CN107449443B - 雷达高度计的完整性监视 - Google Patents

Abstract

提供了用于雷达高度计完整性监视的方法。一个方法包括在用于交通工具的地固地心（ECEF）坐标系中获得一个或多个GNSS测量或一个或多个混合式GNSS/INS测量；从一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量；使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将高度测量变换到ECEF坐标系中；基于变换的高度测量和GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的全解估计；基于变换的高度测量的子集和GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定位置的一个或多个子解估计；使用统计分析来比较全解估计与子解估计；以及基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定高度保护级。

Description

雷达高度计的完整性监视

技术领域

本发明涉及一种雷达高度计，并且特别地涉及雷达高度计的完整性监视。

背景技术

雷达高度计是通过发射无线电信号并接收信号从地形表面的反射来测量地形之上的高度的飞行器传感器。雷达高度计测量的高度是在各种飞行阶段（包括进场和着陆）期间被飞行员和机载系统（例如，自动驾驶系统）使用的一条重要信息。

当前，飞行器通常装备有多个雷达高度计。通常，处理来自所有雷达高度计的测量（例如，相互比较）并将结果得到的高度的值提供给机载系统和飞行员。然而，该高度是在没有关于其准确度或完整性（integrity）的任何信息的情况下提供的，这限制了雷达高度计测量在与更加自主的飞行器有关的设想应用中的利用。

由基于全球导航卫星系统（GNSS）的导航系统或基于混合式全球导航卫星系统和惯性导航系统（GNSS/INS）的导航系统提供的相对于GNSS卫星的可能故障的导航信息（水平和垂直位置）的准确度和完整性自从基于GNSS导航系统的出现以来已经被解决。然而，由利用雷达高度计的导航系统提供的相对于雷达高度计的可能故障的导航信息的准确度和完整性尚未被解决（address）。

发明内容

提供了用于雷达高度计完整性监视的方法。一个方法包括在用于交通工具的地心地固（ECEF）坐标系中获得一个或多个全球导航卫星系统（GNSS）测量或一个或多个混合式GNSS/惯性导航系统（INS）测量；从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量；使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将一个或多个高度测量变换到ECEF坐标系中；基于已变换的一个或多个高度测量以及一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的全解估计（full solutionestimate）；基于已变换的一个或多个高度测量的子集以及一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的一个或多个子解估计；使用统计分析来将全解估计与一个或多个子解估计（sub-solution estimate）相比较；以及基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级（altitude protection level）。

附图说明

根据参考附图的下面的描述，本发明的特征对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。理解了附图仅仅描述典型实施例且因此不被视为在范围方面是限制性的，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述本发明，在所述附图中：

图1是根据一个实施例的导航系统的框图，其可以实现交通工具中的雷达高度计完整性监视；

图2是用于实现用于交通工具的集中式雷达高度计完整性监视的方法的流程图；

图3是图示出用于实现用于交通工具的集中式雷达高度计完整性监视的示例性架构的示意图；

图4是用于实现用于交通工具的并行雷达高度计完整性监视的方法的流程图；

图5是图示出用于实现用于交通工具的并行雷达高度计完整性监视的示例性架构的框图；

图6是用于并行雷达高度计完整性监视的高度特性的示例性计算的图形表示；

图7是用于交通工具的并行雷达高度计完整性监视中的融合函数（fusionfunction）的图形表示；以及

图8是用于实现用于交通工具的组合雷达高度计完整性监视的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，足够详细地描述了实施例以使得本领域技术人员能够实施本发明。应理解的是在不脱离本发明的范围的情况下可利用其它实施例。因此不应在限制性意义上理解以下详细描述。

具有保证的（assured）准确度和完整性的地面或地形之上的高度（即，净空（clearance））信息是设想飞行器航空电子设备架构的重要组成部分。因此，在本文中描述了用于雷达高度计的完整性监视的系统和方法，其允许计算由雷达高度计和可能的其它传感器（例如，全球导航卫星系统（GNSS））测量的地形之上的高度的准确度（例如，就标准偏差而言）和完整性（保护级）。

提议的完整性监视方法是基于雷达高度计测量与其它导航系统和传感器的输出的统计比较，并且原则上提供准确度与完整性之间的权衡。完整性监视方法是基于解分离完整性监视的概念。

