CN111174789B - 用于飞机导航的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于飞机导航的方法和系统。该系统包括：机载导航系统(4)，其提供符合期望位置精度性能水平的、在相对于航线飞行期间的飞机的定位完整性；和在飞机上的至少一个机载无线电接收机(24)，其适于与适于提供飞机相对于所述无线电信标的距离的至少一个陆基无线电信标通信。该系统包括：配置成根据飞机的当前位置从存储数据(20、28)获得要使用的无线电信标元组的模块(18)；配置成获取飞机相对于所述元组的N个无线电信标中的每一个的距离测量值的模块(22)；配置成通过预定计算方法根据获得的距离测量值来计算完整性位置的模块(26)；以及配置成将所计算的完整性位置用作当前完整性位置的模块(30)。

Description

用于飞机导航的方法和系统
【技术领域】
本发明涉及一种用于飞机导航的方法和相关的导航系统。
本发明属于安全航空导航领域。
【背景技术】
参与标准化国际航空运输标准制定的国际民用航空组织(ICAO)定义了基于性能的导航(PBN)。
PBN包括根据安装在飞机上的传感器确定飞机的空间位置，并使用该位置，来沿航路点定义的航线(airway)引导飞机。民航中可使用的航路点由ICAO定义。
为了确保精度，这种类型的导航需要使用相关的位置不确定性估计(EPU)来计算飞机的位置。通过采用不存在可能影响位置计算的测量值的潜在失效的假设来计算EPU。然后可以施加位置精度性能水平，例如95％+/-10Nm(海里)的精度。
在所需的导航性能或RNP导航中，还建议实施机载监视和告警功能，从而有可能以离开保护半径的给定的概率(例如等于10-5/小时)保证计算位置周围的概率保护半径。这种概率考虑了存在影响位置计算所使用的测量值的潜在失效的假设。计算位置周围的保护半径称为HIL(水平完整性极限)。
总而言之，RNP导航强加了两个位置精度性能水平指标，与EPU关联的第一指标和与HIL关联的第二指标。可以符合这两个指标的位置计算将被称为具有完整性的位置计算，而计算出的飞机的位置将被称为完整性位置(integrity position)。
以已知的方式，通过使用卫星定位系统或GNSS(全球导航卫星系统)来实现RNP导航。飞机携带用于接收来自多个卫星的信号的接收机，从而能够在飞机上计算飞机在给定三维坐标系中的位置，例如，ECEF坐标系(以地球为中心，固定在地球上)。
但是，存在这样的情况，其中来自卫星的信号微弱或受到干扰(无论是否有意为之)，这会干扰所执行的位置计算。此外，还存在机载GNSS接收机之一可能发生故障或失效的风险。
为了提高导航安全性，有必要提供一种用于飞机的完整性位置计算的替代解决方案，其可以在根据RNP程序的导航中实现。
在开发GNSS系统之前，空中航行使用无线电信标，这些信标放置在地面上并能够发射给定发射范围的无线电信号。特别地，存在能够提供相对于飞机的距离测量的无线电信标，也称为DME(距离测量设备)。
在说明书的其余部分中，术语“无线电信标”将指代DME类型的无线电信标。
配有适于在无线电信标的发射频带内操作的无线电传感器的飞机，当其在无线电信标的发射范围内时，可以获得相对于无线电信标的距离估计。为了获得符合第一位置精度性能指标的飞机位置，必须使用多个无线电信标。
但是，此时，使用通过无线电信标获得的测量值进行的机载位置计算与RNP导航不兼容。实际上，不存在能够由具有有限计算资源的机载导航系统来实现的、能够获得符合第二位置精度性能指标的完整性位置的方法。
【发明内容】
本发明旨在解决这个问题。
为此，根据第一方面，本发明提出一种用于沿预定航线进行飞机导航的方法，提供符合期望位置精度性能水平的、在相对于所述航线飞行期间的飞机的定位完整性，该飞机包括适于与至少一个陆基无线电信标进行通信的至少一个机载无线电接收机，所述无线电信标适于提供飞机相对于所述无线电信标的距离。所述方法在飞机的导航阶段实施期间包括以下步骤：
a)根据飞机的当前位置，从存储的数据(20)中获得(92、112)要使用的无线电信标元组，
