نظام توسيع نطاق واسع

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
نظرة عامة على نظام WAAS

نظام تعزيز المنطقة الواسعة ( WAAS ) هو نظام مساعد للملاحة الجوية طورته إدارة الطيران الفيدرالية لتعزيز نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، بهدف تحسين دقته وسلامته وتوافره. ويهدف نظام WAAS بشكل أساسي إلى تمكين الطائرات من الاعتماد على نظام GPS في جميع مراحل الطيران، بما في ذلك عمليات الهبوط مع التوجيه العمودي إلى أي مطار ضمن منطقة تغطيته. ويمكن تعزيزه بشكل أكبر باستخدام نظام تعزيز المنطقة المحلية (LAAS)، المعروف أيضًا باسم نظام تعزيز الأرض (GBAS) وفقًا لمصطلح منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO ) في المناطق الحيوية.

يستخدم نظام WAAS شبكة من محطات مرجعية أرضية في أمريكا الشمالية وهاواي لقياس التغيرات الطفيفة في إشارات أقمار GPS الصناعية في نصف الكرة الغربي . تُوجَّه القياسات من المحطات المرجعية إلى محطات رئيسية، تقوم بدورها بتخزين تصحيح الانحرافات المُستلمة وإرسال رسائل التصحيح إلى أقمار WAAS الثابتة بالنسبة للأرض في الوقت المناسب (كل 5 ثوانٍ أو أقل). تُعيد هذه الأقمار بث رسائل التصحيح إلى الأرض، حيث تستخدم أجهزة استقبال GPS المُجهزة بنظام WAAS هذه التصحيحات عند حساب مواقعها لتحسين الدقة.

تُطلق منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) على هذا النوع من الأنظمة اسم نظام تعزيز الملاحة عبر الأقمار الصناعية (SBAS). وتعمل أوروبا وآسيا على تطوير أنظمة SBAS خاصة بهما، وهي: نظام الملاحة الهندي المُعزز بنظام تحديد المواقع العالمي (GAGAN)، ونظام الملاحة الأوروبي المُعزز بنظام تحديد المواقع العالمي الثابت بالنسبة للأرض (EGNOS)، ونظام تعزيز الملاحة متعدد الوظائف عبر الأقمار الصناعية الياباني (MSAS)، والنظام الروسي للتصحيحات التفاضلية والمراقبة (SDCM). وتشمل الأنظمة التجارية StarFire و OmniSTAR و Atlas .

مناطق خدمة SBAS

أهداف WAAS

منطقة خدمة WAAS النموذجية. يشير اللون الأحمر الداكن إلى أفضل تغطية لـ WAAS. تتغير حدود الخدمة بمرور الوقت تبعًا لهندسة القمر الصناعي وظروف الغلاف الأيوني.

دقة

كان أحد الأهداف الرئيسية لنظام WAAS هو تمكين الطائرات من القيام بهبوط من الفئة الأولى دون الحاجة إلى تركيب أي معدات في المطار. وهذا من شأنه أن يسمح بتطوير مناهج هبوط آلية جديدة تعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS ) لأي مطار، حتى تلك التي لا تحتوي على أي معدات أرضية. يتطلب الهبوط من الفئة الأولى دقة تبلغ 16 مترًا (52 قدمًا) أفقيًا و 4 أمتار (13.1 قدمًا) رأسيًا. [ 2 ]  

تشير صحائف حقائق وإرشادات إدارة الطيران الفيدرالية بشأن نظام WAAS إلى أنه يُمكّن آلاف إجراءات الاقتراب الآلي في الولايات المتحدة، بما في ذلك إجراءات LPV وLP، ويُستخدم غالبًا لتوفير الحد الأدنى الموجه عموديًا، وهو ما يُقارن في المفهوم (وإن لم يكن مطابقًا في المعايير) بعمليات الاقتراب الدقيق في المطارات التي لا تحتوي على نظام ILS. [ 3 ] [ 4 ]

لتحقيق هذا الهدف، تتطلب مواصفات نظام WAAS توفير دقة تحديد موقع تبلغ 7.6 متر (25 قدمًا) أو أقل (للقياسات الأفقية والرأسية على حد سواء)، بنسبة 95% على الأقل من الوقت. [ 5 ] وقد أظهرت قياسات الأداء الفعلية للنظام في مواقع محددة أنه يوفر عادةً دقة أفضل من 1.0 متر (3 أقدام و 3 بوصات) أفقيًا و 1.5 متر (4 أقدام و11 بوصة) رأسيًا في معظم أنحاء الولايات المتحدة المتجاورة وأجزاء كبيرة من كندا وألاسكا . [ 1 ]     

نزاهة

تشمل سلامة نظام الملاحة القدرة على توفير تحذيرات في الوقت المناسب عندما تُقدّم إشارته بيانات مُضلّلة قد تُسبّب مخاطر. يتطلب معيار WAAS أن يكتشف النظام الأخطاء في شبكة GPS أو WAAS ويُخطر المستخدمين في غضون 6.2 ثانية. [ 5 ] يتطلب اعتماد سلامة WAAS لقواعد الطيران الآلي (IFR) (أي الطيران في السحب) إثبات أن احتمال عدم اكتشاف خطأ يتجاوز متطلبات الدقة ضئيل للغاية. تحديدًا، يُذكر أن الاحتمال هو 1×10⁻⁷ ، وهو ما يُعادل 3 ثوانٍ كحد أقصى من البيانات الخاطئة سنويًا. يُوفّر هذا معلومات سلامة تُعادل أو تتفوق على مراقبة سلامة المُستقبِل الذاتية (RAIM). [ 6 ]