下文参考附图来描述本系统和方法的更多细节。

图1图示出根据一个实施例的导航系统100，其可以实现飞行器中的雷达高度计完整性监视方法。导航系统100一般地包括与至少一个存储器单元114操作地耦合的至少一个处理器112、诸如与处理器112进行操作通信的GNSS接收机之类的至少一个卫星接收机116、也与处理器112进行操作通信的至少一个雷达高度计118、以及存储在存储器单元114中的地形图120。导航系统100还可以包括一个或多个附加传感器122，诸如气压高度计，其向处理器112提供附加传感器数据。

在替换实施例中，可以通过还包括具有向处理器112提供惯性数据的一个或多个惯性传感器的惯性导航系统（INS）124来混合（hybridize）导航系统100。在一个实施例中，在惯性测量单元（IMU）中实现惯性传感器，其包括用于在三个维度上测量加速度的三个加速度计和用于测量相对于参考面的角速度的三个陀螺仪。

本完整性监视方法包括集中式雷达高度计完整性监视、并行雷达高度计完整性监视以及组合雷达高度计完整性监视。如下描述这些方法。

集中式雷达高度计完整性监视

集中式雷达高度计完整性监视（cRIM）方法采用在授予Brenner的题为NAVIGATIONSYSTEM WITH SOLUTION SEPARATION APPARATUS FOR DETECTING ACCURACY FAILURES的美国专利号5,760,737中公开的解分离的扩展版本，该专利的公开被通过引用结合到本文中。原则上，解分离基于全解和所有子解的位置估计协方差矩阵（准确度信息）来计算保护级（完整性信息）。全解处理所有可用GNSS测量，并且子解处理根据要缓解的指定GNSS故障状态而选择的GNSS测量的子集。解分离还基于错误检测和遗漏检测的概率来计算保护级，其中根据相等或自由分配方案来分配用户定义参数。遗漏检测的概率与危险的误导信息（HMI）的概率和故障的先验概率有关。

cRIM方法通过考虑一个或多个雷达高度计测量作为附加卫星测量来扩展解分离。为了能够处理在GNSS（或混合式）导航系统中的导航（NAV）框架（frame）中表示的（多个）雷达高度计测量，采取可用地形图并将雷达高度计测量变换到地心地固（ECEF）坐标系中（即到GNSS测量的坐标系）是必要的。原则上，然后可以将已变换雷达高度计测量视为由位于ECEF框架原点处的卫星提供的测量。

已变换雷达高度计测量由以下等式给出：

(1)

其中，

是雷达高度计（RA）测量（NAV框架中的地形之上的高度），并且/>

是ECEF框架原点与由飞行器的水平位置和可用地形图给定的点处的地形之间的正交距离的估计；因此，其取决于例如由作为随机变量的GNSS提供的水平位置。

用测量噪声描述（概率密度函数或至少矩（moment）；均值和协方差矩阵）以及雷达高度计故障概率来表征雷达高度计测量。这些是给定的。用具有基于水平位置矩和地形图性质计算的某个均值和方差（定义准确度）的分布来表征正交距离估计。用由地图和水平位置完整性信息给定的地形图故障概率来表征正交距离估计完整性。假设影响水平位置估计、地图以及雷达高度计测量的误差是独立的。

cRIM方法要求计算已变换雷达高度计测量特性，尤其是正交距离

矩。可以将平均值计算为：

(2)

其中，

是飞行器水平位置估计（例如，来自GNSS导航系统），并且map是地形图。

的方差在最简单情况下是由地图准确度给定的。还可以用用于计算非线性变换随机变量的矩的其它技术（例如通过无迹变换或者用基于数值积分的方法）来计算正交距离的矩。

雷达高度计测量和正交距离估计被假设为独立随机变量，允许直接地计算已变换雷达高度计测量矩。已变换雷达高度计测量的完整性由雷达高度计的故障概率、GNSS（或混合式）水平位置导航信息完整性以及来自地图完整性的信息（根据概率的相加律）给定。

图2是针对用于实现集中式雷达高度计完整性监视的方法200的流程图。最初，在用于交通工具的ECEF坐标系中获得一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量（块210），并且从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量（块220）。使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将（多个）高度测量变换到ECEF坐标系中（块230）。基于（多个）已变换高度测量和GNSS或混合式GNSS/INS测量来针对交通工具确定位置的全解估计（块240）。方法200还基于GNSS或混合式GNSS/INS测量和（多个）已变换高度测量的子集来确定用于交通工具的位置的子解估计（块250）。然后，使用统计分析来将全解估计与子解估计相比较（块260）。然后基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级（块270）。