b)获得(98-100、114)飞机相对于所述元组中的N个无线电信标中的每一个的距离测量值，
c)使用预定计算方法根据获得的距离测量值来计算(104、116)完整性位置，
d)使用计算出的完整性位置作为当前的完整性位置来引导飞机。
有利地，根据本发明的导航方法使得可以在飞机上执行完整性位置计算，从而可以从适于提供距离测量值的陆基无线电信标应用RNP导航。结果，相对于基于从定位卫星接收信号的方法，本发明的方法实现了计算完整性位置的替代方案。
根据本发明的导航方法可以具有独立或组合考虑的一个或多个以下特征：
所述方法包括由不在飞机上的计算设备来实施用于确定无线电信标元组的在先阶段，该在先阶段包括以下组成步骤：针对与所述航线相关联的至少一个航段，确定至少一个无线电信标元组，所述至少一个无线电信标元组可用于通过应用所述计算方法，根据所述期望位置精度性能水平，在飞机飞过与所述航段相关的空间区域时，计算飞机的完整性位置；并且将与所确定的无线电信标的元组有关的数据存储在数据库中。
所述航线的每个航段由称为序列点的两个端点定义，所述确定包括根据定义所述航线的通行点确定所述序列点，所述航路点隔开预定前进间距，沿所述航线的两个连续航段具有不同的相关联的无线电信标元组。
飞过的空间区域被显示在网格地图上，所述方法包括以下步骤：
确定所述航线飞过的所述地图的一系列网格，
对于每个所述网格，确定至少一个无线电信标元组，使得可以计算飞过所述地图的所述网格的飞机的完整性位置。
确定无线电信标元组包括对多个无线电信标元组进行测试，每个元组包括从飞过所述空间区域的飞机的接收范围内的、数目大于N的L个无线电信标中选择的N个无线电信标，针对每个被测试的无线电信标元组，该测试包括：获取N个距离测量值，每个距离测量值由所述无线电信标之一提供，和完整性位置计算和关联的完整性半径，以及将完整性半径与根据期望位置精度性能水平确定的阈值进行比较。
所述方法包括：在飞机的导航阶段中，在获得无线电信标元组的步骤a)期间，选择无线电信标元组并对所述所选无线电信标元组的每个无线电信标进行可用性验证，并且在不可用的情况下，从存储的数据库中选择另一无线电信标元组。
所述方法包括：在飞机的导航阶段中，根据飞机的当前位置确定相应的地图网格，并获得与确定的相应网格相关联的无线电信标元组。
所述方法包括：在飞机的导航阶段中，根据与当前序列点相关联的飞机的当前位置，确定对由沿飞机的航线的当前序列点和后续序列点定义的航段相关联地存储的无线电信标元组的选择。
所述方法包括：验证飞机已经到达后续序列点，并且获得在通过所述后续序列点之后要使用的新的无线电信标元组。
所述方法进一步包括，在获得距离测量值的步骤b)之后，对所获得的距离测量值进行一致性验证，并且在不一致的情况下，确定提供不一致距离测量值的无线电信标，以及在成功确定的情况下，在不可用无线电信标的数据库中存储提供不一致测量值的那个或者每个无线电信标的标识符。
所述方法进一步包括：如果发现不一致，则发出告警。
所述方法包括：在获得距离测量值之前，将至少一个机载无线电接收机调谐至所述元组的无线电信标的发射频率。
根据另一方面，本发明涉及一种用于沿预定航线进行飞机导航的系统，包括机载导航系统，并且包括电子计算设备，该电子计算设备至少包括处理器和存储单元，提供符合期望位置精度性能水平的、在相对于所述航线飞行期间的飞机的定位完整性；以及飞机上的至少一个机载无线电接收机，所述至少一个机载无线电接收机适于与至少一个陆基无线电信标通信，所述陆基无线电信标适于提供飞机相对于所述无线电信标的距离。所述系统包括在飞机的导航阶段实现的模块，包括：
配置成根据飞机的当前位置，从存储在所述存储单元中的数据中获得要使用的无线电信标元组的模块，
配置成通过所述至少一个机载无线电接收机获得飞机相对于所述元组的N个无线电信标中的每一个的距离测量值的模块，
配置成使用预定计算方法根据获得的距离测量值计算完整性位置的模块，以及
配置成将所计算的完整性位置用作当前完整性位置的模块。
