ENR 4.3Gervihnattaleiðsögukerfi (GNSS) /
Global Navigation Satellite System (GNSS)

ENR 4.3.1 GNSS kerfi í notkun fyrir flugleiðsögu í BIRD FIR /
GNSS systems in use for air navigation in BIRD FIR

Nafn gervihnattaleiðsögukerfisTíðniÚtbreiðslusvæðiAthugasemdir
Name of GNSS elementFrequencyCoordinates Nominal SVC area Coverage areaRemarks
1234
Global Positioning System (GPS)L1: 1575.42 MHzBIRD FIROperated by USA

ENR 4.3.2 WGS-84

ENR 4.3.2.1 Inngangur / Introduction
Árið 1989 ákvað ICAO að nota skyldi eitt alheimshnitakerfi fyrir alla flugleiðsögu. Það hnitakerfi er kallað „World Geodetic System 1984“ (WGS-84). Notkun WGS-84 var æskileg vegna tilkomu GPS-grunnaðfluga árið 1998 og nauðsynlegur undanfari nákvæmnisaðflugs- og farflugsleiðsögu byggðri á gervihnattaleiðsögu.
ICAO setti sem skilyrði að öll hnit fyrir flugleiðsögu yrðu færð yfir í WGS-84 og gefin út fyrir 1. janúar 1998. Síðan þá hafa öll hnit notuð í flugi verið sett fram á LAT/LON formi í WGS-84
In 1989, ICAO decided a single global coordinate system for all navigation should be used. This coordinate system is called "World Geodetic System 1984" (WGS-84). Using the WGS-84 was preferred because of the introduction of GPS-basic approaches in 1998 as a necessary precursor to precision approaches and en-route flight based on of satellite navigation. ICAO set the conditions for all coordinates for navigation would be transferred to the WGS-84 coordinate system and published before 1 January 1998. Since then, all coordinates used in aviation are presented in LAT / LON form in WGS-84.
Framkvæmd WGS-84 áætlunarinnar fyrir Evrópu var stýrt af EUROCONTROL. Stofnunin veitti leiðsögn en ábyrgð framkvæmdarinnar lá hjá hverju ríki fyrir sig.Implementation of the WGS-84 program in Europe was led by EUROCONTROL. The agency provided guidance while responsibility of the change lay with each national state.
Flugmálastjórn og Landmælingar Íslands sáu um mælingar á hnitum í WGS-84 fyrir flug á Íslandi á sínum tíma en nú fer Isavia með þessa ábyrgð. Öll aðflugstæki, flugvellir og vörður hérlendis hafa verið mældar inn í WGS-84 hnitkerfið, í flestum tilvikum með GPS tækni.Icelandic Civil Aviation Administration and the National Land Survey of Iceland oversaw at the time measurements of coordinates into WGS-84 for aviation in Iceland but Isavia Ltd now carries this responsibility. All navigation systems, airports and en-route fixes in Iceland have been measured in the WGS-84 coordinate system, in most cases by using GPS technology.
ENR 4.3.2.2 Hvað er WGS-84? / What is WGS-84?
WGS-84 (World Geodetic System 84) er alheimshnitakerfi sem var upprunalega hannað fyrir GPS notkun. Upphafspunktur WGS-84 hnitakerfisins er í massamiðju jarðar. Z-ás hnitakerfisins hefur sömu stefnu og snúningsás jarðar. En X og Y-ásar eru hornréttir á hann og skilgreina miðbaug með Y-ás hornréttan á X-ás til að uppfylla „hægri handar reglu“. XZ planið skilgreinir síðan 0° lengdarbauginn sem fer í gegnum bæinn Greenwich í Englandi. Sporvala var skilgreind til að auðvelda reikninga eftir yfirborði jarðar. Miðja sporvölunnar er í massamiðju jarðar og líkir hún eins vel og hægt er eftir yfirborði jarðar. Lengd, breidd og hæð eru síðan reiknuð út frá henni. Með því að nota WGS-84 hnitakefið fást hnit í sama hnitakerfi alls staðar á jörðinni. Þetta er mikilvægt í alþjóðlegri flugstarfsemi þar sem staðsetning kemur við sögu.WGS-84 (World Geodetic System 84) is a global coordinate system originally designed for use with GPS. Point of origin in WGS-84 is Earth's centre of mass. Z-axis has same direction as the rotational axis of Earth. X and Y-axis are orthogonal to Z-axis and together define the Earth's Equator with the Y-axis orthogonal to the X-axis, according to the mathematical “right hand rule of axis”.
The plane of XZ defines the longitude that draws through the town of Greenwich in the United Kingdom. Ellipsoid is defined to simplify calculations to Earth’s surface. The centre of the ellipsoid is same as Earth's centre of mass, and the surface of the Ellipsoid is optimized as close to the Earth's surface as is best possible. Longitude, latitude and elevation are calculation from the Ellipsoid. Thus coordinates can be calculated at every point on earth from the same reference by the use of WGS-84 coordinate system. This global application is an important benefit for air navigation users, who's position is in the same reference system world wide.
Skýringarmynd 1Figure 1

