El sistema de posicionamiento global, o GPS como se lo conoce comúnmente, es un componente vital para la navegación aérea moderna, y un componente invaluable del programa NextGen de la FAA.
Los datos de GPS permiten a los pilotos obtener datos de ubicación tridimensionales o cuatridimensionales precisos. El sistema de GPS utiliza la triangulación para determinar la ubicación exacta de una aeronave, así como la velocidad, el seguimiento, la distancia hacia o desde los puntos de control y el tiempo.
Historia del GPS
El ejército de los Estados Unidos usó por primera vez el GPS como una herramienta de navegación en la década de 1970. En la década de 1980, el gobierno de los EE. UU. Puso el GPS a disposición del público en general, de forma gratuita, con una sola captura: un modo especial, denominado Disponibilidad selectiva, permitiría reducir la precisión del GPS para usuarios públicos, reservando solo los más precisos. versión de GPS para los militares.
En 2000, bajo la administración Clinton, la disponibilidad selectiva se desconectó y la misma precisión de la que se habían beneficiado los militares se puso a disposición del público en general.
Componentes de GPS
El sistema GPS tiene tres componentes: el segmento espacial, el segmento de control y los segmentos de usuario.
El componente espacial consiste en aproximadamente 31 satélites GPS. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos opera estos 31 satélites, más de tres a cuatro satélites fuera de servicio que pueden ser reactivados si es necesario. En un momento dado, un mínimo de 24 satélites están operativos en una órbita especialmente diseñada, asegurando que al menos cuatro satélites estén a la vista al mismo tiempo desde casi cualquier punto del planeta.
La cobertura completa que ofrecen los satélites hace que el sistema GPS sea el sistema de navegación más confiable en la aviación moderna.
El segmento de control se compone de una serie de estaciones de tierra utilizadas para interpretar y transmitir señales de satélite a varios receptores. Las estaciones en tierra incluyen una estación de control maestro, una estación de control maestro alternativa, 12 antenas de tierra y 16 estaciones de monitoreo.
El segmento del usuario del sistema de GPS implica varios receptores de todos los tipos diferentes de industrias. La seguridad nacional, la agricultura, el espacio, la topografía y el mapeo son ejemplos de usuarios finales en el sistema GPS. En la aviación, el usuario suele ser el piloto, que visualiza los datos del GPS en exhibición en la cabina del avión.
Cómo funciona
Los satélites GPS orbitan alrededor de 12,000 millas por encima de nosotros, y completan una órbita cada 12 horas. Son de energía solar, vuelan en órbita terrestre media y transmiten señales de radio a los receptores en el suelo.
Las estaciones en tierra usan las señales para rastrear y monitorear satélites, y estas estaciones proporcionan la estación de control maestro (MCS) con datos. El MCS luego proporciona datos precisos de posición a los satélites.
El receptor en una aeronave recibe datos de tiempo de los relojes atómicos de los satélites. Compara el tiempo que le toma a la señal pasar del satélite al receptor, y calcula la distancia en función de ese tiempo preciso y específico. Los receptores de GPS utilizan la triangulación (data de tres satélites) para determinar una ubicación bidimensional precisa. Con al menos cuatro satélites a la vista y operativos, se pueden obtener datos de ubicación tridimensionales.
Errores de GPS
Interferencia ionosférica: la señal de los satélites en realidad se ralentiza a medida que pasa a través de la atmósfera de la Tierra.
La tecnología GPS considera este error tomando un tiempo promedio, lo que significa que el error todavía existe, pero es limitado.
- Error de reloj: el reloj del receptor GPS puede no ser tan preciso como el reloj atómico en el satélite GPS, lo que crea un problema de precisión muy leve.
- Error orbital: los cálculos de órbita pueden ser inexactos, lo que causa ambigüedad al determinar la ubicación exacta del satélite.
- Error de posición: las señales de GPS pueden rebotar en edificios, terrenos e incluso pueden ocurrir interferencias eléctricas. Las señales de GPS solo están disponibles cuando el receptor puede "ver" el satélite, lo que significa que faltarán datos o serán inexactos entre edificios altos, terrenos densos y subterráneos.
Uso práctico del GPS
El GPS es ampliamente utilizado en la aviación hoy en día como fuente de navegación de área . Casi todos los aviones construidos hoy vienen con una unidad GPS instalada como equipo estándar.
La aviación general, la aviación comercial y la aviación comercial han encontrado usos valiosos para el GPS.
Desde los datos básicos de navegación y posición hasta la velocidad aérea, el seguimiento y las ubicaciones de los aeropuertos, el GPS es una herramienta valiosa para los aviadores.
Las unidades GPS instaladas pueden ser aprobadas para su uso en IMC y para otros vuelos IFR . Los pilotos de instrumento encuentran que el GPS es extremadamente útil para mantener el conocimiento de la situación y los procedimientos de aproximación de los instrumentos de vuelo. Las unidades de mano, aunque no están aprobadas para el uso de IFR, pueden ser una copia de seguridad útil para fallas en los instrumentos, así como una herramienta valiosa para mantener el conocimiento situacional en cualquier situación.
Los pilotos que vuelan VFR también usan el GPS como una herramienta de navegación y una copia de seguridad de las técnicas tradicionales de pilotaje y navegación a estima.
Todos los pilotos pueden apreciar los datos GPS en situaciones de emergencia, ya que la base de datos les permitirá buscar el aeropuerto más cercano, calcular el tiempo en ruta, el combustible a bordo, la hora de la puesta y la salida del sol, y mucho, mucho más.
Más recientemente, la FAA ha habilitado los procedimientos GPS de WAAS para los enfoques, introduciendo un nuevo enfoque de precisión para los pilotos en la forma de un enfoque de Localizador de rendimiento con orientación vertical (LPV) . Este es un enfoque de precisión que permitirá que el sistema nacional de espacio aéreo sea mucho más eficiente y ayude a satisfacer las necesidades del sistema nacional de espacio aéreo en el futuro.