GBAS: fundamentos, simulações e análises de disponibilidade em função do Sigma VIG

Abstract

O GBAS (Ground – Based Augmentation System) é um sistema de navegação desenvolvido para a aviação, e é utilizado em aproximações de precisão e pouso de aeronaves. Baseia-se em estações GNSS (Global Navigation Satellite System) terrestre que fornecem correções para a melhoria da acurácia e integridade da navegação. Em alguns aeroportos do mundo, o GBAS vem sendo utilizado em substituição ao ILS (Instrument Landing System), que é um sistema de navegação que auxilia as aeronaves na aproximação e pouso. O ILS tem o alcance de cobrir somente uma cabeceira de pista, de modo que seu uso necessita que sejam instalados dispendiosos equipamentos de radiofrequência dentro e fora do aeroporto na direção da cabeceira de cada pista. Já o GBAS apresenta como uma de suas vantagens, a utilização de apenas uma estação para monitorar e oferecer serviço de aproximação e pouso para todas as pistas do aeroporto. Porém, em regiões equatoriais e de baixa de latitude (-20° a 20°), como o Brasil, as irregularidades da ionosfera é um dos fatores que limitam o GBAS a alcançar os requisitos de desempenho estabelecidos nas normas da aviação civil. A variabilidade da ionosfera, no contexto do GBAS é representada pelo parâmetro Sigma VIG (σvig), que consiste na incerteza do gradiente ionosférico vertical. A realização de pesquisas investigando cenários de variações da ionosfera pode ser relevante para compreender sua influência sobre a disponibilidade na aproximação de precisão com GBAS. Assim este trabalho tem a finalidade de apresentar fundamentos do posicionamento GBAS, bem como avaliar a performance no contexto de uma simulação GBAS utilizando as ferramentas implementadas no software PEGASUS EUROCONTROL. A partir de dados GNSS de estações de referência foram analisadas o desempenho das principais funcionalidades do Subsistema de Solo e Aeronave para cinco cenários de Sigma VIG. No experimento realizado, a acurácia horizontal de 1,8 m e vertical de 3,2 m, cumpre o requisito de performance para aproximação de precisão CAT I. Entretanto, a simulação GBAS mostrou o risco de perda integridade e disponibilidade da componente vertical para a CAT-I, à medida que se aumentou o valor de σvig, além da influência causada pelas mudanças de geometria dos satélites. Os cenários de σvig de 4 e 8mm/km tiveram percentual de disponibilidade para CAT-I, na componente vertical, de 96,5% e 99,99% do período analisado. Nos cenários de σvig de 12, 16 e 20 mm/km houve a perda de integridade com os níveis de proteção superando os limites de alerta vertical.

O GBAS (Ground – Based Augmentation System) é um sistema de navegação desenvolvido para a aviação, e é utilizado em aproximações de precisão e pouso de aeronaves. Baseia-se em estações GNSS (Global Navigation Satellite System) terrestre que fornecem correções para a melhoria da acurácia e integridade da navegação. Em alguns aeroportos do mundo, o GBAS vem sendo utilizado em substituição ao ILS (Instrument Landing System), que é um sistema de navegação que auxilia as aeronaves na aproximação e pouso. O ILS tem o alcance de cobrir somente uma cabeceira de pista, de modo que seu uso necessita que sejam instalados dispendiosos equipamentos de radiofrequência dentro e fora do aeroporto na direção da cabeceira de cada pista. Já o GBAS apresenta como uma de suas vantagens, a utilização de apenas uma estação para monitorar e oferecer serviço de aproximação e pouso para todas as pistas do aeroporto. Porém, em regiões equatoriais e de baixa de latitude (-20° a 20°), como o Brasil, as irregularidades da ionosfera é um dos fatores que limitam o GBAS a alcançar os requisitos de desempenho estabelecidos nas normas da aviação civil. A variabilidade da ionosfera, no contexto do GBAS é representada pelo parâmetro Sigma VIG (σvig), que consiste na incerteza do gradiente ionosférico vertical. A realização de pesquisas investigando cenários de variações da ionosfera pode ser relevante para compreender sua influência sobre a disponibilidade na aproximação de precisão com GBAS. Assim este trabalho tem a finalidade de apresentar fundamentos do posicionamento GBAS, bem como avaliar a performance no contexto de uma simulação GBAS utilizando as ferramentas implementadas no software PEGASUS EUROCONTROL. A partir de dados GNSS de estações de referência foram analisadas o desempenho das principais funcionalidades do Subsistema de Solo e Aeronave para cinco cenários de Sigma VIG. No experimento realizado, a acurácia horizontal de 1,8 m e vertical de 3,2 m, cumpre o requisito de performance para aproximação de precisão CAT I. Entretanto, a simulação GBAS mostrou o risco de perda integridade e disponibilidade da componente vertical para a CAT-I, à medida que se aumentou o valor de σvig, além da influência causada pelas mudanças de geometria dos satélites. Os cenários de σvig de 4 e 8mm/km tiveram percentual de disponibilidade para CAT-I, na componente vertical, de 96,5% e 99,99% do período analisado. Nos cenários de σvig de 12, 16 e 20 mm/km houve a perda de integridade com os níveis de proteção superando os limites de alerta vertical.