-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung.
-
In der Luftfahrt werden Positionen mit Hilfsmitteln bestimmt, um ein sicheres Navigieren zu gewährleisten. Die Position kann dabei auf vielerlei Arten bestimmt werden. So sind unter anderem satellitengestützte Systeme (z. B. GPS oder GLONASS) oder bodengestützte Systeme (z.B. aus
WO 2014/011264 A2 ) bekannt. Wenn aus dem Luftraum keine Landmarken auf der Erde erkannt oder festgestellt werden können, ist das betreffende Luftgefährt darauf angewiesen, eine möglichst genaue Position aus den genannten Systemen zu erhalten. Fehlerhafte Signale können dabei die Positionsbestimmung verfälschen und Navigationsfehler verursachen.
-
Aus
EP 2 402 785 B1 ist es für satellitengestützte Systeme beispielsweise bekannt, so genannte RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring) Algorithmen zu verwenden, die fehlerhafte Signale von satellitengestützten Systemen entdecken und deren Sender identifizieren können. Die Zeitsignale, die von den Satelliten zu einem Empfänger auf der Erde bzw. in der Luft über der Erde übermittelt werden, werden dabei mittels statistischer Methoden gegeneinander ausgewertet, um auf diese Weise ihre Konsistenz zu überprüfen.
-
Für bodengestützte Systeme, die darauf basieren, dass das Luftgefährt ein Signal aussendet, das von am Boden angeordneten Empfängern beantwortet wird und auf dessen Basis Abstände zu den Empfängern berechnet werden, werden heute fehlerhafte Signale weder entdeckt noch deren Sender identifiziert.
-
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen fehlerhafte Abstandswerte bei bodengestützten Positions-Bestimmungssystemen entdeckt werden können.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung, wobei die Vorrichtung eine Sendevorrichtung, eine Empfangsvorrichtung, eine Zeitmesseinheit, ein Abstandsbestimmungsmodul und ein Prüfmodul aufweist; wobei die Sendevorrichtung mindestens ein Signal aussendet; wobei die Empfangsvorrichtung mindestens vier Antwortsignale von mindestens vier verschiedenen Antwortelementen empfängt, wobei ein Antwortelement das mindestens eine Signal empfängt und nach Empfang des mindestens einen Signals ein Antwortsignal aussendet; wobei die Zeitmesseinheit für jedes empfangene Antwortsignal eine Gesamtlaufzeit aus einem Sendezeitpunkt des Signals und einem Empfangszeitpunkt des jeweiligen Antwortsignals bestimmt, wobei das Abstandsbestimmungsmodul auf Basis jeder Gesamtlaufzeit einen Abstand zu dem jeweiligen Antwortelement bestimmt, und wobei das Prüfmodul eine Konsistenzprüfung einer Bestimmung einer Position auf Basis von Abständen zu den mindestens vier verschiedenen Antwortelementen durchführt.
-
Die Erfindung verschafft sich mittels der Sendevorrichtung und der Empfangsvorrichtung vier verschiedene Antwortsignale von bodengestützten Antwortelementen, um aus den zeitlichen Abständen zwischen dem Aussenden des Signals mit der Sendevorrichtung und dem Empfang der vier Antwortsignale, den jeweiligen Abstand zu den Antwortelementen zu bestimmen. Dies wird mittels der Zeitmesseinheit und dem Abstandsbestimmungsmodul durchgeführt, wobei die Geschwindigkeit der Signale und Antwortsignale sowie die Zeitdauer zwischen dem Empfang des Signals von dem Antwortelement und dem Aussenden des Antwortsignals durch das Antwortelement bekannt ist. Bei elektromagnetischen Signalen und Antwortsignalen, wie z.B. Radarsignalen, ist die Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit in Luft. Das Prüfmodul bestimmt nun auf Basis der mindestens vier Abstände eine Position. Da für eine Positionsbestimmung im dreidimensionalen Raum lediglich drei Abstände zu drei verschiedenen Punkten nötig sind, kann mittels des vierten und damit redundanten Abstands eine Prüfung vorgenommen werden, ob die Positionsbestimmung konsistent ist. Es werden damit redundante Abstandsmessungen genutzt, um die Konsistenz von allen Abstandsmessungen zu überprüfen. Damit ist es erstmals möglich, für bodengestützte Positionsbestimmungssysteme eine Konsistenzprüfung durchzuführen, die das Vorhandensein von fehlerhaften Abstandswerten bei bodengestützten Positionsbestimmungssystemen entdeckt. Dabei führt das Prüfmodul vorteilhafterweise die Konsistenzprüfung auf Basis von Abständen zu mindestens fünf verschiedenen Antwortelementen durch. Mit mindestens fünf verschiedenen Abständen ist es möglich, ein fehlerhaftes Abstandselement bzw. einen fehlerhaften Abstand zu identifizieren und dementsprechend nicht zu berücksichtigen. So stimmen bei einem fehlerhaften Abstandswert mindestens zwei ermittelte Positionen, die auf mindestens drei der fünf Abstandswerte basieren, überein. Damit kann die Konsistenzprüfung so weit verbessert werden, dass fehlerhafte Antwortsignale identifiziert und bei der Bestimmung der Position nicht berücksichtigt werden. Damit kann die Genauigkeit einer Positionsbestimmung mit einem bodengestützten Positions-Bestimmungssystem verbessert werden.
