Global Positioning System (GPS) til piloter

Det globale positionssystem, eller GPS som det er almindeligt kendt, er en vigtig komponent til moderne flynavigation og en uvurderlig del af FAAs NextGen-program.

GPS-data giver piloter mulighed for at opnå præcise tredimensionale eller firedimensionelle positionsdata. GPS-systemet bruger triangulering til at bestemme et flys nøjagtige placering, samt hastighed, spor, afstand til eller fra kontrolpunkter og tid.

Historie af GPS

De amerikanske militær brugte først GPS som et navigationsværktøj i 1970'erne. I 1980'erne lavede den amerikanske regering gratis GPS til rådighed for offentligheden med en fangst: En speciel tilstand, kaldet Selective Availability, ville muligvis forsætligt reducere GPS-nøjagtigheden for offentlige brugere, idet man kun forbeholdt de mest præcise version af GPS til militæret.

I 2000 blev den selektive tilgængelighed under Clinton-administration slukket, og den samme nøjagtighed, som militæret havde haft gavn af, blev stillet til rådighed for offentligheden.

GPS komponenter

GPS-systemet har tre komponenter: Rumsegmentet, Kontrolsegmentet og Brugersegmenterne.

Rumkomponenten består af ca. 31 GPS-satellitter. United States Air Force driver disse 31 satellitter plus tre til fire nedlukne satellitter, der kan reaktiveres, hvis det er nødvendigt. På et hvilket som helst tidspunkt opererer mindst 24 satellitter i et specielt designet kredsløb, der sikrer, at mindst fire satellitter ses samtidig fra næsten ethvert punkt på jorden. Den komplette dækning, som satellitter tilbyder, gør GPS-systemet til det mest pålidelige navigationssystem i moderne luftfart.

Kontrolsegmentet består af en række jordstationer, der bruges til at fortolke og relæ satellitsignaler til forskellige modtagere. Jordstationer omfatter en master kontrolstation, en alternativ master kontrolstation, 12 jord antenner og 16 overvågningsstationer.

Brugersegmentet i GPS-systemet involverer forskellige modtagere fra alle forskellige typer industrier. National sikkerhed, landbrug, rum, opmåling og kortlægning er alle eksempler på slutbrugere i GPS-systemet. I luftfarten er brugeren typisk pilot, der ser GPS-data ud på displayet i flyets cockpit.

Hvordan det virker

GPS-satellitter kredser omkring 12.000 miles over os og fuldfører en omgang hver 12. time. De er soldrevne, flyver i medium jordbane og sender radiosignaler til modtagere på jorden.

Jordstationer bruger signalerne til at spore og overvåge satellitter, og disse stationer leverer data til master kontrolstationen (MCS). MCS'en giver derefter præcise positionsdata til satellitterne.

Modtageren i et fly modtager tidsdata fra satellitternes atomur. Det sammenligner den tid det tager for signalet at gå fra satellitten til modtageren, og beregner afstand baseret på den meget præcise og specifikke tid. GPS-modtagere bruger triangulering - dato fra tre satellitter - for at bestemme en præcis todimensionel placering. Med mindst fire satellitter i opfattelse og operation kan der opnås tredimensionelle lokaliseringsdata.

GPS fejl

Ionosfæren interferens: signalet fra satellitterne falder faktisk ned, da det passerer gennem Jordens atmosfære. GPS-teknologien tegner sig for denne fejl ved at tage en gennemsnitlig tid, hvilket betyder, at fejlen stadig eksisterer, men er begrænset.

• Urfejl: Uret på GPS-modtageren er muligvis ikke lige så præcis som atomuret på GPS-satellitten, hvilket skaber et meget lille nøjagtighedsproblem.
• Orbitalfejl: Orbit-beregninger kan være unøjagtige, hvilket giver tvetydighed ved bestemmelsen af ​​satellits nøjagtige placering.
• Position fejl: GPS signaler kan hoppe ud af bygninger, terræn, og selv elektrisk interferens kan forekomme. GPS-signaler er kun tilgængelige, når modtageren kan "se" satellitten, hvilket betyder, at dataene mangler eller er unøjagtige blandt høje bygninger, tæt terræn og underjordisk.

Praktisk brug af GPS

GPS er meget udbredt i luftfart i dag som en kilde til områdesnavigation. Næsten alle fly bygget i dag leveres med en GPS-enhed installeret som standardudstyr. Generel luftfart, forretningsflyvning og kommerciel luftfart har alle fundet værdifulde anvendelser til GPS.

Fra grundlæggende navigations- og positionsdata til flyve-, sporings- og lufthavnssteder er GPS et dyrebart redskab til flyvere.

Installerede GPS-enheder kan godkendes til brug i IMC og for andre IFR-flyvninger. Instrumentpiloter finder GPS for at være yderst hjælpsomme til at opretholde situationsbevidsthed og flyveinstrumenttilgang. Håndholdte enheder, der ikke er godkendt til IFR-brug, kan være en nyttig sikkerhedskopiering af instrumentfejl, samt et værdifuldt værktøj til at opretholde situationsbevidsthed i enhver situation.

Piloter, der flyver VFR, bruger også GPS som navigationsværktøj og back-up til traditionel lodning og døde beregningsteknikker.

Alle piloter kan sætte pris på GPS-data i nødsituationer, da databasen giver dem mulighed for at søge efter den nærmeste lufthavn, beregne tid på vej, brændstof om bord, tidspunkt for solnedgang og solopgang og meget meget mere.

Senest har FAA aktiveret WAAS GPS-procedurer for tilgange, og introducerer en ny præcis tilgang til piloter i form af en Localizer Performance med Lodical Guidance (LPV) tilgang. Dette er en præcis tilgang, der gør det nationale luftrumssystem mere effektivt og hjælper med at imødekomme det nationale luftrumssystems behov i fremtiden.