Myndskýring: Sporvala með hnitakerfi í (X, Y, Z).
Algeng framsetning á þessum hnitum er að gefa staðsetningu út frá yfirborði sporvölunar með lengd, breidd og hæð (j, l, h).
Legend: Ellipsoid with coordinates represented in (X, Y, Z).
A common re-representation of these coordinates is to describe a location from a defined ellipsoid surface with latitude, longitude and elevation (j, l, h).
Þegar talað er um hæð (e.elevation) punkts eða hlutar miðað við WGS-84 hnitkerfið er því lýst hæð yfir stærðfræðilegri sporvölu sem fylgir skilgreiningu hnitakerfisins. Þessi sporvala er besta stærðfræðilega námundun að yfirborði jarðar sem hægt er að lýsa í einföldu sporvöluformi. Þetta leiðir af sér að sums staðar á jörðinni er hæð við sjávarmál ýmist undir yfirborði sporvölunnar (við miðbaug) eða yfir yfirborði sporvölunnar (á norður og suðurhveli).When talking about elevation of a point or object in the WGS-84 coordinate system, this is described as elevation over a mathematical elliptical surface included the definition of the coordinate system. The ellipsoid is the best elliptical mathematical fit to the earth's surface. This implies that in some places the local sea level is either below the surface of the WGS-84 ellipsoid (at the equator) or above the surface (on the northern and southern hemispheres).
Til að lýsa nánar hæð punkts eða hlutar yfir meðalsjávaryfirborði er útbúin svokölluð geóíða eða jafnmáttarflötur, sem er stærðfræðilegur flötur sem tekur mið af breytingum í aðdráttarafli jarðar á hverju landssvæði. Earth Gravity Model 1996, eða EGM96 sem var mælt upp með gervihnöttum árið 1996 er alheimsmódel sem notað er í fluginu til að lýsa hæð yfir meðalsjávarmáli (MYS=metrar yfir sjó eða MSL=mean sea level).To describe in more detail the height of a point or an object above the average sea surface used so called geoid or equipotential surface, which is a mathematical surface which takes into account changes in the Earth's gravity field in different regions of earth. Earth Gravity Model 1996 or EGM96 was measured through satellites in 1996, and the global model used to describe the height above mean sea level in aviation (MSL = mean sea level).
Hæð punkts eða hlutar er því hægt að gefa upp á nokkra mismunandi vegu.
Dæmi um það er að finna á næstu mynd.
Height of a point or an object can be given in different manner.
Examples can be found in the next picture.
Skýringarmynd 2Figure 2