-
Mit Vorteil führt das Prüfmodul die Konsistenzprüfung mittels der Bestimmung einer Position auf Basis aller Abstände und einer Prüfung jedes Abstands durch.
-
Durch die Benutzung aller Abstände bei der Bestimmung der Position wird zunächst eine einzige Position ermittelt, die bei Vorhandensein eines fehlerhaften Antwortsignals lediglich leicht von der wahren Position abweicht. Dann kann eine Prüfung jedes einzelnen Antwortsignals durchgeführt werden, um die Konsistenz der Einzelabstände in Bezug auf die bestimmte Position zu überprüfen.
-
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Prüfmodul die Konsistenzprüfung mit einer Bestimmung der Anzahl N aller Abstände und der Bestimmung einer Position mittels einer Integritätsposition aus einer Vielzahl, vorzugsweise aus allen, von auf N-1 Abständen basierenden Positionen durchführt.
-
Hierbei werden alle bis auf einen Abstand für eine erste Positionsbestimmung genutzt. Bei der zweiten Bestimmung einer Position wird ein anderer Abstand ausgelassen. Die Positionsbestimmung wird für alle Abstände wiederholt. Dabei wird jede ermittelte Position mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet, sodass kein räumlicher Punkt, sondern vielmehr ein kleines Raumvolumen als Position ausgegeben wird. Wenn alle Positionen übereinstimmen, ist kein Antwortelement defekt. Falls die Positionen voneinander abweichen, ist mindestens eines der Antwortelemente, das für die Positionsbestimmung benutzt wurde, defekt. Da zunächst nicht identifiziert wird, welches der Antwortelemente defekt ist, wird eine Integritätsposition aus der Vereinigungsmenge der Raumvolumina aller ermittelten Positionen bestimmt, da zumindest eine der ermittelten Positionen korrekt sein muss. Durch das Vereinigen des nicht identifizierbaren korrekten Positionswerts mit den nicht identifizierbaren falschen Positionswerten wird zumindest eine hohe Integrität bei der Bestimmung der Integritätsposition erzielt, da die Integritätsposition sich mit der korrekten Position überschneidet.
-
Es ist zweckmäßig, wenn das Prüfmodul ein Zeit-Filterelement, vorzugsweise eine Kalman-Filter-Bank, aufweist, das eine zeitliche Filterung bei der Bestimmung einer Gesamtlaufzeit durchführt.
-
Dies erhöht die Genauigkeit der Messungen der zeitlichen Abstände zwischen dem Senden des Signals durch die Sendevorrichtung und dem Empfang der Antwortsignale mittels der Empfangsvorrichtung.
-
Mit Vorteil sendet die Sendevorrichtung mindestens zwei Signale aus, wobei eines der mindestens zwei Signale ein Höhenradarausgangssignal ist, und wobei die Empfangsvorrichtung mindestens ein Höhenradareingangssignal als eines der vier Antwortsignale empfängt.
-
Mit der Nutzung des Höhenradarausgangssignals und des Höhenradareingangssignals kann die Messung der Höhe zusätzlich für die Konsistenzprüfung genutzt werden, da die Höhenmessung ebenso eine Abstandsmessung bereitstellt. Das Antwortelement bei der Höhenradarmessung ist dabei der Boden selbst, der als Reaktion auf ein eintreffendes Signal von der Sendevorrichtung ein reflektiertes Signal als Antwortsignal zurückgibt.
-
Die Erfindung betrifft weiter ein System zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung, wobei das System mindestens vier Antwortelemente, ein Fluggerät, und mindestens eine Vorrichtung nach der vorangegangenen Beschreibung aufweist, wobei die mindestens vier Antwortelemente nach Empfang eines Signals der Vorrichtung ein Antwortsignal aussenden, und wobei die Vorrichtung mit dem Fluggerät verbunden ist.