التوافر

التوافر هو احتمال استيفاء نظام الملاحة لمتطلبات الدقة والسلامة. قبل ظهور نظام WAAS، كانت مواصفات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تسمح بانقطاع النظام لمدة تصل إلى أربعة أيام في السنة (توافر بنسبة 99%). أما مواصفات WAAS فتفرض توافرًا بنسبة 99.999% ( خمس تسعات ) في جميع أنحاء منطقة الخدمة، أي ما يعادل فترة توقف تزيد قليلاً عن 5 دقائق سنويًا. [ 5 ] [ 6 ]

عملية

محطة مرجعية لنظام WAAS في أوتكياغفيك، ألاسكا

يتكون نظام WAAS من ثلاثة قطاعات رئيسية: القطاع الأرضي ، والقطاع الفضائي ، وقطاع المستخدم.

القطاع الأرضي

يتألف القطاع الأرضي من عدة محطات مرجعية واسعة النطاق. تقوم هذه المحطات الأرضية، التي خضعت لمسح دقيق، برصد وجمع معلومات عن إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ثم ترسل بياناتها إلى ثلاث محطات رئيسية واسعة النطاق عبر شبكة اتصالات أرضية. كما ترصد المحطات المرجعية إشارات الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض التابعة لنظام WAAS، موفرةً معلومات حول سلامتها. وبحلول أكتوبر 2007، بلغ عدد المحطات المرجعية واسعة النطاق 38 محطة: عشرون في الولايات المتحدة المتجاورة ، وسبع في ألاسكا، وواحدة في هاواي، وواحدة في بورتوريكو، وخمس في المكسيك، وأربع في كندا. [ 7 ] [ 8 ]

باستخدام البيانات من مواقع WRS، تُنشئ أنظمة WMS مجموعتين مختلفتين من التصحيحات: سريعة وبطيئة. تُستخدم التصحيحات السريعة لمعالجة الأخطاء المتغيرة بسرعة، وتتعلق بشكل أساسي بالمواقع اللحظية لأقمار GPS الصناعية وأخطاء الساعة. تُعتبر هذه التصحيحات مستقلة عن موقع المستخدم، مما يعني إمكانية تطبيقها فورًا من قِبل أي جهاز استقبال ضمن نطاق بث WAAS . أما التصحيحات البطيئة، فتتضمن تقديرات طويلة المدى لأخطاء التوقيت والبيانات الفلكية، بالإضافة إلى معلومات تأخير الغلاف الأيوني . يوفر نظام WAAS تصحيحات التأخير لعدد من النقاط (مُنظمة في نمط شبكي) عبر منطقة خدمة WAAS [ 9 ] (انظر قسم المستخدم أدناه لفهم كيفية استخدام هذه التصحيحات).

بمجرد إنشاء رسائل التصحيح هذه، ترسلها أنظمة إدارة الاتصالات اللاسلكية (WMS) إلى زوجين من محطات الإرسال الأرضية (GUS)، والتي بدورها ترسلها إلى الأقمار الصناعية في القطاع الفضائي لإعادة بثها إلى قطاع المستخدم. [ 10 ]

محطات مرجعية

يوجد لدى 21 مركزًا من مراكز مراقبة الحركة الجوية العشرين محطة مرجعية لنظام WAAS، باستثناء مركز مراقبة الحركة الجوية في إنديانابوليس . كما توجد محطات في كندا والمكسيك وبورتوريكو. [ 9 ] انظر قائمة المحطات المرجعية لنظام WAAS لمعرفة إحداثيات هوائيات الاستقبال الفردية. [ 11 ]

قطاع فضائي

يتألف القطاع الفضائي من عدة أقمار صناعية للاتصالات تبث رسائل التصحيح الصادرة عن محطات WAAS الرئيسية لاستقبالها من قبل المستخدمين. كما تبث هذه الأقمار معلومات المدى نفسها التي تبثها أقمار GPS العادية، مما يزيد فعلياً من عدد الأقمار المتاحة لتحديد الموقع. ويتكون القطاع الفضائي حالياً من ثلاثة أقمار صناعية تجارية: Eutelsat 117 West B و SES-15 و Galaxy 30. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

تاريخ الأقمار الصناعية

تم استئجار قمري WAAS الأصليين، وهما قمر منطقة المحيط الهادئ (POR) وقمر منطقة المحيط الأطلسي الغربي (AOR-W)، على متن أقمار Inmarsat III . توقف هذان القمران عن بث إشارات WAAS في 31 يوليو 2007. ومع اقتراب انتهاء عقد إيجار Inmarsat، تم إطلاق قمرين صناعيين جديدين ( Galaxy 15 و Anik F1R ) في أواخر عام 2005. Galaxy 15 هو قمر PanAmSat ، بينما Anik F1R هو قمر Telesat . وكما هو الحال مع الأقمار الصناعية السابقة، فإن هذه الخدمات مستأجرة بموجب عقد إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) مع شركة Lockheed Martin لتوفير خدمات WAAS عبر الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض، حيث تم التعاقد مع الشركة لتوفير ما يصل إلى ثلاثة أقمار صناعية حتى عام 2016. [ 15 ]

