Vem är mer exakt för höjdmätning: GPS eller barometer?

12

Jag är inte en pilot och har kommit till denna sida för att ställa en fråga om mätning av höjd. Detta är ett resultat av de kommentarer som gjorts på grund av en fråga i Physics Stack Exchange-forumet " Gör barometern bättre GPS-noggrannhet? "

Jag känner att det kommer att finnas fler av er på denna sida som har realtidserfarenhet med flygning och så kan svara på min fråga som är:

Vilket är mer exakt för höjdmätning: GPS eller barometer?

Jag har noterat att de som arbetar med geocaching ofta har GPS-enheter med inbyggda barometrar för att förbättra höjdnoggrannheten.

En av mina vänner som är en pilot svarade på följande sätt:

A light aircraft relies on a barometer that is set to the standard 1013 millibars when in cruise at height (or the regional QNH when lower) but they set to the local reading for the airfield (QFE) when planning their decent. Commercial aircraft also have ground proximity radar but they also have a standard set of old fashioned flight instruments in case the electronics fail. My old aircraft GPS did indeed read out height as well but you were told never to rely on it!

    
uppsättning Farcher 09.06.2016 10:20

5 svar

7

För uppmätning av glaciärrörelse, eller ett bergsområdes tillväxt / sönderfall, är GPS mer exakt.

För flygplan: Uppdateringsfrekvens, tillförlitlighet och enkelhet är mer. När det gäller noggrannhet, ger markförstärkt GPS ILS CAT I-noggrannhet med LPV . Så vid sidan om uppdateringshastighet och noggrannhet kommer frågan om ansökan. För flygplan i kryssning, där separation är viktig, är pålitliga enheter bäst.

GPS-signaler kan fastna. Som det kan ses i nyheterna nyligen på Kalifornien och Egypten . Och GPS-signalen kan gå vilse på grund av jonosfärisk störning. All utrustning som inte är beroende av externa källor är så säkrare.

    
svaret ges 09.06.2016 17:01
6

Det finns en ganska omfattande beskrivning av frågorna på den här länken .

Kortfattat - omvandlingen av tryck till höjd gör vissa antaganden om "standardatmosfären" - det vill säga fungerar det bäst när temperaturen och fördröjningshastigheten (temperaturförändring med höjd) exakt matchar den från modellen. I den verkliga världen är det nästan aldrig fallet. På en varm dag kommer luften att bli mindre tät, så vikten av en kolonn av luft blir mindre - och så när trycket verkar ha sjunkit med 200 HPa, underskattar du din höjd. Exempelberäkningen i länken visar att när ytan temperaturen på en torr dag är 42 ° C, kan felet på 10 000 fot vara så mycket som 800 ft - vilket är betydligt större än det typiska felet i en GPS (även om GPS är mindre Exakt i vertikal riktning, bör du rutinmässigt kunna höjas inom ca 50 fot när du har fri utsikt över himlen och jonosferisk aktivitet är inte ovanligt hög). I princip är det möjligt att göra korrigeringar för dessa saker - men en enkel mekanisk tryckbaserad höjdmätare gör det förmodligen inte.

Å andra sidan - om alla andra flyger med barometer, kan du vara "rätt" om din GPS-baserade höjd, men "fel" jämfört med andra plan i närheten.

Så det är lämpligt att använda samma metod som alla andra, så att du inte kraschar in i varandra. Å andra sidan, när det gäller din sista glid, är GPS mer sannolikt att få dig hem säkert på en varm dag.

    
svaret ges 16.05.2017 06:22
6

Direkt jämföra noggrannheten hos GPS, barometrisk höjdmätare och radiomätare ger liten mening, eftersom de varje mäter olika kvantiteter .

  • GPS mäter "geometrisk höjd". Detta är den faktiska höjden ovanför referens ellipsoiden, i enheter av längd. Det är ganska noggrant, men det finns externa skäl att det kan vara otillgängligt.

  • Barometrisk höjdmätare mäter "tryckhöjd". Den ges långa enheter, men det är bara ett barometertryck, uttryckt i rolig skala. Det motsvarar bara höjd när atmosfäriska förhållanden matchar "International Standard Atmosphere", som de vanligtvis inte gör.

    Det största felet beror på tryck, vilket kan korrigeras med hjälp av höjdmätarens inställning. Med detta är höjdmätarens avläsning bättre approximation av den faktiska höjden, men eftersom temperaturen också ändrar trycksändningshastigheten med höjd, stämmer den fortfarande bara med den geometriska höjden exakt på marken vid den flygplats där höjdmätarens inställning är.

  • Radiohöjdmätare mäter höjd över marknivå.

Nu i flygplan har alla dessa kvantiteter olika användningsområden:

  • Den geometriska höjden från GPS är tillsammans med en topografisk karta som används i EGPWS att varna piloter att de flyger för låga. Jämfört med äldre GPWS som endast använde radiomätaren har detta fördelen att varning kan ges när flygplanet är tillräckligt högt ovanför marken direkt nedan, men närmar sig högre mark där det inte kommer att bli.

