viernes, 20 de julio de 2012

INFORMACIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE AUMENTACIÓN BASADO EN SATÉLITES (SBAS)

Introducción. 


El SBAS aumenta las constelaciones principales de satélites (GPS,GLONASS, GALILEO etc) proporcionando información de distancia, integridad y corrección (correccion diferencial en tiempo real) mediante satélites geoestacionarios. El sistema comprende una red de estaciones terrestres de referencia, que observan las señales de los satélites, y estaciones principales que procesan los datos observados y generan mensajes SBAS para su enlace ascendente hacia los satélites geoestacionarios que radiodifunden mensajes SBAS a los usuarios.

Al proporcionar señales telemétricas adicionales mediante los satélites geoestacionarios y mejor información sobre integridad para cada satélite de navegación, el SBAS ofrece una disponibilidad de servicio considerablemente superior a aquella de las constelaciones básicas de satélite.


http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/navservices/gnss/waas/

Áreas de cobertura y de servicio SBAS.

Es importante distinguir entre las áreas de cobertura y las áreas de servicios SBAS. El área de cobertura SBAS está definida por las zonas de proyección de los satélites geoestacionarios. Dentro de un área de cobertura SBAS, el Estado puede establecer un área de servicio para un SBAS particular. El Estado es responsable de la designación de los tipos de operaciones a las que puede prestarse apoyo en un área de servicio específica. Puede haber superposición de diferentes áreas de servicio SBAS. Cuando esto ocurre y se dispone de un bloque de datos FAS, éste establece el proveedor de servicios SBAS que puede utilizarse para las operaciones de aproximación con niveles de actuación para APV I y II del GNSS. Las normas para el receptor imponen que estas aproximaciones no pueden realizarse usando datos de más de un proveedor de servicio SBAS, pero es posible en estos casos cancelar la selección. Cuando no se cuenta con un bloque de datos FAS, los requisitos mínimos del equipo de aviónica permiten utilizar cualquiera de los proveedores de servicios SBAS y combinar la información que procede de más de un proveedor de servicio SBAS para operaciones en ruta, de terminal y procedimientos de aproximación LNAV.

Área de cobertura SBAS. 
La aviónica SBAS debería funcionar en el área de cobertura de cualquier SBAS. Los Estados o regiones deberían efectuar la coordinación por medio de la OACI para asegurar que el SBAS ofrezca cobertura mundial sin discontinuidad y que la aeronave no sea objeto de restricciones operacionales. Si el Estado no aprueba la utilización de algunas o todas las señales SBAS para las operaciones en ruta, de terminal o de aproximación LNAV SBAS, los pilotos tendrían que cancelar totalmente el GNSS, ya que las normas del receptor no permiten cancelar la selección de un SBAS en particular para estas operaciones. Se supone que en el área de cobertura no se desarrollan operaciones APV I o II, salvo que se trate de áreas de servicio específicamente designadas.


Área de servicio SBAS. 

Cerca del borde del área de servicio SBAS, pueden producirse varias interrupciones de la guía vertical diariamente en un lugar específico. Aunque estas interrupciones son de corta duración, pueden sobrecargar totalmente el sistema NOTAM. En consecuencia, el Estado puede definir áreas de servicio SBAS diferentes para los distintos niveles de servicios SBAS. Los requisitos de servicio en ruta SBAS son mucho menos exigentes que los del servicio de aproximación con guía vertical SBAS.




Consideraciones operacionales SBAS. Un elemento fundamental para ofrecer capacidad de aproximación precisa y de alta integridad con el SBAS es la corrección de la demora de la señal ocasionada por la ionosfera.
Esto requiere una red relativamente densa de estaciones de referencia para medir las características ionosféricas y proporcionar información a la estación principal SBAS.

Certificación de aviónica SBAS. Se han preparado requisitos de certificación de aviónica SBAS (RTCADO-229D) y se basan en el Anexo 10. Como mínimo, los sensores SBAS de a bordo deben tener capacidad para funcionar dentro del volumen de cobertura de cualquier SBAS.

CONDICIONES SBAS NORMALIZADAS

Salida. Para realizar los procedimientos de salida RNAV GNSS existentes pueden utilizarse todas las clases de aviónica SBAS. La escala de la presentación en pantalla y las transiciones de modo son equivalentes a las del GNSS básico. El SBAS cumple o supera los requisitos de precisión, integridad, disponibilidad y continuidad del GNSS básico para salida con GNSS básico.

