조종사를위한 GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)는 일반적으로 알려 지듯이 현대 항공 탐색 및 FAA NextGen 프로그램의 중요한 구성 요소에 필수적인 요소입니다.

GPS 데이터를 통해 조종사는 정확한 3 차원 또는 4 차원 위치 데이터를 얻을 수 있습니다. GPS 시스템은 삼각 측량을 사용하여 항공기의 정확한 위치와 속도, 트랙, 체크 포인트와의 거리, 시간을 결정합니다.

GPS의 역사

미국 군부는 1970 년대에 처음으로 GPS를 탐색 도구로 사용했습니다. 1980 년대에 미국 정부는 일반 대중이 GPS를 무료로 이용할 수있게 만들었습니다. 선택적 가용성 (Selective Availability)이라고하는 특수 모드를 사용하면 일반 사용자에게 GPS의 정확성을 의도적으로 줄임으로써 가장 정확한 군용 GPS 버전.

클린턴 행정부 하에서 2000 년에 선택적 가용성이 꺼졌고 군대가 혜택을 입은 것과 동일한 정확성이 대중에게 공개되었다.

GPS 구성 요소

GPS 시스템에는 공간 세그먼트, 제어 세그먼트 및 사용자 세그먼트의 세 가지 구성 요소가 있습니다.

공간 구성 요소는 약 31 개의 GPS 위성으로 구성됩니다. 미 공군은이 31 개의 인공위성과 3 ~ 4 개의 폐기 된 인공위성을 필요에 따라 재 활성화 할 수 있습니다. 특정 순간에 적어도 24 개의 위성이 특수 설계된 궤도에서 작동하여 지구상의 거의 모든 지점에서 동시에 4 개 이상의 위성을 볼 수 있습니다. 인공위성이 제공하는 완전한 범위는 GPS 시스템이 현대 항공에서 가장 신뢰할 수있는 네비게이션 시스템이되게합니다.

제어 세그먼트는 위성 신호를 다양한 수신기로 해석하고 중계하는 데 사용되는 일련의 지상국으로 구성됩니다. 지상국에는 마스터 제어 스테이션, 대체 마스터 제어 스테이션, 12 개의 지상 안테나 및 16 개의 모니터링 스테이션이 포함됩니다.

GPS 시스템의 사용자 세그먼트는 모든 유형의 산업에서 온 다양한 수신기를 포함합니다. 국가 보안, 농업, 공간, 측량 및 매핑은 모두 GPS 시스템의 최종 사용자의 예입니다. 항공에서, 사용자는 전형적으로 항공기의 조종석에 디스플레이 된 GPS 데이터를 보는 조종사이다.

작동 원리

GPS 인공위성은 우리보다 12,000 마일 정도 선회하고 12 시간마다 한 궤도를 완료합니다. 그들은 태양 에너지를 사용하고 중간 지구 궤도를 비행하며 지상의 수신기에 무선 신호를 전송합니다.

지상국은 신호를 사용하여 위성을 추적하고 모니터하며이 스테이션은 마스터 제어 스테이션 (MCS)에 데이터를 제공합니다. 그러면 MCS는 정확한 위치 데이터를 위성에 제공합니다.

항공기의 수신기는 위성의 원자 시계에서 시간 데이터를 수신합니다. 그것은 신호가 위성에서 수신기로가는 데 걸리는 시간을 비교하고 그 정확하고 구체적인 시간을 근거로 거리를 계산합니다. GPS 수신기는 세 위성에서의 삼각 측량을 사용하여 정확한 2 차원 위치를 결정합니다. 적어도 4 개의 위성을보고 조작 할 수 있기 때문에 3 차원 위치 데이터를 얻을 수 있습니다.

GPS 오류

전리층 간섭: 위성으로부터의 신호는 실제로 지구의 대기를 통과하면서 감속합니다. GPS 기술은 평균 시간을 사용하여이 오류를 설명합니다. 이는 오류가 여전히 존재하지만 제한적임을 의미합니다.

• 시계 오류: GPS 수신기의 시계가 GPS 위성의 원자 시계처럼 정확하지 않을 수 있으므로 매우 작은 정확도 문제가 발생합니다.
• 궤도 오류: 궤도 계산이 정확하지 않아 위성의 정확한 위치를 결정할 때 모호한 점이 있습니다.
• 위치 오류: GPS 신호가 건물, 지형에서 튀어 나와 전기 간섭이 발생할 수 있습니다. GPS 신호는 수신기가 위성을 "볼"수있는 경우에만 사용할 수 있습니다. 즉, 고층 빌딩, 밀집 지형 및 지하에서 데이터가 누락되거나 부정확 할 수 있습니다.

GPS의 실제 사용

GPS는 오늘날 항공 분야에서 지역 내비게이션의 원천으로 널리 사용되고 있습니다. 오늘날 건설되는 거의 모든 항공기에는 GPS 장비가 표준 장비로 설치되어 있습니다. 일반 항공, 비즈니스 항공 및 상업용 항공기는 모두 GPS의 중요한 용도를 발견했습니다.

기본 내비게이션 및 위치 데이터에서부터 대위 속도, 추적 및 공항 위치에 이르기까지 GPS는 비행가를위한 귀중한 도구입니다.

설치된 GPS 장치는 IMC 및 다른 IFR 비행에 사용하도록 승인 될 수 있습니다. 계측기 조종사는 GPS가 상황 인식 및 비행 계기 접근 절차를 유지하는 데 매우 도움이된다는 사실을 알게되었습니다. 핸드 헬드 장치는 IFR 사용 승인을받지 못했지만 장비 고장에 대비 한 도움이 될뿐만 아니라 모든 상황에서 상황 인식을 유지하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다.

VFR을 조종하는 조종사는 GPS를 탐색 도구로 사용하고 전통적인 조종사 및 추측 항법 기술을 지원합니다.

모든 파일럿은 긴급 상황에서 GPS 데이터를 볼 수 있습니다. 데이터베이스를 사용하면 가장 가까운 공항을 검색하고, 운항 중 시간, 선상에서의 연료, 일몰 및 일출 시간 등을 계산할 수 있습니다.

가장 최근에, FAA는 WAAS GPS 절차를 가능하게하여 Vertical Guidance (LPV) 방식의 Localizer Performance 형식으로 조종사에게 새로운 정밀 접근법을 도입했습니다. 이것은 국가 공역 시스템이 훨씬 더 효율적으로되고 미래의 영공 시스템의 필요를 충족시키는 데 도움이되는 정밀 접근법이다.