Küresel konumlandırma sistemi veya yaygın olarak bilinen GPS, modern hava navigasyonu ve FAA'nın NextGen programının paha biçilemez bir bileşeni için hayati bir bileşendir.
GPS verileri, pilotların hassas üç boyutlu veya dört boyutlu konum verisi elde etmesine izin verir. GPS sistemi, bir uçağın tam yerini, hızını, izini, kontrol noktalarına veya kontrol noktalarına ve zamana olan uzaklığını belirlemek için üçgenleme kullanır.
GPS tarihi
Amerika Birleşik Devletleri ordusu ilk olarak 1970'lerde GPS'i bir navigasyon aracı olarak kullandı. 1980'lerde ABD hükümeti, GPS'i halka açık bir şekilde ücretsiz olarak tek bir yakalamayla gerçekleştirdi: Seçmeli Kullanılabilirlik olarak adlandırılan özel bir mod, yalnızca en doğru bilgileri saklayan, genel kullanıcılar için GPS'in doğruluğunu azaltmak için etkinleştirilecek ordu için GPS sürümü.
2000 yılında, Clinton yönetimi altında, seçmeli kullanılabilirlik kapatıldı ve ordunun yararlandığı aynı doğruluk, kamuoyuna açık hale getirildi.
GPS Bileşenleri
GPS sisteminin üç bileşeni vardır: Alan segmenti, kontrol segmenti ve kullanıcı segmentleri.
Uzay bileşeni yaklaşık 31 GPS uydudan oluşmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri, bu 31 uyduyu ve gerektiğinde yeniden etkinleştirilebilen üç ila dört tane kapatılmış uyduyu işletiyor. Herhangi bir anda, en az 24 adet uydu, özel olarak tasarlanmış yörüngede çalışır ve bu sayede en az dört uydu, yeryüzündeki hemen hemen her noktadan aynı anda gözükür.
Uyduların sunduğu tam kapsama alanı, GPS sistemini modern havacılıkta en güvenilir navigasyon sistemine dönüştürmektedir.
Kontrol bölümü, uydu sinyallerini çeşitli alıcılara yorumlamak ve aktarmak için kullanılan bir dizi yer istasyonundan oluşur. Yer istasyonları bir ana kontrol istasyonu, bir alternatif ana kontrol istasyonu, 12 yer anteni ve 16 izleme istasyonu içerir.
GPS sisteminin kullanıcı segmenti, farklı sektörlerdeki çeşitli alıcıları içerir. Ulusal güvenlik, tarım, uzay, araştırma ve haritalama, GPS sistemindeki son kullanıcıların örnekleridir. Havacılıkta, kullanıcı tipik olarak, uçağın kokpitinde GPS verilerini görüntüleyen pilottur.
Nasıl çalışır
GPS uyduları, yaklaşık 12.000 milden fazla yörüngeye yaklaşıyor ve her 12 saatte bir yörüngesini tamamlıyor. Güneş enerjisiyle çalışırlar, Dünya yörüngesinde uçarlar ve yerdeki alıcılara radyo sinyalleri iletirler.
Yer istasyonları, uyduları izlemek ve izlemek için sinyalleri kullanır ve bu istasyonlar, ana kontrol istasyonunu (MCS) veri ile sağlar. MCS daha sonra uydulara kesin konum verisi sağlar.
Bir uçaktaki alıcı, uyduların atomik saatlerinden zaman verilerini alır. Sinyalin uydudan alıcıya gitmesi için gereken süreyi karşılaştırır ve bu çok kesin ve belirli zamana bağlı olarak mesafeyi hesaplar. GPS alıcıları üçgenleme kullanır - üç uydudan itibaren - kesin iki boyutlu bir konum belirlemek için. Görünüm ve operasyonda en az dört uydu ile üç boyutlu konum verileri elde edilebilir.
GPS Hataları
İyonosfer müdahalesi: Uydulardan gelen sinyal aslında Dünya atmosferinin içinden geçerken yavaşlar.
GPS teknolojisi, bu hatayı ortalama bir zaman alarak hesaplar; bu, hatanın hala mevcut olduğu ancak sınırlı olduğu anlamına gelir.
- Saat hatası: GPS alıcısındaki saat, GPS uydusundaki atomik saat kadar doğru olmayabilir ve çok küçük bir doğruluk problemi yaratır.
- Yörüngesel hata: Yörünge hesaplamaları yanlış olabilir ve bu da uydu konumunun tam olarak belirlenmesinde belirsizlik yaratabilir.
- Konum hatası: GPS sinyalleri binalardan çıkabilir, arazi ve hatta elektriksel parazit oluşabilir. GPS sinyalleri sadece alıcı uyduyu “görebiliyorsa” kullanılabilir, yani veriler yüksek binalar, yoğun arazi ve yeraltı arasında eksik veya yanlıştır.
GPS'in Pratik Kullanımı
GPS, havacılıkta bugün yaygın bir alan navigasyon kaynağı olarak kullanılmaktadır. Günümüzde inşa edilen hemen hemen her uçak, standart ekipman olarak kurulmuş bir GPS ünitesi ile geliyor.
Genel havacılık, iş havacılık ve ticari havacılık, GPS için değerli kullanımları bulmuştur.
Temel navigasyon ve konum verisinden hava hızına, takip ve havalimanlarına kadar GPS, havacılar için değerli bir araçtır.
Kurulu GPS birimleri IMC ve diğer IFR uçuşlarında kullanılmak üzere onaylanabilir. Araç pilotları, GPS'in durumsal farkındalık ve uçan alet yaklaşımı prosedürlerini sürdürmede son derece yardımcı olduğunu buluyor. El birimleri, IFR kullanımı için onaylanmamış olsa da, herhangi bir durumda durumsal farkındalığı korumak için değerli bir araç olduğu kadar, cihaz arızaları için yardımcı bir yedek olabilir.
VFR uçuran pilotlar ayrıca GPS'i bir navigasyon aracı olarak ve geleneksel pilotajı ve ölü hesaplama teknikleriyle destekliyor.
Tüm pilotlar, acil durumlarda GPS verilerini takdir edebilir, çünkü veritabanı en yakın havalimanı için arama yapmasına, rotadaki zamanı hesaplamasına, gemideki yakıtı, gün batımı ve güneşin doğuş zamanını hesaplamasına ve çok daha fazlasına olanak tanır.
En son olarak, FAA, pilotlar için Dikey Rehberlik (LPV) yaklaşımı ile Yerelleştirici Performansı biçiminde yeni bir hassasiyet yaklaşımı getiren yaklaşımlar için WAAS GPS prosedürlerini etkinleştirmiştir. Bu, ulusal hava sahası sisteminin daha verimli hale gelmesini ve gelecekte ulusal hava sahası sisteminin ihtiyaçlarını karşılamada yardımcı olmasını sağlayacak hassas bir yaklaşımdır.