Globālā pozicionēšanas sistēma jeb GPS, kā tas ir pazīstams, ir būtiska mūsdienu aeronavigācijas sastāvdaļa un FAA nākamās programmas nenovērtējama sastāvdaļa.
GPS dati ļauj pilotiem iegūt precīzus trīsdimensiju vai četrkārtīgu atrašanās vietas datus. GPS sistēma izmanto triangulāciju, lai noteiktu gaisa kuģa precīzu atrašanās vietu, kā arī ātrumu, sliežu ceļu, attālumu līdz vai no kontrolpunktiem un laiku.
GPS vēsture
Amerikas Savienoto Valstu armija pirmo reizi izmantoja GPS kā navigācijas rīku 1970. gados. Astoņdesmitajos gados ASV valdība padarīja GPS pieejamu plašai sabiedrībai bez maksas ar vienu nozveju: īpašs režīms, ko sauc par selektīvu pieejamību, varētu mērķtiecīgi samazināt publisko lietotāju GPS precizitāti, rezervējot tikai visprecīzāko GPS versija militāram.
2000. gadā saskaņā ar Clinton administrāciju selektīva pieejamība tika izslēgta, un tā pati informācija, par kuru militārpersona bija guvusi labumu, tika darīta pieejama plašai sabiedrībai.
GPS komponenti
GPS sistēmai ir trīs komponenti: kosmiskais segmentu, kontroles segmentu un lietotāju segmentus.
Kosmosa komponents sastāv no aptuveni 31 GPS satelītiem. Amerikas Savienoto Valstu gaisa spēki ekspluatē šos 31 satelītus, kā arī trīs līdz četrus satelītus, kurus no jauna jāizmanto, ja nepieciešams. Jebkurā brīdī speciāli izstrādātā orbītā darbojas vismaz 24 satelīti, nodrošinot to, ka tajā pašā laikā tiek skatīti vismaz četri satelīti no gandrīz jebkuras vietas uz zemes.
Pilns pārklājums, ko piedāvā satelīti, padara GPS sistēmu par visuzticamāko navigācijas sistēmu mūsdienu aviācijā.
Kontroles segmentu veido vairākas zemes stacijas, ko izmanto, lai interpretētu un pārraidītu satelītu signālus dažādiem uztvērējiem. Zemes stacijām ir galvenā vadības stacija, alternatīva galvenā vadības stacija, 12 zemes antenas un 16 monitoringa stacijas.
GPS sistēmas lietotāju segmentā ir iesaistīti dažādi dažādu nozaru tipu uztvērēji. Nacionālā drošība, lauksaimniecība, kosmoss, ģeodēzija un kartēšana ir GPS ierīču lietotāju gala piemēri. Aviācijā lietotājs parasti ir pilots, kurš gaisa kuģa pilota kabīnē skatās GPS datus.
Kā tas strādā
GPS satelīti orbītā apmēram 12 000 jūdzes virs mums un pabeigt vienu orbitu ik pēc 12 stundām. Tie ir saules enerģija, lido vidējā Zemes orbītā un pārraida radio signālus uz zemes uztvērējiem.
Zemes stacijas izmanto signālus, lai izsekotu un novērotu satelītus, un šīs stacijas nodrošina galveno vadības staciju (MCS) ar datiem. Tad MCS sniedz precīzus datus par atrašanās vietu satelītiem.
Gaisa kuģa uztvērējs saņem laika datus no satelītu "atomu pulksteņiem". Tas salīdzina laiku, kas nepieciešams, lai signāls pārietu no satelīta uz uztvērēju, un aprēķina attālumu, pamatojoties uz šo ļoti precīzo un konkrēto laiku. GPS uztvērēji izmanto triangulāciju - datums no trim satelītiem - lai noteiktu precīzu divdimensiju atrašanās vietu. Ar vismaz četriem skatāmajiem un operatīvajiem satelītiem var iegūt trīsdimensiju atrašanās vietas datus.
GPS kļūdas
Jonosfēras traucējumi: signāls no satelītiem faktiski palēninās, kad tas iet caur Zemes atmosfēru.
GPS tehnoloģija veido šo kļūdu, ņemot vērā vidējo laiku, kas nozīmē, ka kļūda joprojām pastāv, bet tā ir ierobežota.
- Pulksteņa kļūda: GPS uztvērēja pulkstenis var nebūt tik precīzs kā GPS satelīta atomu pulkstenis, radot ļoti nelielu precizitātes problēmu.
- Orbitālās kļūdas: Orbit aprēķini var būt neprecīzi, radot neskaidrības, nosakot satelīta precīzu atrašanās vietu.
- Poziciona kļūda: GPS signāli var atkāpties no ēkām, reljefu un pat elektriskos traucējumus. GPS signāli ir pieejami tikai tad, ja uztvērējs var "redzēt" satelītu, tas nozīmē, ka starp augstām ēkām, blīvu reljefu un pazemē dati nebūs vai nav precīzi.
GPS praktiska izmantošana
GPS tiek plaši izmantota aviācijas nozarē šodien kā apgabala navigācijas avots. Gandrīz katrs šodien būvētais gaisa kuģis ir aprīkots ar GPS ierīci, kas uzstādīta kā standarta aprīkojums.
Vispārējā aviācija, biznesa aviācija un komerciālā aviācija ir atraduši vērtīgus GPS izmantošanas veidus.
No navigācijas un atrašanās vietas pamata datiem līdz gaisa ātruma, izsekošanas un lidostu atrašanās vietām GPS ir dārgs avārijas instruments.
Instalētās GPS vienības var apstiprināt izmantošanai IMC un citos IFR lidojumos . Instrumentu piloti uzskata, ka GPS ir ārkārtīgi noderīga, lai saglabātu situācijas izpratni un lidojošo instrumentu pieejas procedūras. Rokas vienības, kas nav apstiprinātas lietošanai ar IFR, var būt noderīgs instrumentu atteices atbalsts, kā arī vērtīgs instruments situācijas izpratnes saglabāšanai jebkurā situācijā.
Piloti, kas peld ar VFR, arī izmanto GPS kā navigācijas rīku un atbalsta tradicionālo loču pakalpojumu un nekontrolējamo metožu metodes.
Visi piloti var novērtēt GPS datus ārkārtas situācijās, jo datu bāze ļaus viņiem meklēt tuvāko lidostu, aprēķināt laiku pa ceļu, degvielu uz kuģa, saulrieta un saullēkta laiku un daudz un vēl daudz vairāk.
Pavisam nesen FAA ir ļāvusi WAAS GPS procedūrām tuvinājumiem , ieviešot jaunu precīzu pieeju pilotiem, izmantojot Localizer Performance ar vertikālās orientācijas (LPV) pieeju . Šī ir precīza pieeja, kas ļaus nacionālajai gaisa telpas sistēmai kļūt daudz efektīvākai un palīdzēs nākotnē apmierināt nacionālās gaisa telpas sistēmas vajadzības.