أُضيف قمر صناعي ثالث لاحقًا إلى النظام. في الفترة من مارس إلى نوفمبر 2010، بثّت إدارة الطيران الفيدرالية إشارة اختبار WAAS على جهاز إرسال واستقبال مستأجر على متن القمر الصناعي Inmarsat-4 F3. [ 16 ] لم تكن إشارة الاختبار قابلة للاستخدام في الملاحة، ولكن كان من الممكن استقبالها والإبلاغ عنها برقم التعريف PRN 133 (NMEA #46). في نوفمبر 2010، اعتُمدت الإشارة كإشارة تشغيلية وأصبحت متاحة للملاحة. [ ١٧ ] بعد إجراء اختبارات في المدار، تم اعتماد القمر الصناعي يوتلسات ١١٧ غرب ب، الذي يبث إشارة على تردد PRN ١٣١ (NMEA #٤٤)، كقمر جاهز للتشغيل وأصبح متاحًا للملاحة في ٢٧ مارس ٢٠١٨. أُطلق القمر الصناعي SES ١٥ في ١٨ مايو ٢٠١٧، وبعد اختبار في المدار استمر لعدة أشهر، بدأ تشغيله في ١٥ يوليو ٢٠١٩. في عام ٢٠١٨، مُنح عقد لوضع حمولة WAAS في النطاق L على القمر الصناعي جالاكسي ٣٠. أُطلق القمر الصناعي بنجاح في ١٥ أغسطس ٢٠٢٠، وبدأ تشغيل بث WAAS في ٢٦ أبريل ٢٠٢٢، باستخدام تردد PRN ١٣٥ (NMEA #٤٨). [ 18 ] [ 19 ] بعد حوالي ثلاثة أسابيع مع أربعة أقمار صناعية نشطة لنظام WAAS، تم إنهاء عمليات إرسال WAAS التشغيلية على القمر الصناعي Anik F1-R في 17 مايو 2022. [ 19 ]

اسم القمر الصناعي وتفاصيلهحسب الحاجةNMEAالمُعَيِّنموقعفترة النشاط (ليس في وضع الاختبار)حالةقدرة الإشارة
منطقة المحيط الأطلسي - غرب12235AORW54 درجة غربًا، ثم تم نقلها لاحقًا إلى 142 درجة غربًا [ 20 ]10 يوليو 2003 - 31 يوليو 2017توقفت عمليات إرسال نظام WAAS التشغيلية في 31 يوليو 2017نطاق ضيق L1
منطقة المحيط الهادئ (POR)13447نقطة البيع178 درجة شرقاً10 يوليو 2003 - 31 يوليو 2017توقفت عمليات إرسال نظام WAAS التشغيلية في 31 يوليو 2017L1
جالاكسي 1513548CRW133 درجة غرباًنوفمبر 2006 - 25 يوليو 2019تم إيقاف عمليات الإرسال التشغيلية لنظام WAAS في 25 يوليو 2019.L1، L5 (وضع الاختبار)
أنيك إف 1 آر13851العقارات التجارية107.3 درجة غرباًيوليو 2007 - 17 مايو 2022توقفت عمليات إرسال WAAS التشغيلية في 17 مايو 2022. [ 19 ]L1، L5 (وضع الاختبار)
إنمارسات-4 إف 313346AMR98 درجة غرباًنوفمبر 2010 – 9 نوفمبر 2017توقفت عمليات إرسال WAAS التشغيلية اعتبارًا من 9 نوفمبر 2017. [ 21 ]L1 نطاق ضيق، L5 (وضع الاختبار)
يوتلسات 117 غرب ب13144SM9117 درجة غرباًمارس 2018 - حتى الآنتشغيليL1، L5 (وضع الاختبار)
SES 1513346S15129 درجة غرباً15 يوليو 2019 - حتى الآنتشغيليL1، L5 (وضع الاختبار)
جالاكسي 3013548G30125 درجة غرباً26 أبريل 2022 - حتى الآنتشغيليL1، L5 (وضع الاختبار)

في الجدول أعلاه، يُمثل PRN رمز الرقم العشوائي الزائف الفعلي للقمر الصناعي. أما NMEA فهو رقم القمر الصناعي الذي ترسله بعض أجهزة الاستقبال عند إخراج معلومات القمر الصناعي (NMEA = PRN - 87).

شريحة المستخدمين

يُعدّ جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ونظام WAAS جزءًا من نظام المستخدم، حيث يستخدم المعلومات المُذاعة من كل قمر صناعي لنظام GPS لتحديد موقعه والوقت الحالي، ويتلقى تصحيحات WAAS من الجزء الفضائي. ويُستخدم نوعا رسائل التصحيح المُستلمة (السريعة والبطيئة) بطرق مختلفة.

يستطيع جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تطبيق بيانات التصحيح السريع فورًا، والتي تشمل بيانات موقع القمر الصناعي وتوقيته بعد تصحيحها، ويحدد موقعه الحالي باستخدام حسابات نظام تحديد المواقع العالمي المعتادة. بمجرد الحصول على تحديد تقريبي للموقع، يبدأ جهاز الاستقبال باستخدام التصحيحات البطيئة لتحسين دقته. من بين بيانات التصحيح البطيئة، تأخير الغلاف الأيوني. أثناء انتقال إشارة نظام تحديد المواقع العالمي من القمر الصناعي إلى جهاز الاستقبال، تمر عبر الغلاف الأيوني. يحسب جهاز الاستقبال الموقع الذي اخترقت فيه الإشارة الغلاف الأيوني، وإذا كان قد تلقى قيمة تأخير الغلاف الأيوني لهذا الموقع، فإنه يصحح الخطأ الناتج عن الغلاف الأيوني.

