パイロット用全地球測位システム（GPS）

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GPSデータにより、パイロットは正確な3次元または4次元の位置データを取得できます。 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、追跡、チェックポイントとの距離、チェックポイントからの距離、および時間を決定します。

GPSの歴史

アメリカ軍は、1970年代にGPSをナビゲーションツールとして最初に使用しました。 1980年代、米国政府はGPSを一般向けに無料で利用できるようにしました。Selective Availabilityと呼ばれる特別なモードでは、一般ユーザー向けに意図的にGPSの精度を下げ、最も正確なものだけを予約します。軍用のGPSのバージョン。

2000年には、クリントン政権下で、選択的利用可能性は無効にされ、軍が恩恵を受けていたのと同じ精度が一般に利用可能にされた。

GPSコンポーネント

GPSシステムには、スペースセグメント、コントロールセグメント、ユーザーセグメントの3つの要素があります。

宇宙部品は約31個のGPS衛星から構成されています。米国空軍はこれら31個の衛星と、必要に応じて再起動できる3〜4個の廃止衛星を運用しています。いかなる瞬間においても、最低24個の衛星が特別に設計された軌道で運用され、少なくとも4個の衛星が地球上のほとんどの地点から同時に視界内にあることを保証します。衛星が提供する完全な受信可能範囲は、GPSシステムを現代の航空業界で最も信頼性の高い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さまざま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、主制御局、代替主制御局、12個の地上アンテナ、および16個の監視局を含む。

ＧＰＳシステムのユーザセグメントは、あらゆる種類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、地図作成はすべてGPSシステムのエンドユーザーの例です。航空では、ユーザは通常パイロットであり、航空機のコックピットに表示されているGPSデータを見ます。

使い方

GPS衛星は、私たちの約12,000マイル上を周回し、12時間ごとに1周する。それらは太陽動力を与えられ、中地球周回軌道を飛行し、地上の受信機に無線信号を送信します。

地上局は衛星を追跡し監視するためにその信号を使用し、そしてこれらの局は主制御局（ＭＣＳ）にデータを提供する。その後、ＭＣＳは正確な位置データを衛星に提供する。

航空機の受信機は衛星の原子時計から時刻データを受信します。信号が衛星から受信機に到達する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します。ＧＰＳ受信機は三角測量（３つの衛星からの日付）を使用して正確な二次元位置を決定する。少なくとも４つの衛星が視野内にあり、動作可能であることで、三次元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につれて減速します。 GPS技術は平均時間をとることによってこのエラーを説明します、それはエラーがまだ存在しているが制限されていることを意味します。

時計誤差：GPS受信機の時計はGPS衛星の原子時計ほど正確ではないかもしれません、非常にわずかな精度問題を引き起こします。
軌道誤差：軌道計算は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信号は建物や地形から跳ね返り、さらには電気的干渉が発生する可能性があります。 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す。つまり、データは、高層ビル、密集した地形、地下で欠けているか不正確になります。

GPSの活用

GPSは今日、エリアナビゲーションの情報源として航空業界で広く使用されています。今日建造されたほとんどすべての航空機は、標準装備としてGPSユニットが取り付けられています。一般航空、ビジネス航空、および民間航空はすべて、GPSの価値ある用途を見出しています。

基本的なナビゲーションや位置データから対気速度、追跡、空港の位置まで、GPSは飛行士にとって貴重なツールです。

設置されたGPSユニットは、IMCでの使用および他のIFRフライトでの使用を承認できます。計装パイロットは、GPSが状況認識や飛行中の計器進入手順の維持に非常に役立つと考えています。ハンドヘルドユニットは、IFRの使用が承認されていませんが、機器の故障に対する有用なバックアップであると同時に、あらゆる状況で状況認識を維持するための貴重なツールとなることもあります。

VFRを操縦するパイロットは、ナビゲーションツールとしてGPSを使用し、従来の操縦技術と推測航法技術のバックアップとしても使用します。

データベースで最寄りの空港の検索、途中での時間の計算、船上での燃料の積算、日の入りと日の出の時間、その他さまざまなことができるため、パイロット全員が緊急事態のGPSデータを評価できます。

ごく最近では、FAAはWAAS GPS手順をアプローチに使用できるようにし、垂直ガイダンス付きローカライザーパフォーマンス（LPV）アプローチの形でパイロットに新しい精密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はるかに効率的になり、将来の全国の空域システムのニーズを満たすのを支援することを可能にする正確なアプローチです。