CN113447041A - 用于操作飞行器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作用于运载器的通信系统的设备和方法，包括被构造为输出与波束跟踪强度相关的信号的定向通信接收器、被构造为接收波束跟踪强度并基于该波束跟踪强度提供航向观测值的惯性参考模块。至少一个指示符，该指示符与惯性参考模块可通信地联接以提供与运载器的航向相关的指示。

Description

用于操作飞行器的方法和系统
技术领域
本公开一般涉及用于操作运载器的通信系统和方法，更具体地，涉及用于确定与波束跟踪强度相关的卫星信号强度的系统。
背景技术
飞行器利用卫星惯性导航系统来确定在飞行期间使用的信息。术语“卫星”的使用不仅意味着包括所有种类的绕地球卫星，而且还包括其他形式的平台，这些平台可以合作用于确定携带惯性导航系统的平台的位置和姿态。
全球定位系统(GPS)是地球轨道卫星导航系统的当前示例，由24颗全球分布的同步原子钟卫星组成。知道卫星的位置、速度和时钟误差的用户可以根据测量的伪距和增量范围计算自己的位置、速度和时钟误差。在平台上使用三个空间分布的天线允许仅利用GPS信号准确确定俯仰、翻滚和航向。但是，如果平台是高度机动的飞行器，则有必要将平台GPS设备与惯性导航单元集成在一起。GPS会补偿惯性导航系统的漂移，并且当平台操纵或其他事件导致GPS暂时无法操作时，惯性导航系统(INS)会继续操作，直到GPS再次变得可操作为止。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种操作飞行器的方法，该方法包括使所述飞行器沿航向飞行，在所述飞行器上的天线处从信号源接收定向信号，以限定接收信号；确定所述接收信号的信号强度；基于所述信号强度限定第一航向观测值；并基于所述第一航向观测值，指示航向变化或品质因数中的至少一个。
在另一方面，本公开涉及一种用于车辆的通信系统，包括定向通信接收器，所述定向通信接收器被构造为输出与波束跟踪强度相关的信号；惯性参考模块，所述惯性参考模块被构造为接收所述波束跟踪强度，并基于所述波束跟踪强度提供航向观测值，所述惯性参考模块被构造为至少基于所述航向观测值来确定指示所述运载器的航向的质量的航向变化，并提供与所述航向变化相关的输出，所述惯性参考模块被构造为在无线电导航辅助设备被拒绝的环境中提供与所述航向变化相关的航向观测值和输出；和至少一个指示符，所述至少一个指示符与所述惯性参考模块可通信地联接，基于所述航向变化提供与所述运载器的所述航向的有效性相关的指示。
附图说明
在附图中：
图1是根据本文描述的方面的具有多个飞行器系统的飞行器的示意图。
图2是可与飞行器一起使用的来自图1的飞行器系统中的至少一个的框图。
图3是根据本文开的一方面的操作飞行器的方法的流程图。
图4是根据本公开的另一方面的操作飞行器的另一种方法的流程图。
图5是根据本公开的另一方面的操作飞行器的又一方法的流程图。
具体实施方式
本公开的各方面涉及卫星通信(SATCOM)系统，该系统监视信号跟踪强度以确定它们是从太空中的适当卫星接收或广播到适当卫星。作为非限制性示例，该确定有助于包括飞行器飞行在内的操作准确性。
航向观测值传统上是从无线电导航辅助设备(例如全球定位系统(GPS)接收器或全球导航卫星系统(GNSS)接收器)获得的。这些要求系统可以接收这些外部无线电信号。传统的无线电导航辅助装置(例如GPS)很容易被干扰。在拒绝GPS的环境中的无线电干扰或操作会阻止惯性系统获得航向观测值。没有外部观察，惯性系统将漂移，指向解决方案或准确确定车辆航向并提供方向系统参考的能力将降低。SATCOM信号的跟踪强度不依赖于传统的陆基无线电信号或可能被干扰的微弱GPS卫星信号。
SATCOM连接本身不受GPS干扰。如果由于缺乏GPS航向观测值而使运载器的惯性指向解决方案降级，那么由于惯性传感器的漂移，运载器可能无法保持准确的航向。本公开的各方面提供了独立于GPS的航向观测值，以校正惯性漂移或提供漂移量的指示，并将指向解决方案维持更长的时间。
可以理解，信号强度随着天线指向解决方案的漂移转降。惯性参考单元可以负责提供这种天线指向解决方案，该解决方案可以是航向、俯仰、翻滚、速率、位置和定时数据的组合。将信号跟踪强度反馈回惯性参考单元可以使其形成航向观测值。该航向观测值指示惯性参考单元提供的航向解决方案的质量。该航向观测值可用于多状态卡尔曼滤波器中，以校正惯性传感器的漂移并在更长的时间内保持有效航向。
