Pilotlar için Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)

Küresel konumlandırma sistemi veya yaygın olarak bilinen GPS, modern hava navigasyonunun hayati bir bileşeni ve FAA'nın NextGen programının çok değerli bir bileşenidir.

GPS verisi pilotların kesin üç boyutlu veya dört boyutlu konum verisi elde etmesini sağlar. GPS sistemi, uçağın kesin konumunu, ayrıca hız, iz, kontrol noktalarına veya kontrol noktalarına ve zamanına olan mesafesini belirlemek için üçgenlemeyi kullanır.

GPS'in Tarihçesi

Birleşik Devletler ordusu ilk olarak GPS’i 1970’lerde bir navigasyon aracı olarak kullandı. 1980'lerde, ABD hükümeti GPS'i halka ücretsiz olarak tek bir yakalama ile genel olarak erişilebilir hale getirdi: Seçici Kullanılabilirlik adı verilen özel bir mod, genel kullanıcılar için GPS'in kesinliğini en aza indirgeyerek, kesin olarak azaltmak için mümkün olacaktı. askeriye için GPS versiyonu.

2000 yılında, Clinton yönetimi altında, seçici mevcudiyet kapatıldı ve ordunun fayda sağladığı aynı doğruluk kamuoyuna sağlandı.

GPS Bileşenleri

GPS sisteminin üç bileşeni vardır: Boşluk segmenti, kontrol segmenti ve kullanıcı segmentleri.

Uzay bileşeni yaklaşık 31 GPS uydudan oluşur. Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri bu 31 uyduyu, ayrıca gerekirse yeniden etkinleştirilebilecek üç ila dört hizmet dışı uyduyu işletiyor. Herhangi bir anda, özel olarak tasarlanmış bir yörüngede en az 24 uydu çalışır, bu sayede en az dört uydu aynı anda dünyanın herhangi bir noktasından aynı anda görülür. Uyduların sunduğu kapsama alanı, GPS sistemini modern havacılıkta en güvenilir navigasyon sistemi yapıyor.

Kontrol bölümü, uydu sinyallerini çeşitli alıcılara çevirmek ve iletmek için kullanılan bir dizi yer istasyonundan oluşur. Yer istasyonları arasında bir ana kontrol istasyonu, alternatif bir ana kontrol istasyonu, 12 yer anteni ve 16 izleme istasyonu bulunur.

GPS sisteminin kullanıcı segmenti, farklı endüstrilerden gelen çeşitli alıcıları içerir. Ulusal güvenlik, tarım, alan, ölçme ve haritalama, GPS sistemindeki son kullanıcıların örnekleridir. Havacılıkta, kullanıcı tipik olarak pilot olup, GPS verilerini uçağın kokpitinde ekranda görüntülemektedir.

Nasıl çalışır

GPS uyduları üzerimizdeki yaklaşık 12.000 mil yörüngede ve her 12 saatte bir yörüngeyi tamamlıyor. Güneş enerjilidirler, orta Dünya yörüngesinde uçarlar ve yerdeki alıcılara radyo sinyalleri iletirler.

Yer istasyonları, uyduları izlemek ve izlemek için sinyalleri kullanır ve bu istasyonlar ana kontrol istasyonuna (MCS) veri sağlar. MCS daha sonra uydulara kesin konum verileri sağlar.

Bir uçaktaki alıcı, uyduların atomik saatlerinden zaman verilerini alır. Sinyalin uydudan alıcıya gitmesi için geçen süreyi karşılaştırır ve bu çok kesin ve spesifik zamana dayanarak mesafeyi hesaplar. GPS alıcıları kesin bir iki boyutlu konum belirlemek için - üç uydudan gelen tarihi belirleme kullanır. Görüş ve operasyon açısından en az dört uydu ile üç boyutlu konum verileri elde edilebilir.

GPS Hataları

İyonosfer karışması: Uydulardan gelen sinyal Dünya atmosferinden geçerken aslında yavaşlar. GPS teknolojisi ortalama olarak zaman alarak bu hatayı hesaba katar; bu, hatanın hala var olduğu ancak sınırlı olduğu anlamına gelir.

• Saat hatası: GPS alıcısındaki saat, GPS uydusundaki atomik saat kadar hassas olmayabilir, bu da çok küçük bir doğruluk problemi oluşturur.
• Yörünge hatası: Yörünge hesaplamaları yanlış olabilir ve uydunun tam yerini belirlemede belirsizliğe neden olabilir.
• Konum hatası: GPS sinyalleri binalardan, araziden ve hatta elektriksel parazitten düşebilir. GPS sinyalleri yalnızca alıcı uyduyu "görebiliyorsa" kullanılabilir; bu da verilerin yüksek binalar, yoğun arazi ve yer altı arasında eksik veya yanlış olacağı anlamına gelir.

GPS'in Pratik Kullanımı

GPS bugün havacılıkta bir alan navigasyonu kaynağı olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bugün inşa edilen hemen hemen her uçak standart donanım olarak monte edilmiş bir GPS ünitesi ile birlikte gelir. Genel havacılık, iş havacılığı ve ticari havacılık, GPS için değerli kullanım alanları bulmuştur.

Temel navigasyon ve konum verilerinden hava hızına, izleme ve havaalanı konumlarına kadar GPS, havacılar için değerli bir araçtır.

Kurulu GPS üniteleri IMC'de ve diğer IFR uçuşlarında kullanım için onaylanabilir. Araç pilotları, GPS'in durumsal farkındalığı ve uçan araç yaklaşımı prosedürlerini sürdürmede son derece yardımcı olduğunu düşünüyor. El tipi üniteler, IFR kullanımı için onaylanmamış olsalar da, her durumda durumsal farkındalığı korumak için değerli bir araç olmasının yanı sıra, cihaz arızalarında da yardımcı olabilirler.

VFR'yi uçan pilotlar aynı zamanda bir navigasyon aracı olarak GPS'i ve geleneksel pilot çekim ve ölü hesaplaşma tekniklerine destek verir.

Tüm pilotlar, acil durumlarda GPS verilerini değerlendirebilir, çünkü veritabanı en yakın havalimanını aramalarını, rotadaki süreyi, uçaktaki yakıtı, gün batımı ve güneşin doğuşunu ve çok daha fazlasını hesaplamasını sağlar.

Son zamanlarda, FAA, WAAS GPS prosedürlerini yaklaşımlar için etkinleştirmiş ve pilotlara Dikey Yönlendirme (LPV) yaklaşımıyla Yerelleştirici Performansı şeklinde yeni bir hassasiyet yaklaşımı getirmiştir. Bu, ulusal hava sahası sisteminin daha verimli hale gelmesini ve gelecekte ulusal hava sahası sisteminin ihtiyaçlarının karşılanmasına yardımcı olacak hassas bir yaklaşımdır.