Que é mais preciso para medição de altura: GPS ou barômetro?

Para o levantamento do movimento das geleiras, ou o crescimento / decaimento de uma cadeia de montanhas, o GPS é mais preciso.

Para aviões: taxa de atualização, confiabilidade e simplicidade são mais importantes. Quando se trata de precisão, o GPS aumenta a precisão do ILS CAT I usando o LPV . Assim, juntamente com a taxa de atualização e precisão, vem a questão da aplicação. Para aviões em cruzeiro, onde a separação é importante, os dispositivos confiáveis são os melhores.

Os sinais do GPS podem estar atolados. Como pode ser visto nas notícias recentemente em Califórnia e Egito . E o sinal GPS pode ser perdido devido à interferência ionosférica. Portanto, qualquer equipamento que não dependa de fontes externas é mais seguro.

Existe uma descrição bastante abrangente dos problemas em este link .

Resumidamente - a conversão de pressão em altitude faz certas suposições sobre a "atmosfera padrão" - isto é, funciona melhor quando a temperatura e a taxa de lapso (mudança de temperatura com a altitude) correspondem exatamente ao modelo. No mundo real, isso quase nunca é o caso. Por exemplo, em um dia quente o ar será menos denso, então o peso de uma coluna de ar será menor - e assim, quando a pressão parece ter caído em 200 HPa, você subestima sua altitude. O exemplo de cálculo no link mostra que quando a temperatura da superfície em um dia seco é de 42 ° C, o erro a 10.000 pés poderia ser tanto quanto 800 pés - o que é consideravelmente maior do que o erro típico em um GPS precisa na direção vertical, você deve rotineiramente ser capaz de obter altura dentro de cerca de 50 pés quando você tem uma visão desobstruída do céu, e a atividade ionosférica não é excepcionalmente alta). Em princípio, é possível fazer correções para essas coisas - mas um altímetro simples baseado em pressão mecânica provavelmente não faz isso.

Por outro lado - se todo mundo está voando pelo barômetro, você pode estar "certo" sobre a sua altitude baseada em GPS, mas "errado" em comparação com outros aviões nas proximidades.

Portanto, é aconselhável usar o mesmo método que todos os outros, para que você não se colidam. Por outro lado, quando se trata de seu planeio final, é mais provável que o GPS leve você para casa em segurança em um dia quente.

A comparação direta da precisão do GPS, altímetro barométrico e altímetro de rádio faz pouco sentido, porque cada um mede quantidade diferente .

• GPS mede a "altitude geométrica". Esta é a altura real acima do elipsóide de referência, em unidades de comprimento. É razoavelmente preciso, mas há razões externas que podem estar indisponíveis.

• O altímetro barométrico mede a "altitude de pressão". É dado unidades de comprimento, mas é realmente apenas uma pressão barométrica, expressa em escala engraçada. Corresponde apenas à altitude quando as condições atmosféricas combinam com a “Atmosfera Padrão Internacional”, o que normalmente não acontece.

  O maior erro é devido à pressão, que pode ser corrigida usando a configuração do altímetro. Com isso, a leitura do altímetro é uma melhor aproximação da altitude real, mas como a temperatura também altera a taxa de mudança de pressão com a altitude, ela ainda corresponde exatamente à altitude geométrica exatamente no solo no aeroporto para o qual o ajuste do altímetro está. >

• O altímetro de rádio mede a "altura" acima do nível do solo.

Agora, em aeronaves, cada uma dessas quantidades tem uso diferente:

• A altitude geométrica do GPS é, junto com um mapa topográfico, usado no EGPWS para alertar os pilotos de que eles estão voando muito baixo. Comparado com o GPWS mais antigo que usava apenas o altímetro de rádio, isso tem a vantagem de que o aviso pode ser dado quando a aeronave está alta o suficiente acima do solo diretamente abaixo, mas se aproxima de terrenos mais altos, onde não estará.

  O GPS é bom para isso, porque quando funciona, ele sempre dá a altitude geométrica sem necessidade de configuração que pode estar incorreta. No entanto, é uma nova tecnologia que nem todas as aeronaves têm e pode estar indisponível por razões externas (que não podem ser mitigadas com a adição de redundância).