因此，将理解的是，图1中所示的飞行器10是可以提供用于实现本文描述的通信和惯性导航系统(INS)功能的环境。更具体地，对于该实施方式，该功能性将在飞行器10上实施。飞行器10可包括一个或多个联接至机身14的推进发动机12。驾驶舱16可定位在机身14中并且机翼组件18可从机身14向外延伸。此外，能够使飞行器10正常操作的一组飞行器系统20可以包括一个或多个控制器、计算机或控制器模块22、具有通信链路24的通信系统以及天线26。天线26可以定位成接收定向信号，具体地，作为非限制性示例，接收与SATCOM系统相关联的信号。
应当理解，“一组”可以包括任何数量的飞行器系统，包括仅一个飞行器系统。尽管已经示出了商用飞行器，但是可以预期，本公开的方面可以用于任何类型的飞行器中，例如但不限于固定翼、旋转翼、火箭、个人飞行器，无人飞行系统(UAS)和军用飞行器。
另外，如本文中所使用的，“控制器”或“控制器模块”可包括被构造或适配为可操作组件提供指令、控制、操作或任何形式的通信以影响其操作的部件。控制器模块可以包括任何已知的处理器、微控制器或逻辑设备，包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、全权限数字引擎控制(FADEC)、比例控制器(P)、比例积分控制器(PI)、比例微分控制器(PD)、比例积分微分控制器(PID控制器)、硬件加速逻辑控制器(例如，用于编码、解码、代码转换等)，类似内容或其组合。控制器模块的非限制性示例可以被构造或适配为运行，操作或以其他方式执行程序代码以实现操作或功能结果，包括执行各种方法、功能、处理任务、计算、比较、感测或测量值等，以实现或实现本文所述的技术操作或操作。操作或功能结果可以基于一个或多个输入、存储的数据值、感测或测量值，正确或错误的指示等。尽管描述了“程序代码”，但是可操作或可执行指令集的非限制性示例可以包括例程、程序、对象，部件、数据结构、算法等，其具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。在另一个非限制性示例中，控制器模块还可以包括可由处理器访问的数据存储部件，包括存储器，无论是瞬态、易失性还是非瞬态或非易失性存储器。存储器的其他非限制性示例可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如光盘、DVD、CD-ROM、闪存驱动器、通用串行总线(USB)驱动器等，或这些类型的内存的任何合适组合。在一个示例中，程序代码可以以处理器可访问的机器可读格式存储在存储器中。另外，如本文所述，存储器可以存储各种数据、数据类型、感测或测量的数据值、输入、生成的或处理的数据等，这些数据可由处理器在提供指令、控制或操作以影响功能或可操作的结果时访问。
另外，如本文中所使用的，“电连接”，“电联接”或“处于信号通信”的元件可以包括电传输或信号，该电传输或信号被发送、接收或传送到这种连接或联接的元件或从这种连接或联接的元件传送。此外，这种电连接或联接可以包括有线或无线连接或其组合。
此外，如本文中所使用的，虽然传感器可以被描述为“感测”或“测量”相应值，但是感测或测量可以包括确定指示或与相应值有关的值，而不是直接感测或测量该价值本身。所感测或测量的值可以进一步提供给附加部件。例如，可以将该值提供给如上所述限定的控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值执行处理以确定代表值或代表所述值的电特性。
所有方向参考(例如，径向，轴向，近侧，远侧，上面，下面，向上，向下，左，右，侧向，前，后，上，下，上方，下方，垂直，水平，顺时针，逆时针，上游，下游，向前，向后等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，并且不应被解释为限制，特别是对本发明的位置，方向或方面的使用。本文描述的公开内容。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接，联接，连接和接合)将被广义地解释，并且可包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，连接参考不一定推断出两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于说明的目的，所附附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对尺寸可以变化。
