항행안전시설 - 3

1). GPS

a. 개요

1. 시스템 설명
   1. 24개의 위성군은 전 세계 항상 최소한 5개의 위성을 볼 수 있도록, 정확한 3차원은 최소한 4개의 위성이 필요. 
   2. GPS 좌표계는 세계측지시스템 1984(WGS-1984) 지구중심 지구고정 좌표.
2. 시스템 가용성 및 신뢰성
   1. 단독 GPS장비 TSO-129 or TSO-C196()의 경우 비정밀접근 성능의 운용상태는 수신기에 내장되어 있거나 또는 별도로 제공되는 예측프로그램을 통해 이루어짐
3. RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)
   1. 주어진 비행단계에서 이용가능한 위성신호가 무결성 요건을 충족하는지 자체적으로 무결성 감시를 수행
   2. RAIM 기능을 하기위해 최소 5개의 위성 또는 4개의 위성 + 기압고도계 입력(baro-aiding)
   3. FDE( fault detection and exclusion )기능이 있는 RAIM의 경우 최소 6개의 위성 또는 5개의 위성 + 기압고도계 입력(손상된 위성신호를 분리, 위치계산에서 배제)
   4. Baro-aiding은 최신 고도계수정치 입력, 큰 GPS 수직오차는 무결성감시 기능을 무효화 => GPS고도 사용 안됨
   5. RAIM의 고장 유형 두가지
      1. RAIM 무결성감시를 제공하기 위한 위성이 충분하지 않다
      2. RAIM이 잠재적인 오차를 탐지, 항법계산에 모순이 있는것을 나타냄
4.  선택적 가용성(Selective Availability) : 의도적으로 GPS의 정확도를 떨어뜨리는 방법.