在cRIM方法中，全解处理所有GNSS测量、所有已变换雷达高度计测量以及附加传感器测量（例如，来自气压高度计和IMU）。子解处理所有GNSS和已变换雷达高度计测量（例如，通过在采取单个故障的情况下排除一个GNSS或雷达高度计测量）以及附加传感器测量的子集。

对于所有子解而言与高度有关的解分离参数（Dn）和误差参数（an）的计算是基于全解和子解的矩。高度保护级的计算是基于危险误导信息（HMI）的概率、错误检测的概率、卫星故障的概率、雷达高度计故障的概率（包括地图相关完整性分配）以及广泛故障的概率（所有GNSS和高度测量受到故障影响的概率）。

图3图示出示例性cRIM架构300，具有单个故障假设（一个GNSS或一个雷达高度计有故障）。在310处指示了基于所有GNSS测量和雷达高度计测量的全解。在320a、320b、320c、……320n处指示了处理雷达高度计的所有可用测量和GNSS测量中的除一个之外的全部的子解。每个子解排除不同的GNSS测量。在330a、……330n处指示了处理所有GNSS测量和雷达高度计测量中的除一个之外的全部的子解。每个子解排除不同的雷达高度计测量。请注意，假设雷达高度计测量被如上所述地从导航框架变换到ECEF框架。然后，根据解分离的概念在统计上将所有子解与全解相比较，并且判定是所有GNSS和雷达测量都是健康的还是测量中的一个受到故障的影响。

并行雷达高度计完整性监视

并行雷达高度计完整性监视（pRIM）方法采用在授予Kana等人的题为ARCHITECTURES FOR HIGH INTEGRITY MULTI-CONSTELLATION SOLUTION SEPARATION的美国专利公开号2015/0145724中公开的高完整性解分离的加权架构的扩展版本，该专利的公开被通过引用结合到本文中。原则上，高完整性解分离针对卫星的多个分隔（disjunctive）子群独立地计算（局部）保护区域，并且结果得到的保护区域是以某种方式对所有局部保护区域超限（overbound）的保护区域。可以将每个雷达高度计测量视为是提供地形之上的高度的测量和特性的子群。

图4是针对用于实现并行雷达高度计完整性监视的方法400的流程图。最初，在用于交通工具的ECEF坐标系中获得一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量（块410），并且从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量（块420）。方法400基于一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS输出的子集和地形图来确定用于交通工具的具有确保完整性的地形之上的高度的第一多个子解估计，其中每个子解估计是如下面详述的那样基于一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS输出的相应子集而确定的（块430）。方法400还基于一个或多个高度测量的子集来确定用于交通工具的具有确保完整性的地形之上高度的第二多个子解估计，其中这些子解估计中的每一个是基于一个或多个高度测量的相应子集而确定的（块440）。方法400然后将所述第一多个子解估计和第二多个子解估计合并以确定地形之上的高度的全解或全局估计，其提供用于交通工具的高度保护级（块450）。

图5是图示出示例性架构pRIM架构500的框图，其包括采用地形图512的GNSS（或混合式GNSS/INS）导航系统510。导航系统510提供ECEF中的协方差和交通工具的三维（3D）位置估计加上完整性信息。地形图512包括关于地图准确度加完整性的信息。来自导航系统510和地形图512的输出在计算块514处被用来计算地形之上的高度的估计，其包括准确度和完整性信息，诸如水平位置估计的概率密度函数（或矩）、相关的故障的（或危险误导信息的）概率、以及地图的准确度和完整性。因此，高度估计矩取决于水平位置估计的矩和地形图性质。与计算的高度估计有关的故障（或危险误导信息的）概率取决于地形图的完整性和导航系统水平位置估计的完整性，其两者都需要如下文所述地计算。

一个或多个雷达高度计520—1至520—n分别地提供地形之上的高度的一个或多个测量。针对每个考虑的高度计，假设与其准确度和完整性有关的信息是已知的。雷达高度计测量噪声的统计描述（定义其准确度）连同雷达高度计故障的概率（定义其完整性）是可用的。

连同其准确度和完整性信息来计算总体（或全局）高度的融合块530被配置成从计算块514接收高度估计（局部1）并从雷达高度计520—1至520—n接收高度测量（局部2至局部n＋1）。融合块530将（局部）高度估计和测量合并以产生具有确保的完整性和准确度的地形之上的高度的全局估计输出。

pRIM方法是基于根据GNSS水平位置估计和地形图来计算地形之上的高度估计及其特性（完整性和定义高度估计准确度的方差（或其它矩））。可以以与在先前所讨论的cRIM方法中相同的方式来计算高度估计平均值。可以将方差计算为：

