Globálny systém určovania polohy alebo GPS, ako je všeobecne známe, je dôležitou súčasťou modernej leteckej navigácie a neoceniteľnou súčasťou programu NextGen spoločnosti FAA.
Dáta GPS umožňujú pilotom získať presné trojrozmerné alebo štvordimenzionálne údaje o polohe. Systém GPS používa trianguláciu na určenie presnej polohy lietadla, ako aj rýchlosť, trať, vzdialenosť od alebo od kontrolných bodov a čas.
História GPS
Vojenská armáda Spojených štátov prvýkrát používala GPS ako navigačný nástroj v sedemdesiatych rokoch. V 80. rokoch minulého storočia vláda USA bezplatne sprístupnila systém GPS širokej verejnosti s jedným úlovkom: Špeciálny režim nazvaný Selektívna dostupnosť by umožnil účelne znížiť presnosť GPS pre verejných užívateľov a vyhradiť len tie najpresnejšie verzia GPS pre armádu.
V roku 2000 v rámci Clintonovej administratívy bola selektívna dostupnosť vypnutá a rovnaká presnosť, akú využívala armáda, bola sprístupnená širokej verejnosti.
GPS komponenty
Systém GPS má tri zložky: časť segmentu, riadiaci segment a používateľské segmenty.
Vesmírna zložka pozostáva z približne 31 satelitov GPS. Spojené letectvo USA prevádzkuje týchto 31 satelitov a tri až štyri vyraďované satelity, ktoré môžu byť v prípade potreby opätovne aktivované. V každom okamihu je v špeciálne navrhovanej obežnej dráhe v prevádzke najmenej 24 družíc, pričom sa zabezpečuje, aby sa aspoň takmer štyri satelity pozerali súčasne takmer z akéhokoľvek miesta na zemi.
Celé pokrytie, ktoré ponúkajú satelity, robí systém GPS najspoľahlivejším navigačným systémom v modernej leteckej doprave.
Riadiaci segment sa skladá zo série pozemných staníc, ktoré sa používajú na interpretáciu a prenos satelitných signálov do rôznych prijímačov. Pozemné stanice obsahujú hlavnú riadiacu stanicu, alternatívnu riadiacu stanicu, 12 pozemných antén a 16 monitorovacích staníc.
Segment používateľov systému GPS zahŕňa rôzne prijímače zo všetkých rôznych typov odvetví. Národná bezpečnosť, poľnohospodárstvo, vesmír, prieskum a mapovanie sú príklady koncových užívateľov v systéme GPS. V letectve je užívateľ typicky pilot, ktorý zobrazuje údaje GPS zobrazené v kokpite lietadla.
Ako to funguje
Satelity GPS obiehajú okolo 12 000 míľ nad nami a dokončia jednu obežnú dráhu každých 12 hodín. Sú poháňané solárnou energiou, lietajú v strednej obežnej dráhe Zeme a prenášajú rádiové signály na prijímače na zemi.
Pozemné stanice používajú signály na sledovanie a monitorovanie satelitov a tieto stanice poskytujú riadiacu stanicu (MCS) s údajmi. MCS potom poskytuje satelitom presné údaje o polohe.
Prijímač v lietadle prijíma časové údaje z atómových hodín satelitov. Porovnáva čas potrebný na to, aby signál prešiel zo satelitu k prijímaču a vypočíta vzdialenosť na základe veľmi presného a špecifického času. Prijímače GPS používajú trianguláciu - dátum z troch satelitov - na určenie presnej dvojrozmernej polohy. S minimálne štyrmi družicami so zreteľom a funkčnosťou je možné získať trojrozmerné údaje o polohe.
Chyby GPS
Ionosferické rušenie: signál zo satelitov skutočne spomaľuje pri prechode zemskou atmosférou.
Technológia GPS účtuje túto chybu tým, že berie priemerný čas, čo znamená, že chyba stále existuje, ale je obmedzená.
- Chyba hodín: Hodiny na prijímači GPS nemusia byť tak presné ako atómové hodiny na družici GPS, čo spôsobuje veľmi malý problém s presnosťou.
- Orbitálna chyba: výpočty na orbitoch môžu byť nepresné, čo spôsobuje nejednoznačnosť pri určení presnej polohy satelitu.
- Chyba polohy: signály GPS môžu odraziť budovy, terén a dokonca aj elektrické rušenie. Signály GPS sú k dispozícii len vtedy, keď prijímač môže vidieť satelit, čo znamená, že údaje budú chýbať alebo nepresné medzi vysokými budovami, hustým terénom a podzemím.
Praktické používanie GPS
GPS je v leteckej doprave dnes široko používaným zdrojom navigácie v oblasti . Takmer každé postavené lietadlo je vybavené jednotkou GPS inštalovanou ako štandardné vybavenie.
Všeobecná letecká doprava, obchodná letecká doprava a komerčná letecká doprava našli cenné využitie pre GPS.
Zo základných navigačných a pozíciových údajov na rýchlosť, sledovanie a letiská je GPS veľmi cenným nástrojom pre leteckých dopravcov.
Nainštalované jednotky GPS môžu byť schválené na použitie v IMC a pre iné lety IFR . Piloti nástrojov považujú systém GPS za mimoriadne užitočný pri udržiavaní situačného povedomia a postupov pri približovaní sa k lietadlu. Ručné jednotky, aj keď nie sú schválené na použitie IFR, môžu byť užitočnou záťažou pre zlyhanie prístrojov, ako aj cenným nástrojom na udržiavanie situačného povedomia v každej situácii.
Piloti lietajúci VFR tiež používajú GPS ako navigačný nástroj a zálohovanie tradičných technik lodivodov a mŕtvych zúčtovaní.
Všetci piloti ocenia údaje GPS v núdzových situáciách, pretože databáza im umožní vyhľadávať najbližšie letisko, vypočítať čas na ceste, palivo na palube, čas západu slnka a východ slnka a veľa, oveľa viac.
V poslednej dobe FAA umožnila WAAS GPS postupy pre prístupy a zaviedla nový presný prístup k pilotom vo forme prístupu lokalizátora s vertikálnym smerovaním (LPV) . Ide o presný prístup, ktorý umožní, aby sa národný systém vzdušného priestoru stal oveľa efektívnejším a pomohol v budúcnosti uspokojiť potreby národného systému vzdušného priestoru .