GPS - é bom saber... Crédito: GARMIN contato@cockpitit.com.br 1
Alexandre C Passos Técnico em Eletrônica Tecnólogo em Processamento de Dados Especialista em Redes de Telecomunicações Piloto privado (CCT PC/IFR) Atua em Aviação desde 2007 Funcionário da William Indústria Aeronáutica Crédito: FAA atitude informação comunicação x correta segura completa contato@cockpitit.com.br 2
Crédito: Garmin AGENDA Características e informações importantes Deficiências e vulnerabilidades Alternativas e melhoramentos GPS na navegação aérea Situação no Brasil e no mundo Homologação Procedimentos Crédito: Bendix/King OBJETIVO Informar sobre o sistema GPS e sua aplicação aeronáutica, bem como discutir sua utilização, pontos fortes, fracos e pontos de atenção. 3
Características e informações importantes: Global Positioning System (GPS) Navstar GPS Lançado, mantido e operado pelo governo do US (DoD) Crédito: El Pak, Wikipedia Sistemas semelhantes: GLONASS (Rússia) e GALILEO (EC) Precisão horizontal de 100m, 95% do tempo, em qualquer parte do globo terrestre Selective Availability (SA): erro intencional, desabilitado em 2000 Banda L: L1 (C/A + P) - civil e L2 (P) - militar Segmentos: espacial (SV), controle e usuário Constelação básica completa: 6 planos orbitais, com 4 satélites cada (total: 24) Órbita Terrestre Média - MEO: 20.200km de altitude Posicionamento, Velocidade e Tempo 2D, 3D e diferencial (corrigida) Efemérides e Almanaque Mensagem: identificação + posição orbital (efemérides), hora precisa, almanaque O receptor calcula sua posição a partir das informações recebidas Tipicamente, a precisão atualmente atingida é de <10m, 95% do tempo 4
Características e informações importantes: Crédito: Rrakanishu, Wikipedia 5
Deficiências e vulnerabilidades: Inerentes ao sistema: Cobertura limitada (inclinação 55 em relação ao Equador) Visada direta Falhas/indisponibilidade/vida útil dos satélites Baixa precisão nativa (inclui geometria dos satélites) Susceptibilidade a interferência EMI,solar, atmosférica (principalmente ionosfera), erros de relógio, desvio de órbita, distorção do sinal, multipath Ruído/baixa qualidade do receptor Inerentes ao modelo de operação: Controle centralizado Dependência de investimento e cooperação de nações amigas/parceiras Risco de indisponibilidade em caso de crise internacional Não existe sistema perfeito Desenvolver suplementos/contornos para as deficiências/vulnerabilidades 6
Deficiências e vulnerabilidades: Crédito: FAA 7
Deficiências e vulnerabilidades: Brownout Susceptibilidade dos satélites atuais (degeneração) Demora no lançamento dos substitutos Demora no desenvolvimento da nova geração Implicações nas funcionalidades militares Questões orçamentárias e de prazo Diminuição dos serviços atuais inviabiliza GPS para utilização na aviação Opção 1: reutilizar satélites antigos, com serviços reduzidos Opção 2: agilizar o lançamento da futura geração (III) Opção 3: simplificar a futura geração (III), lançando veículos sem funcionalidade militares Opção 4: aumentar a quantidade de satélites da nova geração (IIF) a serem lançados Alternativa: eloran Prof. Bradford Parkinson, Standford University 8
Alternativas e melhoramentos: Correção/robustez através de satélites adicionais Melhoria dos sinais (bandas L1C, L2C e L5) Correção a partir de referências conhecidas em solo (DGPS, GBAS) TSO C161 Monitoração da integridade (RAIM) Precisão, integridade, disponibilidade (SBAS/WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN) Integração com outros sistemas (inercial, auxílios em solo, etc.) Disponibilização de outros sistemas de navegação global, por outros grupos/nações (GALILEO, GLONASS,IRNSS) Utilização de novos veículos no segmento espacial, com tecnologia mais atual Utilização de outras constelações de satélites como referência adicional (Iridium, por exemplo) Operação/cooperação internacional (interoperabilidade GPS/GALILEO, por exemplo) Mitigar os riscos, reforçar os pontos fortes Evoluir o que existe, integrando as novas tecnologias 9