(3)

其中

由地形图准确度给定，并且/>

描述由GNSS水平位置保护区域给定的附加不确定性。可以基于由水平保护级（HPL）给定的受保护水平区域内的多个点处的地形图评估（扫描）来将项/>

计算为：

(4)。

图6是不确定性

的示例性pRIM计算的图形表示600。图6示出了水平位置的均值和协方差矩阵以及HPL。GNSS HPL定义被用于计算不确定性/>

的区域。该计算是基于已基于可用地图计算的区域中的多个点处的地形变化性的评估（或扫描）。高度估计的完整性由根据概率的相加律计算的地图和GNSS水平位置的完整性给定。

图7是示例性pRIM融合（合并）函数的图形表示700。图7示出了用于高度估计（局部1）以及高度测量1至n（局部2至局部n＋1）中的每一个的高度和保护级（PL）值。估计被融合以产生地形之上的高度的全局估计，例如，如图7中所示。在本示例中，可以将全局高度估计均值计算为局部均值的（加权）平均。然后可以将全局协方差矩阵计算为局部方差的（加权）和（假设局部估计的互不相关性）。可以将全局PL确定为对所有局部PL超限的保护级，因为可以示出：

(5)

pRIM架构由提供每个具有确保完整性的高度整合（integration）的局部块构成。因此，全局输出也具有确保的完整性，并且不存在对检测有故障的测量的需要。检测（如果有的话）是在局部估计器中执行的。

一般地，cRIM方法提供具有比pRIM更好的准确度的估计，而pRIM方法允许在准确度与完整性之间进行权衡。

组合雷达高度计完整性监视

在另一实施例中，提供了组合雷达高度计完整性监视架构（combRIM），其将cRIM和pRIM方法的特性性质组合。combRIM方法原则上是解分离，但仅仅在高度域中。

在combRIM方法中，处理所有可用雷达高度计测量和（可能）高度估计（例如，通过在有或没有由测量噪声方差定义的权值的情况下进行平均滤波），并且计算地形之上的高度的全局（全解）估计。创建一组子解（基于故障定义），并且计算地形之上的高度的一组子解估计。在统计上比较全解和子解估计，并且针对要求的遗漏的和错误检测的概率来计算用于地形之上的高度的保护级。

图8是针对用于实现combRIM方法的方法800的流程图。最初，从交通工具上的一个或多个雷达高度计（或其它传感器）获得两个或更多高度测量（块810）。方法800基于两个或更多高度测量来确定用于交通工具的地形之上的高度的全解估计，并且基于两个或更多高度测量的子集来确定用于交通工具的地形之上的高度的两个或更多子解估计（块830）。方法800然后使用统计分析来比较全解估计与两个或更多子解估计（块840）。然后基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级（块850）。

可以在有或者没有基于GNSS（或混合式GNSS/INS）系统和地形图的地形之上的高度的情况下实现combRIM方法。针对检测能力需要至少两个雷达高度计测量或估计，同时针对排除能力需要至少三个雷达高度计测量或估计。

在某些实施例中，如果两个雷达高度计测量可用，则可以根据解分离来完成具有故障检测的完整性监视。

在另一实施例中，如果两个雷达高度计测量和一个高度估计（基于地形图辅助GNSS/INS系统）是可用的，则可以根据解分离来完成具有故障检测和排除的完整性监视。

可以使用软件、固件、硬件或其任何适当组合来实现在本系统和方法中使用的计算机或处理器，如本领域技术人员已知的。可以将这些用特殊设计的专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）来补充或者将这些结合在其中。计算机或处理器还可以包括具有用于执行在本方法和系统中使用的各种过程任务、计算以及控制功能的软件程序、固件、或其它计算机可读指令的功能。

可以用由至少一个处理器执行的诸如程序模块或部件之类的计算机可执行指令来实现本方法。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、数据部件、数据结构、算法等。

可以用软件、固件或其它计算机可读或处理器可读指令来实现用于执行在本文所述方法的操作中使用的其它数据的各种过程任务、计算以及生成的指令。这些指令通常被存储在任何适当的计算机程序产品上，其包括被用于存储计算机可读指令或数据结构的计算机可读介质。此类计算机可读介质可以是可以被通用或专用计算机或处理器或任何可编程逻辑器件访问的任何可用介质。

