Uyduya Dayalı Seyrüseferde Hassasiyet

Uydu teknolojisinin gelişmesi ile geleneksel seyrüsefer tekniklerinden uydu destekli, uydu tabanlı seyrüsefer aşamasına geçiş sağlanmıştır. Ülkelerin uydu sistemlerine devam eden yatırımları ile de sistemler zaman içinde hassasiyet ve kesintisiz hizmet açısından gelişmiş. gelişmeye de devam etmektedir. Ancak havacılık gibi risk faktörünün her aşamada kritik önem arz ettiği ve sürekli kesintisiz hizmete hizmet duyulan bir alanda uydu teknolojisinde meydana gelebilecek arıza veya hataları en aza indirmek için de çalışmalar yürütülmektedir. Uydu ve geleneksel seyrüseferi harmanlayarak kullanılan sistemlerin yanı sıra IRS/INS gibi hizmetin aksamaması için hava aracı teçhizatı olarak geliştirilmiş sistemler de mevcuttur. Temel olarak 3 hassasiyet artırım yöntemi bulunmaktadır. Bunlar: ABAS (Aircraft Based - Hava Aracı Tabanlı), GBAS (Ground Based - Yer Tabanlı), SBAS (Satallite Based - Uydu Tabanlı) olarak sayılabilir.

ABAS: Hizmet kesintisi, hassasiyet oranlarının değişmesi gibi bazı aksaklıklar süresince de hizmet vermek üzere tasarlanan ABAS sistemi uydudan alınan bilgilerin hassasiyetinin yükseltilmesi için hava aracındaki sistemlerle uyumlu çalışmak için tasarlandı. Temel olarak Alıcı Özerk Bütünlük İzleme (RAIM) ve Uçak Özerk Bütünlük İzleme (AAIM) olmak üzere iki teknik ile çalışır.

RAIM: (Receiver Autonomous Integrity Monitoring – Alıcı Özerk Bütünlük İzleme) hatalı sinyalleri tespit ederek pilotları uyarmak için yedek ölçümler yapma prensibine göre çalışmaktadır. Böylece yedek sinyaller ve GNSS'ten alınan sinyaller harmanlanarak seyrüseferin tüm aşamaları boyunca verilerin akışının sağlanması hedeflenmiştir.

AAIM: (Aircraft Autonomous Integrity Monitoring – Uçak Özerk Bütünlük İzleme) ise GNSS verileri ile uçağın sahip olduğu INS gibi ekipmanlardan alınan bilgilerin karşılıklı olarak kıyaslanması ve hizmet bütünlüğünün sağlanması amaçlı kullanılan sistemdir. Atalet algılayıcılar GNSS için bu durumlarda ideal tamamlayıcılar olarak hizmet vermektedir. Ancak uçuş öncesi sistemin hata tespiti veya kalibrasyonu imkânsızdır. Bu sebeple yanlış hizalama, ivme ölçer ve jiroskop hataları nedeniyle uzun kullanımda (tek başına kullanım) kayma gerçekleşebilir.

GBAS: Yer Tabanlı Artırım Sistemi (Ground Based Augmentation System) GBAS, GNSS diferansiyel düzeltmelerini ve bütünlüğünü izleyen sistem olarak tanımlanabilir. GBAS kullanılacağı havalimanının yaklaşık 23 NM yarıçaplı çember alanında hizmet verebilmektedir. Böylece seyrüsefer ve hassas yaklaşma hizmetini sunmak için yer tabanlı bir vericiden VHF bandında veri yayınlar. Yapılan testler GBAS’ın doğruluğunun hem yatay, hem de dikey eksende bir metreden daha az olduğunu göstermiştir. Amerika’da FAA tarafından onaylanan GBAS sistemleri GPS L1C/A sinyallerini alarak çalışmaktadır.

