Maailmanlaajuinen paikannusjärjestelmä tai GPS, kuten yleisesti tunnetaan, on elintärkeä osa nykyaikaista lennonvarmistusta ja korvaamaton osa FAA: n NextGen-ohjelmaa.
GPS-tiedot antavat lentäjille mahdollisuuden saada tarkkoja kolmiulotteisia tai neljulkisia sijaintitietoja. GPS-järjestelmä käyttää triangulaatiota määrittämään ilma-aluksen tarkka sijainti sekä nopeuden, radan, etäisyyden tai lähtöpisteiden ja ajan.
GPS: n historia
Yhdysvaltain armeija käytti GPS: tä navigointityökaluna 1970-luvulla. 1980-luvulla USA: n hallitus teki GPS: n yleisön saataville maksutta yhdellä saalalla: Erityistila, jota kutsutaan valikoivaksi saatavuudeksi, saataisiin vähentämään tarkoituksenmukaisesti GPS: n tarkkuutta yleisölle, varaamalla vain tarkimmat version GPS sotilas.
Vuonna 2000 Clintonin hallinnon alaisuudessa valikoiva saatavuus poistettiin käytöstä, ja sama tarkkuus, jonka sotilas oli hyötynyt, saatettiin yleisön saataville.
GPS-komponentit
GPS-järjestelmässä on kolme osaa: avaruussegmentti, ohjaussegmentti ja käyttäjäosat.
Avaruuskomponentti koostuu noin 31 GPS-satelliitista. Yhdysvaltojen ilmavoimat käyttävät näitä 31 satelliittia ja lisäksi kolmea neljää käytöstäpoistettua satelliittia, jotka voidaan tarvittaessa aktivoida uudelleen. Jokaisella hetkellä vähintään 24 satelliittia käytetään erityisen suunnitellulla kiertoradalla varmistaen, että vähintään neljä satelliittia on samanaikaisesti nähtävissä miltei mistä tahansa maapallon pisteestä.
Satelliittien täydellinen kattavuus tekee GPS-järjestelmästä luotettavan navigointijärjestelmän nykyaikaisessa ilmailussa.
Ohjaussegmentti koostuu sarjasta maa-asemia, joita käytetään satelliittisignaalien tulkitsemiseen ja lähettämiseen eri vastaanottimille. Maasema-asemat sisältävät pääohjausaseman, vaihtoehtoisen pääohjausaseman, 12 maanantenninantennin ja 16 valvonta-aseman.
GPS-järjestelmän käyttäjäsegmentissä on erilaisia vastaanottimia eri teollisuudenaloilta. Kansallinen turvallisuus, maatalous, tila, mittaus ja kartoitus ovat kaikki esimerkkejä GPS-järjestelmän loppukäyttäjistä. Ilmailussa käyttäjä on tyypillisesti ohjaaja, joka näyttää GPS-tiedot näytöllä koneen ohjaamossa.
Kuinka se toimii
GPS-satelliitit kiertävät noin 12 000 mailin yläpuolella ja täytä yksi kiertorata 12 tunnin välein. Ne ovat aurinkokäyttöisiä, lentävät keskipitkällä kiertoradalla ja lähettävät radiosignaaleja vastaanottimiin kentällä.
Maasema käyttää signaaleja satelliittien seurantaan ja valvontaan, ja nämä asemat lähettävät pääohjausasemalle (MCS) tietoja. MCS antaa tarkat sijaintitiedot satelliiteille.
Ilma-aluksen vastaanotin vastaanottaa aikatietoja satelliittien atomikelloista. Se vertaa signaalin kulkua satelliitista vastaanottimeen ja laskee etäisyyden, joka perustuu tähän erittäin tarkkaan ja tarkkaan aikaan. GPS-vastaanottimet käyttävät triangulaatiota - päivämäärä kolmesta satelliitista - määrittää tarkan kaksiulotteisen sijainnin. Kun vähintään neljä satelliittia on näkyvissä ja toiminnassa, voidaan saada kolmiulotteiset sijaintitiedot.
GPS-virheet
Ionosfäärin häiriö: satelliittien signaali hidastuu todellisuudessa, kun se kulkee maapallon ilmakehän läpi.
GPS-tekniikka tukee tätä virhettä ottamalla keskimääräisen ajan, mikä tarkoittaa, että virhe on edelleen olemassa mutta rajallinen.
- Kellovirhe: GPS-vastaanottimen kello ei välttämättä ole yhtä tarkka kuin GPS-satelliitin atomikello, mikä aiheuttaa erittäin tarkan tarkkuusongelman.
- Orbitaalivirhe: Orbit-laskelmat voivat olla epätarkkoja, mikä aiheuttaa epäselvyyttä määrittäessään satelliitin tarkan sijainnin.
- Aseman virhe: GPS-signaalit voivat poistua rakennuksista, maastosta ja jopa sähköisiä häiriöitä. GPS-signaalit ovat käytettävissä vain, kun vastaanotin voi "nähdä" satelliitin, mikä tarkoittaa, että tiedot ovat kadonneet tai epätarkkoja korkeiden rakennusten, tiheän maaston ja maan alla.
GPS: n käytännöllinen käyttö
GPS on laajalti käytetty ilmailussa nykyään alueellisen navigoinnin lähteenä. Lähes jokainen rakennettu kone on mukana vakiovarusteena asennetulla GPS-laitteella.
Yleinen ilmailu, liikelentotoiminta ja kaupallinen ilmailu ovat kaikki löytäneet hyödyllisiä GPS-käyttötapoja.
Perusnavigoinnista ja sijaintitiedoista nopeuteen, seurantaan ja lentoaseman sijaintiin GPS on arvokas työkalu harrastajille.
Asennetut GPS-yksiköt voidaan hyväksyä käytettäväksi IMC: ssä ja muissa IFR-lennoissa . Instrumenttilentäjät löytävät GPS: n erittäin avuksi tilannetietoisuuden ylläpitämisessä ja lentävien instrumenttien lähestymismenetelmien ylläpidossa. Handheld-yksiköt, vaikka niitä ei ole hyväksytty IFR: n käyttöön, voivat olla hyödyllinen varmuuskopio laitteiden vioista ja arvokas työkalu tilannetietojen ylläpitämiseen missä tahansa tilanteessa.
VFR-lentävät lentäjät käyttävät GPS-ohjelmaa myös navigointityökaluna ja varmuuskopioina perinteisille luotsaustöille ja kuolleille laskutoimituksille.
Kaikki lentäjät voivat arvostaa GPS-tietoja hätätilanteissa, koska tietokanta antaa heille mahdollisuuden etsiä lähin lentokenttä, laskea aikataulua, polttoainetta aluksella, auringonlaskua ja auringonnousua sekä paljon muuta.
Viime aikoina FAA on ottanut käyttöön WAAS GPS -menettelyt lähestymistapoihin, ottamalla käyttöön uuden tarkan lähestymistavan lentäjiin paikannusoperaattorin ja vertikaalisen ohjauksen (LPV) lähestymistavan muodossa . Tämä on tarkka lähestymistapa, jonka avulla kansalliset ilmatilan järjestelmät voivat tulla tehokkaammiksi ja auttaa vastaamaan kansallisen ilmatilan tarpeisiin tulevaisuudessa.