Alternativas e melhoramentos: 10
GPS na navegação aérea: Global Navigation Satellite System (GNSS) 10 a Conferência ICAO 1991: CNS/ATM Sistema GPS + monitoração/integridade/correção Fases do vôo: Rota Terminal Aproximação (NPA, LNAV/VNAV, LPV) Fatores de disponibilidade do GNSS: Limites de alerta horizontal e vertical (HAL e VAL) Níveis de proteção Constelação GPS Correções da ionosfera Phase of Flight HAL VAL Cobertura GPS En route 2 NM N/A Geometria dos satélites Terminal 1 NM N/A PBN/RNP/RNAV LNAV 0.3 NM N/A LNAV/VNAV 0.3 NM 50 m LPV 40 m 50 m Crédito: FAA 11
PBN/RNP/RNAV Situação no Brasil e no mundo: ICAO: US/EC/INDIA/RUSSIA/JAPÃO - L1 + L5 (FUTURO) EC: GALILEO - L1+L5-30 SV - 2013 + EGNOS - 3 SV (GPS/GLONASS/GALILEO) RUSSIA: GLONASS - L1-24 SV - 2010 + SDCM (SBAS) 1-1,5m lateral 2-3m vertical INDIA: IRNSS - L5+S + GAGAN 2011 (SBAS) CHINA: COMPASS - 30 SV + SBAS - 5SV - incompatível com recomendação ICAO JAPÃO: MSAS - 2 SV - L1 (SBAS) BRASIL: somente GBAS - (SBAS baseado na L5, no futuro?) Bacia de Campos (CNS/ATM) ADS-B-out TMA RIO GBAS/DGPS Baro-VNAV Auxílios em solo desativação progressiva (2020?) PBN: Recife/Brasília/Rio/São Paulo 12
Situação no Brasil e no mundo: 13
Homologação: TC/STC/TSO CT/HST/OTP (para aeronaves homologadas) Grande modificação x Pequena modificação (IAC 3150) TSO C129 GPS aprovado para meio suplementar de navegação TSO C145/C146 GPS/SBAS como meio primário de navegação TSO C196 GPS com aumentação baseada na aeronave CI 21-013c: Instruções para obtenção de Aprovação de Instalações de Equipamentos de Navegação usando o GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) Integração (stand-alone, indicadores, P/A, FMS) Categoria VFR / IFR Rota / Área Terminal / Aproximação de não-precisão Requisitos de Aeronavegabilidade Ensaios em solo e em vôo Procedimentos para aprovação Consultar a ANAC/GGCP Certificar-se da homologação da(s) aeronave(s) que opera 14
Procedimentos: AIC-N 10/09 GNSS // IAC 3512 GPS no espaço aéreo brasileiro AIC-N 14/11 IMPLEMENTAÇÃO NO BRASIL DA 1A EMENDA AOS PROCED... RNAV: navegação entre pontos estabelecidos em determinada área ou auxílios RNP: Inclui monitoração e alerta de desempenho IF (initial fix) / TF (track to fix) / RF (radius to fix) / Fly-by / Holding / Offset PBN: Precisão Integridade Disponibilidade Continuidade Funcionalidade requerida Objetivos: Consolidação de procedimentos RNAV/RNP Segurança Economia Eficiência Acesso O tráfego aéreo operado com base no GNSS. 15
Procedimentos: Codificação de bases de dados: ARINC 424 Navigation Systems Data Base Padrões utilizados na preparação de bases de dados de sistemas de navegação Path-Terminator: Path: como proceder (proa, curso, etc.) Terminator: evento/condição que define a perna e a sequência 16
Procedimentos: 17
Referências: Termos de navegação 18
Referências: Fontes de informação FAA: http://gps.faa.gov USNO: ftp://tycho.usno.navy.mil/pub/gps ICAO: http://www.icao.int/ EUROCONTROL: http://www.eurocontrol.int/ EUROCONTROL Navigation Domain: http://www.ecacnav.com/ DECEA: http://www.decea.gov.br DECEA: http://publicacoes.decea.gov.br/ Comissão CNS/ATM: http://www.decea.gov.br/cns-atm/ DECEA: PCA 351-3 PROGRAMA DE IMPLEMENTAÇÃO ATM NACIONAL ANAC: http://www.anac.gov.br/ ANAC/GGCP: http://www.anac.gov.br/certificacao/ AIS WEB: http://www.aisweb.aer.mil.br/aisweb/ ARINC: http://www.arinc.com/ Avionics magazine: http://www.aviationtoday.com/av/ B&CA magazine:http://www.aviationweek.com/bca Professional Pilot magazine: http://www.propilotmag.com/ 19
Alexandre C Passos OBRIGADO. Crédito: FAA atitude informação comunicação x correta segura completa contato@cockpitit.com.br 20