Aeriene ale Statelor Unite operează acești 31 de sateliți, plus trei sau patru sateliți dezafectați, care pot fi reactivate dacă este necesar. În orice moment, un minim de 24 de sateliți sunt operaționali într-o orbită special concepută, asigurându-se că cel puțin patru sateliți sunt vizați în același timp din aproape orice punct de pe pământ. Acoperirea completă oferită de sateliți face sistemul GPS cel mai fiabil sistem de navigație în aviația modernă.

Segmentul de control este alcătuit dintr-o serie de stații de sol utilizate pentru interpretarea și transmiterea semnalelor prin satelit către diferiți receptoare. Terminalele de la sol includ o stație de control principal, o stație comandă alternativă, 12 antene la sol și 16 stații de monitorizare.

Segmentul utilizator al sistemului GPS implică diferiți receptoare din toate tipurile diferite de industrii. Securitatea națională, agricultura, spațiul, topografia și cartografierea reprezintă exemple de utilizatori finali în sistemul GPS. În aviație, utilizatorul este de obicei pilotul, care văd datele GPS afișate în cabina de pilotaj a aeronavei.

Cum functioneaza

Sateliții GPS orbitează la aproximativ 12.000 de mile deasupra noastră și completează o orbită la fiecare 12 ore. Acestea sunt alimentate cu energie solară, zboară pe orbita medie a Pământului și transmit semnale radio către receptoarele de pe teren.

Terminalele de la sol utilizează semnalele de urmărire și monitorizare a sateliților, iar aceste posturi furnizează stația de comandă principală (MCS) date. MCS furnizează apoi sateliților date precise privind poziția.

Receptorul dintr-o aeronavă primește date de timp din ceasurile atomice ale sateliților. Compară timpul necesar ca semnalul să treacă de la satelit la receptor și calculează distanța pe baza acelui timp foarte precis și precis. Receptoarele GPS folosesc triangularea - data de la trei sateliți - pentru a determina o locație precisă bidimensională. Cu cel puțin patru sateliți în vedere și operațional, pot fi obținute date despre locația tridimensională.

Erori GPS

Interferența ionosferei: semnalul de la sateliți încetinește de fapt, trecând prin atmosfera Pământului. Tehnologia GPS contabilizează această eroare, luând un timp mediu, ceea ce înseamnă că eroarea există în continuare, dar este limitată.

• Eroare de ceas: Ceasul de pe receptorul GPS ar putea să nu fie la fel de precis ca ceasul atomic de pe satelitul GPS, creând o problemă foarte mică de precizie.
• Eroare orbitală: Calculele orbitelor pot fi inexacte, determinând ambiguitatea în determinarea locației exacte a satelitului.
• Eroare de poziție: semnalele GPS pot declanșa clădiri, teren și chiar interferențe electrice. Semnalele GPS sunt disponibile numai atunci când receptorul poate "vedea" satelitul, ceea ce înseamnă că datele vor fi lipsite sau inexacte între clădirile înalte, terenul dens și subteran.

Utilizarea practică a GPS

GPS-ul este utilizat astăzi în aviație ca sursă de navigație pe zonă. Aproape orice aeronavă construită astăzi vine cu o unitate GPS instalată ca echipament standard. Aviația generală, aviația de afaceri și aviația comercială au găsit toate utilizările valoroase pentru GPS.

De la navigația de bază și datele de poziționare la viteza aeriană, de urmărire și de la locațiile aeroportului, GPS-ul este un instrument prețios pentru aviatori.

Unitățile GPS instalate pot fi aprobate pentru utilizarea în IMC și pentru alte zboruri IFR. Instrumentele piloților consideră că GPS-ul este extrem de util în menținerea cunoștințelor situației și a procedurilor de abordare a instrumentului de zbor. Unitățile portabile, deși nu sunt aprobate pentru utilizarea IFR, pot fi un ajutor util pentru defecțiunile instrumentului, precum și un instrument valoros pentru menținerea conștientizării situației în orice situație.

Piloții care zboară cu VFR folosesc de asemenea GPS-ul ca instrument de navigație și o susținere la tehnicile tradiționale de pilotaj și de rețineri morale.

Toți piloții pot aprecia datele GPS în situații de urgență, deoarece baza de date le va permite să caute cel mai apropiat aeroport, să calculeze timpul pe rută, combustibilul la bord, timpul de apus și răsăritul soarelui și mult mai mult.

Cel mai recent, FAA a activat procedurile WAAS GPS pentru abordări, introducând o nouă abordare de precizie a piloților, sub forma unei abordări de orientare a localizării cu orientare verticală (LPV). Aceasta este o abordare de precizie care va permite sistemului național de spațiu aerian să devină mult mai eficient și să ajute la satisfacerea nevoilor sistemului național de spațiu aerian în viitor.