Yer tabanlı olarak çalışan sistemin ana amacı seyrüsefer doğruluğunu artırmak ve bütünlüğünü sağlamaktır. Bunu temin etmek üzere hava limanı çevresindeki alıcılara yayın yaparak GNSS uydularından alınan sinyallerinin doğruluğunu artırır. Sistem ILS’e (Aletli İniş Sistemi) alternatif olmak üzere tasarlanmıştır. Gerek işletim ve gerekse sistemin sürdürülebilirliği göz önüne alındığında, ileride ILS’in yerini alması beklenmektedir.GBAS yer istasyonunda tipik olarak üç veya daha fazla GPS anteni, merkezî bir işlem sistemi ve tümü yerel olarak bir havalimanı veya yakınında bulunan VHF veri yayını vericisi bulunmaktadır. Uçakta MMR (Çok Modlu Alıcı) kabiliyetine sahip GBAS avyonikleri ortak anten ve donanım kullanarak GPS, GBAS ve ILS'in eş zamanlı olarak çalışmasına imkân tanırlar. GBAS yer istasyonu VHF radyo bağlantılarını kullanarak uçağa GPS düzeltmeleri, bütünlük ve yaklaşma yolu ile alakalı bilgi sunar.

SBAS: Uydu Tabanlı Artırım Sistemi (Satallite Based Augmentation System) SBAS, GNSS hassasiyet artırımı bilgileri için gerekli verileri yayınlayan sistemdir. GEO (coğrafi) uyduları kullanarak geniş alanda hizmet verme kapasitesine sahiptir. SBAS genel amacı veri bütünlüğünü sağlamak olmakla birlikte pozisyon hatalarını 1 metrenin altına indirebilir. SBAS tarafından hassasiyet artırımına yönelik veriler; uydu pozisyon hatalarını, uydu saati ve zaman hatalarını, sinyalin iyonosferden geçerken gecikmesi sonucunda oluşabilecek hatalar için düzeltmeleri içerir ve bütünlüğü sağlar. Her SBAS sistemi GEO uyduları tarafından iletilen, geniş alanda etkili farklı düzeltme parametreleri içeren veri sinyalleri yayınlar.

Diferansiyel GNSS sisteminin geniş alanlarda etkili olabilmesi için gereken yatırım miktarı fazla olduğundan, daha geniş (ülke veya kıta boyutunda) hizmet verebilmek için GBAS sistemi tercih edilmektedir. Böylece kıta boyunca düzeltme içeren veriler yayınlanarak senkron işlemi yapılabilmektedir. Birçok ülke kendi GBAS sistemini geliştirmekte ve hizmete almaktadır. Günümüzde kullanılan ve geliştirilmekte olan GBAS sistemleri: ABD: WAAS, Avrupa Birliği: EGNOS, Japonya: MSAS, Hindistan: GAGAN, Çin: SNAS, Güney Kore: WADGPS, Rusya: SDCM’dir.

Amerikan Federal Havacılık İdaresi (FAA) uçakların havalimanlarına hassas yaklaşma usullerini uygulayabilmesi için yukarıda bahsedilen düzeltme faktörlerini yayınlayan sistemi WAAS’ı geliştirmiştir. Bir Geniş Alan Ana İstasyonu (WMS), ABD boyunca hizmet veren Geniş Alan Referans İstasyonlarından (WRS) verileri toplar. Diferansiyel düzeltmeler hesaplanır ve iki WAAS uydusu aracılığı ile yayınlanır. Günümüzde 3400 pist için 200 ft irtifaya kadar yaklaşma sağlanabilmektedir. RNAV (GPS) yaklaşması usullerince ILS Cat-I hassasiyetinde yaklaşma yapılabilmektedir. LPV yaklaşması adı verilen bu usul ILS sisteminin kurulu olup olmadığına bakmaksızın WAAS sisteminin kapsama alanı içerisinde bulunan tüm hava limanlarında kullanılabilmektedir.

Geleneksel yer tabanlı seyrüsefer yardımcılarının aksine GBAS, kapsama alanındaki tüm hava sahası üzerinde hizmet verebilmesi için tasarlanmıştır. En az bir uydu ile hizmet verebilen SBAS sistemlerinin bileşenleri uzay bölümü, yer istasyonları, destek bölümü, kullanıcı şeklinde 4 ana bileşenden oluşmaktadır.