Sistema de Posicionamento Global (GPS) para pilotos

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

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

História do GPS

Os militares dos Estados Unidos utilizaram pela primeira vez o GPS como ferramenta de navegação nos anos 70. Na década de 1980, o governo dos EUA disponibilizou o GPS para o público em geral, gratuitamente, com uma única captura: um modo especial, chamado Disponibilidade seletiva, seria habilitado para reduzir propositadamente a precisão do GPS para usuários públicos, reservando apenas as informações mais precisas. versão do GPS para os militares.

Em 2000, sob o governo Clinton, a disponibilidade seletiva foi desativada, e a mesma exatidão da qual os militares se beneficiaram foi disponibilizada ao público em geral.

Componentes GPS

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

O componente espacial consiste em cerca de 31 satélites GPS. A Força Aérea dos Estados Unidos opera esses 31 satélites, além de 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 sejam vistos ao mesmo tempo em praticamente qualquer ponto da Terra. A cobertura completa que os satélites oferecem faz do sistema GPS o sistema de navegação mais confiável da aviação moderna.

O segmento de controle é composto de uma série de estações terrestres usadas para interpretar e transmitir sinais de satélite para vários receptores. As estações terrestres incluem uma estação de controle mestre, uma estação de controle mestre alternativa, 12 antenas terrestres e 16 estações de monitoramento.

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

Como funciona

Os satélites de GPS orbitam a 12.000 milhas acima de nós e completam uma órbita a cada 12 horas. Eles são movidos a energia solar, voam em órbita média da Terra e transmitem sinais de rádio para receptores no solo.

As estações terrestres usam os sinais para rastrear e monitorar os satélites, e essas estações fornecem a estação de controle mestre (MCS) com dados. O MCS então 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 o sinal ir do satélite para o receptor e calcula a distância com base nesse tempo muito preciso e específico. Receptores GPS usam triangulação - datam de três satélites - para determinar uma localização bidimensional precisa. Com pelo menos quatro satélites à vista e operacionais, dados de localização tridimensionais podem ser obtidos.

Erros de GPS

Interferência da ionosfera: o sinal dos satélites realmente diminui à medida que passa pela atmosfera da Terra. A tecnologia GPS contabiliza esse erro demorando um tempo médio, o que significa que o erro ainda existe, mas é limitado.

• Erro de relógio: O relógio do receptor GPS pode não ser tão preciso quanto o relógio atômico do satélite GPS, criando um problema de precisão muito leve.
• Erro orbital: os cálculos de órbita podem ser imprecisos, causando ambiguidade na determinação da localização exata do satélite.
• Erro de posição: os sinais GPS podem saltar de edifícios, terrenos e até interferências elétricas podem ocorrer. Os sinais de GPS estão disponíveis somente quando o receptor pode "ver" o satélite, o que significa que os dados estarão ausentes ou imprecisos entre os prédios altos, o terreno denso e o subsolo.

Uso prático de GPS

O GPS é amplamente utilizado na aviação hoje como uma fonte de navegação por área. Quase todas as aeronaves construídas hoje vêm com uma unidade GPS instalada como equipamento padrão. A aviação geral, a aviação executiva e a aviação comercial descobriram usos valiosos para o GPS.

Da navegação básica e dados de posição à velocidade, rastreamento e localização dos aeroportos, o GPS é uma ferramenta preciosa para os aviadores.

Unidades GPS instaladas podem ser aprovadas para uso no IMC e para outros voos IFR. Os pilotos de instrumentos acham que o GPS é extremamente útil para manter a consciência situacional e os procedimentos de aproximação por instrumentos de vôo. Unidades portáteis, embora não aprovadas para uso de IFR, podem ser úteis para as falhas de instrumentos, bem como uma ferramenta valiosa para manter a consciência situacional em qualquer situação.

Pilotos voando VFR também usam GPS como uma ferramenta de navegação e um back-up para as técnicas tradicionais de pilotagem e cálculo morto.

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

Mais recentemente, a FAA habilitou os procedimentos WAAS GPS para abordagens, introduzindo uma nova abordagem de precisão aos pilotos na forma de uma abordagem de Desempenho do Localizador 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.