Anleitung zur GPS-Navigation im Flugzeug
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GPS-Navigation VFR (Visual Flight Rules) und IFR (Instrument Flight Rules)

GPS-Satellitennavigationssystem, kurzer Überblick

Positionsbestimmungen der GPS-Satellitennavigation in der Luftfahrt beziehen sich auf das geodätische Referenzsystem WGS 84 (World Geodetic System 1984).

Mindestens 24 Satelliten auf verschiedenen Umlaufbahnen um die Erde garantieren den Empfang mehrerer Satelliten an jedem Ort der Erde. Aus der Laufzeit der empfangenen Signale werden im GPS-Empfänger die Position und weitere Daten berechnet.

 

Allgemeines zur VFR-Flugnavigation mit GPS

Bei Überlandflügen in der Allgemeinen Luftfahrt ist die GPS-Flugnavigation im Vergleich mit den gebräuchlichen terrestrischen Navigationsverfahren wie Koppel-Navigation (nach Kompass und Uhr), Funknavigation (VOR-, NDB- und Radar-Navigation) recht komfortabel.

Kompassrichtung: Die Kompassausrichtung bei GPS-Navigationsgeräten ist normalerweise missweisend.

Fluggeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit ist in aller Regel die Geschwindigkeit über Grund statt relativ zur Luft.

Entfernungseinheit: Die Entfernungseinheit DIS (distance) ist überwiegend NM (nautical miles). Einstellbar sind NM oder Km.

Flug- und Ankunftszeiten wie auch Kraftstoffverbrauch werden permanent neu berechnet und sind als Folge dessen bei Änderung der Fluggeschwindigkeit (Airspeed) und sich ändernden Windverhältnissen stets aktuell.

Datenbank: Im Regelfall sind Flugplätze mit Namen, Frequenzen, Landebahn-Richtungen, -Längen und weiteren Flugplatz-Daten gespeichert. Daneben sind Angaben wie Kennung und Frequenzen zu Navigations-Einrichtungen wie VOR und NDB vorhanden. Allgemein befinden sich auch Daten über Lufträume in der Datenbank.

WPTs Waypoints Wegpunkte: Beispielsweise Anflug- oder Pflicht-Meldepunkte großer Flughäfen können oftmals der Datenbank zur Verwendung entnommen werden. Ist dies nicht der Fall, können diese Koordinaten (z.B. die Einflug-Positionen von etwa E 1, E 2 eines Flughafens) gegebenenfalls als USER-Wegpunkte (USR-Waypoints) der Datenbank hinzugefügt werden.

VNAV Vertical Navigation: Der GPS-Rechner berechnet, wann ein Sinkflug eingeleitet werden muss, um z.B. bei einer gewünschten Sinkrate von 500 Fuß per Minute eine bestimmte Flughöhe an vorgegebener Position zu erreichen. Es versteht sich, dass VNAV auch bei Steigflügen hilfreich ist.

Autopilot: So wie der Autopilot den Navigations-Signalen eines VOR folgt, ist dies ebenso durch Kopplung des AP mit einem GPS-Gerät möglich (oft genügt ein Tastendruck zur Auswahl).

FPL Flugplan: Zum Umfliegen von Lufträumen oder auf Grund des Wetters ist der Einsatz eines GPS-Flugplans (analog einem Flugdurchführungsplan) sinnvoll. Nach Aktivierung des FPL werden die eingegebenen Wegpunkte abgeflogen. Dennoch kann unterwegs jederzeit eine Abkürzung vorgenommen werden, indem per Direct-To ein anderer Wegpunkt im Flugplan oder das Ziel gewählt werden. Wurden dadurch Wegpunkte (z.B. zwecks Abkürzung) übersprungen und der (per Direct-To) im Flugplan gewählte Wegpunkt erreicht, setzt das GPS-Gerät die Abarbeitung des Flugplans ab dieser Position bis zum Ziel fort.

Navigations-Genauigkeit: Horizontal, die Position betreffend, beträgt die GPS-Genauigkeit ohne Korrekturen (zur Optimierung der GPS-Genauigkeit) ca. 20m. Dies setzt jedoch gute Empfangsbedingungen und den Empfang mehrerer Satelliten voraus. Vertikal, also die Höhenangaben betreffend, sollte man nur mit einer Genauigkeit von ca. 50m rechnen.

Notsituation: Es kann die jederzeit betriebsbereite NRST-Taste (Nearest) gedrückt werden, um von der gegenwärtigen Position des Flugzeugs die Richtung und Distanz zu nahe gelegenen Flugplätzen zu bekommen. In der Regel erhält man Flugplatznamen, Landebahnausrichtung (stets missweisend), Pistenlänge, Frequenzen usw.

 

IFR-Navigation mit GPS

EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service: Beim europäischen Satelliten-Ergänzungssystem EGNOS für die Luftfahrt werden die GPS-Signale von präzise vermessenen Referenzstationen am Boden empfangen. Eine Fehlerkorrektur gelangt über geostationäre Satelliten an den GPS-Empfänger im Flugzeug. Hierdurch wird eine Positionsgenauigkeit von ca. 1m erreicht.

EGNOS ist kompatibel zum amerikanischen WAAS, dem japanischen MSAS, und dem russischen SDKM. Dadurch kann EGNOS auf interkontinentalen Flügen genutzt werden.

EGNOS erlaubt die Planung kurzer Flugstrecken. Dies ist im Vergleich zu Flügen nach Einrichtungen wie Luftstraßen, fest stehender Funkfeuer und danach eingerichteter An- und Abflugverfahren nicht nur wirtschaftlicher, sondern erhöht auch deutlich die Kapazität der Flughäfen.

Die Präzision des EGNOS-Systems erlaubt satellitengestützte Anflugverfahren. Bei Fehlfunktionen gibt die im System vorgeschriebene Integritätsprüfung eine Warnmeldung an den Piloten.

 

Ausblick: GALILEO, das Europäische globale Satelliten-Navigationssystem.