El sistema de posicionament global o el GPS com es coneix comunament és un component vital per a la navegació aèria moderna i un component inestimable del programa NextGen de la FAA.
Les dades del GPS permeten als pilots obtenir dades d'ubicació tridimensional o tridimensional precises. El sistema GPS utilitza triangulació per determinar la ubicació exacta de l'avió, així com la velocitat, el seguiment, la distància o els punts de control i el temps.
Història del GPS
L'exèrcit dels Estats Units va utilitzar per primer cop el GPS com a eina de navegació en els anys 70. A la dècada dels vuitanta, el govern dels EUA va fer que el GPS estigués disponible per al públic en general, de forma gratuïta, amb una captura: un mode especial, anomenat Disponibilitat Selectiva, tindria la possibilitat de reduir l'exactitud del GPS dels usuaris públics, reservant només els més precisos versió de GPS per a militars.
L'any 2000, sota l'administració de Clinton, es va desactivar la disponibilitat selectiva i es va posar a disposició del gran públic la mateixa precisió que els militars s'havien beneficiat.
Components GPS
El sistema GPS té tres components: el segment espacial, el segment de control i els segments d'usuari.
El component espacial consta d'uns 31 satèl·lits GPS. La Força Aèria dels Estats Units opera aquests 31 satèl·lits, més tres o quatre satèl·lits desmantellats que es poden reactivar si és necessari. En un moment donat, un mínim de 24 satèl·lits estan operatius en una òrbita especialment dissenyada, assegurant que almenys quatre satèl·lits es veuen al mateix temps des de gairebé qualsevol punt de la Terra.
La cobertura completa que ofereixen els satèl·lits fa que el sistema GPS sigui el sistema de navegació més fiable de l'aviació moderna.
El segment de control està format per una sèrie d'estacions terrestres que s'utilitzen per interpretar i retransmetre senyals de satèl·lit a diversos receptors. Les estacions de terra inclouen una estació de control mestre, una estació de control mestra alternativa, 12 antenes de terra i 16 estacions de monitorització.
El segment d'usuaris del sistema GPS implica diversos receptors de tot tipus d'indústries diferents. La seguretat nacional, l'agricultura, l'espai, l'agrimensura i el mapatge són exemples d'usuaris finals del sistema GPS. A l'aviació, l'usuari sol ser el pilot, que visualitza les dades GPS que es mostren a la cabina de l'avió.
Com funciona
Els satèl·lits GPS orbiten unes 12.000 milles per sobre i completen una òrbita cada 12 hores. Estan accionats per energia solar, volen en òrbita terrestre mitjana i transmeten senyals de ràdio als receptors a terra.
Les estacions terrestres utilitzen els senyals per rastrejar i controlar els satèl·lits, i aquestes estacions proporcionen dades de l'estació de control mestre (MCS). El MCS proporciona dades de posició precises als satèl·lits.
El receptor en una aeronau rep dades de temps dels rellotges atòmics dels satèl·lits. Compara el temps que triga que el senyal passi del satèl·lit al receptor, i calcula la distància en funció d'aquest temps molt precís i específic. Els receptors GPS utilitzen la triangulació: data de tres satèl·lits per determinar una ubicació tridimensional precisa. Amb almenys quatre satèl·lits a la vista i operatius, es poden obtenir dades d'ubicació tridimensionals.
Errors del GPS
Interferència de la ionosfera: el senyal dels satèl·lits realment disminueix a mesura que passa per l'atmosfera de la Terra.
La tecnologia GPS representa aquest error prenent un temps mitjà, el que significa que l'error encara existeix, però és limitat.
- Error del rellotge: el rellotge del receptor GPS pot no ser tan exacte com el rellotge atòmic del satèl·lit GPS, creant un problema de precisió molt lleu.
- Error orbital: els càlculs d'òrbita poden ser inexactes, provocant ambigüitats en la determinació de la ubicació exacta del satèl·lit.
- Error de posició: els senyals GPS poden rebotar d'edificis, terrenys i fins i tot interferències elèctriques. Les senyals de GPS només estan disponibles quan el receptor pot "veure" el satèl·lit, és a dir, que falten dades o són inexactes entre edificis alts, terrenys densos i subterranis.
Ús pràctic del GPS
El GPS s'utilitza àmpliament en l'aviació actual com a font de navegació per àrees . Gairebé tots els avions construïts avui compten amb una unitat de GPS instal·lada com a equipament estàndard.
L'aviació general, l'aviació comercial i l'aviació comercial han trobat usos valuosos per al GPS.
Des de la navegació bàsica i les dades de posició fins a la velocitat de l'aire, el rastreig i la localització de l'aeroport, GPS és una eina valuosa per als aviadors.
Les unitats GPS instal·lades poden ser aprovades per utilitzar-les a l'IMC i altres vols IFR . Els pilots d'instruments troben que el GPS és extremadament útil en el manteniment dels procediments de sensibilització situacional i d'aproximació d'instruments de vol. Les unitats de mà, encara que no s'aproven per utilitzar IFR, poden ser una còpia de seguretat útil per a fallades d'instruments, així com una valuosa eina per mantenir la consciència situacional en qualsevol situació.
Els pilots que volen VFR també utilitzen el GPS com a eina de navegació i un backup de les tècniques de pilotage tradicionals i de càlculs morts.
Tots els pilots poden apreciar les dades del GPS en situacions d'emergència, ja que la base de dades els permetrà cercar l'aeroport més proper, calcular el temps en ruta, el combustible a bord, el temps de posta de sol i la sortida del sol, i molt, molt més.
Recentment, la FAA ha habilitat els procediments WAAS GPS per als enfocaments, introduint un nou enfocament de precisió als pilots en forma d'enfocament de rendiment localitzador amb orientació vertical (LPV) . Es tracta d'un enfocament de precisió que permetrà que el sistema nacional d'espai aeri sigui molt més eficient i ajudi a satisfer les necessitats del sistema nacional d'espai aeri en el futur.