该组飞行器系统20可以驻留在驾驶舱16内，在电子设备和设备舱(未示出)内，或者在飞行器10的其他位置，包括它们可以与发动机12关联的位置。这样的飞行器系统20可以包括但不限于电气系统、氧气系统、液压或气动系统、燃料系统，推进系统、飞行控制、音频/视频系统、集成车辆健康管理(IVHM)系统以及与飞行器10的机械结构相关的系统。
可以是FMS或一个或多个其他系统的控制器模块22可以可操作地联接到一组飞行器系统20，并且可以帮助操作一组飞行器系统20，并且可以从一组飞行器系统20和通信链路24中接收信息。除其他事项外，控制器模块22可以使飞行器10的驾驶和飞行计划的跟踪的任务自动化。控制器模块22还可以与飞行器10的其他控制器或计算机连接。应当理解，控制器模块22可以是比所示出的系统更大的系统，并且附图仅出于说明的目的。
控制器模块22可以包括存储器28，存储器28可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如光盘、DVD、CD-ROM等，或这些类型的内存的任何适当组合。控制器模块22可以包括一个或多个可以运行任何合适程序的处理器30。应当理解，控制器模块22可以包括或与任何合适数量的单独的微处理器、电源、存储设备、接口卡、自动飞行系统、飞行管理计算机和其他标准部件相关联，并且控制器模块22可以包括或与任何数量的软件程序(例如，飞行管理程序)或指令配合使用，这些软件程序或指令被设计成执行飞行器10的操作所必需的各种方法，过程任务，计算以及控制/显示功能。
通信链路24和天线26可以可通信地联接到飞行器的控制器模块22或其他处理器，以在飞行器10之间来回传递信息。可以设想的是，通信链路24和天线26可以是无线的，并且可以是任何能够与其他系统和设备无线链接的通信机制，并且可以包括但不限于卫星上行链路、SATCOM互联网、VHF数据链路(VDL)、ACARS网络、航空电信网络(ATN)、自动相关监视广播(ADS-B)、无线保真(WiFi)、WiMax、3G无线信号、码分多址(CDMA)无线信号、全球移动通信系统(GSM)、4G无线信号、长期演进(LTE)信号，或其任何组合。还应理解，无线通信的特定类型或模式对于本公开的方面不是关键的，并且后期开发的无线网络当然被设想为在本公开的方面的范围内。此外，通信链路24和天线26可以通过有线链路与控制器模块22可通信地联接，而不改变本公开的方面的范围。尽管仅示出了一个通信链路24和天线26，但是可以预期，飞行器10可以具有多个通信链路和与控制器模块22通信联接的天线。这样的多个通信链路和天线可以向飞行器10提供以各种方式向飞行器10传递信息或从飞行器10传递信息的能力。
如图所示，控制器模块22可以通过通信链路24与指定的地面站32进行通信。地面站32可以是任何类型的通信地面站32，例如由空中服务导航提供商(ANSP)运营的一种和/或空中交通管制(ATC)。控制器模块22可以从指定地面站32请求并接收信息，或者指定地面站32可以向飞行器10发送传输。
控制器模块22还可以经由天线26与卫星34通信。卫星34可以是任何类型的卫星，包括但不限于对地球静止卫星。控制器模块22可以从卫星34请求和接收信息，或者卫星34可以向飞行器10发送传输。由于SATCOM系统中的卫星是与地球同步的，因此SATCOM连接本身不受GPS干扰。当指示解决方案漂移到角波束宽度(α)之外时，信号强度会降低。因此，最好将指示解保持在角波束宽度(α)之内。可以将与用于计划的导航路线的航向36相关联的信号从指定的地面站32传送到计算机和/或从卫星34传送到计算机。
