Systémy rozšíření GNSS na palubě letadla

 Rozšíření GNSS jsou způsoby zlepšení a zpřesnění navigačních schopností GNSS, za použití dodatečných informací, které zakomponujeme do výpočtu  3 základní přístupy: ◦ SBAS (Satellite Based Augmentation System) ◦ GBAS (Ground Based Augmentation System)  WAAS, EGNOS ◦ ABAS (Aircraft Based Augmentation System)

Nav. Systém musí dodávat spolehlivé informace a v případě jejich nedostupnosti musí na tuto skutečnost neprodleně upozornit. Takovému přístupu se říká sledování integrity.  ICAO stanovuje požadavky na nav.systém, RNP, z hlediska: ◦ Integrity – správnost a důvěryhodnost  Kontrola správnosti údajů a včasné upozornění v daných mezích – alert limit, time to alert ◦ Dostupnosti (Availability)  Procenta času, kdy systém správně pracuje ◦ Spojitosti (Continuity)  Schopnost celého systému vykonávat svou funkci bez neplánovaných přerušení po dobu provozu. Pravděpodobnost, že systém bude po celou dobu fáze letu funkční. ◦ Přesnosti (Accuracy)  Stupeň souhlasnosti mezi předpokládanou nebo změřenou pozicí a skutečností

PříčinyChyba Ionosférické efekty ± 5 metr Posunutí orbitů ± 2.5 metr Chyby satelitních hodin ± 2 metr Multipath efekt ± 1 metr Troposférické efekty ± 0.5 metr Nepřesnosti hodin a chyby v zaokrouhlení ± 1 metr

 RAIM - Receiver Autonomous Integrity Monitoring – autonomní sledování integrity přijímačem  Algoritmus vystavuje navigační data testu konsistence.  Potřebuje viditelnost alespoň 5 satelitů  K určení pozice je třeba 4 satelitů, při viditelnosti 5 satelitů vytvoří 5 skupin po 4 a porovná získané pozice.  Pro 6 a více satelitů dokáže chybný satelit identifikovat a vyloučit z výpočtu.

 Dva základní přístupy:  FDI – Fault Detection and Isolation. ◦ Při viditelnosti N satelitů postupuje takto: Provede N výpočtů polohy a pro každý výpočet použije N-1 satelitů. ◦ Pro N=6 to tedy znamená, že vytvoří 6 skupin po 5 satelitech (z 5 satelitů dokáže určit, že je jeden chybný) ◦ Nalezne chybný satelit a vyřadí ho z navigačního výpočtu  FDE – Fault detection and Exclusion ◦ Pracuje se skupinou 6 satelitů. ◦ Při odhalení chyby vybere jinou skupinu 6 satelitů, které projdou kontrolou integrity. Tudíž vyřadí chybný satelit, ale neidentifikuje ho.

 RAIM splňuje RNP pro fáze letu: ◦ Oceanic a En-route  Naopak pro NPA i PA požadavky nesplňuje.

 Aircraft Autonomous Integrity Monitoring ◦ Sledování integrity za pomoci přístrojů na palubě letadla. ◦ Je to nejen systém sledování integrity GNSS, jeho koncept nabízí i přesnější a spolehlivější určení polohy, než ze samotného GNSS  Integrace s palubními přístroji: ◦ Např. Barometr, Přesné hodiny  Již prostá integrace barometru podstatně zvyšuje průměrnou dostupnost autonomního sledování integrity.

 Integrace GPS s dalšími satelitními systémy ◦ GLONAS a GALILEO (s jeho integrací se počítá)  Využití například při špatné viditelnosti nebo geometrii satelitů, nebo v případě znovuzavedení SA  Integrace s INS ◦ INS – např. akcelerometr, gyroskop, používá vstupy z rychloměru, výškoměru atp. ◦ Integrace s inerciálními navigačními systémy se jeví jako velice efektivní a může překlenout nedostatky vlastní každému z těchto systémů – např. nespojitost GNSS a s časem narůstající chybu INS. ◦ GNSS neustále kalibruje INS

 V závislosti na požadavcích užití se používají 3 postupy: ◦ Uncoupled mode (rozpojený mód)  GNSS i INS poskytují nezávislé vyhodnocení polohy, procesor je buď vybere nebo spojí ◦ Loosely coupled mode (volně spojený mód)  INS pomáhá zpřesnit GPS výpočty a je zpětně kalibrován. ◦ Tightly coupled mode (těsně spojený mód)  V integrovaných zařízeních. Do procesoru putují surová data.

 Díky koncepci ABAS je možné znatelnou měrou zvýšit použitelnost GNSS systémů pro letecké aplikace a to nejen monitorováním integrity GNSS, ale také podstatným zpřesněním informací, které jsou hybridní systémy schopny dodávat. Společně s dalšími rozšiřujícími systémy mají potenciál učinit GNSS spolehlivým a přesným navigačním systémem budoucnosti.