所述系统进一步包括非机载系统，所述非机载系统包括适于实现用于确定无线电信标元组的模块的电子计算设备，该模块被配置成针对所述航线相关联的至少一个航段，确定至少一个无线电信标元组，所述至少一个无线电信标元组可用于通过应用所述计算方法，根据所述期望位置精度性能水平，在飞机飞过与所述航段相关联的空间区域时计算飞机的完整性位置，并将确定的无线电信标元组有关的数据存储在数据库中。
根据另一方面，本发明涉及一种包括软件指令的计算机程序，所述软件指令在由电子计算设备执行时执行如上所述的导航方法。
根据另一方面，本发明涉及一种信息介质，在该信息介质上记录了软件指令，当软件指令由电子计算设备执行时执行如上所述的导航方法。
【附图说明】
参考附图，从下面提供的描述中，本发明的其他特征和优点将作为参考而非限制地显示，其中：
图1是根据一个实施例的飞机导航系统的示意图；
图2示意性地示出网格地图和该地图上的航线投影；
图3是用于确定无线电信标元组的在先阶段的第一实施例的主要步骤的流程图；
图4是用于确定无线电信标元组的在先阶段的第二实施例的主要步骤的流程图；
图5示意性地示出具有无线电信标元组的序列点的航线投影；
图6是飞行导航阶段的第一实施例的主要步骤的流程图，其实现了根据在先阶段的第一实施例确定无线电信标元组；以及
图7是飞行导航阶段的第二实施例的主要步骤的流程图，其实施根据在先阶段的第二实施例确定无线电信标元组。
【具体实施方式】
图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的导航系统2。
图1包括适用于实施导航数据准备的在先阶段(即确定无线电信标元组)的飞机(未示出)上的机载导航系统4以及非机载系统6，如在下文中详细解释的。
示意性地示出了机载导航系统4，仅示出了实施本发明所涉及的元件。应当理解，机载导航系统以已知的方式包括在此未示出的其他元件(传感器，旋转器控件等)。
机载导航系统4包括人机界面(MMI)8，其允许飞行员特别是与由机载电子计算设备实现的FMS(飞行管理系统)10交互。
人机界面8以已知的方式包括可选地是触敏的一个或多个屏幕，一个或多个控制输入元件，以及一个或多个麦克风。
飞行管理系统10由电子计算设备实现，该电子计算设备包括计算单元12，该计算单元12包括一个或多个电子处理器，该一个或多个电子处理器在通电时适于执行计算。例如，使用CPU或GPU类型的处理器。
电子计算设备还包括与计算单元12的处理器相关联的存储器14。
计算单元12适合于执行模块16、18、22、26、32和34，这些模块以软件组件(即计算机程序)的形式制成，在下文中描述。
计算单元12实现模块16，该模块16用于计算无保护位置，其对应于使用由DME无线电信标提供的三角测量的算法对位置进行计算，而不需要信标的几何形状或数量使得可以计算相关联的完整性。例如，使用3个DME无线电信标提供的距离测量值。
无保护位置是飞机在选定的三维坐标系中的位置，例如，ECEF(以地球为中心，固定在地球上)坐标系或其他地理参考坐标系。
该无保护位置被发送到模块18，模块18用于选择要使用的无线电信标元组{DME1…DMEN}，以便计算飞机的当前完整性位置。DME无线电信标元组{DME1…DMEN}使得可以获取飞机相对于每个考虑的无线电信标的距离测量值元组。
以已知的方式，术语“元组”是指一组N个元素。
该元组由适合于提供距离测量值的无线电信标子集组成，飞机当前位置位于该无线电信标子集的发射范围内。
选择模块18适合于读取与存储在存储单元14中的数据库20中记录的无线电信标元组有关的数据。将在下文中详细描述在先阶段中完成的数据库20的数据计算的实施例。
有利地，选择所存储的无线电信标元组以允许计算具有给定位置精度性能水平的、与RNP导航兼容的相关保护半径的完整性位置。特别地，所选择的无线电信标的几何形状或数量使得可以计算关联的完整性。
特别地，所存储的数据包括标识符Idi和属于无线电信标元组的每个无线电信标DMEi的发射频率Fei。
发射频率Fei被发送到飞机上的无线电接收机24的调谐模块22。
无线电接收机24包括能够被调谐到频率Fei的多个接收信道，并且在接收到由DME无线电信标发射的无线电信号之后，适于接收相对于无线电信标的距离测量值。无线电信标DMEj所提供的距离Dj是在接收到无线电信标发射的无线电信号时，地理参考坐标系中无线电信标的空间位置与在同一坐标系中飞机点之间的估计距离。
