Global Positioning System (GPS) pro piloty

Globální systém určování polohy (GPS), jak je běžně známý, je důležitou součástí moderní letecké navigace a neocenitelnou součástí programu NextAen společnosti FAA.

GPS data umožňují pilotům získat přesná trojrozměrná nebo čtyřdimenzionální data o poloze. Systém GPS používá k určení přesné polohy letadla, jakož i rychlosti, trati, vzdálenosti od nebo z kontrolních bodů a času časovou geometrii.

Historie GPS

Armáda Spojených států nejprve používala GPS jako navigační nástroj v 70-tých letech. V 80-tých letech, americká vláda dělala GPS dostupný široké veřejnosti, volný, s jedním úlovkem: Zvláštní režim, volal selektivní dostupnost, odkázaný byli by cílevědomě redukovat přesnost GPS pro veřejné uživatele, rezervovat jen nejpřesnější t verze GPS pro armádu.

V roce 2000, pod Clintonovou administrativou, selektivní dostupnost byla vypnuta, a stejná přesnost, že armáda měla prospěch byla zpřístupněna široké veřejnosti.

Komponenty GPS

Systém GPS má tři součásti: Prostorový segment, řídicí segment a uživatelské segmenty.

Prostorová složka se skládá z přibližně 31 satelitů GPS. Letectvo Spojených států provozuje těchto 31 satelitů, plus tři až čtyři vyřazené satelity, které mohou být v případě potřeby znovu aktivovány. V daném okamžiku je na speciálně konstruované orbitě provozováno minimálně 24 satelitů, které zajišťují, že alespoň čtyři satelity jsou ve výhledu současně z téměř jakéhokoli místa na Zemi. Díky úplnému pokrytí, které družice nabízejí, je systém GPS nejspolehlivějším navigačním systémem v moderním letectví.

Řídící segment je tvořen řadou pozemních stanic používaných k interpretaci a přenosu satelitních signálů do různých přijímačů. Pozemní stanice zahrnují hlavní řídící stanici, alternativní řídicí stanici, 12 pozemních antén a 16 monitorovacích stanic.

Uživatelský segment systému GPS zahrnuje různé přijímače ze všech různých průmyslových odvětví. Národní bezpečnost, zemědělství, prostor, průzkum a mapování jsou všechny příklady koncových uživatelů v systému GPS. V letectví je zpravidla pilotem, který vidí GPS data na displeji v kokpitu letadla.

Jak to funguje

Satelity GPS obíhají kolem 12 000 mil nad námi a každých 12 hodin dokončují jednu dráhu. Jsou solární, létají na střední oběžné dráze Země a vysílají rádiové signály do přijímačů na zemi.

Pozemní stanice používají signály ke sledování a sledování satelitů a tyto stanice poskytují hlavní řídící stanici (MCS) data. MCS pak poskytuje přesné údaje o poloze satelitům.

Přijímač v letadle přijímá časová data z atomových hodin satelitů. Porovnává dobu potřebnou k přechodu signálu ze satelitu na přijímač a vypočítává vzdálenost na základě tohoto velmi přesného a specifického času. GPS přijímače používají triangulaci - datum od tří satelitů - k určení přesného dvourozměrného umístění. Při zobrazení alespoň čtyř satelitů a provozních dat lze získat trojrozměrná data o poloze.

Chyby GPS

Interference ionosféry: signál ze satelitů ve skutečnosti zpomaluje, jak prochází zemskou atmosférou. Technologie GPS odpovídá za tuto chybu tím, že vezme průměrný čas, což znamená, že chyba stále existuje, ale je omezená.

• Chyba hodin: Hodiny na přijímači GPS nemusí být tak přesné jako atomové hodiny na satelitu GPS, což vytváří velmi malý problém s přesností.
• Orbitální chyba: Orbit výpočty mohou být nepřesné, což způsobuje nejednoznačnost při určování přesné polohy satelitu.
• Chyba polohy: GPS signály se mohou odrazit od budov, terénu a dokonce může dojít k elektrickému rušení. Signály GPS jsou k dispozici pouze tehdy, když přijímač může "vidět" satelit, což znamená, že data budou chybět nebo jsou nepřesná mezi vysokými budovami, hustým terénem a podzemím.

Praktické využití GPS

GPS je dnes široce používán v letectví jako zdroj prostorové navigace. Téměř každé dnes postavené letadlo přichází s jednotkou GPS instalovanou jako standardní vybavení. Obecné letectví, obchodní letectví a komerční letectví nalezly cenné využití pro GPS.

Od základních navigačních a pozičních dat až po rychlost, polohu a umístění na letišti je GPS cenným nástrojem pro letce.

Instalované jednotky GPS mohou být schváleny pro použití v IMC a pro další lety IFR. Piloti přístrojů najdou GPS, který je velmi užitečný při udržování povědomí o situacích a postupech přiblížení. Kapesní přístroje, i když nejsou schváleny pro použití IFR, mohou být užitečným doplňkem pro selhání přístrojů, jakož i cenným nástrojem pro udržení situačního povědomí v jakékoli situaci.

Piloti létání VFR také používají GPS jako navigační nástroj a zálohy k tradičním pilotážním a mrtvým technikám.

Všichni piloti ocení data GPS v nouzových situacích, protože databáze jim umožní vyhledat nejbližší letiště, vypočítat čas na trase, palivo na palubě, čas západu slunce a východu slunce a mnoho dalšího.

Nedávno, FAA umožnil WAAS GPS procedury pro přístupy, představovat nový přesný přístup k pilotům ve formě Localizer výkonu s vertikální Guidance (LPV) přístup. Jedná se o přesný přístup, který umožní, aby se národní systém vzdušného prostoru stal mnohem efektivnějším a v budoucnu napomohl uspokojení potřeb národního systému vzdušného prostoru.