Uso do GNSS na aviação civil : avaliação de diferentes estratégias de processamento nas fases de navegação, aproximação e pouso das aeronaves

Abstract

Resumo : O uso de novas tecnologias na aviação civil é visto com prudência, sendo o fator primordial a segurança da navegação aérea, com a finalidade de atender as especificações expressas em termos de acurácia, integridade, disponibilidade e continuidade. Neste projeto final é feita uma revisão bibliográfica, destacando a linha do tempo da inserção do GNSS (Global Navigation Satellite System) na navegação aérea e a implementação do PBN (Performance Based Navigation). Conceito diretamente associado à utilização do GNSS que permite o atendimento dos requisitos de performance associados a todas as fases de voo (rota, área de controle terminal e aproximação para pouso). Entre as melhorias nas fases de aproximação e pouso, destaca-se os novos procedimentos como o RNAV, BARO-V-NAV e RNP-AR, em algumas localidades, possibilitando mínimos que chegam a 250 pés, baseados, somente, no GPS L1. Utilizando dados GNSS obtidos em voo, foram realizadas diversas estratégias de processamento no software RTKLIB visando analisar precisão e acurácia do posicionamento da aeronave. As estratégias de processamento foram baseadas nos fatores críticos atuais para navegação aérea, a utilização da frequência GPS L1, e o erro de refração ionosférica. A utilização de sistemas de aproximação e pouso com precisão utilizando GNSS, tais como o GBAS (Ground Based Augmentation System), ainda está em fase de testes em regiões de baixa latitude como o Brasil. A correção dos efeitos de primeira ordem da ionosfera, é possível através da combinação linear iono-free. Portanto, foi avaliada uma alternativa para mitigação do efeito ionosférico baseada em correções externas, tais como o modelo de correção da ionosfera IONEX TEC do IGS. Os resultados encontrados demostram que em regiões de baixa latitude, o modelo ionosférico IONEX TEC não se mostrou tão efetivo quanto a correção iono-free. Dentro os processamentos realizados, em termos de análise comparativa entre as soluções dos métodos DGPS e relativo cinemático. As diferenças entre as duas soluções de posicionamento tiveram na componente vertical a que apresenta maior discrepância em termos de RMSE, da ordem de 0,87 m. Em planimetria os resultados indicam coerência entre as duas soluções que produz um RMSE da ordem de aproximadamente 35 cm

Abastract : The use of new technologies in civil aviation is handled prudently due to the safety of air navigation and the requirements of accuracy, integrity, availability and continuity. This final project carries out a literature review highlighting the timeline of the insertion of GNSS in air navigation and the implementation of the PBN; a concept directly associated with the use of GNSS that allows the fulfillment of the performance requirements associated with all phases of flight (route, terminal control area and landing approach). Among the improvements in the approach and landing phases, new procedures such as RNAV, BARO-V-NAV and RNP-AR stand out in some locations, enabling minima that reach 250 feet, based only on the GPS L1. Using GNSS data obtained in flight, several processing strategies were carried out in the RTKLIB software in order to analyze the precision and accuracy of the aircraft's positioning. The processing strategies were based on the current critical factors for air navigation, the use of the GPS L1 frequency, and the ionospheric refraction error. The use of precision approach and landing systems using GNSS, such as the GBAS (Ground Based Augmentation System), is still being tested in low-latitude regions such as Brazil. Correction of the first order effects of the ionosphere is possible through the linear combination iono-free. Therefore, an alternative for ionospheric effect mitigation based on external corrections, such as the IGS IONEX TEC ionosphere correction model, was evaluated. The results found show that in low latitude regions, the ionospheric model IONEX TEC was not as effective as the iono-free correction. Within the processing performed, in terms of comparative analysis between the solutions of DGPS and relative kinematic methods. The differences between the two positioning solutions had in the vertical component the one with the greatest discrepancy in terms of RMSE, in the order of 0.87 m. In planimetry the results indicate coherence between the two solutions which produces an RMSE of approximately 35 cm