如从图1的调出II在图2中更清楚地示出的，控制器模块22可以与一组飞行器系统20通信，飞行器系统20具体包括惯性导航系统(INS)40。INS 40可以包括至少一个接收器42，用于接收指示与飞行器10的位置(x)、速度(v)或定时(t)信息中的至少一个相关联的定位信号44。接收器42可以包括但不限于GNSS接收器或GPS接收器，或者可以包括GNSS和GPS接收器两者。可以设想，其他已知的卫星可以与接收器42通信以发送定位信号44，这些卫星可以是例如但不限于伽利略卫星、COMPASS MEO卫星、GPS卫星、GLONASS卫星、NAVIC卫星、QZSS卫星或北斗-2卫星。
INS 40还可以包括惯性参考模块46。惯性参考模块46可以包括一组惯性传感器48，该惯性传感器48可以跟踪惯性信号50之一或惯性信号50的组合，惯性信号50之一或惯性信号50的组合指示与飞行器10相关联的俯仰(θ)、翻滚
Figure BDA0002990450720000061
和偏航(ψ)率中的至少一个。每个惯性传感器48被构造为向惯性参考模块46提供测量信息。可以通过多状态卡尔曼滤波器51对测量信息进行滤波，以校正惯性传感器的漂移。
惯性参考模块46还可包括用于存储预定航向值54的查找表52。预定航向值54可以是存储在查找表52中的一组值，该值与飞行器10的航向36相关联。在INS 40中可提供导航滤波器56，用于接收定位信号44，惯性信号50和预定航向值54。
该组飞行器系统20还可包括具有至少一个接收器/发送器62的SATCOM系统60，该接收器/发送器62用于从卫星34接收定向卫星波束信号64形式的定向信号63。接收器/发送器62可以与天线26直接通信。还可以设想，接收器/发送器62可以是天线26。与定向卫星波束信号64相关联的接收信号66可以由INS 40接收，并且可以在导航滤波器56处接收，作为信号强度70形式的第一航向观测值68a。第二航向观测值68b，作为非限制性示例，至少一个定位信号44也可以在导航滤波器56处接收。
第一航向观测值68a可以与预定航向值54进行比较以确定航向变化72。航向36的精度可以由品质因数(FOM)74来指示，而该品质因数(FOM)74又可以指示由导航滤波器56预期的并与航向变化72相关联的航向误差量。换句话说，FOM 74可以是表示导航滤波器56的性能或效率的数值表达式。还可以设想，第一航向观测值68a连同第二航向观测值68b一起与预定航向值54进行比较以确定航向变化72。此外，确定航向变化72还可以包括将预定航向值54与惯性信号50进行比较。可以将航向变化72中继到天线26。应该理解，航向变化72可以是基于第一航向观测值68a的品质因数。应进一步理解，当与预定航向值54比较时，航向变化72可以是基于第一航向观测值68a、第二航向观测值68b和惯性信号50的一组因数。
航向变化72可以在控制器或波束转向模块76处接收，用于控制天线26的方位角和俯仰。在这方面，天线26可以被调节成保持在与最强卫星34到系统20的连接的精确指向相关联的波束宽度(α)内。
位于驾驶舱16中的驾驶舱显示单元78可以可操作地联接到飞行器系统20，飞行器系统20包括INS 40和SATCOM系统60。与飞行器系统20相关的信息可以通过飞行显示器中继给飞行员。至少一个指示符90，作为非限制性示例，指示符与航向变化72或FOM 74相关联的数值，可以基于航向变化72提供与飞行器10的航向有效性有关的指示。至少一个指示符90可以显示在飞行显示模块80上。还可以预期，指示符90可以在导航滤波器56中被重新评估和/或作为调节信号92直接与天线26通信。调节信号92可以引起天线26的移动，以便保持在波束宽度(α)内。
驾驶舱显示单元78还可以与飞行器10的其他控制器(未示出)连接，并且可以包括存储器和处理单元，其可以运行任何合适的程序以向飞行器驾驶员显示信息。驾驶舱显示单元78可以包括专用于渲染高分辨率显示的一个或多个图形处理器。驾驶舱显示单元78还可以接收来自一个或多个其他附加传感器(未示出)的输入，这些传感器可以向驾驶舱显示单元78提供各种信息以帮助飞行器10的操作。
本文将描述可以由包括机器可执行指令(例如程序代码)的程序产品来实现的方法步骤，例如，以网络环境中由机器执行的程序模块的形式实现的程序代码。通常，程序模块包括具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果例程、程序、对象、组件、数据结构等。机器可执行指令、相关联的数据结构和程序模块表示用于执行本文公开的方法的步骤的程序代码示例。这种可执行指令或相关联的数据结构的特定序列表示用于实现这些步骤中所描述的功能的相应动作的示例。
