Globaalin paikannusjärjestelmän (GPS) pilotit

Maailmanlaajuinen paikannusjärjestelmä tai yleisesti tunnettu GPS on keskeinen osa nykyaikaista lennonvarmistusta ja korvaamaton osa FAA: n NextGen-ohjelmaa.

GPS-tiedot antavat pilotille mahdollisuuden saada tarkkoja kolmiulotteisia tai nelidimensionaalisia sijaintitietoja. GPS-järjestelmä käyttää kolmiointia määrittämään ilma-aluksen tarkan sijainnin sekä nopeuden, raidan, etäisyyden tarkistuspisteisiin tai siitä.

GPS: n historia

Yhdysvaltain armeija käytti GPS: ää navigointityökaluna 1970-luvulla. 1980-luvulla Yhdysvaltain hallitus teki GPS: n maksuttomaksi yleisölle yhden saaliin: Erikoistila, nimeltään valikoiva saatavuus, mahdollistaisi tarkoituksenmukaisen GPS: n tarkkuuden vähentämisen julkisille käyttäjille. versio GPS: stä armeijalle.

Vuonna 2000 Clintonin hallinnon piirissä valikoiva saatavuus poistettiin käytöstä, ja sama tarkkuus, jota sotilas oli saanut, oli yleisön saatavilla.

GPS-komponentit

GPS-järjestelmässä on kolme osaa: Tilasegmentti, ohjaussegmentti ja käyttäjän segmentit.

Avaruuskomponentti koostuu noin 31 GPS-satelliitista. Yhdysvaltojen ilmavoimat käyttävät näitä 31 satelliittia sekä kolmesta neljään käytöstä poistettua satelliittia, jotka voidaan tarvittaessa aktivoida uudelleen. Joka tapauksessa vähintään 24 satelliittia on toiminnassa erityisesti suunnitellussa kiertoradalla, mikä varmistaa, että ainakin neljä satelliittia on samanaikaisesti näkyvissä lähes miltä tahansa maapallon kohdalta. Satelliittien täydellinen kattavuus tekee GPS-järjestelmästä luotettavimman navigointijärjestelmän nykyaikaisessa ilmailussa.

Ohjaussegmentti koostuu joukosta maa-asemia, joita käytetään tulkitsemaan ja välittämään satelliittisignaaleja eri vastaanottimiin. Maa-asemiin kuuluu pääohjausasema, vaihtoehtoinen pääohjausasema, 12 maadoitettua antennia ja 16 seuranta-asemaa.

GPS-järjestelmän käyttäjäsegmentti sisältää erilaisia ​​vastaanottimia kaikentyyppisiltä toimialoilta. Kansallinen turvallisuus, maatalous, avaruus, kartoitus ja kartoitus ovat kaikki esimerkkejä GPS-järjestelmän loppukäyttäjistä. Ilmailussa käyttäjä on tyypillisesti lentäjä, joka tarkastelee GPS-tietoja lentokoneen ohjaamossa.

Kuinka se toimii

GPS-satelliitit kiertävät noin 12 000 meripeninkulman yläpuolella ja suorittavat yhden kiertoradan 12 tunnin välein. Ne ovat aurinkoenergialähteitä, lentävät maapallon kiertoradalla ja lähettävät radiosignaaleja maahan vastaanottimille.

Maa-asemat käyttävät signaaleja satelliittien seurantaan ja seurantaan, ja nämä asemat antavat master-ohjausaseman (MCS) tietoihin. Tämän jälkeen MCS tarjoaa tarkat sijaintitiedot satelliiteille.

Lentokoneen vastaanotin vastaanottaa aikatietoja satelliittien atomikelloista. Siinä verrataan aika, joka kuluu signaalin siirtymiselle satelliitista vastaanottimeen, ja laskee etäisyyden tämän hyvin tarkan ja tietyn ajan perusteella. GPS-vastaanottimet käyttävät kolmiointia - päivämäärää kolmesta satelliitista - tarkan kaksiulotteisen sijainnin määrittämiseksi. Vähintään neljällä satelliitilla katsottuna ja toiminnallisina voidaan saada kolmiulotteisia sijaintitietoja.

GPS-virheet

Ionosfäärin häiriöt: satelliittien signaali hidastuu, kun se kulkee maapallon ilmakehän läpi. GPS-tekniikka ottaa tämän virheen huomioon ottamalla keskimääräisen ajan, jolloin virhe on edelleen olemassa, mutta se on rajallinen.

• Kellovirhe: GPS-vastaanottimen kello ei välttämättä ole yhtä tarkka kuin GPS-satelliitin atomikello, mikä aiheuttaa erittäin pienen tarkkuusongelman.
• Orbitaalivirhe: Orbit-laskelmat voivat olla epätarkkoja, mikä aiheuttaa epäselvyyttä satelliitin tarkan sijainnin määrittämisessä.
• Paikannusvika: GPS-signaalit voivat kääntää pois rakennuksista, maastosta ja jopa sähköisiä häiriöitä. GPS-signaalit ovat käytettävissä vain, kun vastaanotin voi nähdä satelliitin, mikä tarkoittaa, että tiedot puuttuvat tai ovat epätarkkoja korkeissa rakennuksissa, tiheässä maastossa ja maan alla.

GPS: n käytännön käyttö

GPS-järjestelmää käytetään nykyisin laajalti lentoliikenteessä alueellisen navigoinnin lähteenä. Lähes jokaisella tänään rakennetulla lentokoneella on vakiovarusteena asennettu GPS-laite. Yleinen ilmailu, lentoliikenne ja kaupallinen ilmailu ovat kaikki löytäneet arvokkaita käyttötapoja GPS: lle.

GPS-järjestelmä on arvokas työkalu lentäjille.

Asennetut GPS-laitteet voidaan hyväksyä käytettäviksi IMC: ssä ja muissa IFR-lennoissa. Instrumentin ohjaajat löytävät GPS: n olevan erittäin hyödyllisiä tilannetietoisuuden ylläpitämisessä ja instrumenttien lähestymismenetelmissä. Kädessä pidettävät laitteet, jotka eivät ole hyväksyttyjä IFR-käyttöön, voivat olla hyödyllisiä varmuuskopioita instrumenttivirheille sekä arvokas työkalu tilanteeseen liittyvän tietoisuuden ylläpitämiseksi missä tahansa tilanteessa.

VFR: tä käyttävät lentäjät käyttävät myös GPS: ää navigointityökaluna ja varmuuskopioina perinteisiin luotsaus- ja kuolleiden laskentatekniikoiden käyttöön.

Kaikki lentäjät voivat arvostaa GPS-tietoja hätätilanteissa, sillä tietokanta auttaa heitä etsimään lähimmän lentoaseman, laskemaan matkan matkalla, polttoainetta aluksella, auringonlaskua ja auringonnousua ja paljon muuta.

Viime aikoina FAA on mahdollistanut WAAS GPS -käytännöt lähestymistavoille, ottamalla käyttöön uuden tarkkuuslähestymisen ohjaajille Localizer-suorituskyvyn muodossa, jossa on vertikaalinen ohjaus (LPV). Tämä on tarkkuuslähestymistapa, jonka avulla kansallinen ilmatilan järjestelmä voi tulla tehokkaammaksi ja auttaa vastaamaan kansallisen ilmatilan järjestelmän tarpeisiin tulevaisuudessa.