بينما يمكن تحديث البيانات البطيئة كل دقيقة إذا لزم الأمر، فإن أخطاء التقويم الفلكي وأخطاء الغلاف الأيوني لا تتغير بهذا التواتر، لذا يتم تحديثها كل دقيقتين فقط وتعتبر صالحة لمدة تصل إلى ست دقائق. [ 22 ]

التاريخ والتطور

طُوِّر نظام WAAS بشكل مشترك من قِبَل وزارة النقل الأمريكية (DOT) وإدارة الطيران الفيدرالية (FAA) كجزء من البرنامج الفيدرالي للملاحة الراديوية (DOT-VNTSC-RSPA-95-1/DOD-4650.5)، بدءًا من عام 1994، لتوفير أداء يُضاهي نظام الهبوط الآلي من الفئة الأولى (ILS) لجميع الطائرات المُجهزة بالمعدات المُعتمدة. [ 9 ] بدون نظام WAAS، تُؤدي الاضطرابات الأيونوسفيرية، وانحراف الساعة ، وأخطاء مدار القمر الصناعي إلى قدر كبير من الخطأ وعدم اليقين في إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بحيث لا تُلبي متطلبات الاقتراب الدقيق (انظر مصادر خطأ نظام تحديد المواقع العالمي ). يتضمن الاقتراب الدقيق معلومات الارتفاع، ويُوفر توجيهًا للمسار، والمسافة من المدرج، ومعلومات الارتفاع عند جميع النقاط على طول مسار الاقتراب، عادةً حتى ارتفاعات وظروف جوية دنيا أقل من تلك الموجودة في الاقترابات غير الدقيقة.

قبل نظام WAAS، لم يكن لدى نظام المجال الجوي الوطني الأمريكي (NAS) القدرة على توفير الملاحة الجانبية والرأسية لعمليات الهبوط الدقيق لجميع المستخدمين في جميع المواقع. النظام التقليدي لعمليات الهبوط الدقيق هو نظام الهبوط الآلي (ILS)، الذي يستخدم سلسلة من أجهزة الإرسال اللاسلكية، يبث كل منها إشارة واحدة إلى الطائرة. تتطلب هذه السلسلة المعقدة من أجهزة الراديو تركيبها عند كل نهاية مدرج، بعضها خارج الموقع، على طول خط ممتد من محور المدرج، مما يجعل تطبيق عملية الهبوط الدقيق أمرًا صعبًا ومكلفًا للغاية. يتكون نظام ILS من 180 هوائي إرسال مختلفًا في كل نقطة بناء.

لفترة من الزمن، طورت إدارة الطيران الفيدرالية ووكالة ناسا نظامًا مُحسَّنًا للغاية، وهو نظام الهبوط بالميكروويف (MLS). تم عزل نظام MLS بالكامل لمسار هبوط مُحدد في صندوق أو صندوقين مُثبتين بجانب المدرج، مما قلل بشكل كبير من تكلفة التنفيذ. كما وفر نظام MLS عددًا من المزايا العملية التي سهّلت إدارة حركة الطائرات وقنوات الراديو. مع ذلك، كان تطبيق نظام MLS يتطلب من كل مطار وكل طائرة تحديث معداتها.

خلال تطوير نظام الهبوط الآلي (MLS)، بدأت تظهر أجهزة استقبال GPS استهلاكية متفاوتة الجودة. وقدّم نظام GPS مزايا عديدة للطيار، إذ جمع جميع أنظمة الملاحة بعيدة المدى للطائرة في نظام واحد سهل الاستخدام، وغالبًا ما يكون صغير الحجم بما يكفي لحمله باليد. وكان نشر نظام ملاحة للطائرات قائم على نظام GPS يمثل في معظمه مشكلة تطوير تقنيات ومعايير جديدة، وليس مشكلة معدات جديدة. وبدأت إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) بالتخطيط لإيقاف تشغيل أنظمتها الحالية للملاحة بعيدة المدى ( VOR و NDB ) لصالح نظام GPS. إلا أن هذا الأمر ترك مشكلة الاقتراب. فنظام GPS ببساطة ليس دقيقًا بما يكفي ليحل محل أنظمة الهبوط الآلي (ILS). تبلغ الدقة النموذجية حوالي 15 مترًا (49 قدمًا) ، بينما يتطلب حتى الاقتراب من الفئة الأولى (CAT I)، وهو الأقل تطلبًا، دقة رأسية تبلغ 4 أمتار (13 قدمًا) .  

يعود عدم دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الغالب إلى ظاهرة "الموجات" الكبيرة في طبقة الأيونوسفير ، والتي تُبطئ إشارة الراديو الصادرة من الأقمار الصناعية بمقدار عشوائي. ولأن نظام GPS يعتمد على توقيت الإشارات لقياس المسافات، فإن هذا التباطؤ في الإشارة يجعل القمر الصناعي يبدو أبعد. تتحرك هذه الموجات ببطء، ويمكن تحديد خصائصها باستخدام طرق متنوعة من الأرض، أو من خلال فحص إشارات GPS نفسها. ومن خلال بث هذه المعلومات إلى أجهزة استقبال GPS كل دقيقة تقريبًا، يمكن تقليل هذا المصدر للخطأ بشكل كبير. وقد أدى ذلك إلى ظهور مفهوم نظام تحديد المواقع التفاضلي (DGPS) ، الذي يستخدم أنظمة راديو منفصلة لبث إشارة التصحيح إلى أجهزة الاستقبال. ويمكن للطائرات بعد ذلك تركيب جهاز استقبال يتم توصيله بوحدة GPS، حيث يتم بث الإشارة على ترددات متنوعة لمستخدمين مختلفين (راديو FM للسيارات، وموجات طويلة للسفن، وما إلى ذلك). وعادةً ما تتجمع محطات البث ذات القدرة المطلوبة حول المدن الكبرى، مما يجعل أنظمة DGPS هذه أقل فائدة للملاحة في المناطق الواسعة. بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم إشارات الراديو إما تكون في خط البصر، أو يمكن تشويهها بواسطة الأرض، مما يجعل نظام تحديد المواقع التفاضلي العالمي (DGPS) صعب الاستخدام كنظام اقتراب دقيق أو عند الطيران على ارتفاع منخفض لأسباب أخرى.