测得的距离Dj被传输到模块26，用于计算飞机的完整性位置。例如，模块26实现与用于GPS的RAIM(接收机自主完整性监视)等效的算法。在这种类型的算法中，通过连续排除测量值来完成几个连续的位置计算。因此，该算法设法确定与用故障测量所计算出的位置的包络线相对应的不确定性圈。这样的圈的半径是与计算出的完整性位置相关联的保护半径。
此外，由模块26实现的算法还使得有可能拒绝被认为不可用的距离测量值，该距离测量值指示故障或干扰的存在。对应于被拒绝的距离测量的无线电信标被识别并存储在例如不可用无线电信标的数据库28中。
如果拒绝一个或多个距离测量值，则计算出的位置可能不符合规定的性能指标。在这种情况下，提供了使用先前存储的另外的无线电信标元组，不包括不可用的无线电信标。
如果没有任何距离测量值被拒绝，则所计算的完整性位置被传送到引导系统30以安全地引导飞机，并且可选地以选定形式显示在人机界面8上。所计算的完整性位置具有关联的EPU精度。
此外，该系统包括模块32，该模块32用于通过使用由模块26计算出的飞机的完整性位置来计算由模块16计算出的无保护位置周围的保护半径，从而可以确定位置精度和保护半径是否与所需的RNP位置精度性能水平兼容。
如果没有达到所需性能水平，则告警发射模块34可以通过将告警发送到MMI 8来对飞行员进行告警。
发出的告警是例如显示在查看屏幕上的信息或声音告警。
导航系统2还包括例如安装在地面处理站中的电子计算设备40。该电子计算设备40包括适于对大数据量执行大计算量的CPU或GPU类型的处理器以及存储器单元。计算设备40例如从外部服务器42接收用于定义航线的信息。这些航线例如由诸如ICAO的导航机构定义，并且可以以规则的时间间隔进行更新。航线存储在电子计算设备40的存储单元44中。
计算设备40存储放置在地面上的无线电信标的特征数据，特别是对于每个无线电信标，包括其在预定3D坐标系中的位置、相关联的标识符、无线电信标的发射频率和发射范围。
计算设备40实现模块46，该模块46用于针对由一组航路点定义的至少一个给定的航线来确定至少一个无线电信标元组，所述至少一个无线电信标将用于计算沿该航线的对应于飞过的相应空间区域的航段的完整性位置。
优选地，针对每个航线航段计算多个元组，以解决可能在无线电信标上周期性发生的任何故障或事件。
数字N例如等于4或5。
当实施用于根据N个距离测量值来计算位置的给定算法时，每个无线电信标元组使得可根据给定的RNP位置精度性能水平来获得完整性位置计算。
N个无线电信标的选择实现了高度组合。
有利地，在有效导航阶段之前，由地面站的电子计算设备实现确定模块46使得可以进行冗长的计算并测试给定通行点的多个可能的元组，每个可能的元组由此通行点位于其发射范围内的无线电信标组成。例如，当可见20个信标时，找到最佳的五个一组的信标表示15504种可能的配置。
有利地，预先计算和选择元组，并且将相关元组的列表加载到机载导航系统的数据库中。
根据本发明的用于飞机导航的方法包括两个阶段：
-由地面站的电子计算设备实现的在先阶段，用于确定无线电信标元组，从而可以为一个或多个航线计算飞机的完整性位置并存储关于这些元组的数据；
-由机载导航系统实现的导航阶段，用于计算沿给定航线的完整性飞行中位置。
图3是无线电信标元组的确定和存储的第一实施例的主要步骤流程图。
在该第一实施例中，二维地图可用于一个或多个航线飞过的区域。
图2示意性地示出了这种地图C，其由预定形状和尺寸的网格M组成。通常，网格是在纬度弧和经度弧中定义的。例如，使用具有按照5弧分测量的边长的正方形网格。
该地图包括由一个或多个航线飞过的网格50和在图2中用阴影线表示并对应于未被航线飞过的地理区域的网格52。
示意性地示出了航线R1，R2的示例。
参照图3描述的用于航线R的方法的第一实施例包括以下步骤。
属于路线R的任何点都称为路线R的通行点。特别地，航路点是通行点。
在第一步骤56期间，确定由路线R的航段相交的网格。
