Globální systém určování polohy nebo GPS, jak je všeobecně známo, je důležitou součástí moderní letecké navigace a neocenitelnou součástí programu NextGen FAA.
GPS data umožňují pilotům získat přesné trojrozměrné nebo čtyřrozměrné údaje o poloze. Systém GPS používá triangulaci k určení přesné polohy letadla, stejně jako rychlosti, stopy, vzdálenosti k nebo od kontrolních bodů a času.
Historie GPS
Armáda Spojených států nejprve použila GPS jako navigační nástroj v 70. letech. V osmdesátých letech americká vláda bezplatně zpřístupnila systém GPS pro širokou veřejnost s jedním úlovkem: Zvláštní režim nazvaný selektivní dostupnost by umožnil cílevědomě snížit přesnost systému GPS pro veřejné uživatele a rezervoval pouze ty nejpřesnější verze GPS pro armádu.
V roce 2000 byla pod Clintonovou administrativou vypnutá selektivní dostupnost a stejnou přesnost, kterou využívala armáda, byla zpřístupněna široké veřejnosti.
GPS komponenty
Systém GPS má tři součásti: segment prostoru, řídicí segment a uživatelské segmenty.
Vesmírná složka se skládá z přibližně 31 satelitů GPS. Spojené letecké síly Spojených států provozují těchto 31 družic a tři až čtyři vyřazené družice, které lze v případě potřeby znovu aktivovat. V každém okamžiku je v speciálně navržené oběžné dráze provozováno minimálně 24 družic, které zajišťují, že alespoň čtyři družice jsou v dohledu současně z téměř libovolného místa na zemi.
Kompletní pokrytí, které satelity nabízejí, činí systém GPS nejspolehlivějším navigačním systémem v moderním letectví.
Řídicí segment je tvořen řadou pozemních stanic používaných k interpretaci a přenosu satelitních signálů do různých přijímačů. Pozemní stanice zahrnují hlavní řídící stanici, alternativní řídící stanici, 12 pozemních antén a 16 monitorovacích stanic.
Uživatelský segment systému GPS zahrnuje různé přijímače ze všech různých typů průmyslových odvětví. Národní bezpečnost, zemědělství, vesmír, mapování a mapování jsou příklady koncových uživatelů systému GPS. V letectví je obvykle pilot, který zobrazuje údaje GPS zobrazené v kokpitu letadla.
Jak to funguje
GPS satelity obíhají kolem 12 000 mil nad námi a dokončí jednu oběžnou dráhu každých 12 hodin. Jsou poháněny solární energií, letí ve střední oběžné dráze Země a vysílají rádiové signály do přijímačů na zemi.
Pozemní stanice používají signály pro sledování a sledování satelitů a tyto stanice poskytují řídící stanici (MCS) s daty. Systém MCS poté poskytuje satelitům přesná poloha polohy.
Přijímač v letadle přijímá časová data z atomových hodin družic. Porovnává čas potřebný k tomu, aby signál přešel ze satelitu k přijímači a vypočítá vzdálenost na základě velmi přesného a specifického času. Přijímače GPS používají triangulaci - datují se na třech družicích - pro určení přesné dvourozměrné polohy. S minimálně čtyřmi družicemi z pohledu a provozem lze získat trojrozměrné údaje o poloze.
Chyby GPS
Ionosferická interference: signál ze satelitů se zpomaluje, když prochází atmosférou Země.
Technologie GPS účtuje tuto chybu počítáním průměrného času, což znamená, že chyba stále existuje, ale je omezená.
- Chyba hodin: Hodiny na přijímači GPS nemusí být tak přesné jako atomové hodiny na družici GPS, což způsobuje velmi malý problém s přesností.
- Orbitální chyba: Výpočty oběžných drah mohou být nepřesné, což způsobuje nejednoznačnost při určování přesné polohy satelitu.
- Chyba polohy: signály GPS mohou odrazit budovy, terén a dokonce i elektrické rušení. Signály GPS jsou k dispozici pouze tehdy, když přijímač může "vidět" satelit, což znamená, že údaje budou chybějící nebo nepřesné mezi vysokými budovami, hustým terénem a pod zemí.
Praktické využití GPS
GPS je dnes v letectví široce využíváno jako zdroj prostorové navigace . Téměř každé dnešní vybudované letadlo je vybaveno jednotkou GPS nainstalovanou jako standardní vybavení.
Obecné letectví, obchodní letectví a komerční letectví nalezly cenné využití pro GPS.
Ze základních navigačních údajů a údajů o poloze na letecké, sledovací a letištní polohy je GPS cenným nástrojem pro letecké účely.
Instalované jednotky GPS mohou být schváleny pro použití v IMC a pro další lety IFR . Přístrojové piloty považují systém GPS za velmi užitečný při udržování situačního povědomí a postupů přiblížení k přístrojům. Ruční jednotky, i když nejsou schváleny pro použití IFR, mohou být užitečnou zálohou pro selhání přístrojů, stejně jako cenný nástroj pro udržení situačního povědomí v každé situaci.
Piloti, kteří létají VFR, také využívají GPS jako navigační nástroj a zálohu k tradičním technikám lodivodů a mrtvých zúčtování.
Všichni piloti ocení data GPS v nouzových situacích, protože databáze jim umožní vyhledat nejbližší letiště, vypočítat čas na cestě, palivo na palubě, čas západu slunce a východ slunce a mnohem více.
FAA v poslední době umožnila postupy WAAS GPS pro přístupy a zavedla nový přesný přístup k pilotům ve formě přístupu lokalizátoru s vertikálním vedením (LPV) . Jedná se o přesný přístup, který umožní, aby byl národní systém vzdušného prostoru mnohem efektivnější a aby v budoucnu pomohl uspokojit potřeby národního systému vzdušného prostoru .