درست إدارة الطيران الفيدرالية أنظمةً تسمح ببث إشارات التصحيح نفسها على مساحة أوسع بكثير، كما هو الحال من الأقمار الصناعية، وصولاً مباشرةً إلى نظام WAAS. ولأن وحدة GPS تتضمن بالفعل مستقبلًا للأقمار الصناعية، كان من المنطقي إرسال إشارات التصحيح على الترددات نفسها التي تستخدمها وحدات GPS، بدلاً من استخدام نظام منفصل تمامًا، ما يزيد من احتمالية الفشل. إضافةً إلى خفض تكاليف التنفيذ من خلال الاستفادة من إطلاق قمر صناعي مُخطط له، سمح هذا أيضًا ببث الإشارة من مدار ثابت بالنسبة للأرض ، ما يعني أن عددًا قليلاً من الأقمار الصناعية يمكنه تغطية أمريكا الشمالية بأكملها.

في 10 يوليو 2003، تم تفعيل إشارة WAAS للطيران العام، والتي تغطي 95٪ من الولايات المتحدة، وأجزاء من ألاسكا التي توفر حدًا أدنى يبلغ 350 قدمًا (110 مترًا) . 

في 17 يناير 2008، أصبحت شركة هيكوك وشركاؤه، ومقرها ألاباما، أول شركة تصمم أنظمة WAAS للمروحيات مع نظام تحديد الموقع (LP) ونظام تحديد الموقع مع التوجيه العمودي (LPV)، والجهة الوحيدة الحاصلة على معايير معتمدة من إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) (والتي لم تُطورها الإدارة نفسها بعد). [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] توفر معايير WAAS هذه للمروحيات حدًا أدنى منخفضًا يصل إلى 250 قدمًا ومتطلبات رؤية أقل لتمكين مهام لم تكن ممكنة سابقًا. في 1 أبريل 2009، وافقت إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) على أول ثلاث إجراءات هبوط WAAS GPS للمروحيات لصالح عميل شركة هيكوك وشركاؤه، وهو مركز كاليفورنيا للإنقاذ الجوي للصدمات/الإصابات (CALSTAR). ومنذ ذلك الحين، صممت الشركة العديد من إجراءات الهبوط المعتمدة لأنظمة WAAS للمروحيات لصالح مستشفيات خدمات الطوارئ الطبية ومقدمي خدمات النقل الجوي، داخل الولايات المتحدة وفي دول وقارات أخرى.

في 30 ديسمبر 2009، قامت شركة هورايزون إير، ومقرها سياتل، بتسيير أول رحلة جوية منتظمة لنقل الركاب [ 26 ] باستخدام نظام WAAS مع LPV في الرحلة رقم 2014، وهي رحلة من بورتلاند إلى سياتل شغّلتها طائرة بومباردييه Q400 مزودة بنظام إدارة طيران WAAS من شركة يونيفرسال أفيونيكس. وستقوم الشركة، بالتعاون مع إدارة الطيران الفيدرالية، بتجهيز سبع طائرات من طراز Q400 بنظام WAAS، وستتبادل بيانات الرحلات لتحديد مدى ملاءمة هذا النظام لتطبيقات النقل الجوي المنتظم.

الجدول الزمني

الجدول الزمني لنظام تعزيز المنطقة الواسعة (WAAS)

[ 27 ]

مقارنة الدقة

مقارنة دقة أنظمة الملاحة الراديوية المختلفة
نظامدقة 95% (أفقي / رأسي)تفاصيل
مواصفات نظام لوران-سي460 م / 460 م  الدقة المطلقة المحددة لنظام LORAN-C.
مواصفات جهاز قياس المسافة (DME)185  متر (خطي)جهاز قياس المسافة (DME) هو أداة مساعدة للملاحة الراديوية يمكنها حساب المسافة الخطية من الطائرة إلى المعدات الأرضية.
مواصفات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)100  متر / 150  مترالدقة المحددة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع تفعيل خيار التوافر الانتقائي (SA). وقد استخدمت حكومة الولايات المتحدة هذا الخيار حتى 1 مايو 2000.
قابلية التكرار المقاسة بواسطة LORAN-C50  م / 50  مأفاد خفر السواحل الأمريكي بدقة "العودة إلى الموقع" التي تصل إلى 50 متراً في وضع فرق التوقيت.
قابلية تكرار نظام eLORANأجهزة استقبال LORAN-C الحديثة، التي تستخدم جميع الإشارات المتاحة في وقت واحد وهوائيات المجال المغناطيسي.
نظام تحديد المواقع التفاضلي (DGPS)10  م / 10  مهذه هي أسوأ دقة لنظام تحديد المواقع التفاضلي (DGPS). وفقًا لتقرير أنظمة الملاحة الراديوية الفيدرالية لعام 2001، الصادر بالاشتراك بين وزارة النقل الأمريكية ووزارة الدفاع الأمريكية ، تتراجع الدقة مع زيادة المسافة من المنشأة؛ وقد تكون أقل من متر واحد، ولكنها عادةً ما تكون أقل من 10 أمتار.
مواصفات نظام تعزيز النطاق الواسع (WAAS)7.6  م / 7.6  مأسوأ دقة يجب أن يوفرها نظام WAAS لاستخدامها في مناهج الدقة.
تم القياس بواسطة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)2.5  متر / 4.7  مترالدقة الفعلية المقاسة للنظام (باستثناء أخطاء جهاز الاستقبال)، مع إيقاف تشغيل SA، بناءً على نتائج منصة اختبار الأقمار الصناعية الوطنية التابعة لإدارة الطيران الفيدرالية، أو NSTB.
قياس WAAS0.9  م / 1.3  مالدقة الفعلية المقاسة للنظام (باستثناء أخطاء جهاز الاستقبال)، بناءً على نتائج NSTB.
مواصفات نظام تعزيز المنطقة المحلية (LAAS)يهدف برنامج LAAS إلى توفير قدرة الهبوط الآلي من الفئة IIIC . سيمكن هذا الطائرات من الهبوط في ظروف انعدام الرؤية باستخدام أنظمة الهبوط الآلي ، وسيؤدي إلى دقة عالية جدًا تقل عن متر واحد. [ 28 ]