对于每个网格(步骤58)，在步骤60中确定可见无线电信标L，也就是说，使以低于预定值的飞行高度飞过考虑的网格的飞机接收这些无线电信标发射的无线电信号。
数量L例如在0到100之间。当然，可见信标的数量L可以在不同网格之间变化。
用于确定L个可见无线电信标的步骤60之后是用于确定一个或几个无线电信标元组的步骤62，使得可以实现给定的RNP位置精度性能水平。
优选地，数量N明显小于L，例如，N在3和5之间。
在一个实施例中，数量N被选择为与飞机上的无线电接收机设备的接收信道的数量一致。
在一个实施例中，相对于沿着航线R的模拟飞行，测试了L个可见无线电信标中的N个无线电信标的所有子集：对于每个无线电信标元组RBK＝{DMEK,1,…,DMEK,N}，距离测量值{DK,1，…，DK,J}是在模拟航线的一点上以已知的参考空间位置进行估算的，并且实现根据距离{DK,1，…，DK,J}来计算飞机估计位置的算法。还针对所考虑的无线电信标元组RBK估计位置精度性能水平指标。
在步骤62的最后，仅保留能够获得所需性能水平的无线电信标元组{RBK}。
对于在步骤62中选择的每个无线电信标元组，可选地实施步骤64，以测试由N-1个无线电信标形成的元组，从而能够通过将飞机的高度测量值添加到关于N-1个选定DME无线电信标的N-1距离测量值来获得测量值元组。
最后，在步骤66中仅选择关联保护半径低于预定值(例如在0.6Nm至2Nm之间)的无线电信标元组，并将其存储在与当前网格关联的列表中。
接下来，对于每个选择的元组，在用于存储表示无线电信标的数据的步骤68中，存储以下内容：形成元组的无线电信标的标识符，它们的发射频率。
例如，每个地图网格存储1至2*N个无线电信标元组。
在一个实施例中，无线电信标元组以每个网格的保护半径的升序存储。
对于在步骤56中选择的每个网格，重复步骤58至68。
有利地，无线电信标元组的列表与地图的网格相关联地存储，因此，如果多个航线飞过同一地形区域，则可以使用选定的无线电信标元组，并且不必重做计算。
图4是确定和存储用于由给定航路点定义的航线的无线电信标元组的第二实施例的主要步骤的流程图。
与第一实施例不同，不使用航线飞过的地形的网格。
在该第二实施例中，沿着选定的航线R确定无线电信标元组的序列点。无线电信标元组与包括在两个序列点之间的航线航段相关联。
根据该第二实施例的方法包括第一初始化步骤70，该第一初始化步骤70包括获得在2D或3D坐标系中定义并且沿航线隔开前进间距P的航线R的航路点的坐标列表。前进间距P是一个距离，优选在0.5Nm和2Nm之间。
当前通行点通过路径的初始点在路径上初始化。
接下来的步骤(步骤72)是在当前通行点搜索元组，该元组允许对低于阈值RNPMin(例如等于0.6Nm)或者提供介于0.6Nm和2Nm之间的最小值(如果找不到一个值小于0.6Nm的元组)的保护半径进行计算。
对于具有等于当前通行点的第一端的路径航段，紧接着是用于存储产生所需性能的元组的步骤74。该元组成为当前元组。当前通行点是航线元组的序列点。
在路径上推进间距P。路径上的点成为当前通行点(步骤76)。
在接下来的步骤78中，搜索在当前通行点可见的DME无线电信标完成。
步骤80包括确定从当前通行点是否可见当前DME无线电信标元组。
如果当前DME无线电信标元组之一不再可见，则当前通行点是与当前元组关联的航段的第二端。下一步返回到步骤72，以确定提供预定性能的新的无线电信标元组。否则，继续进行步骤82，该步骤包括计算根据由当前DME无线电信标元组提供的测量值计算出的位置的保护半径。
接下来的步骤84包括将由此计算出的保护半径与预定的最大阈值RNPmax进行比较，该预定的最大阈值RNPmax例如等于1.6Nm，并且优选地在1.6Nm与2Nm之间。
如果保护半径的值小于RNPMax，则除非在当前通行点是路径的最后一点(在这种情况下该过程结束)，否则再次开始步骤76。
否则，步骤84之后是先前描述的步骤72。
能够获得小于RNPMax的保护半径的元组称为标称元组。