• O altímetro barométrico é usado para separação de aeronaves. Aqui, a altitude exata não importa, o importante é se a aeronave está na mesma altitude ou não. O altímetro barométrico é excelente para isso, porque é uma tecnologia antiga, portanto, todas as aeronaves desde os primeiros dias têm essa tecnologia, e por isso é confiável.

  Acima de certa altitude (a "altitude de transição", 18.000 pés nos EUA, mas varia em outras partes do mundo), todas as aeronaves têm o altímetro ajustado para o valor padrão de 29,92 inHg / 1013 hPa. Esta alta, não há preocupação de separação do terreno, então todo mundo usa apenas a mesma configuração para manter as coisas mais simples e os erros menos prováveis. A altitude de pressão pode diferir facilmente do geométrico por alguns milhares de pés, mas ninguém se importa, porque só é importante saber se o outro avião está acima, abaixo ou na mesma altitude e isso serve bem a esse propósito.

  Abaixo da altitude de transição, a configuração do altímetro do aeroporto mais próximo é usada, portanto, a leitura do altímetro se aproxima melhor da altitude geométrica para fins de separação do terreno. No entanto, as altitudes ainda correspondem apenas à altitude do aeroporto a partir do qual a configuração é. Acima (e abaixo) o erro aumenta. No tempo frio, você pode facilmente ter uma altura 10% menor (acima do solo) do que o altímetro diz. Isso é simplesmente tratado adicionando-se margens suficientes às altitudes mínimas publicadas.

• A altura medida pelo altímetro de rádio é usada nos sistemas GPWS e EGPWS para alertar o piloto de voar muito perto do solo e para anunciar a altura durante a aproximação final para que o piloto possa julgar melhor o pouso sem ter que olhar no instrumento. No entanto, devido a irregularidades do terreno, a altura do rádio não é muito utilizada fora desses dois casos específicos. Além disso, os altímetros de rádio geralmente indicam apenas até 8.000 pés em grandes aeronaves e 1.500 pés - 2.500 pés em aeronaves menores, se instalados (a maioria dos aviões GA não possui um).

O altímetro de rádio tem precisão de alguns pés. O altímetro barométrico tem que ser exato IIRC a 75 pés. Mesmo o simples receptor GPS deve ser capaz de fazer isso também, mas como os valores podem ser facilmente desativados por alguns mil pés em altas altitudes, eles podem pode ser misturado. Então, a altitude barométrica é sempre usada para controle de tráfego.

O GPS mais provável é mais preciso, afinal, ele pode calcular sua localização no espaço tridimensional em poucos metros. No entanto, não é realmente utilizável, já que o GPS mede a altitude do geóide . Dito isto, os novos receptores GPS devem ser capazes de corrigir a diferença entre o geóide e a superfície real da terra.

Baro-altímetros também são bastante precisos, mas somente quando a atmosfera está em ISA - condições. Baro-altímetros são calibrados para atmosfera ISA, e quando qualquer condição varia, você recebe um erro. Alguns desses, por exemplo, erro de temperatura, podem ser compensados, mas remover todos os possíveis erros é uma tarefa tediosa.

Se eu estivesse geocaching e quisesse as informações de elevação mais precisas para minha localização, usaria um mapa geográfico antigo com informações de elevação.

Isso depende da precisão do barômetro e do clima, já que o clima influencia a pressão do ar. Portanto, mesmo que você esteja parado na mesma altitude, o barômetro mostrará leituras diferentes. É por isso que um piloto precisa constantemente ajustar seu altímetro. Um altímetro é projetado para medir a altitude acima de um nível fixo. É por isso que os pilotos precisam calibrar seus altímetros antes de decolar com o ATC.

O sistema GPS, por outro lado, trabalha com um relógio preciso e as posições conhecidas dos satélites. O satélite envia pacotes que são marcados com hora. O receptor recebe esses pacotes com registro de data e hora e usa seu próprio relógio calibrado para determinar a sequência. Comparar isso com as posições conhecidas do satélite em certas posições permite o uso de fórmulas de triangulação para resolver a posição do receptor.

O sistema GPS é de propriedade dos militares dos EUA e eles têm este gráfico sobre as melhorias de precisão ao longo dos anos.

Portanto, para responder à sua pergunta, ela é determinada pelo equipamento que você usa, mas, em termos de custo, é mais barato obter uma leitura precisa de um GPS, pois ela também é menos influenciada pelo clima.