فوائد

محطة وصلة أرضية لنظام WAAS (GUS) في نابا، كاليفورنيا

يُعالج نظام WAAS جميع مشاكل الملاحة، موفرًا تحديدًا دقيقًا للغاية للموقع وسهل الاستخدام، بتكلفة جهاز استقبال واحد يُركّب على الطائرة. البنية التحتية الأرضية والفضائية محدودة نسبيًا، ولا حاجة لنظام في المطار. يسمح نظام WAAS بنشر مسار هبوط دقيق لأي مطار، بتكلفة تطوير الإجراءات ونشر خرائط مسار الهبوط الجديدة. هذا يعني أن أي مطار تقريبًا يمكنه الحصول على مسار هبوط دقيق، مع انخفاض تكلفة التنفيذ بشكل كبير.

بالإضافة إلى ذلك، يعمل نظام WAAS بكفاءة عالية بين المطارات. فهو يسمح للطائرات بالتحليق مباشرةً من مطار إلى آخر، بدلاً من اتباع مسارات تعتمد على الإشارات الأرضية. وهذا بدوره يقلل مسافات الرحلة بشكل ملحوظ في بعض الحالات، موفراً الوقت والوقود. علاوة على ذلك، وبفضل قدرته على توفير معلومات حول دقة بيانات كل قمر صناعي من أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، يُسمح للطائرات المجهزة بنظام WAAS بالتحليق على ارتفاعات أقل أثناء الرحلة مقارنةً بالأنظمة الأرضية، التي غالباً ما كانت تعيقها التضاريس المتفاوتة الارتفاع. وهذا يمكّن الطيارين من التحليق بأمان على ارتفاعات منخفضة، دون الحاجة إلى الاعتماد على الأنظمة الأرضية. بالنسبة للطائرات غير المضغوطة، يُسهم هذا في الحفاظ على الأكسجين وتعزيز السلامة.

لا تقتصر المزايا المذكورة أعلاه على توفير الراحة فحسب، بل تُسهم أيضًا في تحقيق وفورات كبيرة في التكاليف. تبلغ تكلفة توفير إشارة نظام WAAS، التي تخدم جميع المطارات العامة البالغ عددها 5400 مطار، ما يقارب 50 مليون دولار أمريكي سنويًا. في المقابل، تُكلّف الأنظمة الأرضية الحالية، مثل نظام الهبوط الآلي (ILS)، المُثبّت في 600 مطار فقط، 82 مليون دولار أمريكي سنويًا للصيانة. وبدون الحاجة إلى شراء أجهزة الملاحة الأرضية، تبلغ التكلفة الإجمالية لنشر مسار WAAS لمدرج واحد حوالي 50 ألف دولار أمريكي، مقارنةً بتكلفة تتراوح بين مليون ومليون ونصف المليون دولار أمريكي لتركيب نظام راديو ILS. [ 29 ]

العيوب والقيود

على الرغم من جميع مزاياها، فإن نظام WAAS لا يخلو من العيوب والقيود الهامة:

