טיוטה:WAAS
הWAAS (Wide Area Augmentation System - מערכת אוגמנטציה בפריסה רחבה) היא מערכת עזר ניווט אווירי שפותח על ידי FAA על מנת לחזק את סיגנל הGPS בהיבטי הדיוק, השלמות הרציפות והזמינות. באופן עקרוני, WAAS אמורה לאפשר לכלים אוויריים להשתמש בנתוני GPS במשך כל זמני הטיסה, זאת במטרה לעמוד בסטנדרטים של בטיחות טיסה. WAAS משתמשת ברשת תחנות קרקע הנמצאת בצפון אמריקה ובהוואי, על מנת למדוד שינויים קטנים בסיגנלים של הGPS בהמיספרה המערבית. מדידות מתחנות הייחוס הללו מועברות לתחנות "מאסטר" שמתעדפות את תיקוני הסטיות הנקלטים ושולחות את הודעות התיקון ללווייני WAAS גיאוסטציונריים בתזמון מסוים. הלוויינים הללו שולחים את המידע חזרה לכדה"א. מקלטים שהינם בעלי חומרה/תוכנה מתאימה לקבלת הסיגנלים הללו (נקראים WAAS-enabled) משתמשים בתיקונים אלו תוך כדי חישוב המיקום שלהם על מנת לשפר את הדיוקים. ארגון התעופה האזרחית הבינלאומי (ICAO) קורא לסוג זה של מערכת – מערכת אוגמנטציה מבוססת לוויינים – SBAS. גם אירופה ואסיה מפתחות את מערכות הSBAS שלהן:
- הודו:GAGAN – GPS Aided Geo Augmented Navigation
- אירופה: EGNOS- European Geostationary Navigation Overlay Service.
- יפן: MSAS-Multi-functional Satellite Augmentation System.
מערכות מסחריות נוספות כוללות את הStarFire וOmniSTAR.
מאפייני מערכת הWAAS[עריכת קוד מקור | עריכה]
דיוק[עריכת קוד מקור | עריכה]
מפרט הWAAS דורש מהמערכת לספק מיקום דיוק של 7.6 מטרים לפחות 95% מהזמן. ביצועי אמת של המערכת במקומות ספציפיים הראו שהיא מראה דיוק רוחבי טוב מאשר מטר ודיוק אנכי טוב מאשר 1.5 מטרים בכל איזור הכיסוי של פנים ארה"ב ובאזורים גדולים של קנדה ואלסקה. עם תוצאות אלו, WAAS יכולה להשיג את דרישות דיוק הניווט בקטגוריה 1 של "Precision approach" שהן דיוק רוחבי 16 מטרים ודיוק אנכי של 4 מטרים.[1]
שלמות[עריכת קוד מקור | עריכה]
שלמות של מערכת ניווט כוללת את היכולת לספק אזהרות מתוזמנות כאשר הסיגנל שהמערכת מספקת מכיל מידע מטעה שעלול ליצור סכנה למשתמש. מפרט הWAAS דורש שהמערכת תזהה שגיאות ברשת הGPS או הWAAS ותודיע למשתמש תוך 6.2 שניות. על מנת לוודא שWAAS בטוחה תחת כללי כלי טיסה (IFR, כלומר, טיסות בתוך עננים) נדרש להוכיח שיש רק הסתברות מזערית מאוד ששגיאה שלא עומדת בדרישות תעבור ללא גילוי. באופן פרטני יותר, ההסתברות מצוינת כ1*10^-7 והיא שקולה ללא יותר משלוש שניות של מידע שגוי בשנה. דבר זה מספק מידע שלמות השקול ל
RAIM או טוב יותר ממנו.
זמינות[עריכת קוד מקור | עריכה]
זמינות הינה ההסתברות שמערכת ניווט עומדת גם בדיוק וגם בשלמות. לפני הופעת הWAAS, מפרטי הGPS התירו למערכת להיות אי זמינה למשך זמן כולל של 4 ימים בשנה (זמינות של 99%). מפרט הWAAS מצהירה על זמינות של 99.999% בכל אזור השירות של המערכת, שמשמעו 5 דקות בשנה.
אופן פעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]
כמו בGPS באופן כללי, מערכת הWAAS מורכבת משלושה מקטעים עיקריים: המקטע הקרקעי, המקטע החללי ומקטע המשתמש.
