¿Cómo informan los sistemas de navegación GPS de aviación la precisión del GPS?

La precisión GPS requerida depende principalmente de la aplicación. Los requisitos en ruta son más indulgentes que los requisitos de precisión para las aproximaciones que no son de precisión.

La precisión del GPS es el resultado de imprecisiones en la señal combinadas con un factor basado en la geometría de los satélites. Dentro del receptor, el error de posición se calcula observando

1. La geometría de los satélites que contribuyen a fijar la posición.
2. El error de rango equivalente de usuario estimado (UERE) causado por varias perturbaciones

A partir de la geometría de los satélites se calcula la Dilución de Precisión (Geometric) ( DOP ). Este es un número que expresa cómo la geometría de los satélites utilizados para calcular la posición influye en la precisión de la solución de posición. En una situación ideal,$DOP=1$, cualquier valor menor que$4$se considera bueno.

El DOP se puede dividir en tres componentes, el horizontal (HDOP), el vertical (VDOP) y el tiempo (TDOP). Para la precisión de la posición horizontal se utiliza HDOP.

El segundo factor en la estimación de la precisión es el error de rango equivalente del usuario (UERE). En la ilustración anterior, este es el ancho de las bandas de rango. La UERE se compone de varios factores:

1. Datos de efemérides - Errores en la ubicación transmitida del satélite
2. Reloj Satélite - Errores en el reloj transmitido.
3. Ionosfera: errores en las mediciones de pseudodistancia causados ​​por efectos ionosféricos
4. Troposfera: errores en las mediciones de pseudodistancia causados ​​por efectos troposféricos
5. Ruta múltiple: errores causados ​​por señales reflejadas que ingresan a la antena del receptor
6. Receptor: errores en la medición del rango del receptor causados ​​por varios factores internos.

El efecto del error de datos de efemérides es del orden de 2 metros (desviación estándar).

La precisión del reloj del satélite solía degradarse intencionalmente bajo el programa de disponibilidad selectiva. SA se apagó en mayo de 2000, mejorando drásticamente la precisión del GPS. Los receptores desarrollados antes de esa fecha desconocen este cambio y estimarán una precisión peor de la que realmente logran. . El error de reloj residual después de que se apagó SA es equivalente a unos 2,5 metros (desviación estándar).

La señal GPS incluye parámetros para un modelo ionosférico que se puede utilizar para corregir los efectos ionosféricos. El error residual causado por el retraso de la señal en la ionosfera es del orden de 5 metros (desviación estándar). Es la aportación más significativa a la UERE.

Los efectos troposféricos son mucho menores que el efecto ionosférico. El efecto es de aproximadamente 0,5 m (desviación estándar).

Los efectos de trayectos múltiples (causados ​​por los reflejos de las señales) dependen en gran medida del entorno. En una ciudad los efectos son peores que en el aire. Para aplicaciones aerotransportadas, la trayectoria múltiple puede ser causada por reflejos de la señal de las alas. El efecto es muy limitado. En la superficie del aeropuerto puede haber efectos significativos, especialmente cerca de los edificios.

Errores del receptor causados ​​por osciladores inestables (ruido térmico), errores de cuantificación y redondeo, errores de software, etc. Esta contribución puede reducirse mejorando el diseño de la antena y el receptor; que todo tiene un costo. Estimemos las aportaciones a la UERE unos 3 metros.

La UERE es la raíz cuadrada media de todas estas contribuciones.

$$UERE=\sqrt{2^2+2.5^2+5^2+0.5^2+1^2+3^2}\approx6.75meters$$

Luego se estima el 95% de precisión mediante$2\times{UERE}\times{HDOP}$. Para un HDOP de$2$, se estima que la posición estará dentro de los 27 metros el 95 % del tiempo. La precisión típica es mejor, porque los factores UERE se estiman de forma bastante conservadora.

Los sistemas de aumento como WAAS y GBAS pueden mejorar la precisión del GPS enviando señales de corrección. El GNS 430 (sin la 'W') no utiliza estas señales.

Si el DOP es mayor que$4$, el GNS 430 mostrará el mensaje "Precisión degradada". Puede encontrar el DOP en la página de estado del satélite. Esta página también muestra el error de posición estimado.

Tenga en cuenta que todos los cálculos para estimar el error de posición asumen que el GPS está funcionando como debería, es decir, una condición libre de fallas. Pueden producirse averías en los satélites, en la transmisión de datos al receptor y en el propio receptor. La detección de fallas es parte de la función RAIM.