适当的处理器可读介质可包括诸如磁或光学介质之类的储存器或存储器介质。例如，储存器或存储器介质可包括常规硬盘、紧凑式磁盘、DVD、蓝光磁盘或其它光学存储磁盘；易失性或非易失性介质，诸如随机存取存储器（RAM）；只读存储器（ROM）、电可擦可编程ROM（EEPROM）、闪速存储器等；或可以用来以计算机可执行指令或数据结构的形式载送或存储期望程序代码的任何其它介质。

示例实施例

示例1包括一种用于雷达高度计完整性监视的方法，该方法包括：在用于交通工具的地心地固（ECEF）坐标系中获得一个或多个全球导航卫星系统（GNSS）测量或者一个或多个混合式GNSS/惯性导航系统（INS）测量；从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量；使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将一个或多个高度测量变换到ECEF坐标系中；基于已变换的一个或多个高度测量以及一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的全解估计；基于已变换的一个或多个高度测量的子集以及一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的一个或多个子解估计；使用统计分析来将全解估计与一个或多个子解估计相比较；以及基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级。

示例2包括一种导航系统，其包括：交通工具中的处理器；与所述处理器操作地耦合的存储器单元，其中地形图被存储在所述存储器单元中；GNSS接收机，其与所述处理器操作地耦合；以及一个或多个雷达高度计，其与所述处理器操作地耦合；其中所述处理器被配置成执行处理器可读指令以执行根据示例1的用于雷达高度计完整性监视的方法。

示例3包括示例2的导航系统，还包括与所述处理器操作地耦合并被配置成向所述处理器提供惯性数据的多个惯性传感器。

示例4包括示例3的导航系统，其中所述惯性传感器在惯性测量单元（IMU）中实现。

示例5包括示例2—4中的任一项的导航系统，还包括与所述处理器操作地耦合的气压高度计。

示例6包括一种计算机程序产品，其包括具有存储在其上面的指令的非临时计算机可读介质，所述指令被处理器可执行以执行根据示例1的用于雷达高度计完整性监视的方法。

示例7包括一种用于雷达高度计完整性监视的方法，该方法包括：在用于交通工具的ECEF坐标系中获得一个或多个GNSS测量或者一个或多个混合式GNSS/INS测量；从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量；基于一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS输出的子集和地形图来确定用于交通工具的具有确保（给定）完整性的地形之上的高度的第一多个子解估计，所述第一多个子解估计中的每个子解估计是基于一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS输出的相应子集确定的；基于一个或多个高度测量的子集确定用于交通工具的具有确保（给定）完整性的地形之上的高度的第二多个子解估计，第二多个子解估计中的每个子解估计是基于一个或多个高度测量的相应子集确定的；以及将所述第一多个子解估计和第二多个子解估计合并以确定地形之上的高度的全解或全局估计，其提供用于交通工具的高度保护级。

示例8包括一种导航系统，其包括：交通工具中的处理器；与所述处理器操作地耦合的存储器单元，其中地形图被存储在所述存储器单元中；GNSS接收机，其与所述处理器操作地耦合；以及一个或多个雷达高度计，其与所述处理器操作地耦合；其中所述处理器被配置成执行处理器可读指令以执行根据示例7的用于雷达高度计完整性监视的方法。

示例9包括示例8的导航系统，还包括与所述处理器操作地耦合并被配置成向所述处理器提供惯性数据的多个惯性传感器。

示例10包括示例9的导航系统，其中所述惯性传感器是在IMU中实现的。

示例11包括示例8—10中的任一项的导航系统，还包括与所述处理器操作地耦合的气压高度计。

示例12包括一种计算机程序产品，其包括具有存储在其上面的指令的非临时计算机可读介质，所述指令被处理器可执行以执行根据示例7的用于雷达高度计完整性监视的方法。

示例13包括一种用于雷达高度计完整性监视的方法，该方法包括：从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得两个或更多高度测量；基于两个或更多高度测量来确定用于交通工具的地形之上的高度的全解估计；基于两个或更多高度测量的子集来确定用于交通工具的地形之上的高度的两个或更多子解估计；使用统计分析来将全解估计与两个或更多子解估计相比较；以及基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级。

示例14包括示例13的方法，还包括：在用于交通工具的ECEF坐标系中获得一个或多个GNSS测量或者一个或多个混合式GNSS/INS测量；以及使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将一个或多个高度测量变换到ECEF坐标系中。

示例15包括一种导航系统，其包括：交通工具中的处理器；以及一个或多个雷达高度计，其与所述处理器操作地耦合；其中所述处理器被配置成执行处理器可读指令以执行根据示例13的用于雷达高度计完整性监视的方法。