b. 운용 용도

1. VFR에 사용 : RAIM기능, 데이터 베이스 최신화, 안테나 위치(VFR-편의성, IFR-위성과의 시야가 확보)
2. IFR에 사용
   1. 장비 : TSO(Technical standard order)-C129(),C196(),C145(),C146()인가, AC 20-138()에 의해 설치.TSO-C115a에 의거된 장비는 TSO-C129의 요건을 충족시키지 못함
   2. 보강되지않은 129,196은 대체항법수단이 있어야함.(RAIM가능시 대체항법장비의 감시를 수행할 필요는 없다)
   3. RAIM상실에 대한 절차 수립
   4. IFR로 인가된 GPS로 항행하는 항공기는 PBN항공기로 간주
   5. GPS로 IFR전 NOTAM참고
   6. 데이터베이스 요구 조건 : 탑재 항행 데이터, 항행안전시설, WP, 부호화된 터미널 공역절차 포함.
   7. 독립된 항법시스템 필요.
3. 대양, 국내 항로 및 터미널지역 운항(Oceanic, Domestic, En route, and Terminal Area Operations)
   1. 대양 : 196 및 129(A1,2, B1,2, C1,2 승인 받은)는 다른 장거리 항법수단 대신 GPS를 사용.
   2. 국내, 항로 및 터미널 IFR : 129, 196(A1,B1,B3, C1,C3 승인된) 또는 145,146을 갖춘 GPS/WAAS를 사용가능.
   3. 알래스카 지상기반 항행안전시설 범위 밖 GPS 항로 IFR 운항 : 145 또는 146이 WAAS(SBAS)설치 운영시.
      1. ATC감시 받는 동안 GPS 129나 196을 갖추고 또는 ATC레이더 감시가 필요하지 않는 GPS/WAAS 145,146을 갖추고, 알래스카 GNSS Q-route 운항
      2. GPS/WAAS 145, 146 알래스카의 GNSS T-route 만 운항
      3. GPS/WAAS 사용시 지상기반 항법장치 운용 필요 없음
      4. 알래스카 외부의 Q, T route 사용시 GPS, GPS/WAAS or DME/DME/IRU RNAV 시스템필요(AC 90-100 기준 충족)
   4. GPS IFR 접근/ 출발 : 145, 146, 196(A1,B1,C1), 129(C3)
4. 출발 및 계기출발절차
   1. GPS 수신기 터미널 CDI 감도 ±1NM, 데이터베이스에 포함된 항로로 설정.
   2. RV나 WP까지 진입시 수동조종이 필요할 수 도 있음.
5. GPS 계기접근절차
   1. GPS 중첩접근(overlay approach) : GPS, LDA로 사용하는 것을 승인
   2. SDF는 승인되지 않음.
   3. 표기 예) VOR/DME or GPS RWY18
   4. 기존의 중첩접근은 GPS용의 단일접근절차로 대체중. 
   5. FDE가 가능한 129,196 + RNAV 훈련, GPS기반 IAP승인 받은자가 접근할 공항에 RAIM 수행 후 다음 6,7,8의 계획 수립 가능
   6. LNAV 또는 선회접근 MDA
   7. baro-VNAV 장비 사용, LNAV/횡적항행(LNAV/VNAV) DA
   8. RNP가용성 확인, baro-VNAV 승인, RNAV IAP의 RNP 0.3 DA
   9. RNAV 절차의 기본 설계는 "T"형 또는 "T"형의 변형.
   10. GPS 접근 수행절차
       1. IAP 또는 feeder route 부터 완전한 접근.(중간픽스에서 임의 접근절차 진입은 지형회피 보장하지 않음)
       2. 접근이 load되면 30NM 직선거리에서 ARM됨(arm되지 않으면 감도가 ±5nm에서 ±1nm로 변경 되지 않음)
       3. 특정 수신기가 Turn anticipation을 산출하기 위해 경사각/선회율, 수신기의 계산에 바람과 대기속도가 포함되는 여부를 알고 있어야함.
       4. 최종접근 WP의 2NM이내 접근시 접근모드 활성, 감도 ±1nm에서  ±0.3nm(FAWP 2NM 이내의 최종접근진로로 항공기를 진입하게 할 수 있는 RV를 요구하거나 수용하는 것은 권고 하지 않음/ RV시 수신기를 FAWP에서 non-sequencing mode에 두고 수동으로 설정)
       5. FAWP 2nm전 arm되지 않으면 MDA까지 강하하지 말고 MAWP까지 비행후 실패접근 수행
       6. 체공장주, 중첩접근, 절차선회시 주의
          1. WP의 sequencing을 중지시키고, 기동이 완료된 후 자동 GPS 항법 전환으로 복귀하기 위해 수동조종을 필요할 수 도 있다.(동일한 명칭의 WP에 주의)
          2. DME fix로 식별되는 중첩접근 상의 fix는 명칭이 부여되지 않는한 WP수순에 나타나지 않음
          3. ATD는 차트에 언급된 DME가 아니라 0이 나타날 수도.
          4. VDP도 WP 수순에 없음
          5. 명칭 없는 step down fit는 WP수순에 부호화 될수도 아닐수도. RNAV(GPS) stepdown fix는 ATD로 식별, 명칭 부여.
          6. 실패접근 : MAWP를 지나 절차의 실패접근부분까지 수신기가 순차 전환되도록 하기 위한 조종사의 조치가 필요.
             1. MAWP를 지난후 조치
             2. MAWP전 실패접근은 CDI감도를 즉시 ±1nm로 변하게 함
             3. MAWP 지난 이후 순차 전환되지 않음(Inbound 연장선을 시현, ATD는 MAWP로 부터증가)
          7. GPS NOTAM/항공정보
             1. NOTAM에 의해 위성을 배제할 RAIM 없는한 조종사는 예정된 운항에서 운용중지의 영향을 판단할 수 없음.
             2. UNRELIABLE 및 MAY NOY BE AVAILABLE : GPS 신호 무결성에 문제가 있다는 것은 아니다, GPS가 이용가능하면 계속 운항할 수도 있음, 시현되는 수준의 서비스를 사용(LNAV or LNAV/VNAV)
             3. 비행전 브리핑시 비행정보업무국에 GPS RAIM정보 요청, 3시간 또는 특정 공항의 24시간대 GPS RAIM정보.(FAA brifer는 시간대 요구 없으면 ETA 1시간 전후로 알려줌)
          8. RAIM
             1. RAIM 운용중지 : 불충분한수의 위성, 위성의 부적합한 기하학적 배열
             2. 위성신호 수신 실패 및 RAIM경고 : 항공기의 기동, 안테나 위치에 의해 발생.
             3. FAWP 2nm이전에 오류 예측 수행
          9. WP
             1. 5자리 문자명칭, 기존의 VHF교차지점, 발음 가능한 5자리 문자의 명칭 및 3자리 문자의 NAVAID ID를 가진 DME FIX
             2. CNF(computer navigation fix)는 위도/경도 좌표로 나타낸 지점, PBN 지원하기 위해 필요.(ATC에 사용하지는 않음, "CF"다음 3자리 자음- 항공로차트의 "X" 다음에 볼 수 있음, GPS 시스템에만 사용) : 명칭이 부여되지 않은 DME fix, DME arc시작,끝 지점, 일부 GPS 중첩접근의 sensor, FAF 대신 사용 가능.
             3. Fly by, Fly over( 두가지 용도로 사용되는 WP에서 제한이 더적은(fly by)가 표기됨)
             4. MAWP는 5자리 문자 혹은 RW##(시단에 위치) 표기
          10. PBN 시스템의 자기편차 영향
              1. 차트 상의 자방위 와 PBN 시스템 간의 차이(PBN은 진북에 항공기 위치를 기반으로 하는 알고리즘 에 계산된 자기편차를 더하거나, 자체 항행 데이터베이스의 코드화된 자기편차를 더해 보정)
          11. 숙달
              1. RAIM기능사용
              2. CDI감도 설정, DP 입력
              3. 목적공항 계획
              4. 중첩접근 계획 및 비행
              5. 접근 선태이후 변경
              6. Direct 실패접근 계획 및 비행
              7. 배정 비행로 실패접근 계획 및 비행
              8. 체공장주(진입 이탈, 비행로 배정 계획 비행)
              9. 중간구역 까지 RV에 의한 접근 계획 및 비행
              10. FAWP 이전 이후 RAIM 고장후 요구되는 조치사항 식별
              11. VOR부터 radial과 거리 계획

※ VFR 및 휴대용 GPS는 IFR운항 하는 동안 상황인식 보조도구로만 사용, 휴대용 수신기는 인가 받을 필요가 없다.