Globalni sustav pozicioniranja (GPS) za pilote

Globalni sustav pozicioniranja, ili GPS, kao što je uobičajeno poznat, vitalna je komponenta moderne zračne navigacije i neprocjenjiva komponenta FAA programa NextGen.

GPS podaci omogućuju pilotima dobivanje preciznih trodimenzionalnih ili četverodimenzionalnih podataka o lokaciji. GPS sustav koristi triangulaciju kako bi odredio točnu lokaciju zrakoplova, kao i brzinu, stazu, udaljenost do ili od kontrolnih točaka i vrijeme.

Povijest GPS-a

Vojska SAD-a prvi je put upotrijebila GPS kao navigacijski alat 1970-ih. Osamdesetih godina prošlog stoljeća, američka je vlada učinila GPS dostupnim široj javnosti, besplatno, uz jedan ulov: poseban način, nazvan selektivna dostupnost, omogućio bi namjerno smanjenje točnosti GPS-a za javne korisnike, rezervirajući samo najtočnije verzija GPS-a za vojsku.

U 2000. godini, pod Clintonovom administracijom, isključena je selektivna dostupnost, a jednaka točnost koju je vojska imala na raspolaganju bila je dostupna javnosti.

Komponente GPS-a

GPS sustav ima tri komponente: prostorni segment, kontrolni segment i korisnički segmenti.

Svemirska komponenta sadrži oko 31 satelita GPS. Zrakoplovi Sjedinjenih Država upravljaju ovim 31 satelita, plus tri do četiri satelita koji se stavljaju van pogona, a koji se po potrebi mogu ponovno aktivirati. U bilo kojem trenutku, najmanje 24 satelita rade na posebno dizajniranoj orbiti, osiguravajući da su barem četiri satelita u isto vrijeme na vidiku iz gotovo bilo koje točke na zemlji. Potpuna pokrivenost koju sateliti nude čini GPS sustav najpouzdanijeg navigacijskog sustava u suvremenom zrakoplovstvu.

Kontrolni segment sastoji se od niza zemaljskih postaja koje se koriste za tumačenje i prenošenje satelitskih signala različitim prijemnicima. Zemaljske postaje uključuju glavnu kontrolnu stanicu, zamjensku glavnu kontrolnu stanicu, 12 zemaljskih antena i 16 stanica za praćenje.

Korisnički segment GPS sustava uključuje različite prijemnike iz različitih tipova industrije. Nacionalna sigurnost, poljoprivreda, prostor, izmjere i mapiranje svi su primjeri krajnjih korisnika u GPS sustavu. U zrakoplovstvu, korisnik je obično pilot koji gleda GPS podatke na zaslonu u pilotskoj kabini zrakoplova.

Kako radi

GPS sateliti kruže oko 12.000 milja iznad nas i završavaju jednu orbitu svakih 12 sati. Oni su na solarni pogon, lete u srednjoj Zemljinoj orbiti i emitiraju radio signale na prijemnike na tlu.

Zemaljske postaje koriste signale za praćenje i praćenje satelita, a te stanice daju glavnu kontrolnu stanicu (MCS) podacima. MCS zatim satelitima daje precizne podatke o položaju.

Prijemnik u zrakoplovu prima podatke o vremenu iz satelita. Uspoređuje vrijeme koje je potrebno da signal prijeđe sa satelita na prijemnik i izračuna udaljenost na temelju tog vrlo preciznog i određenog vremena. GPS prijemnici koriste triangulaciju - datum od tri satelita - za određivanje precizne dvodimenzionalne lokacije. S najmanje četiri raspoloživa satelita i operativnim, mogu se dobiti trodimenzionalni podaci o lokaciji.

Pogreške GPS-a

Interferencija ionosfere: signal satelita zapravo usporava kako prolazi kroz Zemljinu atmosferu. GPS tehnologija računa ovu pogrešku uzimajući prosječno vrijeme, što znači da pogreška i dalje postoji, ali je ograničena.

• Pogreška sata: Sat na GPS prijemniku možda neće biti toliko točan kao atomski sat na GPS satelitu, stvarajući vrlo mali problem točnosti.
• Orbitalna pogreška: Proračuni orbita mogu biti netočni, uzrokujući dvosmislenost u određivanju točne lokacije satelita.
• Pogreška položaja: GPS signali se mogu odbiti od zgrada, terena, pa čak i električnih smetnji. GPS signali su dostupni samo kada primatelj može "vidjeti" satelit, što znači da će podaci nedostajati ili biti netočni među visokim zgradama, gustim terenom i pod zemljom.

Praktična uporaba GPS-a

GPS se danas u zrakoplovstvu široko koristi kao izvor površinske navigacije. Gotovo svaki današnji zrakoplov dolazi s GPS jedinicom koja je instalirana kao standardna oprema. Opće zrakoplovstvo, poslovno zrakoplovstvo i komercijalno zrakoplovstvo pronašli su vrijednu uporabu GPS-a.

Od osnovne navigacije i podataka o položaju do brzine leta, praćenja i lokacija u zračnim lukama, GPS je dragocjen alat za zrakoplove.

Instalirane GPS jedinice mogu se odobriti za uporabu u IMC-u i drugim IFR letovima. Piloti instrumenata nalaze da je GPS izuzetno koristan u održavanju svjesnosti o situaciji i postupcima prilaza instrumentima. Ručne jedinice, iako nisu odobrene za IFR uporabu, mogu biti korisna podrška za kvarove instrumenata, kao i vrijedan alat za održavanje svjesnosti o situaciji u svakoj situaciji.

Piloti koji lete VFR-om također koriste GPS kao navigacijski alat i back-up tradicionalnim pilotažama i mrtvim tehnikama računanja.

Svi piloti mogu cijeniti GPS podatke u hitnim situacijama, jer će im baza podataka omogućiti da potraže najbliže zračne luke, izračunaju vrijeme na putu, gorivo na brodu, vrijeme zalaska sunca i izlaska sunca, i još mnogo, mnogo više.

U posljednje vrijeme, FAA je omogućila WAAS GPS postupke za pristupe, uvodeći novi pristup preciznosti pilotima u obliku pristupa lokalizatora s vertikalnim usmjeravanjem (LPV). To je precizan pristup koji će omogućiti da nacionalni sustav zračnog prostora postane mnogo učinkovitiji i pomogne u zadovoljavanju potreba nacionalnog sustava zračnog prostora u budućnosti.