Skýringar:Legend:
  1. Hæð flugvélar yfir jörðu.
  2. Hæð flugvélar yfir meðal sjávaryfirborði/geoíðu (MSL).
  3. Hæð flugvélar yfir sporvölu (ellipsoid).
  4. Hæð jarðar yfir geoíðu.
  5. Hæð geoíðu yfir/undir sporvölu.
  1. The height of the aircraft above the ground.
  2. The height of the aircraft above mean sea surface / geoid (MSL).
  3. Height of aircraft over ellipsoid (elliptical surface).
  4. Height ground of geoid.
  5. Geoid height over ellipsoid (difference of reference systems).
Athugasemd: Meðalsjávaryfirborð er einnig kallað geoíða en það er útvíkkun þess undir landi.Note: Sea level surface is also called geoid and is equipotential surface extension over landmasses.
Algengt er í flugtengdri starfsemi að báðar þessar hæðir séu gefnar upp fyrir punkta í WGS-84 hnitum, yfir ellipsu og MSL (þá átt við WGS-84 ellipsu og EGM96 geóíðu), og auk þess sé tilgreindur mismunur milli geoíðu og sporvölu fyrir hvern punkt. Á Íslandi er þessi mismunur að jafnaði rúmlega 60 m.It is common in aviation related activities that both these height references are provided for points in WGS-84 coordinates, the ellipsis and the MSL (refering to the WGS-84 Ellipoid and EGM96 geoid), as well as a specify the difference between the geoid and the ellipsoid for individual point. In Iceland, this difference is commonly over 60 m.
ENR 4.3.2.3 Nákvæmni / Precision
Þau hnit sem gefin voru út fyrir 1998 voru mis nákvæm. Sum voru tekin af kortum, önnur mæld út frá gamla landskerfinu (HJÖ-55) og enn önnur út frá staðbundnum hnitakerfum sveitafélaga. Auk þess er svo um 40 m skekkja á milli Hjörsey-55 (gamla landskerfið og kort) og WGS-84. Við mælingar inn í WGS-84 var m.a. Ísnet-93 landshnitakerfið notað til að tengja inn eldri mælingar við WGS-84 kerfið ásamt því að nýmælingar voru framkvæmdar í báðum þessum kerfum. Í flugleiðsögu er miðað við EGM 96 geóíðu fyrir mælda hæð yfir meðalsjávarmáli eins og áður er lýst.Many coordinates issued before 1998 were accurate. Some were drawn from maps, other measured in older national reference system (Hjörsey-55) and others from local coordinate systems of municipalities. Moreover, there was a 40 m error between Hjörsey-55 and WGS-84. While measuring into WGS-84 the updated national coordinate system Isnet-93 was used to connect the earlier observations into the WGS-84 system and new measurements were conducted in both systems. In air navigation, EGM 96 geoid is referred to when describing measurements above mean sea level as previously stated.
Gerð er krafa um að nákvæmni mælinga í WGS-84 fyrir flugleiðsögu sé að lágmarki skv. eftirfarandi töflu:The following requirements are set for the accuracy of measurements in WGS-84 for navigation, collected in the following table:
Notkun staðsetninga
Use in phase of flight
Hlutir sem þarfnast nákvæmra útgefina gagna (1)
Facilities requiring aeronautical data quality (1)
Nákvæmni
Accuracy
1LeiðarflugNDB100 m
Enroute
2Að- og fráflug GrunnaðflugDME/N, TACAN, VOR, VORTAC, VOR/DME, LOCATOR,
ILS Localizer þar sem það er notað fyrir hliðrað aðflug. (1)
30 m
Terminal area and departure, non augmented GNSSDME/N, TACAN, VOR, VORTAC, VOR/DME,LOCATOR,
ILS Localizer where used for offset flight
3Leiðareftirlit LokaaðflugRadar10 m
Enroute surveillance
4(Nákvæmnis, allar tegundir)DME/P
ILS Localizer, Glide Slope
3 m
Precision approach
5Lendingar og flugtökMiðlína og þröskuldar flugbrautar1 m
Landing and takeoffRunway centre line and thresholds
6Hnitavarpanir innbyrðisLandmælinganet flugvallar10 cm
Coordinate system transformationsAirport reference system
Athugasemdir :
1) Sjá nánar gögn Alþjóða flugmálastofnunarinnar ICAO Doc 9674: WGS-84 manual
Comments:
1) See also International Civil Aviation Organization ICAO Doc 9674: WGS-84 manual
Isavia hefur kosið að mæla öll flugleiðsöguvirki með mestri mögulegri nákvæmni á hverjum tíma og eins og aðstæður leyfa hverju sinni og því er nákvæmni staðsetninga ofangreinds búnaðar nokkuð meiri hérlendis en taflan að ofan tilgreinir.Isavia has chosen to exceed accuracy requirements for all air navigation facilities with the best possible accuracy available at any time and as circumstances permit each time. Therefore accuracy air navigation is somewhat higher in Iceland than the table above requires.

ENR 4.3.3 RAIM spáskeytadreifing Isavia / RAIM prediction services provided by Isavia