转向图3，操作飞行器10的方法100包括在102处使飞行器10沿着航向36飞行。在104处，至少一个接收器/发送器62经由飞行器上的天线26接收到来自信号源(非限制性示例，卫星34)的定向信号63，以限定接收信号66。在106处，可以确定与接收信号66相关的信号强度70。可以由本文所述的控制器模块22利用接收到的与定向信号63相关联的数据来直接测量或计算信号强度70。作为非限制性示例，SATCOM接收器通常将信号跟踪强度作为接收信号与噪音的比值进行报告。这是针对每种类型的接收器来表征的，并且该信息可用于指示高于特定信噪比的强信号。在108处，可以基于信号强度70来限定第一航向观测值68。在110处，作为非限制性示例，利用在飞行器显示模块80处显示的指示符90来指示基于第一航向观测值68的航向变化72或FOM 74中的一个指示符。作为非限制性示例，航向变化72和FOM 74通常取决于应用。对于指向解决方案，可以接受0.5度的航向变化以确保天线指向卫星1度以内。为了飞行器导航的目的，航向变化可能需要小于0.05度。FOM通常与位置相关联，以作为与位置相关的误差的指示(FOM＝1表示小于20米的误差；FOM＝2表示小于50米的误差，等)。对于本文的公开，航向变化可以更适用，但是也考虑了FOM。应当理解，该方法可以重复或者是连续的，如虚线所示。将理解的是，飞行器在整个飞行过程中继续进行。
图4示出了具有附加输入可能性的方法200的流程图。方法200与方法100相似，因此，相似部分将以相似数字加100来标识，应该理解，除非另有说明，否则方法100的相似部分的描述适用于方法200。方法100可以包括在212处，至少基于第一航向观测值68来确定指示航向36的质量的航向变化72，并且在214处，从接收器42接收位置(x)，速度(v)或定时(t)信息中的至少一个。方法100可以进一步包括在216处，基于位置(x)，速度(v)或定时(t)信息中的至少一个来确定第二航向观测值68b，并且基于第一航向观测值68a和第二信息航向观测值68b来确定航向变化72。
图5示了与方法100相似的另一个方法300的流程图，因此，相似的部分将以相同的数字增加200来识别，除非另有说明，应该理解，方法100的类似部分的说明适用于方法300。方法300还包括基于惯性信号50的形式的接收到的惯性传感器信息来确定航向变化72，惯性信号50是俯仰(θ)，翻滚
Figure BDA0002990450720000081
或偏航(ψ)率中的至少一个。
如在图4和图5中的每一个以虚线表示，本文所述的方法可以包括重复飞行、接收、确定、限定和调节。将理解，方法100仅描述接收SATCOM输入，方法200接收GPS信息，并且方法300接收惯性传感器信息。如果本文讨论的定位信号44丢失，则天线26更有可能保留在波束宽度(α)内，从而当卫星波束信号63强时，第一航向观测值68a保持准确的时间更长。接收SATCOM输入，附加的GPS信息(如果可用)以及附加的惯性传感器信息会增加保持准确的时间更长的可能性。
当来自GPS的定位信号丢失时，INS航向会漂移并且变得不那么准确。在典型的系统中，在没有来自GPS的定位信号的情况下，航向变化72可以在不到20分钟的时间内超过一度误差。在1度的航向误差，SATCOM系统通常会断开连接。
如本文所讨论的定位信号44丢失的情况下，即使没有定位信号44，卫星波束信号63仍然很强，并且被用来生成航向观测值。在该系统中，当使用基于波束跟踪强度的航向观测值时70，航向漂移仅由惯性系统漂移引起。对于与SATCOM系统一起使用的典型INS，这意味着直到至少四个小时后航向变化的误差不超过一度。
飞行器10飞行时的航向漂移量可以限于惯性系统漂移。以此方式，飞行器10的航向漂移可以对来自GNSS接收器和GPS接收器的接收损失具有弹性。本文所述的方法可以是可操作的，因为可以在拒绝无线电导航辅助设备的环境中确定航向变化72。
本文所述的方法100包括将基于第一航向观测值的航向变化72或品质因数74中的至少一个提供给天线26的控制器模块22。作为非限制性示例，通过机械地改变天线26的方位，根据航向变化72或品质因数74中的至少一个来调节天线26的方位。在超过20分钟和长达或超过4小时的预定时间，航向偏差72可以保持在1度误差之内。