    GPS är bra för detta, för när det fungerar, ger det alltid den geometriska höjden utan att det behövs inställningar som kan vara felaktiga. Det är dock en ny teknik som inte alla flygplan har och det kan vara otillgängligt av externa skäl (som inte kan mildras genom att lägga till redundans).

  • Den barometriska höjdmätaren används för flygplansskillnad. Här spelar den exakta höjden ingen roll, vad som är viktigt är om flygplanet är i samma höjd eller inte. Barometrisk höjdmätare är utmärkt för detta, eftersom det är gammal teknik, så alla flygplan sedan de tidiga dagarna har det, och det är enkel teknik, så det är pålitligt.

    Över vissa höjder (övergångshöjden "18.000 ft i USA men varierar i andra delar av världen), alla flygplan har höjdmätaren inställd till standardvärdet 29,92 hK / 1013 hPa. Det här är högt, det finns ingen anledning att skilja från terrängen, så alla använder bara samma inställning för att hålla sakerna enklare och fel mindre sannolika. Tryckhöjden kan enkelt skilja sig från det geometriska med ett par tusen meter, men ingen bryr sig, för det är bara viktigt att veta om det andra planet är över, under eller i samma höjd och detta tjänar det bra.

    Under övergångshöjden används höjdmätarens inställning från närmaste flygplats, så att höjdmätarens avläsning bättre approximerar den geometriska höjden för att skilja från terräng. Höjderna matchar dock fortfarande bara vid höjden på den flygplats som ligger från. Ovan (och nedan) ökar felet. Vid kallt väder kan du enkelt vara 10% lägre höjd (över marken) än höjdmätaren säger. Detta hanteras enkelt genom att lägga till tillräckliga marginaler till de publicerade minimihöjderna.

  • Höjden mätt av radiomätare används i GPWS- och EGPWS-systemen för att varna flygplan för att flyga för nära marken och för att meddela höjden under sista tillvägagångssättet, så att piloten bättre kan bedöma landningen utan att behöva titta vid instrumentet. På grund av oegentligheter i terrängen är radiolängden dock inte mycket användbar utanför dessa två specifika fall. Dessutom anger radiomätare vanligen bara upp till 8000 fot i stora flygplan och 1.500 ft-2.500 fot i mindre flygplan om de är installerade alls (de flesta GA-planen har inte en).

Radiomätaren är noggrann på några meter. Den barometriska höjdmätaren måste vara korrekt IIRC till 75 ft. Även en enkel GPS-mottagare ska kunna göra det också, men eftersom värdena lätt kan bli av med några tusen fötter vid höga höjder kan de Blandas inte. Så barometrisk höjd används alltid för trafikstyrning.

    
svaret ges 16.05.2017 19:19
2

Mest sannolikt GPS är mer exakt, det kan trots allt beräkna din plats i tredimensionellt utrymme inom några få meter. Det är dock inte så användbart eftersom GPS mäter höjd från geoid . Med det sagt bör nya GPS-mottagare kunna korrigera skillnaden mellan geoid och den faktiska jordytan.

Baro-höjdmätare är också ganska korrekta, men bara när atmosfären är på ISA -villkoren. Baro-höjdmätare kalibreras till ISA-atmosfären, och när något villkor skiljer sig från detta får du ett fel. Vissa av dem, till exempel temperaturfel, kan kompenseras, men borttagning av alla möjliga fel är en tråkig uppgift.

Om jag var geocaching och ville ha den mest exakta elevinformationen för min plats skulle jag använda en gammaldags geografisk karta med höjdinformation.

    
svaret ges 09.06.2016 10:58
2

Det beror på barometerns noggrannhet och vädret, eftersom vädret påverkar lufttrycket. Så även om du står stilla i samma höjd visar barometern olika läsningar. Därför måste en pilot hela tiden justera sin höjdmätare. En höjdmätare är konstruerad för att mäta höjden över en fast nivå. Därför måste piloter kalibrera sina höjdmätare före start med ATC.

GPS-systemet, å andra sidan, arbetar med en exakt klocka och de kända positionerna för satelliterna. Satelliten skickar ut paket som är tidsstämplade. Mottagaren mottar dessa tidsstämplade paket och använder sin egen kalibrerade klocka för att bestämma sekvensen. Att jämföra detta med satellitläget vid vissa positioner gör att användningen av trianguleringsformler kan lösa mottagarens position.

GPS-systemet ägs av den amerikanska militären och de har denna graf om förbättringar av noggrannheten under åren.

Så att svara på din fråga bestäms den av den utrustning du använder, men det är billigare att det är billigare att få en korrekt läsning från en GPS eftersom den inte heller påverkas av vädret.

    
svaret ges 09.06.2016 10:54