A globális helymeghatározó rendszer vagy a GPS, mint ahogyan az általánosan ismert, alapvető eleme a modern légi navigációnak , és felbecsülhetetlen eleme az FAA NextGen programjának.
A GPS adatok lehetővé teszik a pilóták számára, hogy pontos háromdimenziós vagy négydimenziós helyadatokat kapjanak. A GPS-rendszer háromszögelést alkalmaz a repülőgép pontos helyének meghatározására, valamint a sebességre, a sávra, az ellenőrzőpontokra vagy az ellenőrző pontoktól való távolságra és az időre.
A GPS története
Az Egyesült Államok hadserege az 1970-es években először navigációs eszközt használt GPS-ként. Az 1980-as években az Egyesült Államok kormánya szabadon hozzáférhetővé tette a GPS-t a nagyközönség számára, egy fogással: A szelektív elérhetőségnek nevezett speciális mód lehetővé tenné, hogy szándékosan csökkentsék a GPS nyilvános felhasználók pontosságát, csak a legpontosabb a GPS katonai változata.
2000-ben a Clinton-közigazgatás alatt a szelektív rendelkezésre állást kikapcsolták, és ugyanolyan pontossággal rendelkeztek, mint a katonaiak, hogy a nyilvánosság rendelkezésére álljon.
GPS komponensek
A GPS rendszer három összetevőből áll: az űrszegmens, a vezérlő szegmens és a felhasználói szegmensek.
Az űrkomponens körülbelül 31 GPS műholdból áll. Az Egyesült Államok Légiereje a 31 műholdat működtetik, valamint három-négy leszerelt műholdat, amelyek szükség esetén újraaktiválhatók. Egy adott pillanatban legalább 24 műhold működik egy speciálisan tervezett pályán, biztosítva, hogy legalább négy műhold egyszerre jelenjen meg a föld bármely pontjáról.
A műholdak teljes lefedettsége miatt a GPS rendszer a legmodernebb navigációs rendszer a modern légi közlekedésben.
A vezérlő szegmens egy sor földi állomásból áll, amelyek a műholdas jelek értelmezésére és továbbítására szolgálnak a különböző vevőkészülékeken. A földi állomások közé tartozik egy master vezérlő állomás, egy alternatív master vezérlő állomás, 12 földi antenna és 16 ellenőrző állomás.
A GPS rendszer felhasználói szegmense különböző vevőkészülékeket foglal magában az iparág különböző típusaiból. A nemzetbiztonság, a mezőgazdaság, a tér, a felmérés és a leképezés mind a végfelhasználók példái a GPS rendszerben. A repülés során a felhasználó jellemzően a pilóta, aki a légi jármű pilótafülkéjében megtekintheti a GPS-adatokat.
Hogyan működik
A GPS-műholdak körülbelül 12 000 mérföld felett helyezkednek el, és 12 óránként teljesítünk egy pályát. Napenergiával működnek, repülnek a közepes földi pályán, és rádiójeleket továbbítanak a földi vevőkészülékekre.
A földi állomások a jeleket a műholdak nyomon követésére és monitorozására használják, és ezek az állomásokat a master vezérlő állomás (MCS) adják meg. Az MCS ezután pontos pozícióadatokat biztosít a műholdak számára.
A légijármű vevõje idõ adatot kap a mûholdak atomórájától. Összehasonlítja a jelnek a műholdról a vevőkészülékhez való eljutásának időtartamát, és a pontos és pontos idő alapján kiszámolja a távolságot. A GPS-vevők háromszögelést használnak - dátumot három műholdról - egy pontos kétdimenziós hely meghatározásához. Legalább négy műholdat tekintve és működőképes, háromdimenziós helyadatokat lehet beszerezni.
GPS hibák
Ionoszféra interferencia: a műholdak jelzése valójában lelassul, ahogy áthalad a Föld légkörén.
A GPS-technológia a hibát egy átlagos idő figyelembevételével számolja el, ami azt jelenti, hogy a hiba még mindig létezik, de korlátozott.
- Órahiba: A GPS-vevőn lévő óra esetleg nem olyan pontos, mint a GPS-műhold atomórája, ami nagyon kis pontossági problémát okoz.
- Orbitális hiba: Az orbitális számítások pontatlanok lehetnek, ami kétértelműséget okozhat a műholdas pontos hely meghatározásában.
- Pozíció hiba: A GPS jelek leállhatnak épületekről, terepekről, és akár elektromos interferencia is előfordulhat. A GPS jelek csak akkor érhetők el, ha a rádióerősítő "látja" a műholdat, vagyis az adatok hiányoznak vagy pontatlanok a magas épületek, sűrű terepek és a föld alatt.
A GPS gyakorlati használata
A GPS ma széles körben használják a légi közlekedésben, mint a terület navigáció forrását. Majdnem minden ma épített légi jármű rendelkezik egy szabványos felszereléssel felszerelt GPS egységgel.
A repülés, az üzleti repülés és a kereskedelmi légi közlekedés mindegyike értékes használatot kapott a GPS-hez.
Az alapvető navigációs és pozícióadatoktól a légsebességig, nyomon követésig és repülőtéri helyekig a GPS értékes eszköz az aviatorok számára.
A telepített GPS-egységek jóváhagyhatók az IMC-ben és egyéb IFR-járatokhoz . A műszeres pilóták a GPS-t rendkívül hasznosnak találják a szituációs tudatosság és a repülőműszer-megközelítési eljárások fenntartásában. A hordozható egységek, bár nem engedélyezettek az IFR használatához, hasznos segítséget nyújthatnak eszközhibákhoz, valamint értékes eszközként a helyzetfelmérés megőrzéséhez bármilyen helyzetben.
A VFR-t használó pilóták navigációs eszközként a GPS-t is használják, és a hagyományos révkalauzolási és halott számolási technikák hátterét.
Minden pilóta vészhelyzetben értékelheti a GPS adatait, mivel az adatbázis lehetővé teszi számukra, hogy keressék meg a legközelebbi repülőtért, számítsák ki az időt, az üzemanyagot a fedélzeten, a napnyugta és a napfelkelte idejét, és még sok minden mást.
Legutóbb az FAA lehetővé tette a WAAS GPS eljárásokat a megközelítésekhez, és egy új pontossági megközelítést vezetett be a pilóták számára a Localizer Performance és a Vertical Guidance (LPV) megközelítés formájában . Ez egy precíziós megközelítés, amely lehetővé teszi a nemzeti légtérrendszer hatékonyabbá tételét és a jövőben a nemzeti légtérrendszer igényeinek kielégítését.