-
Mit dem System kann die Position von Fluggeräten, die ihre Positionsbestimmung mittels bodengestützter Systeme durchführen, wobei die bodengestützten Systeme in diesem Fall die Antwortelemente sind, genau berechnet werden und die Konsistenz der gemessenen Abstände zu den Antwortelementen überprüft werden. Damit wird die Sicherheit des Fluggeräts erhöht, da eine genaue Positionsbestimmung eine genauere Navigation ermöglicht.
-
Vorteilhafterweise sind die mindestens vier Antwortelemente als Reflektor, Bake, Repeater oder Transponder ausgebildet.
-
Mit Vorteil weist das System eine, vorzugsweise schwimmende, Plattform auf, wobei die mindestens vier Antwortelemente mit der Plattform verbunden sind.
-
Die Positionen von Antwortelementen, die sich auf einer schwimmenden Plattform befinden, ändern sich durch den Wellengang kontinuierlich. Weiter kann eine Bewegung der schwimmenden Plattform die Position der Antwortelemente verändern. Mittels der Erfindung kann auch mit Antwortelementen eine genaue Position bestimmt werden, die Positionsschwankungen unterliegen. Durch die Konsistenzprüfung kann weiter eine genaue Positionsbestimmung des Fluggerätes erfolgen, sodass die relative Position des Fluggeräts zu der schwimmenden Plattform z.B. bei einem Landemanöver sehr genau bestimmt werden kann.
-
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung mit den Schritten: a) Aussenden eines Signals mit einer Sendevorrichtung; b) Empfangen von mindestens vier Antwortsignalen von mindestens vier verschiedenen Antwortelementen mittels einer Empfangsvorrichtung, wobei ein Antwortelement das Signal empfängt und nach Empfang des Signals ein Antwortsignal aussendet; c) Bestimmen einer Gesamtlaufzeit für jedes empfangene Antwortsignal aus einem Sendezeitpunkt des Signals und einem Empfangszeitpunkt des jeweiligen Antwortsignals mit einer Zeitmesseinheit, d) Bestimmen eines Abstands auf Basis jeder Gesamtlaufzeit zu dem jeweiligen Antwortelement mit einem Abstandbestimmungsmodul, und e) Prüfen einer Konsistenz der Abstände mit einer Konsistenzprüfung mittels der Bestimmung einer Position auf Basis von Abständen zu den mindestens vier verschiedenen Antwortelementen mit einem Prüfmodul.
-
Vorteilhafterweise wird das Verfahren bei einem Landemanöver oder einem Startmanöver oder beim Taxiing eines Fluggeräts verwendet.
-
Gerade bei Lande- oder Startmanövern eines Fluggerätes ist eine genaue Positionsbestimmung vorteilhaft, um Kollisionen mit nahe am Boden befindlichen Objekten oder vom Boden abragenden Objekten zu vermeiden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Systems zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung; und
- 3 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung.
-
Das System zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung wird im Folgenden in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, wie in 1 dargestellt.
-
Das System 1 umfasst ein Fluggerät 3, in dem eine Vorrichtung 2 zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung angeordnet und mit dem Fluggerät 3 verbunden ist. Weiter umfasst das System 1 Antwortelemente 5, die auf einer Plattform 4 befestigt sind.
-
1 stellt dabei ein Landemanöver des Fluggeräts 3 dar. Von der Vorrichtung 2 wird ein Signal 6 ausgesendet. Das Signal 6 wird von den Antwortelementen 5 empfangen. Die Antwortelemente 5 senden daraufhin Antwortsignale 7 aus. Diese Antwortsignale 7 können von der Vorrichtung 2 empfangen werden.
-
Die Vorrichtung 2 ist in 2 näher beschrieben. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Sendevorrichtung 20, eine Empfangsvorrichtung 21, eine Zeitmesseinheit 22, ein Abstandsbestimmungsmodul 23, ein Prüfmodul 24, sowie eine Filtereinheit 25.
-
Die Sendevorrichtung 20 sendet dabei mindestens ein Signal 6 aus. Die Sendevorrichtung 20 kann dabei aus mehreren Elementen bestehen, die in der Lage sind, Signale auszusenden. Dabei kann die Sendevorrichtung 20 auch ein Signal 6' aussenden, das ein Höhenradarausgangssignal sein kann.
-
Die Signale 6 werden von Antwortelementen 5 empfangen. Die Antwortelemente 5 sind dabei so ausgebildet, dass sie ein Antwortsignal 7 aussenden, wenn sie ein Signal 6 empfangen. Dabei kann das Antwortelement 7 ein Reflektor sein und das Antwortsignal 7 auch ein reflektiertes Signal sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Antwortsignale 7 ein eigenes Signal von einer Bake, einem Transponder oder einem Repeater als Antwortelement 5 sein, das durch das Antwortelement 5 als Reaktion auf den Empfang des Signals 6 ausgesendet wird.
