WAAS ( engelsk wide area augmentation system ) är ett system för att sprida korrigeringar till data som överförs av GPS- navigationssystemet [1] . Utvecklad av den amerikanska organisationen FAA ( eng. Federal Aviation Administration ); den första entreprenören var Raytheon . Verksam i Nordamerika . Enligt andra källor var den ursprungliga utvecklaren av systemet (kontrakt daterat den 3 augusti 1995) Wilcox. Sedan, på grund av eftersläpningen av arbete från schemat, överfördes ordern till Hughes (1996). [2]Kompletterar GPS, vilket ökar positioneringsnoggrannheten. Den skapades främst för att bestämma flygplanets position under landning.
International Civil Aviation Organization ( eng. ICAO ) hänvisar till system av denna typ med förkortningen SBAS från engelskan. satellitbaserat förstärkningssystem . I Europa och Asien har system byggda på samma principer som WAAS skapats och fungerar.
Ett nätverk av markstationer mäter GPS-signalerna och sänder dem till centralstationer. Centralstationerna beräknar korrigeringarna och sänder dem till satelliterna . Satelliterna vidarebefordrar korrigeringarna tillbaka till jorden. GPS-mottagare som stöder WAAS tar emot korrigeringar och korrigerar koordinaterna som tas emot från GPS.
WAAS utvecklades gemensamt av US Department of Transportation (DOT) och Federal Aviation Administration (FAA) som en del av det federala radionavigeringsprogrammet (DOT-VNTSC-RSPA-95-1/DOD-4650.5 (1994)). Det var avsett att ge prestanda jämförbar med den för kategori 1 instrumentlandningssystem (ILS) för alla flygplan med lämplig certifierad utrustning.
Utan WAAS skapar ett antal felkällor (jonosfäriska störningar, klockdrift och satellitomloppsfel) fel som är för stora för att uppfylla kravet på en korrekt flygplansinflygning. Precisionsmetoden inkluderar information om fartygets höjd, avstånd från landningsbanan och höjdinformation vid alla punkter längs inflygningen och banan.
Före tillkomsten av WAAS hade US National Airspace System (NAS) inte förmågan att tillhandahålla lateral och vertikal start/landningsnavigering på alla flygfält. Det traditionella precisionsinflygningssystemet är Instrument Landing System (ILS), som använder en serie radiosändare som var och en sänder en enda signal till flygplanet. Denna komplexa uppsättning radiomottagare måste installeras i varje ände av banan såväl som längs den centrala axeln, vilket gör implementeringen svår och mycket dyr. ILS-systemet består av 180 olika sändarantenner.
FAA och NASA har utvecklat Microwave Landing System (MLS) under en tid. Hela MLS-systemet för en viss inflygning var isolerat i en eller två lådor placerade nära landningsbanan. MLS erbjuder också ett antal praktiska fördelar som gör det lättare att använda trafik för både flygplan och radiolänkar. Tyvärr kommer MLS att kräva att varje flygplats och flygplan uppgraderar sin utrustning.
Under utvecklingen av MLS började GPS-mottagare för konsumenter av varierande kvalitet dyka upp. GPS erbjöd piloten ett stort antal fördelar genom att integrera alla flygplanets långdistansnavigeringssystem i ett lättanvänt system, ofta ganska litet. Utplaceringen av ett GPS-baserat flygnavigeringssystem har till stor del varit ett problem med att utveckla nya metoder och standarder snarare än ny utrustning. FAA har börjat planera för att stänga av befintliga fjärrkommunikationssystem (VOR och NDB) till förmån för GPS. Problemet med landningsinflygningar kvarstod dock. GPS ger inte den noggrannhet som krävs för att ersätta ILS-system. Typisk noggrannhet är cirka 15 m, medan även kategori 1-metoden kräver en vertikal noggrannhet på 4 m.
Denna felaktighet i GPS beror främst på fördröjningar i jonosfären, som saktar ner radiosignalen från satelliterna slumpmässigt. Vågorna rör sig långsammare och kan karakteriseras med olika tekniker från marken eller genom att undersöka själva GPS-signalerna. Genom att överföra denna information till GPS-mottagarna varje minut eller så kan denna felkälla reduceras avsevärt. Detta ledde till konceptet differentiell GPS, som använde separata radiosystem för att överföra en korrigeringssignal till mottagare. Flygplanet kan utrustas med en mottagare som kopplas till en GPS-enhet, och signalen kommer att sändas på olika frekvenser för olika användare (FM-radio för bilar, långvåg för fartyg etc.). Repeaters av den kraft som krävs tenderar att samlas runt större städer, vilket gör sådana DGPS-system mindre användbara för navigering. Dessutom sänds de flesta radiosignaler i siktlinje och kan förvrängas av sfärisk mark eller landformer, vilket gör det svårt att använda DGPS som ett exakt positioneringssystem.
Efter att ha övervägt alla ovanstående faktorer beslutade FAA för satellitkommunikation. Eftersom GPS-enheten redan består av en satellitmottagare var det lättare att sända korrigeringssignaler på samma frekvenser som GPS:en.
Systemet började fungera stabilt 2002, den 10 juli 2003 aktiverades WAAS-signalen för allmänflyg, som täcker 95 % av USA och delar av Alaska, med en minsta noggrannhet på 110 m.
2004 lanserades systemet officiellt.
Den 17 januari 2008 introducerade Alabama-baserade Hickok & Associates den första icke-FAA-certifierade WAAS för helikopterlandning (på grund av avsaknaden av ett regelverk). Den 1 april 2009 certifierade FAA AFS-400 de tre första banorna utrustade med WAAS GPS.