一旦过程在标称的情况下完成，也就是说，已经确定了沿路径的所有元组，使得可以根据相对于这些元组定义的无线电信标的距离测量值来计算出受小于RNPMax的保护半径保护的位置，则过程重新开始，以便确定在元组中提供的DME无线电信标之一不可见的降级情况下要考虑的选择。
换句话说，在所有元组{DMEK}中建立了考虑的DME无线电信标的列表，并且对于该列表的每个无线电信标DMEK，通过从列表中消除考虑的无线电信标DMEK来重新开始搜索过程。然后，在正常情况下考虑无线电信标DMEK的每个点上，获得在无线电信标DMEK上不存在或检测到故障的情况下要考虑的元组的替代列表。
有利地，在该第二实施例中，与无线电信标元组相关联的序列点的数量被最小化，从而使得可以遵守给定位置精度性能水平。
图5示意性地示出了航线R，定义该航线的通行点Wi以及通过改进根据上述第二实施例的方法而选择的无线电信标元组的序列点PCi。
根据上述第一实施例或根据第二实施例，针对至少一个给定航线与所选择的无线电信标元组相关联的数据被存储在数据库20中，该数据库旨在被带上飞机或可以由机载飞机导航系统在有效的飞行阶段中使用。
图6是用于在飞行阶段中导航的方法的第一实施例的主要步骤的流程图，该方法使用数据库20，在数据库20中关于与地图的网格相关联的无线电信标元组的数据被存储。
在该第一实施例中，使用了一个或多个航线飞过的区域的二维地图，如图2示例性所示。
这些步骤优选地由机载导航系统10的一个或几个处理器执行计算机程序来实现。
在第一步骤90期间，相对于飞机的先前位置确定与飞机的当前位置关联的网格，称为当前网格。最初，飞机的当前位置是要遵循的航线起点的位置。
例如，相对于定义存储在数据库20中的地图的网格的纬度和经度坐标来确定与当前位置相关联的网格。
接下来，执行用于选择可用无线电信标元组的步骤92。在此步骤中，以保护半径的升序考虑与数据库中存储的当前网格关联的无线电信标元组，并且对于每个元组，已验证没有无线电信标元组被标记为不可用。如果所考虑的元组中所有无线电信标均可用，则在步骤92中保留该元组。
如果在验证步骤94中未找到有效的无线电信标元组，则此步骤之后是步骤96，用于实施用于选择无线电信标的常规算法，例如，通过搜索具有几何结构的3个DME信标，从而可以使这些信标形成的三角形的角度的最小值达到最大。这样选择的无线电信标元组将在下面描述的步骤98期间使用。
如果已经选择了有效的无线电信标元组RB＝{DME1,…,DMEN}，则在步骤94之后是步骤98，以根据选定的无线电信标元祖的发射频率来调节机载无线电接收机设备的信道。
在步骤100中应用距离测量值{D1…DN}的接收和一致性验证。
常规地，每个无线电信标DMEi发射其标识符和信息，使得可以计算该信标与飞机的点之间的距离或信标与飞机之间的距离测量值。
实施的一致性验证包括：将接收到的标识符与从数据库20提取的无线电信标DMEi的标识符进行比较；以及通过使用先前的空间位置将获得的距离测量值与估计的距离进行比较(步骤102)。
如果注意到不一致(步骤102中响应否)，例如，当所获得的距离测量值与估计的距离之间的偏差高于预定距离阈值时，无线电信标DMEi在无线电信标的数据库28中被识别为不可使用。此外，该方法返回到步骤92，以选择可用的无线电信标元组。
在一致性验证的情况下，步骤102之后是用于计算完整性位置以及相关联的位置精度性能水平指标的步骤104。这些是精度(EPU)和完整性(HIL)指标。完整性位置被提供为新的当前位置，并且还被传输至引导系统30，用于飞机的安全引导。
根据从无线电信标DMEi接收的距离测量值Di计算完整性位置的算法与在用于确定无线电信标元组的在先阶段中使用的算法相同。
在未示出的变型中，在不可能确定哪个无线电信标DMEi提供不一致的距离测量值的特定情况下，发出告警。
根据一种变型，除了从无线电信标元组DME获得的距离值之外，还使用高度估计值。
图7是用于在飞行阶段中导航的方法的第二实施例的主要步骤的流程图，该方法使用数据库20，在数据库20中相对于要用于沿选定航线的完整性位置计算的无线电信标元组的序列点的列表存储数据。
这些步骤优选地由机载导航系统10的一个或几个处理器执行计算机程序来实现。
