Le système de positionnement global, ou GPS, est un élément essentiel de la navigation aérienne moderne et un élément inestimable du programme NextGen de la FAA.
Les données GPS permettent aux pilotes d'obtenir des données de localisation précises en trois dimensions ou en quatre dimensions. Le système GPS utilise la triangulation pour déterminer l'emplacement exact d'un avion, ainsi que la vitesse, la trajectoire, la distance entre les points de contrôle et l'heure.
Histoire du GPS
L'armée des États-Unis a d'abord utilisé le GPS comme outil de navigation dans les années 1970. Dans les années 1980, le gouvernement américain a mis gratuitement le GPS à la disposition du grand public: Un mode spécial, appelé Disponibilité sélective, permettrait de réduire délibérément la précision du GPS pour les utilisateurs publics, en ne réservant que les plus précis. version du GPS pour l'armée.
En 2000, sous l'administration Clinton, la disponibilité sélective a été désactivée, et la même précision dont l'armée a bénéficié a été mise à la disposition du grand public.
Composants GPS
Le système GPS comporte trois composants: le segment spatial, le segment de contrôle et les segments d'utilisateur.
La composante spatiale comprend environ 31 satellites GPS. La United States Air Force exploite ces 31 satellites, plus trois à quatre satellites déclassés qui peuvent être réactivés si nécessaire. À tout moment, un minimum de 24 satellites sont opérationnels sur une orbite spécialement conçue, ce qui garantit qu'au moins quatre satellites sont visibles à partir de presque n'importe quel point de la Terre.
La couverture complète offerte par les satellites fait du système GPS le système de navigation le plus fiable de l'aviation moderne.
Le segment de contrôle est constitué d'une série de stations au sol utilisées pour interpréter et relayer les signaux des satellites vers différents récepteurs. Les stations au sol comprennent une station de contrôle principale, une station de commande principale alternative, 12 antennes au sol et 16 stations de surveillance.
Le segment d'utilisateur du système GPS implique divers récepteurs de tous les types d'industries. La sécurité nationale, l'agriculture, l'espace, l'arpentage et la cartographie sont tous des exemples d'utilisateurs finaux dans le système GPS. Dans l'aviation, l'utilisateur est généralement le pilote, qui visualise les données GPS affichées dans le cockpit de l'avion.
Comment ça marche
Les satellites GPS sont en orbite à environ 12 000 milles au-dessus de nous et complètent une orbite toutes les 12 heures. Ils sont alimentés à l'énergie solaire, volent en orbite terrestre moyenne et transmettent des signaux radio aux récepteurs au sol.
Les stations au sol utilisent les signaux pour suivre et surveiller les satellites, et ces stations fournissent des données à la station de contrôle maître (MCS). Le MCS fournit ensuite des données de position précises aux satellites.
Le récepteur dans un avion reçoit des données de temps provenant des horloges atomiques des satellites. Il compare le temps nécessaire pour que le signal passe du satellite au récepteur et calcule la distance en fonction de cette heure précise et précise. Les récepteurs GPS utilisent la triangulation - date à partir de trois satellites - pour déterminer un emplacement précis en deux dimensions. Avec au moins quatre satellites en vue et opérationnels, des données de localisation tridimensionnelles peuvent être obtenues.
Erreurs GPS
Interférences ionosphériques: le signal des satellites ralentit réellement à mesure qu'il traverse l'atmosphère terrestre.
La technologie GPS tient compte de cette erreur en prenant un temps moyen, ce qui signifie que l'erreur existe toujours mais qu'elle est limitée.
- Erreur d'horloge: L'horloge du récepteur GPS peut ne pas être aussi précise que l'horloge atomique du satellite GPS, ce qui crée un très léger problème de précision.
- Erreur orbitale: Les calculs d'orbite peuvent être inexacts, ce qui entraîne une ambiguïté dans la détermination de l'emplacement exact du satellite.
- Erreur de position: Les signaux GPS peuvent rebondir sur les bâtiments, le terrain et même des interférences électriques peuvent se produire. Les signaux GPS ne sont disponibles que lorsque le récepteur peut "voir" le satellite, ce qui signifie que les données seront manquantes ou inexactes parmi les bâtiments de grande hauteur, les terrains denses et souterrains.
Utilisation pratique du GPS
Le GPS est largement utilisé dans l'aviation aujourd'hui comme source de navigation de surface . Presque tous les avions construits aujourd'hui sont équipés d'une unité GPS installée en standard.
L'aviation générale, l'aviation d'affaires et l'aviation commerciale ont toutes trouvé des utilisations utiles pour le GPS.
De la navigation de base et des données de position aux positions de vitesse, de poursuite et d'aéroport, le GPS est un outil précieux pour les aviateurs.
Les unités GPS installées peuvent être approuvées pour une utilisation en IMC et pour d'autres vols IFR . Les pilotes d'instruments trouvent que le GPS est extrêmement utile pour maintenir la conscience de la situation et les procédures d'approche aux instruments en vol. Les unités portatives, même si elles ne sont pas approuvées pour l'utilisation IFR, peuvent constituer une aide précieuse pour les défaillances d'instruments, ainsi qu'un outil précieux pour maintenir la connaissance de la situation dans n'importe quelle situation.
Les pilotes qui volent en VFR utilisent aussi le GPS comme outil de navigation et comme moyen de secours aux techniques traditionnelles de pilotage et de navigation à l'estime.
Tous les pilotes peuvent apprécier les données GPS dans les situations d'urgence, car la base de données leur permettra de rechercher l'aéroport le plus proche, de calculer le temps de parcours, le carburant à bord, le coucher et le lever du soleil, etc.
Plus récemment, la FAA a activé les procédures GPS WAAS pour les approches, introduisant une nouvelle approche de précision pour les pilotes sous la forme d'une approche de guidage local avec guidage vertical (LPV) . C'est une approche de précision qui permettra au système d'espace aérien national de devenir beaucoup plus efficace et de répondre aux besoins du système d'espace aérien national à l'avenir.