  • الطقس الفضائي . جميع أنظمة الأقمار الصناعية التي صنعها الإنسان معرضة لمخاطر الطقس الفضائي والحطام الفضائي. على سبيل المثال، قد يؤدي حدث عاصفة شمسية عاتية، تتكون من قذف كتلي إكليلي أرضي ضخم وسريع للغاية ، إلى تعطيل عناصر الأقمار الصناعية المتزامنة مع الأرض أو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في نظام WAAS.
  • الأقمار الصناعية المستخدمة في البث ثابتة بالنسبة للأرض، مما يجعلها على ارتفاع أقل من 10 درجات فوق الأفق في المواقع الواقعة شمال خط عرض 71.4 درجة. وهذا يعني أن الطائرات في مناطق ألاسكا أو شمال كندا قد تواجه صعوبة في الحفاظ على اتصالها بإشارة نظام WAAS. [ 30 ]
  • لحساب تأخير نقطة في شبكة الغلاف الأيوني، يجب أن تقع تلك النقطة بين قمر صناعي ومحطة مرجعية. ويحد العدد المحدود للأقمار الصناعية والمحطات الأرضية من عدد النقاط التي يمكن حسابها.
  • تستخدم الطائرات التي تُجري عمليات الهبوط باستخدام نظام WAAS أجهزة استقبال GPS معتمدة، وهي أغلى بكثير من الأجهزة غير المعتمدة. في عام 2024، كان سعر جهاز استقبال GPS 175، وهو أرخص جهاز معتمد من شركة Garmin، يبلغ 5895 دولارًا أمريكيًا.
  • لا يتمتع نظام WAAS بالدقة المطلوبة لأنظمة الهبوط الآلي من الفئتين الثانية والثالثة. لذا، لا يُعدّ WAAS حلاً وحيداً، ويتعين إما صيانة معدات الهبوط الآلي الحالية أو استبدالها بأنظمة جديدة، مثل نظام تعزيز المنطقة المحلية (LAAS). [ 31 ]
  • لن تُنشر بيانات أداء نظام تحديد المواقع العالمي (WAAS) مع التوجيه العمودي (LPV) لنهج الهبوط بحد أدنى 200 قدم (LPV-200) للمطارات التي تفتقر إلى إضاءة متوسطة الشدة، وعلامات مدرج دقيقة، وممر موازٍ للطائرات. وسيتعين على المطارات الصغيرة، التي قد لا تتوفر فيها هذه الميزات حاليًا، تحديث مرافقها أو إلزام الطيارين باستخدام حد أدنى أعلى. [ 29 ]
  • مع ازدياد الدقة واقتراب الخطأ من الصفر، تنص مفارقة الملاحة على أن هناك خطر اصطدام متزايد، حيث ازداد احتمال وجود مركبتين في نفس المساحة على أقصر خط مسافة بين نقطتين ملاحيتين.

مستقبل نظام تحليل الطيف الصوتي واسع النطاق

تحسين عمليات الطيران

في عام 2007، كان من المتوقع أن يكون التوجيه العمودي لنظام WAAS متاحًا بشكل شبه دائم (أكثر من 99%)، وأن تغطيته تشمل كامل الولايات المتحدة القارية، ومعظم ألاسكا، وشمال المكسيك، وجنوب كندا. [ 32 ] في ذلك الوقت، كانت دقة نظام WAAS تفي بمتطلبات مناهج الهبوط الآلي من الفئة الأولى أو تتجاوزها ، أي معلومات الموقع ثلاثية الأبعاد حتى ارتفاع 60 مترًا (200 قدم) فوق مستوى منطقة الهبوط. [ 2 ]

تحسينات البرمجيات

ستُحسّن التحسينات البرمجية، المقرر تطبيقها بحلول سبتمبر 2008، بشكل ملحوظ من توافر إشارة التوجيه العمودي في جميع أنحاء الولايات المتحدة القارية وألاسكا. وتتحسن المساحة التي يغطيها حل LPV المتاح بنسبة 95% في ألاسكا من 62% إلى 86%. وفي الولايات المتحدة القارية، ترتفع تغطية LPV-200 المتاحة بنسبة 100% من 48% إلى 84%، مع تغطية كاملة لحل LPV. [ 8 ]

تحديثات قطاع الفضاء

تحتوي كل من طائرتي Galaxy XV (PRN #135) وAnik F1R (PRN #138) على حمولة GPS من نوع L1 وL5. وهذا يعني إمكانية استخدامهما مع إشارات GPS المُحدَّثة من نوع L5 عند توفر الإشارات وأجهزة الاستقبال الجديدة. مع L5، ستتمكن إلكترونيات الطيران من استخدام مزيج من الإشارات لتوفير أدق خدمة ممكنة، مما يزيد من توافر الخدمة. ستستخدم أنظمة إلكترونيات الطيران هذه تصحيحات الغلاف الأيوني التي تبثها WAAS، أو تصحيحات التردد المزدوج المُولَّدة ذاتيًا على متن الطائرة، وذلك حسب دقة كل منهما. [ 33 ]