该方法开始于初始化步骤110，用于选择具有先前存储的相关联的至少一个无线电信标元组的受保护航线的第一序列点。
接下来，在步骤112中，针对在沿进行中的航线的当前序列点与后续序列点之间延伸的航线的航段，选择与当前序列点相关联的无线电信标元组。如果此列表中的DME无线电信标均未指示为不可用，则此选择为当前点的标称元组，或如果标称元组中存在一个或几个不可用的无线电信标，则此选择为替代选择。
实施步骤114，用于在所选择的无线电信标元组的无线电信标的无线电通信频率信道上进行调谐。获得距离测量值。
接下来，执行步骤116，以根据在先步骤中获得的距离测量值来计算完整性位置(飞机的当前位置)。
该计算算法实现类似于参考步骤100描述的一致性验证。
当在大于或等于给定持续时间的持续时间内(例如在超过30个连续秒内)检测不一致(步骤118)时，如果无法确定在不一致的起源处的无线电信标(步骤120)，则发出告警(步骤122)。
如果识别出不一致的起源处的无线电信标(步骤120中的“是”响应)，则在步骤124中验证是否存在与当前点相关联的且不包含所识别的无线电信标的替代元组。如果存在这样的元组，则步骤124之后是先前描述的步骤112。否则，步骤124之后是步骤122，以发出告警。
如果没有检测到不一致，则在步骤116中计算出的完整性位置被提供为新的当前位置，并且还被传输至引导系统30以用于飞机的安全引导。
如果在大于或等于给定持续时间的持续时间内在步骤118中没有检测到不一致，则其后是步骤126，用于确定从当前点到下一序列点的距离。
只要未达到随后的序列点(步骤128中的“否”响应)，就重复步骤116至126。
当到达下一个序列点时(步骤128中的“是”响应)，该方法返回到步骤112，下一个序列点成为当前序列点，并选择与当前序列点关联的新的无线电信标元组。重复步骤114至128。如果到达的下一个序列点是航线的最后一个通行点，则该方法结束(步骤130)。

Claims (13)

1.一种用于沿预定航线进行飞机导航的方法，提供符合期望位置精度性能水平的、在相对于所述航线飞行期间的飞机的定位完整性，该飞机包括适于与至少一个陆基无线电信标进行通信的至少一个机载无线电接收机，所述无线电信标适于提供飞机相对于所述无线电信标的距离，
其特征在于，所述方法包括：
由不在飞机上的计算设备来实施用于确定无线电信标元组的在先阶段，该在先阶段包括以下组成步骤：
针对与所述航线相关联的至少一个航段，确定（60-68；70-84）至少一个无线电信标元组，所述至少一个无线电信标元组能用于通过应用预定计算方法，根据所述期望位置精度性能水平，在飞机飞过与所述航段相关的空间区域时，计算飞机的完整性位置；并且将与所确定的无线电信标的元组有关的数据存储在数据库中，并且
在飞机的导航阶段实施期间包括以下步骤：
a）根据飞机的当前位置，从存储的数据（20）中获得（92、112）要使用的无线电信标元组，
b）获得（98-100、114）飞机相对于所述元组中的N个无线电信标中的每一个的距离测量值，
c）使用所述预定计算方法根据获得的距离测量值计算（104、116）完整性位置，
d）使用计算出的完整性位置作为当前的完整性位置来引导飞机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述航线的每个航段由被称为序列点的两个端点定义，所述确定包括根据定义所述航线的通行点确定所述序列点，航路点由预定前进间距隔开，沿所述航线的两个连续航段具有不同的相关联的无线电信标元组。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，飞过的空间区域被显示在网格地图上，所述方法包括以下步骤：
确定（56）所述航线飞过的所述地图的一系列网格（50），