上述实施例的技术效果包括，本文所述的方法和设备为SATCOM系统提供了指向解决方案。已知惯性参考单元(IRU)的安装依靠GPS航向观测来长时间保持解决方案。当GPS信号丢失时，IRU会限制SATCOM系统的连接。本文所述的方法和设备在GPS丢失或被拒绝的环境中扩展了IRU的生存能力。
在尚未描述的范围内，可以根据需要相互结合使用各种实施例的不同特征和结构。在所有实施例中未示出的一个特征并不意味着不能被解释为它可能不是，而是为了描述的简洁。因此，不管是否明确地描述了新的实施例，可以根据需要混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例。本公开覆盖了本文描述的特征的所有组合或排列。
该书面描述使用示例来描述本公开的方面，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本公开的方面，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的方面的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果它们具有与权利要求书的文字语言不存在差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言具有不显著差异的等效结构元件，则这样的其他示例旨在在权利要求书的范围内。
本公开的其他方面由以下条款的主题提供：
1.一种操作飞行器的方法，其中，包括：使所述飞行器沿航向飞行；
在所述飞行器上的天线处从信号源接收定向信号，以限定接收信号；确定所述接收信号的信号强度；基于所述信号强度限定第一航向观测值；和基于所述第一航向观测值，指示航向变化或品质因数中的至少一个。
2.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括基于至少所述第一航向观测值来确定指示所述航向的质量的所述航向变化。
3.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括从GNSS接收器或GPS接收器接收位置、速度或定时信息中的至少一个。
4.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括基于位置、速度或定时信息中的所述至少一个来确定所述第二航向观测值或所述飞行器的位置，并且其中确定航向变化进一步基于所述第二航向观测值。
5.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括接收惯性传感器信息，并且其中确定所述航向变化进一步基于所述惯性传感器信息。
6.根据任何在前条项的方法，其中，所述飞行器飞行时的航向漂移限于惯性系统漂移。
7.根据任何在前条项的方法，其中，所述飞行器的航向漂移对从所述GNSS接收器和所述GPS接收器接收的丢失具有弹性。
8.根据任何在前条项的方法，其中，确定所述航向变化在拒绝无线电导航辅助设备的环境中是可操作的。
9.根据任何在前条项的方法，其中，将基于所述第一航向观测值的所述航向变化或所述品质因数中的所述至少一个提供给所述天线的控制器。
10.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包含根据所述航向变化或所述品质因数中的所述至少一个来调节所述天线的方位。
11.根据任何在前条项的方法，其中，进一步包括重复所述飞行，接收，确定，限定和调节。
12.根据任何在前条项的方法，其中，所述航向变化在预定的时间量内不超过一度的误差。
13.根据任何在前条项的方法，其中，调节所述天线的方位包括机械地改变所述天线的所述方位。
14.一种用于运载器的通信系统，其中，包括：定向通信接收器，所述定向通信接收器被构造为输出与波束跟踪强度相关的信号；惯性参考模块，所述惯性参考模块被构造为接收所述波束跟踪强度，并基于所述波束跟踪强度提供航向观测值，所述惯性参考模块被构造为至少基于所述航向观测值来确定指示所述运载器的航向的质量的航向变化，并提供与所述航向变化相关的输出，所述惯性参考模块被构造为在无线电导航辅助设备被拒绝的环境中提供与所述航向变化相关的航向观测值和输出；和至少一个指示符，所述至少一个指示符与所述惯性参考模块可通信地联接，基于所述航向变化提供与所述运载器的所述航向的有效性相关的指示。