示例16包括一种导航系统，其包括：交通工具中的处理器；与所述处理器操作地耦合的存储器单元，其中地形图被存储在所述存储器单元中；GNSS接收机，其与所述处理器操作地耦合；以及一个或多个雷达高度计，其与所述处理器操作地耦合；其中所述处理器被配置成执行处理器可读指令以执行根据示例14的用于雷达高度计完整性监视的方法。

示例17包括示例16的导航系统，还包括与所述处理器操作地耦合并被配置成向所述处理器提供惯性数据的多个惯性传感器。

示例18包括示例17的导航系统，其中所述惯性传感器是在IMU中实现的。

示例19包括一种计算机程序产品，其包括具有存储在其上面的指令的非临时计算机可读介质，所述指令被处理器可执行以执行根据示例13的用于雷达高度计完整性监视的方法。

在不脱离本发明的本质特性的情况下可用其它特定形式来具体实施本发明。所述实施例将在所有方面仅被视为是说明性的并且是非限制性的。因此由所附权利要求而不是由前文的描述来指示本发明的范围。进入权利要求的等价的含义和范围之内的所有改变将被涵盖在其范围内。

Claims (3)

1.一种用于雷达高度计完整性监视的方法，该方法包括：

在用于交通工具的地心地固（ECEF）坐标系中获得一个或多个全球导航卫星系统（GNSS）测量或一个或多个混合式GNSS/惯性导航系统（INS）测量；

从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量；

使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将一个或多个高度测量变换到ECEF坐标系中，其中已变换的一个或多个高度测量由以下等式给出：

，

其中，

是雷达高度计测量，并且/>

是ECEF框架原点与由交通工具的水平位置和地形图给定的点处的地形之间的正交距离的估计；

计算已变换的一个或多个高度测量的特性，包括正交距离

矩，其中正交距离

矩的平均值被计算为：

，

其中，

是交通工具的水平位置估计，并且map是地形图；

基于已变换的一个或多个高度测量以及一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的全解估计；

基于已变换的一个或多个高度测量的子集以及一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS测量来确定用于交通工具的位置的一个或多个子解估计；

使用统计分析来将全解估计与一个或多个子解估计相比较；以及

基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级。

2.一种用于雷达高度计完整性监视的方法，该方法包括：

在用于交通工具的地心地固（ECEF）坐标系中获得一个或多个全球导航卫星系统（GNSS）测量或一个或多个混合式GNSS/惯性导航系统（INS）测量；

从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得一个或多个高度测量；

基于一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS输出的子集和地形图来确定用于交通工具的具有确保完整性的地形之上的高度的第一多个子解估计，所述第一多个子解估计中的每个子解估计是基于一个或多个GNSS或混合式GNSS/INS输出的相应子集确定的；

将高度的估计的方差计算为：

，

其中

由地形图准确度给定，并且/>

描述由GNSS水平位置保护区域给定的附加不确定性，其中基于由水平保护级（HPL）给定的受保护水平区域内的多个点处的地形图评估来将/>

计算为：

，

基于一个或多个高度测量的子集来确定用于交通工具的具有确保完整性的地形之上的高度的第二多个子解估计，第二多个子解估计中的每个子解估计是基于一个或多个高度测量的相应子集确定的；以及

将所述第一多个子解估计和第二多个子解估计合并以确定地形之上的高度的全解或全局估计，其提供用于交通工具的高度保护级，其中全局高度估计均值计算为局部均值估计的加权平均，并且将全局协方差矩阵计算为局部方差的加权和，其中将全局保护级确定为对所有局部保护级超限的保护级，因为

，

其中 p(HMI)是危险误导信息的概率。

3.一种用于雷达高度计完整性监视的方法，该方法包括：

从交通工具上的一个或多个雷达高度计获得两个或更多高度测量；

基于两个或更多高度测量来确定用于交通工具的地形之上的高度的全解估计；

基于两个或更多高度测量的子集来确定用于交通工具的地形之上的高度的两个或更多子解估计；

使用统计分析来将全解估计与两个或更多子解估计相比较；

基于危险误导信息的概率和错误检测的概率来确定用于交通工具的高度保护级；

在用于交通工具的ECEF坐标系中获得一个或多个GNSS测量或者一个或多个混合式GNSS/INS测量；并且

使用地形图和具有确保完整性的基于GNSS或混合式GNSS/INS的位置估计将两个或更多高度测量变换到ECEF坐标系中。

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