Visuotinė vietos nustatymo sistema (GPS) pilotams

Pasaulinė vietos nustatymo sistema arba GPS, kaip ji yra žinoma, yra gyvybiškai svarbi šiuolaikinės oro navigacijos dalis ir neįkainojama FAA NextGen programos dalis.

GPS duomenys leidžia pilotams gauti tikslius trimatis arba keturių matmenų vietos duomenis. GPS sistema naudoja trikampį, kad nustatytų tikslią orlaivio buvimo vietą, taip pat greitį, takelį, atstumą iki kontrolinių taškų ir iš jų bei laiką.

GPS istorija

Jungtinių Valstijų kariuomenė 1970 m. Pirmą kartą GPS naudojo kaip navigacijos priemonę. Devintajame dešimtmetyje JAV vyriausybė suteikė GPS prieinamą visuomenei nemokamai, su vienu sugavimu: specialus režimas, vadinamas atrankiniu prieinamumu, leistų tikslingai sumažinti viešųjų vartotojų GPS tikslumą, rezervuodamas tik tiksliausią GPS versija kariniams.

2000 m. Pagal „Clinton“ administraciją buvo pasirinktas atrankinis prieinamumas ir toks pat tikslumas, kurį kariai naudojo, buvo prieinamas plačiajai visuomenei.

GPS komponentai

GPS sistemoje yra trys komponentai: erdvės segmentas, valdymo segmentas ir vartotojų segmentai.

Erdvės komponentą sudaro apie 31 GPS palydovai. Jungtinių Valstijų oro pajėgos valdo šiuos 31 palydovą ir tris iki keturis eksploatavimo nutraukimo palydovus, kurie prireikus gali būti vėl suaktyvinti. Bet kuriuo metu ne mažiau kaip 24 palydovai veikia specialiai sukurtoje orbitoje, užtikrindami, kad bent keturi palydovai tuo pačiu metu matytųsi iš beveik bet kokio taško žemėje. Visapusiškas palydovų pasiūlymas suteikia GPS sistemai patikimiausią navigacijos sistemą šiuolaikinėje aviacijoje.

Kontrolinis segmentas susideda iš kelių stočių, naudojamų interpretuoti ir perduoti palydovinius signalus į įvairius imtuvus. Įžeminimo stotys apima pagrindinę valdymo stotį, pakaitinę pagrindinę valdymo stotį, 12 antenų ir 16 stebėjimo stočių.

GPS sistemos naudotojų segmente yra įvairių imtuvų iš visų skirtingų pramonės šakų. Nacionalinis saugumas, žemės ūkis, kosmosas, geodezija ir žemėlapiai yra visi galimi GPS sistemos pavyzdžiai. Aviacijos srityje vartotojas paprastai yra pilotas, kuris GPS duomenis mato orlaivio kabinos ekrane.

Kaip tai veikia

GPS palydovai orbituoja apie 12 000 mylių virš mūsų ir užbaigia vieną orbitą kas 12 valandų. Jie yra saulės energija, skrenda vidutiniškai Žemės orbitoje ir perduoda radijo signalus imtuvams ant žemės.

Žemės stotys naudoja signalus palydovams stebėti ir stebėti, ir šios stotys pateikia pagrindinę valdymo stotį (MCS) su duomenimis. Tuomet MCS palydovams pateikia tikslius vietos duomenis.

Orlaivio imtuvas gauna laiko duomenis iš palydovų atominių laikrodžių. Jis lygina laiką, kurio reikia, kad signalas pereitų iš palydovo į imtuvą, ir apskaičiuoja atstumą, remiantis tuo labai tiksliu ir konkrečiu laiku. GPS imtuvai naudoja trikampį - datą iš trijų palydovų - nustatyti tikslią dvimatę vietą. Turint mažiausiai keturis palydovus ir veikiančius, galima gauti trimatę vietovės informaciją.

GPS klaidos

Jonųferos trukdžiai: signalas iš palydovų faktiškai sulėtėja, kai jis eina per Žemės atmosferą. GPS technologija šią klaidą sudaro vidutiniu laiku, o tai reiškia, kad klaida vis dar egzistuoja, bet yra ribota.

• Laikrodžio klaida: GPS imtuvo laikrodis gali būti ne toks tikslus, kaip ir GPS palydovo atominis laikrodis, todėl susidaro labai nedidelė tikslumo problema.
• Orbitinė klaida: Orbitiniai skaičiavimai gali būti netikslūs, dėl to neaišku, ar tiksliai nustatyti palydovo vietą.
• Padėties klaida: GPS signalai gali atsistoti nuo pastatų, vietovės ir netgi gali kilti elektros trikdžių. GPS signalai galimi tik tada, kai imtuvas gali „matyti“ palydovą, o tai reiškia, kad duomenys bus trūkstami arba netikslūs tarp aukštų pastatų, tankaus reljefo ir požeminių.

Praktinis GPS naudojimas

GPS šiandien plačiai naudojamas aviacijos navigacijos šaltiniu. Beveik kiekvienas šiandien pastatytas orlaivis turi GPS įrenginį, įrengtą kaip standartinę įrangą. Bendroji aviacija, verslo aviacija ir komercinė aviacija yra naudingos GPS naudojimui.

Nuo pagrindinių navigacijos ir padėties duomenų iki oro greičio, sekimo ir oro uostų vietų, GPS yra vertinga aviatorių priemonė.

Įdiegtus GPS įrenginius galima naudoti IMC ir kitiems IFR skrydžiams. Priemonių pilotai mano, kad GPS yra labai naudingi palaikant situacijos suvokimą ir skraidančias instrumentų artėjimo procedūras. Rankiniai įrenginiai, nors ir nepatvirtinti naudoti IFR, gali būti naudinga priemonė prietaisų gedimams, taip pat vertinga priemonė, skirta bet kokioje situacijoje išlaikyti situacijos suvokimą.

Pilotai, skraidantys iš VFR, taip pat naudoja GPS kaip navigacijos įrankį ir atsarginę kopiją tradiciniams lošimo ir mirties skaičiavimo metodams.

Visi pilotai gali įvertinti GPS duomenis avarinėse situacijose, nes duomenų bazė leis jiems ieškoti artimiausio oro uosto, apskaičiuoti kelio laiką, degalų laive, saulėlydžio ir saulėtekio laiką ir daug daugiau.

Pastaruoju metu FAA įgalino WAAS GPS procedūras taikyti metodams, įvedant naują tikslumo metodą pilotams, naudojant „Localizer Performance“ su vertikaliosios orientacijos (LPV) metodu. Tai yra tikslumo metodas, leidžiantis nacionalinei oro erdvės sistemai tapti daug efektyvesne ir padėti ateityje patenkinti nacionalinės oro erdvės sistemos poreikius.