Жаһандық позициялау жүйесі немесе GPS кеңінен танымал болғандықтан, қазіргі заманғы аэронавигацияның маңызды бөлігі және FAA NextGen бағдарламасының құнды құрамдас бөлігі.
GPS деректері пилоттарды нақты үш өлшемді немесе төрт өлшемді орналасу деректерін алуға мүмкіндік береді. GPS жүйесі әуе кемесінің нақты орналасқан жерін, сондай-ақ жылдамдықты, жолды, бақылау нүктелеріне дейінгі арақашықтықты және уақытты анықтау үшін триангуляцияны пайдаланады.
GPS тарихы
Құрама Штаттардың әскері 1970-ші жылдары GPS-ді навигациялық құралы ретінде қолданды. 80-ші жылдары АҚШ үкіметі GPS-ке жалпыға қолжетімді, тегін, біреуі қолжетімді етіп жасады: Селективті Қолжетімділік деп аталатын арнайы режим GPS-нің дәлдігін мақсатты түрде азайтуға мүмкіндік береді, бұл тек ең дәл GPS нұсқасы әскерге арналған.
2000 жылы Клинтон әкімшілігінің астында таңдаулы қолжетімділік өшірілді, сол себепті әскердің пайдасы дәл осы халыққа таратылды.
GPS компоненттері
GPS жүйесінің үш компоненті бар: ғарыштық сегмент, басқару сегменті және пайдаланушы сегменттері.
Ғарыштық компонент шамамен 31 GPS спутнигінен тұрады. Америка Құрама Штаттарының Әуе күштері осы 31 спутникті, қажет болған жағдайда қайтадан пайдалануға болатын үш-төрт қолданыстағы спутниктерді пайдаланады. Кез-келген уақытта кем дегенде төрт жерсерік бір мезгілде жердегі кез-келген нүктеден қарайтын арнайы орбитада 24 кем емес спутник жұмыс істейді.
Сателлиттер ұсынатын толық қамту GPS жүйесін заманауи авиациядағы ең сенімді навигациялық жүйе етеді.
Басқару сегменті әртүрлі қабылдағыштарға спутниктік сигналдарды түсіндіру және тарату үшін пайдаланылатын жердегі станциялар сериясынан тұрады. Жер станцияларында басты басқару станциясы, балама магистралды басқару станциясы, 12 жер үсті антеннасы және 16 бақылау станциясы бар.
GPS жүйесінің пайдаланушылық сегменті түрлі салалардың әртүрлі типтерінен түрлі қабылдағыштарды қамтиды. Ұлттық қауіпсіздікті, ауыл шаруашылығын, ғарышты, геодезия және картографиялау GPS жүйесінің соңғы пайдаланушылары болып табылады. Авиацияда пайдаланушы әдетте әуе кемесінің кокпитінде көрсетілетін GPS деректерін көретін ұшқыш болып табылады.
Бұл қалай жұмыс істейді
GPS спутниктері 12000 мильден асатын орбитаға айналады және әр 12 сағат сайын бір орбитаны аяқтайды. Олар күн сәулесімен жұмыс істейді, орта Жердің орбитасында ұшып, жерге қабылдағыштарға радио сигналдарын жібереді.
Жердегі станциялар спутниктерді бақылау және бақылау үшін сигналдарды пайдаланады, бұл станциялар деректерді басқарумен негізгі басқару станциясын (MCS) береді. Содан кейін MCS спутниктерге нақты орналасу деректерін береді.
Ұшақта ресивер спутниктердің атом сағаттарынан алынған уақыт деректерін алады. Ол сигналды спутниктен ресиверге бару уақытын салыстырады және осы дәл және нақты уақытқа негізделген қашықтықты есептейді. GPS қабылдағыштары триангуляцияны пайдаланады - үш спутниктен бастап - нақты екі өлшемді орналасуды анықтау. Кем дегенде төрт спутниктің көзқарасымен және пайдалануымен үшөлшемді орналасу деректерін алуға болады.
GPS қателері
Ионосфераның кедергісі: Жердің атмосферасынан өтетін жер серігі сигналы шынымен баяулайды.
GPS технологиясы бұл қателікті орта уақытты қабылдау арқылы есептейді, яғни қате әлі бар, бірақ шектеулі.
- Сағат қатесі: GPS қабылдағыштағы сағат GPS спутнигіндегі атом сағаты сияқты дәл болмауы мүмкін, бұл өте нашар дәлдік проблемасын тудырады.
- Орбитальды қате: Орбита есептегіштері спутниктің дәл орналасуын анықтаған кезде анықталмаған болуы мүмкін.
- Орналасу қатесі: GPS сигналдары ғимараттарды, жерді өшіре алады, тіпті электр кедергісін тудыруы мүмкін. GPS сигналдары ресивер спутникті «көре» алатын кезде ғана қол жетімді болады, яғни деректер биік ғимараттарда, тығыз жерлерде және жер астыда жоғалып кетеді немесе дәл болмайды.
GPS-ті практикалық пайдалану
GPS қазіргі уақытта авиацияда аймақтық навигация көзі ретінде кеңінен қолданылады. Бүгінде салынған әрбір дерлік ұшақ стандартты жабдық ретінде орнатылған GPS бірлігі арқылы келеді.
Жалпы авиация, іскерлік авиация және коммерциялық авиация GPS-тің құнды пайдалануларын тапты.
Негізгі навигация мен позиция деректерінен әуе қозғалысына, қадағалауға және әуежайдың орналасу орындарына дейін GPS - бұл авиабағылар үшін бағалы құрал.
Орнатылған GPS бірліктерін IMC және басқа IFR рейстерінде пайдалануға рұқсат етіледі . Аспапты ұшқыштар GPS-ті ситуациялық хабардарлықты және аспаптық құралдарды жақындату рәсімдерін қолдауда өте пайдалы деп санайды. IFR пайдалану үшін бекітілмеген болса, қолмен жұмыс жасайтын құрылғылар аспаптың сәтсіздіктеріне пайдалы болуы мүмкін, сондай-ақ кез-келген жағдайда жағдайлық хабардарлықты сақтаудың маңызды құралы болуы мүмкін.
VFR ұшатын ұшқыштар GPS-ті навигация құралы ретінде пайдаланады және дәстүрлі пилотаж және өлі есептеу әдістеріне қолдау көрсетеді.
Барлық ұшқыштар GPS деректерін төтенше жағдайда бағалай алады, себебі деректер базасы жақын әуежайларды іздейді, маршрут бойынша уақытты есептейді, бортта жанармайды есептейді, күн батуы мен күн шыққан уақытты және тағы басқаларын береді.
Соңғы уақытта FAA WAAS GPS процедураларын оңтайландыруға мүмкіндік берді, осылайша, тікұшақ басқару (LPV) тәсілімен Жергілікті нәтиже түрінде пилоттарды жаңа әдіспен енгізуді ұсынды. Бұл ұлттық әуе кеңістігі жүйесінің әлдеқайда тиімді болуына және болашақта ұлттық әуе кеңістігі жүйесінің қажеттіліктерін қанағаттандыруға мүмкіндік беретін нақты әдіс.