Aprender sobre o sistema de posicionamento global (GPS) para pilotos

O sistema de posicionamento global, ou o GPS, como é comummente conhecido, é um componente vital para a navegação aérea moderna e um componente inestimável do programa NextGen da FAA.

Os dados GPS permitem que os pilotos obtenham dados precisos de localização tridimensional ou de quatro dimensões. O sistema GPS usa triangulação para determinar a localização exata de uma aeronave, bem como a velocidade, faixa, distância de ou de pontos de controle e tempo.

História do GPS

Os militares dos Estados Unidos usaram o GPS como uma ferramenta de navegação na década de 1970. Na década de 1980, o governo dos EUA disponibilizou o GPS ao público em geral, gratuitamente, com uma captura: um modo especial, chamado de disponibilidade seletiva, seria habilitado para reduzir propositadamente a precisão do GPS para usuários públicos, reservando apenas o mais preciso Versão do GPS para as forças armadas.

Em 2000, sob a administração Clinton, a disponibilidade seletiva foi desativada e a mesma precisão com que os militares se beneficiaram foi disponibilizada ao público em geral.

Componentes do GPS

O sistema GPS possui três componentes: o segmento espacial, segmentos de controle e segmentos de usuários.

O componente espacial consiste em cerca de 31 satélites GPS. A Força Aérea dos Estados Unidos opera esses 31 satélites, mais três a quatro satélites desativados que podem ser reativados, se necessário. Em qualquer momento, um mínimo de 24 satélites estão operacionais em uma órbita especialmente projetada, garantindo que pelo menos quatro satélites estejam visíveis ao mesmo tempo em quase todos os pontos da terra.

A cobertura completa oferecida pelos satélites torna o sistema GPS o sistema de navegação mais confiável da aviação moderna.

O segmento de controle é constituído por uma série de estações terrestres usadas para interpretar e retransmitir sinais de satélite para vários receptores. As estações terrestres incluem uma estação de controle mestre, uma estação de controle mestre alternativo, 12 antenas terrestres e 16 estações de monitoramento.

O segmento de usuários do sistema GPS envolve diversos receptores de diferentes tipos de indústrias. Segurança nacional, agricultura, espaço, topografia e mapeamento são exemplos de usuários finais no sistema GPS. Na aviação, o usuário normalmente é o piloto, que vê os dados do GPS em exibição no cockpit da aeronave.

Como funciona

Os satélites GPS orbitam cerca de 12, 000 milhas acima de nós e completam uma órbita a cada 12 horas. Eles são movidos a energia solar, voam em órbita terrestre média e transmitem sinais de rádio para receptores no chão.

As estações terrestres usam os sinais para rastrear e monitorar satélites, e essas estações fornecem a estação de controle mestre (MCS) com dados. O MCS fornece dados de posição precisos para os satélites.

O receptor em uma aeronave recebe dados de tempo dos relógios atômicos dos satélites.Ele compara o tempo que leva para que o sinal passe do satélite para o receptor e calcula a distância com base nesse tempo muito preciso e específico. Os receptores GPS usam triangulação - datam de três satélites - para determinar uma localização bidimensional precisa. Com pelo menos quatro satélites em exibição e operacional, podem ser obtidos dados de localização tridimensional.

Erros GPS

Interferência de Ionosphere: o sinal dos satélites realmente diminui à medida que passa pela atmosfera terrestre.

A tecnologia GPS contabiliza este erro, tendo um tempo médio, o que significa que o erro ainda existe, mas é limitado.

• Erro do relógio: o relógio no receptor GPS pode não ser tão preciso quanto o relógio atômico no satélite GPS, criando um problema de precisão muito leve.
• Erro orbital: os cálculos orbitais podem ser imprecisos, causando ambiguidade na determinação da localização exata do satélite.
• Erro de posição: os sinais GPS podem saltar de prédios, terrenos e até interferências elétricas podem ocorrer. Os sinais GPS só estão disponíveis quando o receptor pode "ver" o satélite, o que significa que os dados serão perdidos ou imprecisos entre edifícios altos, terrenos densos e subterrâneos.

Uso prático do GPS

O GPS é amplamente utilizado na aviação hoje como fonte de navegação de área. Quase todas as aeronaves construídas hoje vêm com uma unidade GPS instalada como equipamento padrão.

A aviação geral, a aviação comercial e a aviação comercial encontraram usos valiosos para o GPS.

Da navegação básica e dados de posição para a velocidade, rastreamento e locais de aeroportos, o GPS é uma ferramenta preciosa para aviadores.

As unidades GPS instaladas podem ser aprovadas para uso em IMC e para outros voos IFR. Os pilotos de instrumentos acham que o GPS é extremamente útil na manutenção da consciência situacional e dos procedimentos de aproximação dos instrumentos de vôo. As unidades portáteis, embora não aprovadas para uso IFR, podem ser um backup útil para falhas de instrumentos, bem como uma ferramenta valiosa para manter a consciência situacional em qualquer situação.

Os pilotos que voam VFR também usam o GPS como uma ferramenta de navegação e um back-up para as técnicas tradicionais de teste de pilotagem e demolição.

Todos os pilotos podem apreciar os dados do GPS em situações de emergência, pois o banco de dados permitirá que busquem o aeroporto mais próximo, calcule o tempo de trânsito, o combustível a bordo, a hora do pôr do sol e o nascer do sol, e muito, muito mais.

Mais recentemente, a FAA habilitou os procedimentos GPS WAAS para abordagens, introduzindo uma nova abordagem de precisão para pilotos sob a forma de uma abordagem de Localizador de Desempenho com Orientação Vertical (LPV). Esta é uma abordagem de precisão que permitirá que o sistema de espaço aéreo nacional se torne muito mais eficiente e ajude a atender as necessidades do sistema de espaço aéreo nacional no futuro.