מערכת מיקום גלובלית (GPS) עבור טייסים

מערכת המיקום הגלובלית, או GPS כפי שהיא ידועה, היא מרכיב חיוני ניווט האוויר המודרני, וכן מרכיב רב ערך של תוכנית NextGen של FAA.

נתוני GPS מאפשרים לטייסים לקבל נתוני מיקום תלת ממדיים מדויקים או ארבעה ממדים. מערכת ה- GPS משתמשת משולש כדי לקבוע את המיקום המדויק של המטוס, כמו גם מהירות, מסלול, מרחק אל או מהמחסומים, ואת הזמן.

היסטוריה של GPS

צבא ארצות הברית השתמשו לראשונה GPS ככלי ניווט בשנות ה -70. בשנות ה -80, ממשלת ארה"ב הפכה את ה- GPS לזמין לציבור הרחב, ללא תשלום, בתפיסה אחת: מצב מיוחד, הנקרא Selective Availability, יאפשר לצמצם באופן מדויק את הדיוק של ה- GPS עבור משתמשים ציבוריים, הגרסה של GPS עבור הצבא.

ב -2000, תחת ממשל קלינטון, הופסקה הזמינות הסלקטיבית, ואותו דיוק שהצבא נהנה ממנו הועמד לרשות הציבור הרחב.

רכיבי GPS

מערכת ה- GPS כוללת שלושה מרכיבים: מקטע החלל, מקטע הבקרה וקטעי המשתמשים.

רכיב החלל מורכב מ 31 לווייני GPS. חיל האוויר של ארצות הברית מפעיל את 31 הלוויינים הללו, בתוספת שלושה עד ארבעה לוויינים שהוצאו משימוש, וניתן להפעילו מחדש אם יש צורך בכך. בכל רגע נתון, לפחות 24 לוויינים מופעלים במסלול מתוכנן במיוחד, ומבטיחים כי לפחות ארבעה לוויינים נמצאים בו זמנית מכל נקודה כמעט על פני כדור הארץ. את הכיסוי המלא כי מציעים לוויינים עושה את מערכת ה- GPS מערכת ניווט אמין ביותר בתעופה המודרנית.

מגזר הבקרה מורכב משורה של תחנות קרקעיות המשמשות לפרש ולמסור אותות לוויין למקלטים שונים. תחנות קרקע כוללות תחנת שליטה ראשית, תחנת בקרה ראשית חלופית, 12 אנטנות קרקע ו ​​-16 תחנות ניטור.

פלח המשתמש של מערכת ה- GPS כוללת מקלטים שונים מכל הסוגים השונים של תעשיות. ביטחון לאומי, חקלאות, חלל, מדידות ומיפוי הם דוגמאות של משתמשי קצה במערכת ה- GPS. בתחום התעופה, המשתמש הוא בדרך כלל הטייס, אשר רואה נתוני GPS בתצוגה של תא הטיס של המטוס.

איך זה עובד

GPS לוויינים מסלול על 12,000 ק"מ מעלינו, ולהשלים מסלול אחד כל 12 שעות. הם מופעל על ידי השמש, לטוס במסלול כדור הארץ בינוני ולהעביר אותות רדיו למקלט על הקרקע.

תחנות קרקע משתמשות באותות כדי לעקוב אחר לוויינים ולפקח עליהם, ותחנות אלה מספקות את תחנת הבקרה הראשית (MCS) עם נתונים. לאחר מכן ה- MCS מספק נתוני מיקום מדויקים ללוויינים.

המקלט במטוס מקבל נתוני זמן משעון האטום של הלוויינים. זה משווה את הזמן שנדרש עבור האות לעבור מן הלוויין אל המקלט, ומחשב המרחק מבוסס על זמן מדויק מאוד ספציפי. מקלטי GPS להשתמש triangulation - תאריך מ בשלושה לוויינים - כדי לקבוע מיקום דו מימדי מדויק. עם לפחות ארבעה לוויינים להציג מבצעית, נתונים ממדי תלת ממדי ניתן להשיג.

שגיאות GPS

הפרעות יונוספרה: האות מן הלוויינים למעשה מאט כאשר הוא עובר דרך האטמוספרה של כדור הארץ. טכנולוגיית ה- GPS חשבונות עבור שגיאה זו על ידי לקיחת זמן ממוצע, כלומר את השגיאה עדיין קיים אבל הוא מוגבל.

• שגיאת שעון: השעון על מקלט ה- GPS עשוי להיות לא מדויק כמו שעון אטומי על הלוויין GPS, יצירת בעיה דיוק קל מאוד.
• שגיאה אורביטלית: חישובי אורביט יכולים להיות לא מדויקים, מה שגורם לעמימות בקביעת המיקום המדויק של הלוויין.
• שגיאת מיקום: אותות GPS יכולים להקפיץ את המבנים, השטח, ואפילו הפרעה חשמלית יכולה להתרחש. אותות GPS זמינים רק כאשר המקלט יכול "לראות" את הלוויין, כלומר הנתונים יהיו חסרים או לא מדויקים בין בניינים גבוהים, שטח צפוף, ומחתרת.

שימוש מעשי ב- GPS

GPS הוא בשימוש נרחב בתעופה כיום כמקור ניווט האזור. כמעט כל מטוס שנבנה היום מגיע עם יחידת GPS מותקן כמו ציוד סטנדרטי. תעופה כללית, תעופה עסקית ותעופה מסחרית מצאו כולם שימושים יקרי ערך עבור GPS.

מ ניווט בסיסי נתוני המיקום על מהירות אוויר, מעקב אחר מיקום התעופה, GPS הוא כלי יקר עבור טייסים.

ניתן להתקין יחידות GPS מותקנות לשימוש ב- IMC ובטיסות IFR אחרות. טייסים מכשיר למצוא GPS כדי להיות מאוד מועיל בשמירה על מודעות מצבית ועל טיסה כלי גישה נהלים. יחידות כף יד, בעוד שאינן מאושרות לשימוש ב- IFR, יכולות להיות גיבוי מועיל לכישלונות מכשירים, וכן כלי חשוב לשמירה על מודעות מצבית בכל מצב.

טייסים מעופפים VFR גם להשתמש ב- GPS ככלי ניווט גיבוי לגבולות המסורתיים ושיטות חישוב מת.

כל הטייסים יכולים להעריך נתונים GPS במצבי חירום, כמו מסד הנתונים יאפשר להם לחפש את שדה התעופה הקרוב ביותר, לחשב זמן בדרך, דלק על הסיפון, זמן שקיעה וזריחה, ועוד הרבה, הרבה יותר.

לאחרונה, ה- FAA אפשרה נהלים WAAS GPS עבור גישות, מציגה גישה דיוק חדש לטייסים בצורה של ביצועי Localizer עם הדרכה אנכית (LPV) גישה. זוהי גישה מדויקת שתאפשר למערכת המרחב האווירי הלאומי להיות הרבה יותר יעילה ולסייע בהיענות לצרכים של מערכת המרחב האווירי הלאומי בעתיד.