ENR 4.3.3.1 Inngangur / Introduction
RNAV(GNSS) grunnaðflug hafa verið gefin út fyrir marga flugvelli á Íslandi og fleiri eru væntanleg. Isavia veitir flugmönnum spáupplýsingar um heilleika GPS kerfisins (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM) skv. viðmiðunarreglum ICAO.RNAV(GNSS) non-precision approach (NPA) have been introduced for several airports in Iceland and more GNSS procedures are expected. Isavia provides pilots with RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring) forecasts for GPS according to the guidelines of ICAO.
Miðað er við að flugmaður skuli fyrir brottför hafa aðgang að RAIM spáupplýsingum á því svæði sem stefnt er að lendingu á með GNSS grunnaðflugsleiðsögu. Þess vegna veitir Isavia RAIM spáskeytaþjónustu í samvinnu við Deutsche Flugsicherung (DFS) sem sinnir flugumferðar- og leiðsöguþjónustu í Þýskalandi. Upplýsingar um núverandi RAIM spár eru aðgengilegar á heimasíðu Isavia: http://www.isavia.is/c einnig er þeim dreift á AFTN kerfinu til þeirra aðila sem eru tengdir inn á það kerfi.Isavia makes RAIM predictions available to a pilot for the region where he intends to do a GNSS NPA. Isavia, in cooperation with Deutsche Flugsicherung (DFS), the German Air Navigation and Air traffic Services, provides pilots with RAIM prediction service. Information on current RAIM predictions will be available on Isavia's home page: http://www.isavia.is/c and also on AFTN lines to such equipped parties.
ENR 4.3.3.2 GPS og RAIM kynning / GPS and RAIM short overview
GPS er kerfi gervihnatta á sporbaugum umhverfis jörðina, að lágmarki samsett úr 24 gervihnöttum (í maí 2013 voru um 32 hnettir með varahnöttum á lofti), á 6 sporöskjulaga brautum. Þessar brautir teygja sig upp á 55° norðlægrar og suðlægrar breiddar. Til þess að notendur geti staðsett sig með aðstoð þessa kerfis, þarf merki frá að lágmarki 4 GPS hnöttum en RAIM krefst notkunar á að lágmarki 5 hnöttum til þess að geta reiknað út heilleika (6 hnetti ef um svokallað Fault Detection and Exclusion, FDE, er að ræða). The GPS system is a satellite constellation composed of minimum 24 satellites (in May 2013 the system was composed of around 32 satellites including backup units) travelling on 6 elliptical planes. The travelling planes reach up to the 55° lateral. For a user to be able to locate himself on the earth's surface a minimum of 4 observable GPS satellites are required while 5 satellites are needed to calculate RAIM (and 6 are required for the so called Fault Detection and Exclusion, FDE feature).
Ef GPS móttakarinn er tengdur hæðarmæli (baro-aided) fækkar gervihnöttum vegna RAIM útreikninga um einn. Þessir 5 hnettir verða einnig að vera þannig staðsettir á himinhvolfinu að notandi geti staðsett sig með lágmarks nákvæmni og eru m.a. notaðar stærðir svo sem Dilution of Precision (DOP) í það skekkjumat sem fram fer í viðurkenndum GPS aðflugstækjum flugvéla. Fari svo að þessari nákvæmni sé ábótavant, munu viðurkennd GPS aðflugstæki tilkynna flugmanni að RAIM sé ekki í lagi og að flugmaður geti ekki flogið aðflug að flugvelli skv. GPS. Gerist þetta skal flugmaður tilkynna það til næstu flugumferðarþjónustudeildar og hætta við RNAV(GNSS) aðflug og velja milli þess að hefja biðflug, snúa til varaflugvallar og/eða leita annarra leiða til lendingar (hefðbundin aðflugstæki).If the GPS receiver is baro-aided then one less satellite is required. These 5 satellites need to be oriented from the user's perspective in such a way that the user can position himself with minimum required precision and for example the value of Dilution of Precision (DOP) are used in the error estimates calculated in certified GPS approach capable equipment. In the event of poor error estimates the certified GPS approach capable equipment will flag a RAIM failure, and the pilot will not have GPS available as an approach option. When this happens the pilot must report it to the next air traffic control unit, abort the RNAV(GNSS) approach procedure and choose between going into holding, proceed to the alternative airport and/or seek other means of approach guidance (conventional systems).
ENR 4.3.3.3 RAIM spár / RAIM prediction