انظر أيضاً

مراجع

  • وزارة النقل الأمريكية وإدارة الطيران الفيدرالية، مواصفات نظام تعزيز المنطقة الواسعة (WAAS)
  1. 1 2 منصة الاختبار الوطنية للأقمار الصناعية (NSTB)، تقرير WAAS PAN (يوليو 2006) . تم الاطلاع عليه في 22 نوفمبر 2006.
  2. 1 2 إدارة الطيران الفيدرالية (FAA)، بيان صحفي: إدارة الطيران الفيدرالية تعلن عن إنجاز هام لنظام تعزيز المنطقة الواسعة (WAAS) . 24 مارس 2006.
  3. ↑ "نظام تعزيز المنطقة الواسعة (WAAS) - حقائق سريعة (ملف PDF)" (ملف PDF) . إدارة الطيران الفيدرالية . 2025-10-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-01-19 .
  4. ↑ "WAAS: حقائق سريعة" . إدارة الطيران الفيدرالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-01-2026 .
  5. 1 2 3 إدارة الطيران الفيدرالية. مواصفات نظام تعزيز المنطقة الواسعة (WAAS). مؤرشفة بتاريخ 4 أكتوبر 2008 في أرشيف الإنترنت . FAA-E-2892b. 13 أغسطس 2001.
  6. 1 2 جلسة استماع للجنة الفرعية للطيران التابعة للجنة النقل بمجلس النواب الأمريكي بشأن تجاوزات التكاليف والتأخيرات في نظام تعزيز المنطقة الواسعة (WAAS) التابع لإدارة الطيران الفيدرالية وقضايا الطيف الراديوي ذات الصلة . 29 يونيو 2000
  7. ↑ بيان صحفي من إدارة الطيران الفيدرالية يعلن عن توسيع نطاق خدمة WAAS لتشمل المكسيك وكندا
  8. 1 2 عرض تقديمي من إدارة الطيران الفيدرالية، حالة نظامي WAAS وLAAS. مؤرشف بتاريخ 14-06-2011 في Wayback Machine في الاجتماع السابع والأربعين للجنة واجهة خدمة نظام تحديد المواقع العالمي المدني، 25 سبتمبر 2007
  9. ١ ٢ ٣ الأسئلة الشائعة حول نظام WAAS الصادر عن إدارة الطيران الفيدرالية (FAA)
  10. ↑ إدارة الطيران الفيدرالية (FAA)، بنية نظام المجال الجوي الوطني، محطات الربط الأرضي. مؤرشفة بتاريخ 28 أغسطس 2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  11. ↑ فريق اختبار وتقييم نظام تعزيز النطاق الواسع NSTB/WAAS (أكتوبر 2008). "تقرير تحليل أداء نظام تعزيز النطاق الواسع رقم 26" (ملف PDF) . مطار أتلانتيك سيتي الدولي، نيو جيرسي: إدارة الطيران الفيدرالية/مركز ويليام جيه هيوز التقني. الصفحات 93-95 . تاريخ الاسترجاع: 17 يناير 2009 . 
  12. ↑ استأنفت محطة WAAS PRN 135 عملياتها الطبيعية. مؤرشفة بتاريخ 27 يوليو 2011 في أرشيف الإنترنت . تاريخ الوصول: 18 مارس 2011. تاريخ الاطلاع: 21 نوفمبر 2011.
  13. ↑ "دخول طائرة SES-15 الخدمة التجارية لخدمة الأمريكتين" . SES . 15 يناير 2018. تاريخ الاسترجاع: 24 مايو 2020 .
  14. ↑ "إدارة الطيران الفيدرالية تُكلّف شركة إنتلسات بحمولة نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية WAAS" . إلكترونيات الطيران . 18 أبريل 2018. تاريخ الاسترجاع: 24 مايو 2020 .
  15. ↑ إعلان إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) مارس 2005، مؤرشف في 8 ديسمبر 2006 على موقع Wayback Machine
  16. ↑ إدارة الطيران الفيدرالية: نظام WAAS GEO الجديد سيبدأ البث في وضع الاختبار في مارس (2010) . 19 يناير 2010. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2011.
  17. ↑ توقف بث قمر WAAS Intelsat GEO الصناعي . 16 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2011.
  18. ↑ «شركة ليدوس تفوز بعقد مشروع GEO 7 لتحسين نظام الملاحة الجوية الأمريكي» . investors.leidos.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 مارس 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 مارس 2019 .
  19. 1 2 3 ميلر، دان (14 مايو 2022). "إيقاف تشغيل إدارة الطيران الفيدرالية للقمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض يوم الثلاثاء قد يؤثر على بعض أنظمة تحديد المواقع العالمية الزراعية" . دي تي إن بروجريسيف فارمر . تم الاسترجاع في 4 يونيو 2022 .
  20. ↑ موسوعة الأقمار الصناعية - إنمارسات 3F4 . تم الاطلاع عليها في 28 أكتوبر 2013.
  21. ↑ "ملاحظة: تمت إزالة GEO PRN 133 (AMR) من قناع القمر الصناعي WAAS في 9 نوفمبر 2017." تم الوصول إليه في 4 ديسمبر 2017.
  22. ↑ "نظام تحديد المواقع التفاضلي العالمي على أجهزة استقبال جارمن" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-04-2007 .
  23. ↑ "تقنية WAAS تقترب من مهابط طائرات الهليكوبتر" . AINonline .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  24. ↑ "شركة هيكوك وشركاؤها تُطوّر مناهج WAAS للطائرات المروحية" . موقع Flt Tech Online . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 سبتمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2025 .
  25. ↑ هوبر، مارك (فبراير 2009). "المالكون مسؤولون عن عمليات الهبوط بالمروحيات الخاصة" . AINOnline .{{cite news}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  26. ↑ "شركة هورايزون تصنع تاريخًا في مجال الطيران بأول رحلة جوية بتقنية WAAS" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يناير 2010 .
  27. ↑
  28. ↑ أجهزة وأنظمة الطائرات . صفحة 279، الفصل "9. أنظمة الملاحة الجوية"، القسم "2. أنظمة التعزيز الأرضية".
  29. ١ ٢ رابطة مالكي الطائرات والطيارين (AOPA ) ترحب بالحد الأدنى المحسن لنظام WAAS . ٧ مارس ٢٠٠٦. تاريخ الاطلاع: ٦ يناير ٢٠٠٨.
  30. ↑ قسم هندسة الطيران والفضاء، جامعة ستانفورد. أداء نظام WAAS في تجارب الطيران في ألاسكا عام 2001 لقناة بيانات لوران عالية السرعة. مؤرشف بتاريخ 27 أبريل 2006 في أرشيف الإنترنت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يونيو 2006.
  31. ↑ إدارة الطيران الفيدرالية. الأسئلة الشائعة حول نظام WAAS . مؤرشفة بتاريخ 17 مايو 2006 في أرشيف الإنترنت . تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 يونيو 2006.
  32. ↑ إدارة الطيران الفيدرالية. أسئلة وأجوبة متعلقة بالحد الأدنى لارتفاع 200 قدم لنظام WAAS . مؤرشفة بتاريخ 25 سبتمبر 2006 في أرشيف الإنترنت . تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 يونيو 2006.
  33. ↑ إدارة الطيران الفيدرالية (FAA)، تحديث نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . مؤرشف بتاريخ 26 سبتمبر 2006 على صفحة Wayback Machine . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2006.