Globális helymeghatározó rendszer (GPS) a pilóták számára

A globális helymeghatározó rendszer, vagy az általánosan ismert GPS, a modern légi navigáció létfontosságú eleme és az FAA NextGen programjának felbecsülhetetlen része.

A GPS adatok lehetővé teszik a pilóták számára, hogy pontos háromdimenziós vagy négydimenziós helyadatokat kapjanak. A GPS-rendszer háromszögelést használ a légi jármű pontos helyének meghatározására, valamint a sebességre, a pályára, a távolságra vagy az ellenőrző pontokig.

A GPS története

Az Egyesült Államok katonai rendszere először GPS-t használt navigációs eszközként az 1970-es években. Az 1980-as években az amerikai kormány ingyenesen hozzáférhetővé tette a GPS-t a nagyközönség számára: egy speciális mód, úgynevezett Selective Availability, lehetővé tenné, hogy célzottan csökkentsék a GPS pontosságát a nyilvános felhasználók számára, csak a legpontosabb GPS változata a katonák számára.

2000-ben a Clinton-ügyintézés alatt a szelektív rendelkezésre állást kikapcsolták, és ugyanaz a pontosság, amit a hadsereg hasznot hozott, a nyilvánosság rendelkezésére állt.

GPS-alkatrészek

A GPS-rendszer három összetevővel rendelkezik: az űrszegmens, a vezérlő szegmens és a felhasználói szegmensek.

A térösszetevő körülbelül 31 GPS-műholdból áll. Az Egyesült Államok Légierője üzemelteti ezeket a 31 műholdat, valamint három-négy leszerelt műholdat, amelyek szükség esetén újraaktiválhatók. Egy adott pillanatban legalább 24 műholdat működtetnek egy speciálisan tervezett pályán, biztosítva, hogy legalább négy műhold egyidejűleg nézzen szinte a föld bármely pontjáról. A műholdak által kínált teljes lefedettség a GPS-rendszert a modern repülés legmegbízhatóbb navigációs rendszerévé teszi.

A vezérlőszegmens egy sor földállomásból áll, amelyeket a műholdvevők különböző vevőkre történő értelmezésére és továbbítására használnak. A földi állomások magukban foglalják a fő vezérlőállomást, egy alternatív vezérlő állomást, 12 földelőantennát és 16 megfigyelő állomást.

A GPS-rendszer felhasználói szegmense különböző iparágak különböző vevőit tartalmazza. A GPS-rendszerben a végfelhasználók példája a nemzetbiztonság, a mezőgazdaság, a tér, a felmérés és a térképezés. A légi közlekedésben a felhasználó általában a pilóta, aki a GPS-adatokat a repülőgép pilótafülkéjén jeleníti meg.

Hogyan működik

A GPS-műholdak kb. 12 000 mérföldre keringenek minket, és 12 óránként egy pályát végeznek. Napelemesek, közepes Föld körüli pályán repülnek, és rádiójeleket adnak a földön lévő vevőkhöz.

A földi állomások a jeleket a műholdak nyomon követésére és monitorozására használják, és ezek az állomások adják meg a fő vezérlőállomást (MCS). Az MCS ezután pontos helyadatokat szolgáltat a műholdaknak.

A repülőgép vevője időadatokat kap a műholdak atomóráiról. Összehasonlítja azt az időt, ameddig a jel a műholdról a vevőre megy, és kiszámítja a távolságot a nagyon pontos és konkrét idő alapján. A GPS-vevők háromszögletű háromszögelést használnak - pontosan kétdimenziós hely meghatározására. Legalább négy műhold és működőképes műhold adható meg háromdimenziós helyadatokkal.

GPS hibák

Ionoszféra interferencia: a műholdak jelzése valójában lelassul, amikor áthalad a Föld légkörén. A GPS-technológia ezt a hibát átlagos idővel veszi figyelembe, ami azt jelenti, hogy a hiba továbbra is fennáll, de korlátozott.

• Óra hiba: Előfordulhat, hogy a GPS-vevő órája nem olyan pontos, mint a GPS-műhold atomi órája, ami nagyon kis pontossági problémát okoz.
• Orbitális hiba: az Orbit számítások pontatlanok lehetnek, ami kétértelműséget okoz a műhold pontos helyének meghatározásában.
• Helyzethiba: A GPS-jelek képesek visszaállni az épületekről, a terepről, és akár elektromos interferencia is előfordulhat. A GPS-jelek csak akkor érhetők el, ha a vevő „látni” tudja a műholdat, ami azt jelenti, hogy az adatok hiányoznak vagy pontatlanok lesznek a magas épületek, sűrű terep és föld alatt.

A GPS gyakorlati használata

A GPS ma a repülés területén széles körben használatos, mint a terület navigáció forrása. Szinte minden olyan repülőgép, amelyet ma építettek, egy normál felszerelésű GPS-egységgel rendelkezik. Az általános légi közlekedés, az üzleti légi közlekedés és a kereskedelmi légi közlekedés mind hasznos értékeket talált a GPS számára.

Az alapvető navigációs és pozícióadatoktól a légsebesség, a nyomon követés és a repülőtéri helyek között a GPS értékes eszköz a repülőgépek számára.

A telepített GPS-egységeket az IMC-ben és más IFR-járatokra is engedélyezheti. Az eszközpilóták rendkívül hasznosnak találják a GPS-t a helyzet-tudatosság és a repülőeszköz-megközelítési eljárások fenntartásában. A kézi készülékek, bár nem engedélyezték az IFR használatát, hasznos eszközként szolgálhatnak a műszerhibákhoz, valamint értékes helyzetet biztosítanak a helyzet-tudatosság fenntartásához minden helyzetben.

A VFR-t használó pilóták navigációs eszközként is használják a GPS-t és a hagyományos kísérleti és halott számítási technikák biztonsági mentését.

Minden pilóta értékelheti a GPS-adatokat vészhelyzetekben, mivel az adatbázis lehetővé teszi számukra a legközelebbi repülőtér keresését, az útvonali idő kiszámítását, a fedélzeten üzemelő üzemanyagot, a naplementét és a napfelkeltét, és sokkal többet.

Az utóbbi időben az FAA engedélyezte a WAAS GPS-eljárásokat a megközelítésekhez, új pontossági megközelítést vezetett be a pilóták számára a Localizer Performance függőleges irányítás (LPV) megközelítés formájában. Ez egy olyan precíziós megközelítés, amely lehetővé teszi a nemzeti légtérrendszer hatékonyabbá tételét és a jövőben a nemzeti légtérrendszer igényeinek kielégítését.