Den 30 december 2009 gjorde Seattle-baserade Horizon Air sin första reguljärflygning med WAAS GPS.
Systemet består av följande segment:
Förening:
Alla stationer är sammankopplade via lämpliga dataöverförings- och bearbetningslinjer.
WRSWide-area kontrollstationer (ShKS, eller WRS - WAAS Reference Station) övervakning, designade för att kontrollera och övervaka tillståndet i navigationsfältet.
WRS-stationer finns i hela USA . Enligt [3] [4] fanns det i oktober 2007 38 stationer:
WRS-stationer försöker placeras nära flygplatser, utrustade med GPS-utrustning som stöder WAAS och speciell programvara (mjukvara). Specialprogramvara gör följande:
Wide-area master stations (SHGS, eller WMS - WAAS Master Station), designade för att bearbeta data från övervakning och observationer av ShCS;
På WMS-stationer:
Markdataöverföringsstationer (NSPD, eller GES - Ground Earth Station) till rymdsegmentet, som ska kommunicera mellan ShGS och GKA.
GES-stationer sänder korrigeringar till satelliter.
Satelliter skickar korrigeringar till GPS- och WAAS-mottagare (användare) [5] .
Rymdsegmentet inkluderar tre satelliter som ligger i geosynkrona omloppsbanor .
| Satellitnamn | PRN [6] | NMEA [7] | Bana |
|---|---|---|---|
| "Inmarsat 4-F3" | 133 | 46 | 98°V |
| Galaxy 15 | 135 | 48 | 133°V |
| Anik F1R | 138 | 51 | 107,3°V |
Satelliter tar emot data från GUS-stationer och återsänder dem i L1-bandet med en frekvens på 1575,42 MHz i deras siktområde. Förutom WAAS-data skickar satelliter ut GPS-data: meddelanden om integriteten hos GPS- och GKA-rymdfarkosterna, korrigeringsvektorer för efemerisdata, tidsskalor och jonosfäriska modellparametrar. Synlighetszonen omfattar hela USA:s territorium och dess omgivningar.
WAAS-signalen sänds på samma frekvens som C / A L1-signalen för GPS-systemet, även kodad på samma sätt. Detta är designat för att göra det lättare att bygga mottagare som stöder GPS och WAAS.
Användarsegmentet inkluderar GPS- och WAAS-signalmottagare. Mottagare:
Platsberoende korrigeringar uppdateras i olika takt. Efemerider och jonosfäriska fördröjningar uppdateras varannan minut och anses giltiga i 6 minuter efter mottagandet [8] .
WAAS-systemet är utformat för att uppnå förmågan att använda GPS i alla skeden av ett flygplans flygning, inklusive exakt inflygning till start- och landningsbanan.
WAAS-systemet utför följande funktioner:
WAAS-specifikationen [10] säger att felet i 95 % av fallen inte bör överstiga 7,6 m (25 fot ) horisontellt och lika mycket vertikalt. I verkligheten [11] i de flesta av USA , Kanada och Alaska , ger systemet ett fel på högst 1 m horisontellt och inte mer än 1,5 m vertikalt. Sådan noggrannhet är jämförbar med noggrannheten för kurs-glidbanan ( eng. ILS ) i den första kategorin (ILS-felet för den första kategorin bör inte vara mer än 16 m horisontellt och 4 m vertikalt) [12] .
Enligt WAAS-specifikationen [10] ska navigationsenheten upptäcka fel och rapportera att den tar emot felaktiga data från GPS och/eller WAAS inom 6,2 s . Sannolikheten att felet vid bestämning av koordinaterna överstiger det kritiska värdet och förblir obemärkt är 10 −7 ; detta motsvarar att ta emot felaktiga koordinater under en tid som inte överstiger 3 sekunder per år.
GPS- och WAAS-mottagare är installerade i flygplan och tillåter blinda (instrument)flygningar utan att bryta mot befintliga regler .
Integriteten (sannolikheten att erhålla koordinater utan fel) för GPS och WAAS är större än eller lika med integriteten för RAIM-systemet ( receiver autonom integrity monitoring ) [13] .
Tillgänglighet - sannolikheten att uppfylla kraven på både noggrannhet och integritet. WAAS-specifikationen [10] kräver 99,999 % tillgänglighet i serviceområdet; detta motsvarar att vara otillgänglig i högst 5 minuter per år [10] [13] .
Ger gratis, fullständig och korrekt information om GPS-systemets aktuella status. Ger dig möjlighet att avsevärt förbättra kvaliteten på positionen som beräknas av mottagaren (ungefär två gånger). Garanterar korrekt ut- och landning av ett flygplan vid vilket flygfält som helst i täckningsområdet (oavsett vilken teknisk utrustning själva flygfältet) 24 timmar om dygnet. Gör civil navigering, automatisk navigering och civil navigering i allmänhet mer tillförlitliga .
Helt liknande WAAS-system fungerar i andra delar av jorden:
Alla system byggda på samma principer som DGPS har liknande möjligheter . I litteraturen kallas sådana system för WADGPS ( wide area differential GPS ) . Det bör noteras att täckningsområdet för OmniStar- och StarFire-systemen , som också använder satelliter för att överföra korrigeringssignaler till jorden, är betydligt större än WAAS-täckningsområdet.
| Navigationssystem _ | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Satellit |
| ||||||
| Jord | |||||||
| Differentiella korrigeringssystem | |||||||