Организация по космическим и ракетным системам Соединенных Штатов Америки SAMCO (Space and Missile Systems Organization) разработала глобальную космическую навигационную систему GPS (Global Positioning System), или, иначе, Navstar, которая в любое время суток должна обеспечивать экипажи самолетов, команды кораблей, а также наземных пользователей высокоточными данными об их месторасположении в пространстве и скорости перемещения. При оснащении пользователей соответствующей аппаратурой — приемниками GPS — система обеспечивает определение положения объектов в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно выбранного геоида с погрешностями, соответственно, не более 15 и 20 м. При использовании дифференциального приемника GPS осуществляется привязка к сигналам, идущим как от спутников, так и от наземной базовой станции, что обеспечивает сверхточную навигацию с погрешностью до 2 м. Точность определения скорости объектов достигает 10 см/с. Система Navstar включает в себя 24 спутника, сгруппированных в три кольца и обращающихся по круговым орбитам высотой 19260 км.
Для обеспечения единства времени в системе спутники снабжены цезиевыми атомными часами, не требующими частой корректировки. Управление системой Navstar осуществляется главной земной станцией и несколькими контрольными станциями на острове Руоли, на Гавайских островах, на Аляске и в северо-восточной части США. На главной станции вычисляются эфемериды спутников, определяются условия распространения радиоволн в ионосфере и ошибки времени, которые ретранслируются через спутники для последующего учета пользователями системы. Аналогично системе GPS Navstar построена глобальная орбитальная спутниковая система ГЛОНАСС Российской Федерации.
Спутники GPS и ГЛОНАСС излучают сигналы времени, которые используются приемниками для определения расстояний до спутников.
Приемники пользователей включают в себя средства планирования маршрутов, сопровождения и послемаршрутной обработки и выдачи отчетов и графиков, дающих возможность удостовериться в выполнении задания.
Система GPS США в 1994 г. и ГЛОНАСС Российской Федерации в 1996 г. были предложены Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) в качестве средств обеспечения поэтапного развития глобальной навигационной спутниковой системы GNSS.
Федеральной авиационной администрацией США для правильного использования систем GPS в авиации разработаны стандарты TSO C129 от 10.12.92 г. «Дополнительное бортовое навигационное оборудование, использующее глобальную систему определения местоположения (GPS)» и NO TICE № 8110.60 от 04.12.95 г. «GPS как основное средство навигации для полетов в океанических и удаленных районах».
В настоящее время на рынке имеется множество приемных систем GPS и ГЛОНАСС. Продукцию представляют 22 фирмы США и 3 российские компании. Особенно много предложений, касающихся оборудования GPS, предназначенного для авиации. Все системы можно классифицировать как переносные, планшетные и устанавливаемые стационарно.
К переносным относится, например, система Flightmate GPS фирмы Trimble Navigation. Этот точный и компактный автономный прибор совмещает в себе международную аэронавигационную базу данных координат аэропортов мира (включая их высоту над уровнем моря) и радиомаяков Jeppesen, навигационный компьютер, встроенную антенну и быстросъемное крепление для установки на летательном аппарате. Он вычисляет координаты местоположения с точностью до 15 м (точность определяется Министерством обороны США и может составлять 100 м) и высоту в любой точке Земли, в любое время и при любой погоде. Вычисление местоположения летательного аппарата производится по выбранным из глобальной аэронавигационной базы данных координатам близлежащих аэропортов, радиомаяков, выполняющих роль своеобразных промежуточных пунктов маршрута (ППМ). В соответствии с этой информацией прибор практически мгновенно выдает на дисплее данные о дистанции, курсе, скорости полета, расчетном времени прибытия, расчетном времени в пути и определяет отклонение от курса, отмеченного на графическом индикаторе. Размеры прибора 8,4х17,3х3,3 см, вес 397 граммов с батарейками.
К планшетным можно отнести электронный картографический планшет с GPS-датчиком Teldix Co Pilot («Второй пилот»). Co Pilot имеет алфавитно-цифровой дисплей для индикации следующих данных:
¦дистанция до ППМ и пеленг на него;
¦скорость относительно земли и расчетное время в пути;
¦географические координаты и высоту;
¦величину бокового отклонения от линии заданного пути;
¦индикатор отклонения от заданного курса.
Кроме того, Co Pilot использует данные GPS для управления электронным жидкокристаллическим указателем на прозрачном экране, под который вставляется обычная бумажная карта размером 200х200 мм.
Перечислим наиболее известные фирмы, разрабатывающие и изготавливающие стационарно устанавливаемые системы.
1. allied signal (США).
Фирма предлагает ряд систем, каждая из которых имеет картографический индикатор: KLN 90B, ручная KLX 100(GPS и связь), устанавливаемый на приборной доске приемник GPS KLN 35A, GPS-связь KLX 135A, а также навигационные системы GPS KLN 89B и KLN 89.
2. ashtech inc. (США).
Производит системы GPS и комбинированные GPS/ГЛОНАСС-приемники и связанные с ними подсистемы. Фирма работает совместно с Universal Avionics Systems Corp., поставляя 12-канальный приемник GPS для навигационной системы Universal UNS-1M.
Производит авиационную модель AV-12 с цветным дисплеем с высвечиванием процедур предполетных проверок систем самолета или вертолета. В памяти может быть до 1000 ППМ и до 100 полетных маршрутов. Недавно фирмы Ashtech Inc и Magellan Systems Corp. согласились выпускать продукцию под именем Magellan.
3. gamin international (США).
Фирма разрабатывает, производит и продает приемники GPS для авиации общего назначения, для деловых и коммерческих самолетов: GPS 115XL — приемник с картографическим индикатором, сертифицированный для неточного захода на посадку (TSO-C129 A1) и GNC 300XL — комбинацию приемника GPS с УКВ-радиостанцией с картой высокой разрешающей способности. Обе системы имеют приемники с 12 параллельными каналами. Имеются интерфейсы по ARING 429, GAMA 429, RS-232 и NIMEA 0183. В каждой системе имеется резервный режим работы от аккумулятора.
4. honeywell (США).
Совместно с фирмой Trimble компания предлагает «Серию НТ» навигационных систем для широко- и узкофюзеляжных самолетов, давая возможность летательным аппаратам, не оборудованным системой менеджмента полета (FMS), пользоваться преимуществами навигации по GPS.
Для авиации местных воздушных линий и деловой авиации предлагается система MG 2021, совместимая с FMS серий FMZ-2000 и NZ-900. Продуктом, производимым совместно с фирмой Pelorus, являются спутниковые системы посадки SLS-1000 и SLS-2000 — коммерческие посадочные системы с дифференциальной GPS.
5. magellan systems (США).
Последняя ручная система с картографическим индикатором SkyStar Plus имеет базу данных аэропортов и вертикальных препятствий. В систему вводятся данные самолета и порядок предполетных проверок, с ее помощью могут выполняться расчеты центровок. Система 10Х имеет картографический индикатор и базу данных Jeppesen.
6. trimble navigation (США).
Фирма производит множество бортовых систем GPS. Серия Plus началась с системы TNL 2000 Approach Plus, сертифицированной для полетов по приборам (согласно ППП) в районе аэродрома и для захода на посадку при отсутствии возможности точного определения положения летательного аппарата. Система TNL 2000А разработана для визуальных полетов (по ПВП). Системы TNL 2001 Plus, 2101 I/O Plus и TNL 2000 Approach Plus удовлетворяют европейским требованиям B-RNAV. Система 2101 I/O Plus сертифицирована как основное навигационное средство при полетах над океаном и в удаленных районах.
