Transponder bez GPS
Starsze samoloty, część wojskowych i maszyny w rejonach, gdzie ktoś zakłóca GPS, nie nadają pozycji albo nadają bzdury. Ich transponder jednak nadal odpowiada. Radary naziemne bez przerwy pytają każdy samolot o tożsamość i wysokość, transponder za każdym razem odpowiada, a tę odpowiedź słyszą wszystkie stacje w okolicy, nie tylko radar, który pytał.
To wystarczy, żeby policzyć, gdzie samolot jest. Metoda nazywa się multilateracja, w skrócie MLAT, a kontrola ruchu lotniczego używa jej od dziesięcioleci: na dużych lotniskach pilnuje kołujących samolotów między budynkami, gdzie radar słabo widzi, a w górskich dolinach zastępuje radary, które nie sięgają za grzbiety.
Pozycja z różnicy czasu
Sygnał radiowy biegnie z prędkością światła, w milionową część sekundy pokonuje mniej więcej 300 metrów. Jeśli odpowiedź dotrze do stacji A o trzy milionowe sekundy wcześniej niż do stacji B, samolot jest bliżej A mniej więcej o 900 metrów.
Samo w sobie nie mówi to, gdzie samolot jest. Wszystkie miejsca z dokładnie taką różnicą tworzą na mapie krzywą. Druga para stacji daje drugą krzywą, a samolot jest tam, gdzie się przetną. Wysokości liczyć nie musimy, samolot podaje ją w swojej odpowiedzi. Czwarta stacja to wciąż najlepszy sposób, żeby poznać, że przecięcie się nie zgadza.
Najtrudniejsze są zegary. Stacja na balkonie nie ma zegara atomowego, a zegary dwóch stacji oddalonych o kilometry ciągle się rozjeżdżają. Rozwiązanie lata nad głową. Każdy samolot, który podaje swoją pozycję, jest ruchomą miarą: wiemy, gdzie był i kiedy usłyszała go która stacja, więc wiemy, o ile ich zegary w tej chwili się różnią. Milczące samoloty mierzy się potem według tych gadatliwych.
Dlaczego bardziej niż matematyka decyduje sieć
Milionowa część sekundy to 300 metrów, więc zegary stacji muszą zgadzać się co do milionowych części sekundy, inaczej błąd czasu od razu zamienia się w błąd pozycji. Dokładna musi być też pozycja anten.
Równie ważna jest geometria. Kiedy stacje stoją w rzędzie, krzywe przecinają się pod ostrym kątem i drobny błąd przesuwa przecięcie o kilometry. Stacje wokół samolotu dają przecięcie wyraźne. Gdy więc MLAT gdzieś nie działa, powód bywa prosty: w okolicy jest za mało odbiorników. Rano 1 października 59 ze 158 podłączonych stacji wciąż nie miało sąsiada, który słyszałby te same samoloty.
Dlatego strona sieci stacji pokazuje, gdzie dzisiejsze stacje by wystarczyły, i podpowiada na dwa sposoby: albo brakuje stacji, albo jest ich dość, ale jednej brakuje po przeciwnej stronie.
Pomyśleliśmy też o literówce właściciela. Stacja, której pozycja anteny nie zgadza się z rzeczywistością, ciągnęłaby w bok każde przecięcie, w którym bierze udział. Wyłączamy ją z obliczeń, właściciel dostaje e-mail, jeśli ma u nas konto, a stacja zostaje podłączona, więc od razu widzimy, że poprawił pozycję, i przywracamy ją z powrotem.
Czysta linia pośród zakłóceń
Pilotaż ruszył 7 września, normalna praca 14 września. Wyliczone pozycje rysujemy na trasie pustymi koralikami, żeby zawsze było widać, co samolot podał sam, a co dopowiedzieliśmy my.
13 września jeden Airbus nad Węgrami podawał pozycję, która w ciągu pięciu minut skoczyła o prawie czterysta kilometrów do Rumunii i z powrotem. W tych samych minutach ponad dziewięćdziesiąt pozycji z naszych stacji tworzyło ciągłą linię przy zwykłej prędkości przelotowej. W takiej chwili na mapie wygrywa linia. Samolot sam pomaga: daje znać, kiedy własnej pozycji nie ufa, a jeśli nasze stacje mają w tej chwili świeże wyliczenie, mapa ufa stacjom.
Równie ostrożnie obchodzimy się z prędkością: przez chwilę po tym, jak wyliczony samolot znów się pojawi, pole prędkości zostaje puste. To lepsze niż odwrotnie: Cessna, która lata z prędkością około 150 km/h, po krótkiej przerwie w danych wróciłaby z prędkością odrzutowca.
Pierwsza stacja w okolicy nie ma wadliwego zegara. Po prostu nie ma jeszcze sąsiada.