Procedimiento de salida. Se seleccionará todo el procedimiento de salida a partir de la base de datos de a bordo. No está autorizado que el piloto realice la entrada de datos del procedimiento de salida. Cuando no pueden satisfacerse los requisitos de integridad para respaldar la operación de salida SBAS, el receptor SBAS anunciará que no se dispone del procedimiento.

Salida en línea recta. Desde el DER hasta el punto de iniciación del primer punto de recurrido en el procedimiento de salida, el receptor SBAS proporciona una deflexión máxima nominal (FSD Full-scale deflection ) de 0,3 NM. Pueden aceptarse valores FSD más elevados con aumentaciones, tales como piloto automático, que pueden controlar el error técnico de vuelo (FTE).

Reversión al modo de funcionamiento de terminal. En el punto de iniciación del viraje del primer punto de recorrido en el procedimiento de salida, el receptor SBAS retornará al modo de funcionamiento de terminal hasta que el último punto de recorrido del procedimiento de salida esté en secuencia. En el modo de terminal, la FSD nominal es 1 NM y el límite de alerta horizontal es 1 NM. Después de que el último punto de recorrido del procedimiento de salida esté en secuencia, el receptor SBAS proporcionará la escala de presentación en pantalla y la integridad en ruta.

Llegada. Los requisitos de actuación del SBAS en la fase de llegada son los mismos que para el GNSS básico. Véase la Sección 3, Capítulo 1.

Aproximación
Performance de aproximación por sensor SBAS. En las normas de aviónica SBAS se establecen tres niveles de performance de aproximación.

a) LPV;
b) LNAV/VNAV; y
c) LNAV.

Nota 1.— LNAV puede ser un modo de reversión automática ante la pérdida de LPV.

Nota 2.— Performance LPV sólo con receptores de Clases 3 y 4, de conformidad con la norma RTCA DO-229D, Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment.

Precisión e integridad SBAS. La aviónica SBAS calcula con exactitud la posición y garantiza la integridad en la posición calculada para un tipo determinado de operación de aproximación.

Integridad. El nivel de integridad necesario para cada uno de estos tipos de aproximación se establece mediante límites de alerta horizontal y vertical específicos denominados HAL y VAL. Estos límites son análogos a los límites de vigilancia para ILS. Los límites de alerta forman la región de error máximo que se abarcará para cumplir con los requisitos de integridad para un tipo de aproximación determinado.

La aviónica SBAS asegura la integridad en la posición calculada para un tipo de aproximación determinado calculando continuamente el nivel de protección horizontal y vertical (HPL y VPL) y comparando los valores calculados con HAL y VAL respectivamente. Cuando el HPL o el VPL exceden los límites de alerta específicos, HAL o VAL, para un tipo determinado de operación de aproximación, se alerta al piloto indicándole que suspenda la operación en curso. El piloto recibe únicamente la alerta y no se requiere que compruebe VPL y HPL.

Aproximación frustrada

Generalidades. El SBAS proporciona orientación en el tramo de aproximación frustrada. La activación de la orientación de aproximación frustrada generalmente se produce en un período de gran volumen de trabajo del piloto.

Las normas de aviónica SBAS, descritas en RTCA DO-229D, han mejorado significativamente la interfaz piloto/aviónica para la activación de la guía de aproximación frustrada, en comparación con las normas de aviónica del GNSS básico. Los requisitos de performance mínima operacional de la aviónica SBAS especifican mucho más normalización en la interfaz piloto/aviónica que las actuales especificaciones para la aviónica del GNSS básico. Con esta normalización, y otros requisitos de aproximación frustrada con aviónica SBAS, los pilotos podrán iniciar de manera más eficiente y fácil la secuencia hacia el tramo de aproximación frustrada.

Secuencia de aproximación frustrada

El piloto físicamente inicia la aproximación frustrada empezando el encabritamiento. Iniciación en el análisis siguiente se refiere al momento en que el piloto toma las medidas requeridas para ordenar en secuencia los modos de presentación de guía y transición y de integridad de la aviónica para el tramo de aproximación frustrada. En las aproximaciones frustradas, la aviónica SBAS desempeña como mínimo tres funciones basadas en la secuencia de la aproximación frustrada. Estas funciones son:

a) la transición de la guía a la guía de aproximación frustrada para el procedimiento de aproximación seleccionado después de poner en secuencia el MAPt;

b) la transición de la FSD lateral a 0,3 NM o bien 1,0 NM dependiendo del tipo de tramo inicial y alineamiento del tramo en el procedimiento de aproximación frustrada; y

c) la transición del modo de integridad (HAL) a NPA o de terminal dependiendo del tipo de tramo inicial y del alineamiento en el procedimiento de aproximación frustrada.

Con la aviónica SBAS, es posible iniciar aproximaciones frustradas en cuatro condiciones diferentes.

Las condiciones son:

a) el piloto inicia la secuencia de aproximación frustrada antes de llegar al punto de umbral del aterrizaje/punto de umbral ficticio (LTP/FTP);

b) el piloto inicia la secuencia de aproximación frustrada después del LTP/FTP pero antes del extremo de salida de la pista (DER) (Extremo de salida de la pista);

c) el piloto no inicia la secuencia de aproximación frustrada antes de alcanzar el DER. En este caso, la aviónica iniciará automáticamente la aproximación frustrada; y

d) el piloto cancela el modo de aproximación antes del LTP (Punto del umbral de aterrizaje) /FTP (Punto de umbral ficticio).

FSD de aproximación frustrada. El valor de la FSD (Deflexión máxima) de aproximación frustrada puede variar en las dos situaciones siguientes:

a) Cuando el primer tramo en el procedimiento de aproximación frustrada es un tramo de derrota a punto de referencia (TF) alineado dentro de 3º del rumbo de aproximación final, la FSD cambia a 0,3 NM y la integridad cambia al modo NPA. Se mantienen en este estado hasta el punto de iniciación del viraje para el primer punto de recorrido en el procedimiento de aproximación frustrada. En este punto, la FSD cambia a 1,0 NM y la integridad al modo de terminal. El punto de iniciación del viraje está asociado a puntos de recorrido de paso. Se denomina punto de iniciación del viraje al punto en que se inicia la secuencia hacia el próximo tramo. Este punto no es fijo. Está determinado por la aviónica basándose en diversos factores entre los que se incluyen:

1) error del seguimiento en curso;
2) velocidad respecto al suelo;
3) condiciones del viento; y
4) cambio de derrota entre tramos.
b) Cuando el primer tramo no está alineado con un tramo TF dentro de 3º del rumbo de aproximación final, al iniciarse la aproximación frustrada, la FSD cambia a 1,0 NM y la integridad a modo de terminal

FUNCIONALIDAD DE LA AVIÓNICA

Clasificación y capacidad del equipo de aviónica SBAS. Hay cuatro clases de equipo de aviónica SBAS. Las distintas clases de equipo tienen diferente capacidad de actuación. La capacidad de actuación mínima corresponde al equipo de Clase I.

Clase I: Este equipo respalda las operaciones en ruta, de terminal y de aproximación LNAV.

Clase II: El equipo SBAS respalda las operaciones de capacidad de Clase I y de aproximación LNAV/VNAV.

Clases III y IV: El equipo respalda la capacidad de equipo SBAS de Clase II y las operaciones de aproximación LPV.

Nota. — Los términos APV-I y APV-II se refieren a dos niveles de operaciones de aproximación y aterrizaje GNSS con vía vertical y no deben utilizarse en las cartas de las líneas de mínimos. Con ese fin se aplica el término LPV para alineación con los requisitos de anuncio de aviónica SBAS (véase el Anexo 10, Volumen I, Nota 9 de la Tabla 3.7.2.4-1
“Requisitos de actuación de la señal en el espacio”).

Bloque de datos del tramo de aproximación final (FAS). La base de datos APV con SBAS incluye un bloque de datos FAS. La información del bloque de datos FAS está protegida con alta integridad mediante verificación por redundancia cíclica.

Requisitos de anuncios del equipo de aviónica SBAS

El equipo de aviónica debe anunciar el nivel de servicio más preciso que permite la combinación de las señales SBAS, el receptor y la aproximación seleccionada, mediante convenciones para asignación de nombres de las líneas de mínimos del procedimiento de aproximación seleccionado. Este anuncio depende de:

a) la capacidad del equipo de aviónica con respecto a la capacidad del equipo SBAS;

b) la actuación de la señal en el espacio SBAS lograda mediante la comparación del VPL y el HPL con el VAL y el HAL requeridos para el procedimiento; y

c) la disponibilidad del procedimiento publicado que se identifica en la base de datos.

Basándose en los tres factores de anteriores

a) si se publica una aproximación con una línea de mínimos LPV y el receptor está certificado únicamente para LNAV/VNAV, el equipo indicaría “LPV no disponible — utilizar mínimos LNAV/VNAV”, aun cuando la señal SBAS permitiría LPV;

b) si se publica una aproximación sin línea de mínimos LPV, incluso si el receptor está certificado para LPV y la señal en el espacio SBAS permite LPV, el receptor notificará al piloto “LNAV/VNAV disponible” o bien
“LNAV disponible”; y

c) si la señal SBAS no tiene capacidad para las líneas de mínimos publicados para cuyo cumplimiento el receptor está certificado, el receptor notificará al piloto con un mensaje del tipo “LPV no disponible — usar mínimos LNAV/VNAV” o “LPV no disponible — usar mínimos LNAV”.

Requisitos de presentación lateral de la aproximación para mínimos LPV. La aviónica SBAS permite cumplir con el procedimiento RNAV completo y también funcionar en un modo de vector a final (VTF). Los requisitos de escala de la presentación lateral son diferentes para los distintos modos de operación. La deflexión máxima (FSD) se define con la información contenida en el bloque de datos FAS. La escala lateral equivale a la escala de presentación lateral ILS. Nominalmente, la anchura de rumbo máxima en el umbral es +/-105 m.

En el acercamiento, después de pasar el umbral de aterrizaje, la FSD puede, como opción, permanecer constante en la FSD de umbral (nominalmente 105 m) hasta que se active la aproximación frustrada o la aeronave haya pasado el extremo de salida de la pista (DER).

Realización del procedimiento completo. Esta presentación angular se mantiene desde el umbral hasta el FAF o en el punto en que la FSD = 0,3 NM, lo que ocurra primero. En el FAF, la FSD aumenta linealmente hasta FDS = 1,0 NM, 2 NM después del FAF.

Operaciones vector a final (VTF). En el modo VTF, la presentación angular es igual a la descrita anteriormente, salvo que la divergencia angular continúa hasta el FSD = 1,0 NM independientemente de la longitud del FAS. Después de este punto la FSD se mantiene constante a 1,0 NM.

Requisitos de presentación vertical de la aproximación para mínimos LPV. La FSD es +/-ángulo de trayectoria de planeo/4. La guía vertical se origina en el punto de intersección de la trayectoria de planeo (GPIP).

El GPIP se encuentra en la intersección de la trayectoria de planeo y el plano horizontal formado por el FPAP y el LTP/FTP. Cerca del umbral, cuando el desplazamiento angular máximo es igual a 15 m, la FSD se hace lineal en +/-15 m desde ese punto al GPIP. La guía vertical se señala con bandera una vez que la aeronave pasa el GPIP o se inicia una aproximación frustrada.

Cuando el desplazamiento angular máximo es igual a 150 m, la FSD se hace lineal a +/-150 m en ese punto y a distancias más grandes a partir del umbral. La guía vertical se señala con bandera cuando la aeronave está fuera de un sector a +/-35º del rumbo de aproximación final que se origina en el punto de referencia de azimut GNSS.

Requisitos de presentación de la aproximación cuando se cumplen los mínimos LNAV/VNAV y LNAV con SBAS. Las presentaciones pueden ser angulares, como se describen en Requisitos de presentación lateral de la aproximación para mínimos LPV, o lineales. Cuando se utiliza escala de  presentación lineal lateral, ésta coincide con los requisitos de presentación del GNSS básico. La escala vertical se describe en Requisitos de presentación vertical de la aproximación para mínimos LPV, excepto que la FSD mínima puede ser, como opción, de +/-45 m (150 ft) para los procedimientos LNAV/VNAV. En los casos en que no se proporciona el bloque de datos FAS, pero el SBAS ofrece guía vertical (LNAV/VNAV con SBAS) y se está utilizando guía angular, la presentación angular máxima lateral se fija de manera constante a 2º independientemente de la longitud de la pista.

Fuente: Documento 8168 Operación de Aeronaves, Volumen I, Procedimientos de Vuelo. (Paginas electrónicas 212 a 216)

Explicación términos

Límite de alerta. Margen de tolerancia de error que no debe excederse en la medición de determinado parámetro sin que se expida una alerta.

Tiempo hasta alerta. Tiempo máximo admisible que transcurre desde que el sistema de navegación empieza a estar fuera de su margen de tolerancia hasta que se anuncia la alerta por parte del equipo.

Fuente: Anexo 10 volumen  I

HPL Horizontal protection level
LPV Localizer performance with vertical guidance
LTP Landing threshold point



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