对于每个所述网格（50），确定（60、62、64）至少一个无线电信标元组，使得可以计算飞过所述地图的所述网格（50）的飞机的完整性位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定无线电信标元组包括对多个无线电信标元组进行测试，每个元组包括从飞过所述空间区域的飞机的接收范围内的、数目大于N的L个无线电信标中选择的N个无线电信标，针对每个被测试的无线电信标元组，该测试包括：获取N个距离测量值，每个距离测量值由所述无线电信标之一提供，和完整性位置计算和关联的完整性半径，以及将完整性半径与根据期望位置精度性能水平确定的阈值进行比较。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括在飞机的导航阶段中，在获得无线电信标元组的步骤a）期间，选择（92）无线电信标元组并对所选无线电信标元组的每个无线电信标进行可用性验证（94），并且在不可用的情况下，从存储的数据库中选择另一无线电信标元组。
6.根据权利要求3或4所述的方法，包括：在飞机的导航阶段中，根据飞机的当前位置确定（90）相应的地图网格，并获得与确定的相应网格相关联的无线电信标元组。
7.根据权利要求2所述的方法，包括：在飞机的导航阶段中，根据与当前序列点相关联的飞机的当前位置，确定对由沿飞机的航线的当前序列点和后续序列点定义的航段相关联地存储的无线电信标元组的选择（112）。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：验证（128）飞机已经到达后续序列点，并且获得在通过所述后续序列点之后要使用的新的无线电信标元组。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括，在获得距离测量值的步骤b）之后，对所获得的距离测量值进行一致性验证（100-102； 118-120），并且在不一致的情况下，确定提供不一致距离测量值的无线电信标，以及在成功确定的情况下，在不可用无线电信标的数据库中存储提供不一致测量值的那个或者每个无线电信标的标识符。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：如果发现不一致，则发出告警（122）。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，包括：在获得距离测量值之前，将至少一个机载无线电接收机调谐（98；114）至所述元组的无线电信标的发射频率。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有软件指令，所述软件指令在由电子计算设备执行时执行根据权利要求1至11中任一项所述的导航方法。
13.一种用于沿预定航线进行飞机导航的系统，包括机载导航系统（4），并且包括电子计算设备，该电子计算设备至少包括处理器（12）和存储单元（14），提供符合期望位置精度性能水平的、在相对于所述航线飞行期间的飞机的定位完整性；以及飞机上的至少一个机载无线电接收机（24），所述至少一个机载无线电接收机（24）适于与至少一个陆基无线电信标通信，所述陆基无线电信标适于提供飞机相对于所述无线电信标的距离，
其特征在于，该系统包括非机载系统（6），所述非机载系统包括适于实现用于确定无线电信标元组的模块（46）的电子计算设备，所述模块（46）被配置成针对所述航线相关联的至少一个航段，确定（60-68；70-84）至少一个无线电信标元组，所述至少一个无线电信标元组能用于通过应用预定计算方法，根据所述期望位置精度性能水平，在飞机飞过与所述航段相关联的空间区域时计算飞机的完整性位置，并将确定的无线电信标元组有关的数据存储在数据库中，并且
所述机载导航系统（4）包括在飞机的导航阶段实现的模块，包括：
配置成根据飞机的当前位置，从存储在所述存储单元（14）中的数据（20、28）中获得要使用的无线电信标元组的模块（18）；
配置成通过所述至少一个机载无线电接收机获得飞机相对于所述元组的N个无线电信标中的每一个的距离测量值的模块（22）；
配置成使用所述预定计算方法根据获得的距离测量值计算完整性位置的模块（26）；以及
配置成将所计算的完整性位置用作当前完整性位置的模块（30）。
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