Pasaulinė padėties nustatymo sistema arba GPS, kaip ji yra žinoma, yra esminis modernios oro navigacijos komponentas ir neįkainojama FAA NextGen programos sudedamoji dalis.
GPS duomenys leidžia pilotai gauti tikslius trimačius ar keturis matmenų vietos duomenis. GPS sistema naudoja trianguliaciją, kad nustatytų tikslią orlaivio vietą, taip pat greitį, bėgių kelio, atstumą iki ar kito punkto ir laiko.
GPS istorija
JAV kariuomenė pirmą kartą naudojo GPS kaip navigacijos priemonę 1970-aisiais. Devintajame dešimtmetyje JAV vyriausybė nemokamai išleido GPS plačiajai visuomenei su vienu sužvejojimu: specialus režimas, vadinamas atrankine prieiga, galėjo tiksliai sumažinti GPS tikslumą viešiesiems naudotojams, palikdamas tik pačias tiksliausias GPS versija kariuomenei.
2000 m., Vadovaujant Clintono administracijai, pasirinktinė prieinamumas buvo išjungta, o plačiajai visuomenei toks pat tikslumas buvo naudingas kariuomenei.
GPS komponentai
GPS sistemoje yra trys komponentai: kosmoso segmentas, valdymo segmentas ir naudotojo segmentai.
Kosmoso komponentas susideda iš apie 31 GPS palydovų. Jungtinių Amerikos Valstijų karinės oro pajėgos eksploatuoja šiuos 31 palydovus, taip pat tris arba keturis išjungtus palydovus, kuriuos prireikus galima suaktyvinti. Bet kuriuo momentu specialiai suprojektuota orbitoje veikia ne mažiau kaip 24 palydovai, užtikrinantys, kad tuo pačiu metu matomi bent keturi palydovai beveik iš bet kurio pasaulio taško.
Visiškai aprėpiant palydovus GPS sistema yra patikimiausia modernios aviacijos navigacijos sistema.
Kontrolės segmentą sudaro daugybė antžeminių stočių, naudojamų įvairiems imtuvams interpretuoti ir perduoti palydovinius signalus. Žemės stotys apima pagrindinę valdymo stotį, alternatyvią pagrindinę valdymo stotį, 12 antžeminių antenų ir 16 stebėjimo stočių.
GPS sistemos naudotojo segmentas apima įvairius imtuvus iš visų skirtingų pramonės šakų. Nacionalinis saugumas, žemės ūkis, kosmosas, geodezija ir žemėlapiai yra GPS sistemos galutinių naudotojų pavyzdžiai. Aviacijoje naudotojas paprastai yra pilotas, kuris peržiūri GPS duomenis lėktuvo piloto kabinos ekrane.
Kaip tai veikia
GPS palydovai orbituoja apie 12 000 mylių virš mūsų ir užpildyti vieną orbitą kas 12 valandų. Jie yra saulės energija, plaukioja vidutinės Žemės orbitoje ir perduoda radijo signalus imtuvams ant žemės.
Žemės stotys naudoja signalus palydovams stebėti ir stebėti, o šios stotys pateikia pagrindinę valdymo stotį (MCS) su duomenimis. Tada MCS pateikia tikslius padėties duomenis palydovams.
Orlaivio imtuvas gauna laiko duomenis iš palydovų "atominių laikrodžių". Palyginamas laikas, per kurį signalas eina iš palydovo į imtuvą, ir apskaičiuojamas atstumas pagal tą labai tikslų ir konkretų laiką. GPS imtuvuose naudojama trianguliacija - data yra iš trijų palydovų - norint nustatyti tikslią dvimačio vietą. Turint mažiausiai keturis palydovus, kuriuos galima peržiūrėti ir naudoti, galima gauti erdvinius vietos duomenis.
GPS klaidos
Jonosferos trikdymas: palydovų signalas iš tikrųjų lėtėja, kai jis praeina per Žemės atmosferą.
GPS technologija nurodo šią klaidą, atsižvelgiant į vidutinį laiką, o tai reiškia, kad klaida vis dar egzistuoja, bet yra ribota.
- Laikrodžio klaida: GPS imtuvo laikrodis gali būti ne toks tikslus kaip GPS palydovo atominis laikrodis, sukuriant labai nedidelę tikslumo problemą.
- Orbita klaida: orbitiniai skaičiavimai gali būti netikslūs, todėl dviprasmiškumas nustatant tikslią palydovo buvimo vietą yra dviprasmiškas.
- Pozicijos klaida: GPS signalai gali atsitraukti nuo pastatų, reljefo ir net gali kilti elektros trikdžių. GPS signalai yra prieinami tik tuo atveju, kai imtuvas gali "paliesti" palydovą, taigi aukšti pastatai, tankūs reljefai ir po žeme bus trūkstami ar netikslūs duomenys.
Praktinis GPS naudojimas
GPS yra plačiai naudojama aviacijoje šiandien kaip zonos navigacijos šaltinis. Beveik kiekvienas orlaivis, pagamintas šiandien, yra įrengtas kaip standartinis įrenginys.
Bendroji aviacija, verslo aviacija ir komercinė aviacija yra vertingi GPS naudojimo būdai.
GPS navigacija yra pagrindinė navigacijos ir padėties informacija, skirta oro greičio, stebėjimo ir oro uosto vietoms, aviatoriams.
Įrengti GPS vienetai gali būti patvirtinti naudoti IMC ir kitiems IFR skrydžiams . Prietaisų pilotai mano, kad GPS yra labai naudinga išlaikant situacinį supratimą ir plaukiojančių prietaisų artėjimo tūpti procedūras. Nešiojamieji prietaisai, nors ir nepatvirtinti, naudojami IFR, gali būti naudingas įrankių gedimų šaltinis, taip pat yra vertinga priemonė, padedanti išlaikyti situacinį supratimą bet kurioje situacijoje.
Pilotai, skraidantys pagal VFR, taip pat naudoja GPS kaip navigacijos priemonę ir remia tradicinius laivavedybos ir nekontroliuojamus metodus.
Visi pilotai gali įvertinti GPS duomenis avarinėse situacijose, nes duomenų bazė leis jiems ieškoti artimiausio oro uosto, apskaičiuoti kelionės laiką, degalus laive, saulėtekio laiką ir saulėtekį, ir daug, daug daugiau.
Visai neseniai FAA įgalino WAAS GPS procedūras, kad būtų taikomi nauji tikslai, pristatant pilotus pagal " Localizer Performance" ir "Vertical Guidance (LPV)" metodą . Tai yra tikslus požiūris, kuris leis nacionalinei oro erdvės sistemai tapti daug veiksmingesne ir padės patenkinti nacionalinės oro erdvės sistemos poreikius ateityje.