グローバルポジショニングシステム（GPS）は、一般に知られているように、現代の航空ナビゲーションにとって重要なコンポーネントであり、FAAのNextGenプログラムの非常に重要なコンポーネントです。
GPSデータは、パイロットが正確な3次元または4次元の位置データを得ることを可能にする。 GPSシステムは、三角測量を使用して、航空機の正確な位置、速度、軌道、チェックポイントとの距離、および時間を決定します。
GPSの歴史
米軍は、1970年代にGPSをナビゲーションツールとして初めて使用した。 1980年代、米国政府はGPSを一般市民に無料で提供しました.1つの捉え方で、選択可能な可用性と呼ばれる特別なモードは、公衆利用者のGPS精度を意図的に低下させ、軍用GPSのバージョン。
2000年には、クリントン政権の下で選択的な可用性がなくなり、軍隊が恩恵を受けたのと同じ精度が一般の人々に利用可能となった。
GPSコンポーネント
GPSシステムには、空間セグメント、制御セグメント、およびユーザセグメントの3つのコンポーネントがあります。
宇宙コンポーネントは、約31のGPS衛星からなる。 米国空軍は、これらの31個の衛星と、必要に応じて再起動可能な3〜4個の廃止衛星を運用しています。 いずれの瞬間でも、少なくとも24個の衛星が特別に設計された軌道上で動作し、少なくとも4つの衛星が地球上のほとんどあらゆる点から同時に見えるようにする。
衛星が提供する完全なカバレッジは、GPSシステムを最新の航空機で最も信頼できるナビゲーションシステムにします。
制御セグメントは、衛星信号を解釈して様々な受信機に中継するために使用される一連の地上局で構成されています。 地上局は、マスタ制御局、代替マスタ制御局、12の地上アンテナ、および16の監視局を含む。
GPSシステムのユーザセグメントは、すべての異なるタイプの産業からの様々な受信機を含む。 国家安全保障、農業、宇宙、測量、およびマッピングはすべて、GPSシステムのエンドユーザーの例です。 航空機では、ユーザは通常パイロットであり、飛行機の操縦室に表示されたGPSデータを見る。
使い方
GPS衛星は約12,000マイル上回り、12時間ごとに1つの軌道を完了します。 彼らは太陽光発電で、中程度の地球軌道を飛行し、地上の受信機に無線信号を送信します。
地上局は、この信号を使用して衛星を追跡および監視し、これらの局はマスタ制御局（MCS）にデータを提供する。 MCSは、衛星に正確な位置データを提供する。
航空機内の受信機は、衛星の原子時計から時間データを受信する。 それは、信号が衛星から受信機に行くのにかかる時間を比較し、その非常に正確で特定の時間に基づいて距離を計算する。 GPS受信機は、3つの衛星からの日付である三角測量を使用して、正確な2次元位置を決定します。 少なくとも4つの衛星を見て操作可能であれば、3次元の位置データを得ることができる。
GPSエラー
電離層干渉：衛星からの信号は実際には地球の大気を通過すると減速します。
GPS技術は平均時間を取ることによってこのエラーを説明します。つまり、エラーは依然として存在しますが、制限されています。
- クロックエラー：GPS受信機のクロックは、GPS衛星の原子時計ほど正確ではない可能性があり、非常にわずかな精度の問題が生じます。
- 軌道誤差：軌道計算が不正確になる可能性があり、衛星の正確な位置を決定する際にあいまいさを引き起こします。
- 位置誤差：GPS信号は建物、地形から跳ね返り、電気的干渉が発生することさえあります。 GPS信号は、受信機が衛星を「見る」ことができる場合にのみ利用可能であり、高層ビル、密集地形、および地下の間でデータが欠落または不正確になることを意味する。
GPSの実用化
GPSは、現在、航空機において、 エリア・ナビゲーションの源として広く使用されている。 今日構築されたほぼすべての航空機には、標準装備のGPSユニットが搭載されています。
一般航空、ビジネス航空、商業航空はすべてGPSの貴重な用途を見出しています。
基本的なナビゲーションと位置データから対気速度、トラッキング、空港の位置まで、GPSは飛行士にとって貴重なツールです。
搭載されたGPSユニットは、IMCおよび他のIFRフライトの使用が承認されている可能性があります 。 計測器のパイロットは、GPSが状況認識と飛行器具の接近手順を維持する上で非常に役立つことがわかります。 手持ち式ユニットは、IFRの使用が承認されていないものの、機器の故障のためのバックアップとして役立ちます。また、状況に応じて状況を把握するための貴重なツールとなります。
VFRを飛行させるパイロットは、GPSをナビゲーションツールとして使用し、伝統的なパイロットとデッドレコニングの技術をバックアップします。
すべてのパイロットは、最寄りの空港を検索し、航海中の時間、船上の燃料、日没の日時などを計算することができるため、非常事態のGPSデータを評価することができます。
最近では、FAAがWAAS GPS手続きを有効にし、垂直ガイダンス（LPV）アプローチによるLocalizerパフォーマンスの形でパイロットに新しい精度のアプローチを導入しました。 これは、全国の空域システムがより効率的になり、将来の空域システムのニーズを満たすのを助ける精密なアプローチです。