Sistema de posicionamiento global (GPS) para pilotos

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 precisos de ubicación tridimensional o cuatridimensional. El sistema GPS utiliza la triangulación para determinar la ubicación exacta de un avión, así como la velocidad, la trayectoria, la distancia hacia o desde los puntos de control y el tiempo.

Historia del GPS

El ejército de los Estados Unidos utilizó por primera vez el GPS como 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 captura: se habilitaría un modo especial, denominado Disponibilidad selectiva, para reducir a propósito la precisión del GPS para los usuarios públicos, reservando solo los más precisos Versión de GPS para los militares.

En el año 2000, bajo la administración de Clinton, la disponibilidad selectiva se desactivó, y la misma precisión que los militares habían beneficiado se puso a disposición del público en general.

Componentes GPS

El sistema GPS tiene tres componentes: el segmento espacial, el segmento de control y los segmentos de usuario.

El componente espacial consta de unos 31 satélites GPS. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos opera estos 31 satélites, más de tres a cuatro satélites retirados que pueden reactivarse si es necesario. En cualquier momento dado, un mínimo de 24 satélites están operativos en una órbita especialmente diseñada, asegurando que al menos cuatro satélites estén a la vista desde casi cualquier punto de la Tierra. 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 está formado por una serie de estaciones terrestres utilizadas para interpretar y transmitir señales de satélites a varios receptores. Las estaciones de tierra incluyen una estación de control maestra, una estación de control maestra alternativa, 12 antenas de tierra y 16 estaciones de monitoreo.

El segmento de usuario del sistema GPS involucra a varios receptores de todos los diferentes tipos 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 ve los datos del GPS que se muestran en la cabina de la aeronave.

Cómo funciona

Los satélites GPS orbitan aproximadamente 12,000 millas sobre nosotros y completan una órbita cada 12 horas. Se alimentan de energía solar, vuelan en órbita terrestre media y transmiten señales de radio a los receptores en tierra.

Las estaciones terrestres utilizan las señales para rastrear y monitorear satélites, y estas estaciones proporcionan datos a la estación de control maestra (MCS). El MCS luego proporciona datos de posición precisos a los satélites.

El receptor en un avión recibe datos de tiempo de los relojes atómicos de los satélites. Compara el tiempo que tarda la señal en pasar del satélite al receptor y calcula la distancia en función de ese tiempo preciso y específico. Los receptores GPS utilizan la triangulación (fecha a partir 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 de la ionosfera: la señal de los satélites en realidad disminuye a medida que pasa a través de la atmósfera terrestre. La tecnología GPS explica este error al tomar un tiempo promedio, lo que significa que el error aún existe pero es limitado.

• Error de reloj: El reloj en el receptor GPS puede no ser tan preciso como el reloj atómico en el satélite GPS, creando un problema de precisión muy leve.
• Error orbital: los cálculos de la órbita pueden ser inexactos, lo que causa ambigüedad en la determinación de la ubicación exacta del satélite.
• Error de posición: las señales de GPS pueden rebotar en edificios, terreno e incluso pueden ocurrir interferencias eléctricas. Las señales de GPS solo están disponibles cuando el receptor puede "ver" el satélite, lo que significa que los datos faltarán o serán inexactos entre edificios altos, terrenos densos y subterráneos.

Uso práctico del GPS

El GPS se usa ampliamente en la aviación hoy en día como una fuente de navegación de área. Casi todos los aviones construidos hoy vienen con una unidad de GPS instalada como equipo estándar. La aviación general, la aviación comercial y la aviación comercial han encontrado usos valiosos para el GPS.

Desde la navegación básica y los datos de posición hasta la velocidad del aire, el rastreo y las ubicaciones de los aeropuertos, el GPS es una herramienta preciosa para los aviadores.

Las unidades GPS instaladas pueden ser aprobadas para su uso en IMC y para otros vuelos IFR. Los pilotos de instrumentos consideran que el GPS es extremadamente útil para mantener el conocimiento de la situación y los procedimientos de aproximación de instrumentos de vuelo. Las unidades de mano, aunque no están aprobadas para el uso de IFR, pueden ser un respaldo útil para fallas de instrumentos, así como una herramienta valiosa para mantener la conciencia de la situación 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 de cómputo muerto.

Todos los pilotos pueden apreciar los datos del 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 de WAAS GPS para los enfoques, introduciendo un nuevo enfoque de precisión para los pilotos en la forma de un enfoque de Localizador de rendimiento con guía vertical (LPV). Este es un enfoque de precisión que permitirá que el sistema nacional de espacio aéreo sea mucho más eficiente y ayudará a satisfacer las necesidades del sistema nacional de espacio aéreo en el futuro.