Video: How a fleet of wind-powered drones is changing our understanding of the ocean | Sebastien de Halleux 2025
Il sistema di posizionamento globale o GPS, come è comunemente noto, è una componente vitale per la navigazione aerea moderna e una componente inestimabile del programma NextGen della FAA.
I dati GPS consentono ai piloti di ottenere dati precisi sulla posizione tridimensionale o quadrimensionale. Il sistema GPS utilizza la triangolazione per determinare la posizione esatta di un aereo, nonché la velocità, la traccia, la distanza da o dai punti di controllo e il tempo.
- <->Storia del GPS
Gli Stati Uniti hanno utilizzato il GPS come strumento di navigazione negli anni '70. Negli anni '80 il governo americano ha reso disponibile il GPS gratuitamente al pubblico, con una sola cattura: Una modalità speciale chiamata Disponibilità selettiva potrebbe essere abilitata a ridurre intenzionalmente l'accuratezza del GPS per gli utenti pubblici, riservando solo i più accurati versione del GPS per i militari.
Nel 2000, sotto l'amministrazione Clinton, la disponibilità selettiva fu disattivata e la stessa esattezza che i militari avevano beneficiato fu messo a disposizione del grande pubblico.Componenti GPS
Il sistema GPS dispone di tre componenti: il segmento spaziale, il segmento di controllo e i segmenti di utenti.
La componente spaziale è costituita da circa 31 satelliti GPS. La forza aerea degli Stati Uniti gestisce questi 31 satelliti, più da tre a quattro satelliti smantellati che possono essere riattivati se necessario. In un determinato momento, almeno 24 satelliti sono in funzione in un'orbita appositamente progettata, assicurando che almeno quattro satelliti siano in vista contemporaneamente da quasi tutti i punti di terra.
Il segmento di controllo è costituito da una serie di stazioni di terra utilizzate per interpretare e trasmettere i segnali satellitari a vari ricevitori. Le stazioni di terra includono una stazione di controllo master, una stazione di controllo master alternativa, 12 antenne di terra e 16 stazioni di monitoraggio.
Il segmento utente del sistema GPS prevede diversi ricevitori di tutti i diversi tipi di industrie. La sicurezza nazionale, l'agricoltura, lo spazio, la rilevazione e la mappatura sono tutti esempi di utenti finali nel sistema GPS. Nell'aviazione, l'utente è tipicamente il pilota che vede i dati GPS visualizzati nella cabina di pilotaggio dell'aeromobile.
Come funziona
I satelliti GPS orbitano circa 12.000 miglia sopra di noi e completano un'orbita ogni 12 ore. Sono alimentati a energia solare, volano in orbita media terrestre e trasmettono segnali radio ai ricevitori a terra.
Le stazioni di terra utilizzano i segnali per monitorare e monitorare i satelliti e queste stazioni forniscono la stazione di controllo principale (MCS) con i dati. Il MCS fornisce quindi dati precisi sulla posizione dei satelliti.
Il ricevitore in un aereo riceve dati temporali dagli orologi atomici dei satelliti.Confronta il tempo necessario per il segnale di passare dal satellite al ricevitore e calcola la distanza in base a quella data molto precisa e specifica. I ricevitori GPS utilizzano triangolazione - data da tre satelliti - per determinare una precisa posizione bidimensionale. Con almeno quattro satelliti in vista e operativi, è possibile ottenere dati di localizzazione tridimensionali.
Errori GPS
Interferenza Ionosfera: il segnale dei satelliti si rallenta in quanto attraversa l'atmosfera terrestre.
La tecnologia GPS conta di questo errore prendendo un tempo medio, il che significa che l'errore esiste ancora ma è limitato.
Errore di orologio: L'orologio sul ricevitore GPS potrebbe non essere esatta come l'orologio atomico sul satellite GPS, creando un problema di precisione molto leggera.
- Errore orbitale: I calcoli delle orbite possono essere imprecisi, causando ambiguità nel determinare la posizione esatta del satellite.
- Errore di posizione: i segnali GPS possono rimbalzare da edifici, terreni e persino interferenze elettriche. I segnali GPS sono disponibili solo quando il ricevitore può "vedere" il satellite, il che significa che i dati saranno mancanti o imprecisi tra edifici alti, terreni densi e sotterranei.
- Uso pratico di GPS
Il GPS è ampiamente utilizzato nell'aviazione oggi come fonte di navigazione in area. Quasi tutti i velivoli costruiti oggi sono dotati di un'unità GPS installata come apparecchio standard.
L'aviazione generale, l'aviazione commerciale e l'aviazione commerciale hanno trovato tutti utili usi per il GPS.
Dalla navigazione di base e dati di posizione alle velocità di velocità, tracciamento e aeroporti, il GPS è un prezioso strumento per gli aviatori.
Le unità GPS installate possono essere approvate per l'utilizzo in IMC e per altri voli IFR. I piloti dello strumento scoprono che il GPS è estremamente utile per mantenere la consapevolezza situazionale e le procedure di approccio allo strumento. Le unità portatili, pur non approvate per l'utilizzo di IFR, possono costituire un utile back-up per i guasti dello strumento, nonché uno strumento prezioso per mantenere la consapevolezza situazionale in qualsiasi situazione.
I piloti che volano VFR usano anche GPS come strumento di navigazione e un back-up alle tecniche di pilotaggio tradizionale e di calcolo morto.
Tutti i piloti possono apprezzare i dati GPS in situazioni di emergenza, in quanto il database consente loro di cercare l'aeroporto più vicino, calcolare il tempo in viaggio, il carburante a bordo, il tempo del tramonto e l'alba, e molto altro ancora.
Più recentemente, la FAA ha abilitato le procedure WAAS GPS per gli approcci, introducendo un nuovo approccio di precisione ai piloti sotto forma di prestazioni di Localizer con approccio verticale (LPV). Si tratta di un approccio di precisione che permetterà al sistema nazionale di spazio aereo di diventare molto più efficiente e contribuire in futuro a soddisfare le esigenze del sistema aereo nazionale.