המקטע הקרקעי[עריכת קוד מקור | עריכה]
המקטע הקרקעי מורכב מתחנות ייחוס בפריסה רחבה (WRS). תחנות קרקע אלו, שמדודות במדויק, מנטרות ואוספות מידע על אותות הGPS, ואז שולחות את המידע לשלוש תחנות Master בפריסה רחבה (WMS) בשימוש רשת תקשורת קרקעית. תחנות הייחוס מנטרות גם את האותות המגיעים מלווייני הWAAS הגיאוסטציונרים ומספקות בכך שלמות מידע גם עבור אותות אלו. נכון לאוקטובר 2007, קיימות 38 תחנות WRS: עשרים מהן נמצאות בארצות הברית הרציפה, שבע מהן נמצאות באלסקה, אחת בהוואי, אחת בפורטו ריקו, חמש במקסיקו, וארבע נוספות בקנדה. בשימוש המידע מתחנות הWRS, תחנות הWMS מייצרות שני סטים שונים של תיקונים: תיקון מהיר ותיקון אטי. התיקונים המהירים הם עבור שגיאות שמשתנות במהירות ולרוב נוגעות לשגיאות שעון או מיקום של לווייני הGPS. תיקונים אלו נחשבים לתיקונים בלתי תלויים במיקום, כלומר, הן יכולות להיות נגישות במידי על ידי כל מקלט בתחום השידור הנקלט. התיקונים האטיים כוללים הערכות שגיאת שעון ומידע Ephemeris ארוך תווך כמו גם מידע על השהייה יונוספרית. WAAS מספקת תיקוני השהיה למספר נקודות באזור השירות של הWAAS. בתת פרק מקטע משתמש תהיה הרחבה על השימוש במידע הנ"ל. אחת שהודעות התיקון הללו מיוצרות, תחנות הWMS שולחות אותם לזוג תחנות Uplink קרקעיות (GUS), וההודעות מועברות ללוויינים במקטע החללי לשידור מחדש למקטע המשתמש.
המקטע החללי[עריכת קוד מקור | עריכה]
המקטע החללי כולל מספר רב של לווייני תקשורת שמשדרים את הודעות התיקון המיוצרות על ידי תחנות הWMS שבסופו של דבר מיועדות לקליטה במקטע המשתמש. הלוויינים משדרים בנוסף את אותו סוג מידע הטווח כמו לווייני GPS רגילים, דבר שמגדיל את מספר הלוויינים הזמינים לתיקון מיקום. המקטע החללי כולל שלוש תחנות מסחריות: Inmarsat-4 F3, Telesat's Anik F1R, וintelsat's Galaxy 15. לווייני הwaas המקוריים הנקראים POR, AOR-W, נשכרו בחלל כחלק מלווייני Inmarsat 3. הם חדלו לשדר ב31.7.2007. עם סיום השכירות של Inmarsat המתקרב, שני לוויינים חדשים שוגרו בסוף שנות ה2005. Galaxy 15 של חברת PanAmSat, וAnik F1R של Telesat. כמו עם הלוויינים הקודמים, אלו שירותים שכורים תחת חוזה של הFAA עם חברת לוקהיד מרטין לשירותים שכורים של לווייני WAAS גיאוסטציונריים, שחתומה על חוזה לספק על שלושה לוויינים עד סוף שנת 2016. לוויין שלישי נוסף למערכת לאחר מכיר. בחודשי מרץ עד נובמבר 2010 שלחו הFAA שידורי אות WAAS ניסיוניים לעבר משיב שכור על לוויין הInmarsat-4 F3. בנובמבר 2010 הסיגנל אושר כמבצעי ונכנס לשימוש לצורכי ניווט. לוויין חדש בשם EUTELSAT 117 WEST B שוגר ביוני 2016 וקיים עליו משדר WAAS.
מקטע המשתמש[עריכת קוד מקור | עריכה]
מקטע המשתמש הינו מקלט הGPS והWAAS שמשתמש במידע המשודר מלווייני הGPS על מנת לקבוע את המיקום והזמן, ובתיקוני הWAAS המשודרים מהמקטע החללי. שני סוגי הודעות השגיאה (קצרות וארוכות) הנקלטות משומשות בצורות שונות. מקלט הGPS יכול באופן מידי ליישם את מידע התיקון מהסוג המהיר, שכולל את מידע מדויק יותר על מיקום הלוויין ומידע על שגיאות השעון. בצורה מידית זו המקלט יכול לקבוע את המיקום הנוכחי שלו בשימוש חישובי GPS. ברגע שתיקון מיקום מקורב מושג, המקלט מתחיל להשתמש בתיקונים האטיים לשיפור הדיוק. בתוך מידע התיקונים האטיים כלולה ההשהיה היונוספירית. בעוד אות הGPS מגיע מהלוויין למקלט, הוא עובר בתווך יונוספירי. המקלט מחשב את המיקום בו האות חודר את היונוספירה ואם הוא קולט ערך השהיה יונוספירית עבור מיקום זה, הוא מתקן את השגיאה שהיונוספירה יצרה. בעוד המידע אטי יכול להיות מעודכן כל כמה דקות אם נחוץ, שגיאות Ephemeris (מיקום לוויינים) ויונוספירה לא משתנות בתדירות גבוהה, ולכן הן יכולות להיות מעודכנות כל שתי דקות ונחשבות תקינות ל-עד שש דקות.
קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]
- מנהל התעופה הפדראלי, שאלות נפוצות בנושא WAAS, באתר הFAA הממשלתי