15.根据任何在前条项的通信系统，其中，所述惯性参考模块包括具有用于所述波束跟踪强度的预定航向值的查找表。
16.根据任何在前条项的通信系统，其中，所述至少一个指示符是品质因数或航向变化的数值中的至少一个。
17.根据任何在前条项的通信系统，其中，所述定向通信接收器是可移动天线组件，并且所述惯性参考模块进一步被构造为向所述可移动天线组件提供指向解决方案，并且其中，所述指向解决方案包括以下中的至少两个：航向，俯仰，翻滚，速率，位置和定时数据。
18.根据任何在前条项的通信系统，其中，进一步包括至少一个惯性传感器，所述惯性传感器被构造为向所述惯性参考模块提供测量信息，并且其中，所述惯性参考模块包括用于校正惯性传感器漂移的多状态卡尔曼滤波器。
19.根据任何在前条项的通信系统，其中，进一步包括全球定位系统或无线电导航辅助设备，所述全球定位系统或所述无线电导航辅助设备被构造为确定所述运载器的绝对位置，并将所确定的位置提供给所述惯性参考模块，并且其中，所述航向观测值独立于所述全球定位系统或所述无线电导航辅助系统。
20.根据任何在前条项的通信系统，其中，所述运载器包括飞行器。

Claims (10)

1.一种操作飞行器的方法，其特征在于，包括：
使所述飞行器沿航向飞行；
在所述飞行器上的天线处从信号源接收定向信号，以限定接收信号；
确定所述接收信号的信号强度；
基于所述信号强度限定第一航向观测值；和
基于所述第一航向观测值，指示航向变化或品质因数中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括基于至少所述第一航向观测值来确定指示所述航向的质量的所述航向变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括从GNSS接收器或GPS接收器接收位置、速度或定时信息中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括基于位置、速度或定时信息中的所述至少一个来确定所述第二航向观测值或所述飞行器的位置，并且其中确定航向变化进一步基于所述第二航向观测值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括接收惯性传感器信息，并且其中确定所述航向变化进一步基于所述惯性传感器信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述飞行器飞行时的航向漂移限于惯性系统漂移。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述飞行器的航向漂移对从所述GNSS接收器和所述GPS接收器接收的丢失具有弹性。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述航向变化在拒绝无线电导航辅助设备的环境中是可操作的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将基于所述第一航向观测值的所述航向变化或所述品质因数中的所述至少一个提供给所述天线的控制器。
10.一种用于运载器的通信系统，其特征在于，包括：
定向通信接收器，所述定向通信接收器被构造为输出与波束跟踪强度相关的信号；
惯性参考模块，所述惯性参考模块被构造为接收所述波束跟踪强度，并基于所述波束跟踪强度提供航向观测值，所述惯性参考模块被构造为至少基于所述航向观测值来确定指示所述运载器的航向的质量的航向变化，并提供与所述航向变化相关的输出，所述惯性参考模块被构造为在无线电导航辅助设备被拒绝的环境中提供与所述航向变化相关的航向观测值和输出；和
至少一个指示符，所述至少一个指示符与所述惯性参考模块可通信地联接，基于所述航向变化提供与所述运载器的所述航向的有效性相关的指示；
其中，所述惯性参考模块包括多状态卡尔曼滤波器，以校正惯性传感器漂移。
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