Spárnar sem Isavia býður flugmönnum og flugrekendum upp á eru fyrir 18 flugvelli á Íslandi: RAIM predictions that Isavia is offering is based on locations of 18 airports in Iceland:
BIAR BIBD BIDVBIEG BIGJBIGRBIHK BIHN BIHU
BIIS BIKFBIKRBINF BIRKBIRLBITN BIVMBIVO
14 flugvelli á Grænlandi: 14 airports in Greenland:
BGAA BGCO BGGHBGJN BGKK BGMQBGMV BGNO BGQQ
BGSF BGSS BGTLBGUK BGUQ
ásamt flugvöllunum í Færeyjum (EKVG) og á Jan Mayen (ENJA). Ef spá berst um að nákvæmni sé ábótavant, innan Reykjavik FIR og/eða Reykjavik CTA, verður gefið út NOTAM.the airport in Faroe Islands (EKVG) and the airport in Jan Mayen (ENJA). If RAIM outage in Reykjavik FIR and/or Reykjavik CTA is predicted, a NOTAM will be issued.
ENR 4.3.3.4 Uppbygging RAIM spáskeyta / Construction of RAIM prediction messages
RAIM spá er gefin út a.m.k. einu sinni á sólarhring en ef breytingar verða á spátímanum, er reiknuð út ný spá sem yfirtekur áður reiknaða spá og fellur sú gamla þá úr gildi. Þrátt fyrir þetta er gildistími hverrar spár 48 klst. frá því að hún er gefin út. Þetta þýðir að verði engar breytingar á því umhverfi sem spáin byggir á, má búast við því að treysta megi á spána í að hámarki 2 sólarhringa.A RAIM prediction is published at least once per 24 hours but if some change on GPS constellation status is expected a new RAIM prediction is calculated immediately and issued, it becomes valid at the same time and invalidates the older prediction. Even though a prediction is published every 24 hours each prediction is actually valid for 48 hours if not superseded by a newer one. This in effect means that if no change in constellation status occurs each prediction could be expected to foresee next two days at most.
Form spáskeyta er sýnt með tveimur eftirfarandi dæmum.The RAIM messages format is demonstrated in the following two examples.
Dæmi 1:Example 1:
2013-05-21 8:00:00
GPS RAIM PREDICTION FOR BIBD UNTIL 23 May 08:10 : NO GPS RAIM OUTAGES
Í þessu skeyti er ekki spáð neinum vandræðum með RAIM á spátímanum fyrir Bíldudalsflugvöll (BIBD):Here we have a message that predicts no GPS RAIM outages in Bíldudalur airport (BIBD) during the prediction period:
Dæmi 2:Example 2:
Í eftirfarandi skeyti er spáð fyrir GPS truflunum á næstu 48 klukkustundum eftir gildistöku þessarar spár. Við nánari skoðun má sjá að spáð tímabilið er þann 23. maí frá klukkan 09:11 til klukkan 10:14. The second example shows where RAIM outage is predicted. A closer look reveals that RAIM outage is expected in the next 48 hours from the publication time of the message. The times and duration of the outages can be read as 09:11-10:14 on the 23rd of May.
GPS RAIM PREDICTION FOR BIKF UNTIL 23 May 08:10: 05230911 TIL 05231014 GPS RAIM UNAVBL FOR NPA
Komi upp aðstæður sem seinna dæmið sýnir, veit flugmaður sem ætlar að fljúga RNAV(GNSS) grunnaðflug að Keflavíkurflugvelli, áður en hann leggur af stað, að búast megi við því að viðurkennd GPS aðflugsleiðsögutæki flugvélarinnar munu ekki leyfa approach mode á þessum tímabilum og á þessum stað. Verður hann því að gera viðeigandi ráðstafanir svo sem að breyta brottfarartíma eða að hafa annan leiðsögubúnað til þess að styðjast við í aðfluginu.If the circumstances in the second example arise the pilot scheduling to fly an RNAV(GNSS) approach to Keflavik airfield should be aware, before he leaves for the destination, that his GPS approach certified equipment will not allow approach mode during the outage times at this location. So the pilot must make some adjustments for example to change the time of his trip or have some other means of approach navigation instead of GPS.
ENR 4.3.3.5 Tengiliðir fyrir RAIM spáskeytaþjónustu Isavia: / Contacts for Isavia's RAIM prediction service:
Spáþjónusta RAIM:
Fjarritun flugstjórn RVK,
RAIM prediction services:
Isavia‘s Flight Data Service
Opið allan sólarhringinn alla dagaOpen H24
Sími:

424 4141

Phone:

00 354 424 4141

Tæknileg ráðgjöf og upplýsingar varðandi RAIM spáþjónustu Isavia:Technical expertise and information on Isavia's RAIM prediction services:
Arnór Bergur Kristinsson,
Verkfræðingur / verkefnastjóri (GNSS og R&D),
Isavia, Reykjavík.
Arnor Bergur Kristinsson,
Projects Manager (GNSS and R&D),
Isavia Reykjavik,
Sími:

424 5171

Phone:

00 354 424 5171

Netfang:Email: