Всемирная система определения местоположения (GPS)

GPS обеспечивает обслуживание на двух уровнях: Служба Стандартного Определения местоположения (SPS) и Служба Точного определения местоположения (PPS). SPS обеспечивает всем пользователям точность определения горизонтального местоположения 100 м с вероятностью 95%  и 300 м с вероятностью  99.99 %. PPS более точная, чем SPS, однако, она обслуживает по указанию руководства США и военных, федеральное правительство и гражданских пользователей, которые удовлетворяют определённым требованиям.

GPS работает на основе определения дальности (измерения расстояния) и триангуляции от группы спутников в пространстве, которые служат точными ориентирами. Приёмное устройство GPS измеряет расстояние от спутника по времени распространения радиосигнала. Каждый спутник рассылает заданный код, называемый кодом обнаружения (захвата) курса (направления) - (СА), в котором содержится информация о местоположении спутника, время GPS, погрешности часов (хронометра), "чистота" и точность передаваемых данных. Спутники в GPS имеют очень точные атомные часы для расчёта времени распространения сигнала. Зная скорость распространения сигнала и точное время по радио, по времени прихода сигнала можно рассчитать расстояние, которое прошёл сигнал.

Приёмник GPS сравнивает код СА каждого спутника с идентичной копией, того же кода в базе данных приёмника. В процессе сравнения приёмник может рассчитать время распространения сигнала от спутника до приёмника. Расстояние, полученное этим методом, называется псевдодальность, т.к. это не прямое измерение расстояния, а по времени. Псевдодальность подвержена нескольким погрешностям, причиной которых, например, являются задержка из-за слоя ионосферы и разница во времени между атомными часами и в приёмнике GPS.

Дополнительно к расстоянию до спутника, приёмнику надо иметь точное положение спутника в пространстве, это известно как его астрономическое положение. Сигнал каждого спутника передаёт информацию об астрономическом положении его точного местонахождения. Приёмник GPS использует информацию для точного установления местоположения спутника.

Используя рассчитанную псевдодальность и положение, данное спутником, приёмник GPS математически определяет его положение триангуляцией. Приёмнику GPS надо, по крайней мере, три спутника и четвертый для поправок в измерении времени, для того, чтобы получить надёжное, единственное и истинное трёхмерное положение (широта, долгота и высота) и время. Приёмник GPS рассчитывает для навигации расстояние и пеленг до пункта на маршруте, путевую скорость и т.д. по известным широте-долготе ВС и сравнивает их с базой данных приёмника.

Установлена группа в 24 спутника в GPS, причём минимум пять спутников всегда видны пользователю с любой точки Земли. Приёмник использует данные от четырёх спутников над горизонтом, суммируя сигналы от одного, по мере сброса сигналов от другого, для непрерывного расчёта его местоположения.

Приёмник GPS проверяет целостность сигнала от группы спутников с помощью автономного устройства в приёмнике по контролю целостности (RAIM), которое определяет информацию плохого качества. По крайней мере, один спутник дополнительно к тем, что требуются для навигации, должен быть в поле зрения приёмника, чтобы выполнять функции RAIM, т.е., для RAIM нужно 5 спутников в поле зрения, или 4 спутника и баросредство. RAIMy необходимо 6 спутников в поле зрения (или 5 спутников и баросредство) для выделения испорченного сигнала от спутника и его удаления. Использование баросредства - это метод улучшения решения уравнения в GPS, используя дополнительный источник входных данных не со спутников. Баросредство использует барометрическую высоту, исправленную на барометрическое давление на месте, чтобы дать точную информацию о высоте приёмнику GPS.

В России переход к спутниковой навигации произойдет в три этапа, с 2008 года по 2025-й. Отечественная система ГЛОНАСС будет вводиться в российскую аэронавигацию с 2008 года, также будет функционировать совмещенная схема GPS/ГЛОНАСС.
 

Автоматическое зависимое наблюдение является перспективным видом аэронавигационного наблюдения, не связанным напрямую с традиционным радиолокационным методом. Использование элементов спутниковой навигации позволяет непрерывно мониторировать взаимное расположение воздушных судов. Причем не только диспетчеры, но и сами экипажи воздушных судов могут наблюдать взаимное расположение коллег в пространстве. В связи с этим увеличивается время на принятие решения по изменению курса в случае необходимости.