Global Positioning System (GPS) pre pilotov

Globálny systém určovania polohy (GPS), ako je všeobecne známe, je dôležitým komponentom modernej leteckej navigácie a neoceniteľnou súčasťou programu NextAen spoločnosti FAA.

GPS dáta umožňujú pilotom získať presné trojrozmerné alebo štvordimenzionálne údaje o polohe. Systém GPS používa trianguláciu na určenie presného umiestnenia lietadla, ako aj rýchlosti, trate, vzdialenosti do alebo z kontrolných bodov a času.

História GPS

Armáda Spojených štátov používala GPS ako navigačný nástroj v 70-tych rokoch. V osemdesiatych rokoch minulého storočia americká vláda sprístupnila GPS širokej verejnosti bezplatne s jedným úlovkom: špeciálny režim, nazvaný selektívna dostupnosť, by umožnil cielene znížiť presnosť GPS pre verejných používateľov a vyhradil si iba tie najpresnejšie verzia GPS pre armádu.

V roku 2000 bola v rámci Clintonovej administratívy vypnutá selektívna dostupnosť a široká verejnosť mala k dispozícii rovnakú presnosť, akú mala armáda.

Komponenty GPS

Systém GPS má tri zložky: priestorový segment, riadiaci segment a užívateľské segmenty.

Priestorová zložka sa skladá z približne 31 satelitov GPS. Letectvo Spojených štátov prevádzkuje týchto 31 satelitov, plus tri až štyri vyradené satelity, ktoré môžu byť v prípade potreby znovu aktivované. V ktoromkoľvek danom okamihu je na špeciálne navrhnutej dráhe v prevádzke aspoň 24 satelitov, ktoré zabezpečujú, že aspoň štyri satelity sú v dohľade súčasne z takmer akéhokoľvek bodu na Zemi. Úplné pokrytie, ktoré ponúkajú satelity, robí z GPS systému najspoľahlivejší navigačný systém v modernom letectve.

Riadiaci segment je tvorený radom pozemných staníc používaných na interpretáciu a prenos satelitných signálov do rôznych prijímačov. Pozemné stanice zahŕňajú hlavnú riadiacu stanicu, alternatívnu riadiacu stanicu, 12 pozemných antén a 16 monitorovacích staníc.

Užívateľský segment systému GPS zahŕňa rôzne prijímače zo všetkých typov priemyselných odvetví. Národná bezpečnosť, poľnohospodárstvo, vesmír, prieskum a mapovanie sú príkladmi koncových používateľov v systéme GPS. V letectve je užívateľ spravidla pilot, ktorý zobrazuje GPS údaje na displeji v kokpite lietadla.

Ako to funguje

Satelity GPS obiehajú okolo 12 000 míľ nad nami a dokončujú jednu obežnú dráhu každých 12 hodín. Sú solárne, lietajú v strednej orbite Zeme a prenášajú rádiové signály do prijímačov na zemi.

Pozemné stanice používajú signály na sledovanie a monitorovanie satelitov a tieto stanice poskytujú riadiacej stanici (MCS) údaje. MCS potom poskytuje presné údaje o polohe satelitom.

Prijímač v lietadle prijíma časové údaje z atómových hodín satelitov. Porovnáva čas potrebný na prechod signálu od satelitu k prijímaču a vypočítava vzdialenosť na základe tohto veľmi presného a špecifického času. GPS prijímače používajú trianguláciu - dátum od troch satelitov - na určenie presného dvojrozmerného umiestnenia. Pri pohľade na najmenej štyri satelity a funkčné možno získať trojrozmerné údaje o polohe.

Chyby GPS

Interferencia ionosféry: signál zo satelitov v skutočnosti spomaľuje, keď prechádza atmosférou Zeme. Technológia GPS zodpovedá za túto chybu tým, že berie priemerný čas, čo znamená, že chyba stále existuje, ale je obmedzená.

• Chyba hodín: Hodiny na prijímači GPS nemusia byť také presné ako atómové hodiny na satelite GPS, čo spôsobuje veľmi mierny problém s presnosťou.
• Orbitálna chyba: Orbit výpočty môžu byť nepresné, čo spôsobuje nejednoznačnosť pri určovaní presnej polohy satelitu.
• Chyba polohy: GPS signály sa môžu odraziť od budov, terénu a dokonca môže dôjsť k elektrickému rušeniu. Signály GPS sú k dispozícii iba vtedy, keď prijímač "vidí" satelit, čo znamená, že údaje budú chýbať alebo sú nepresné medzi vysokými budovami, hustým terénom a podzemím.

Praktické využitie GPS

GPS je dnes široko používaný v letectve ako zdroj navigácie v priestore. Takmer každé lietadlo postavené dnes prichádza s GPS jednotkou nainštalovanou ako štandardné vybavenie. Všeobecné letectvo, obchodné letectvo a komerčné letectvo našli cenné využitie pre GPS.

Od základných navigačných a polohových údajov po vzdušnú rýchlosť, sledovanie a umiestnenie na letisku je GPS cenným nástrojom pre letcov.

Inštalované GPS jednotky môžu byť schválené pre použitie v IMC a pre iné lety IFR. Piloti nástrojov nájdu GPS, aby boli veľmi nápomocní pri udržiavaní situačného povedomia a postupov priblíženia lietajúcich prístrojov. Ručné zariadenia, aj keď nie sú schválené na používanie IFR, môžu byť užitočnou náhradou za zlyhania prístrojov, ako aj cenným nástrojom na udržiavanie situačnej informovanosti v akejkoľvek situácii.

Piloti lietajúci VFR tiež používajú GPS ako navigačný nástroj a záložný postup k tradičným technikám pilotáže a smrti.

Všetci piloti dokážu oceniť údaje GPS v núdzových situáciách, pretože databáza im umožní vyhľadať najbližšie letisko, vypočítať čas na trase, palivo na palube, čas západu slnka a východu slnka a oveľa, oveľa viac.

Najnovšie, FAA umožnila WAAS GPS postupy pre prístupy, zavádzanie nového presného prístupu k pilotom vo forme Localizer Performance s vertikálnym navádzaním (LPV) prístup. 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.