-
Im Falle des Signals 6', das ein Höhenradarausgangssignal sein kann, wird das Höhenradarausgangssignal von der Erdoberfläche reflektiert. Die Erdoberfläche ist dabei das Antwortelement 5 und das von der Erdoberfläche reflektierte Signal das Antwortsignal 7' bzw. das Höhenradareingangssignal.
-
Die Empfangsvorrichtung 21 empfängt die Antwortsignale 7, 7'. Dabei empfängt die Empfangsvorrichtung 21 mindestens vier Antwortsignale 7, 7'. Damit empfängt die Empfangsvorrichtung 21 für eine dreidimensionale Positionsbestimmung redundante Anzahl von Antwortsignalen 5. Die Empfangsvorrichtung 21 kann dabei auch aus mehreren Komponenten bestehen, die jeweils für sich Signale empfangen können. So kann ein Teil der Empfangsvorrichtung 21 dazu ausgebildet sein, nur Höhenradareingangssignale zu empfangen.
-
Die Zeitmesseinheit 22 bestimmt die Zeitdauer, die zwischen dem Aussenden des Signals 6 bzw. 6' und dem Empfang eines Antwortsignals 7 bzw. 7' liegt.
-
Dabei kann die Zeitmesseinheit 22 auch die Zeitdauer zwischen dem Aussenden des Höhenradarausgangssignals und dem Empfang des Höhenradareingangssignals bestimmen.
-
Mit den gemessenen Zeitdauern bestimmt das Abstandsbestimmungsmodul 23 den Abstand zwischen dem jeweiligen Antwortelement 5 und der Vorrichtung 2. Dabei nutzt das Abstandsbestimmungsmodul 23 die Lichtgeschwindigkeit, um aus der gemessenen Zeitdauer die zurückgelegte Strecke des Signals 6, 6' und des Antwortsignals 7, 7' zu berechnen. Weiter berücksichtigt das Abstandsbestimmungsmodul 23 die Zeitdauer, die zwischen dem Empfang des Signals 6, 6' und dem Aussenden des Antwortsignals 7, 7' vergeht. Damit kann das Abstandsbestimmungsmodul 23 den Abstand der Vorrichtung 2 zu einem Antwortelement 5 bestimmen.
-
Das Abstandsbestimmungsmodul 23 bestimmt dabei aus den mindestens vier Antwortsignalen 7, 7' mindestens vier verschiedene Abstände zu verschiedenen Antwortelementen 5.
-
Mit den mindestens vier verschiedenen Abständen ermittelt das Prüfmodul 24 die Position des Fluggeräts 3. Mit den mindestens vier verschiedenen Abständen kann das Prüfmodul 24 die Konsistenz der vier Abstände so weit überprüfen, dass ermittelt werden kann, ob eines der vier zu den Abständen gehörigen Antwortelementen 5 fehlerhaft war, d.h. ob z.B. ein Antwortelement 5 nach dem Empfang des Signals 6 mit einer langen Verzögerung ein Antwortsignal 7 ausgesendet hat. Bei einer verzögerten Aussendung eines Antwortsignals 7 durch ein Antwortelement 5 würde die Zeitdauer zwischen dem Aussenden des Signals 6 und dem Empfang des Antwortsignals 7 des betreffenden Antwortelements 5 zu lang sein. Daher würde das Abstandsbestimmungsmodul einen zu großen Abstand zu den betreffenden Antwortelement 5 ermitteln. Mit mindestens vier Antwortsignalen 7, 7' kann das Prüfmodul 24 diesen Umstand erkennen. Allerdings reichen vier Antwortsignale 7, 7' nicht aus, um das fehlerhafte Antwortelement 5 zu identifizieren. Dazu benötigt das Prüfmodul 24 mindestens fünf verschiedene Abstände, sodass die Empfangseinrichtung 21 mindestens fünf Antwortsignale 7, 7' von fünf verschiedenen Antwortelementen 5 empfangen muss. Dabei kann eine Filtereinheit 25, die eine Kalman Filter-Bank sein kann, eine Zeitfilterung am Prüfmodul 24 durchführen, um die Genauigkeit der Zeitmessung zu verbessern.
-
In einer ersten Ausführungsform bestimmt das Prüfmodul 24 die Position auf Basis aller Abstände zu den Antwortelementen 5. Zur Überprüfung der Konsistenz wird dann eine Prüfung jedes einzelnen Abstands zu einem Antwortelement 5 durchgeführt.
-
In einer zweiten alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform bestimmt das Prüfmodul 24 zunächst die Anzahl N der verfügbaren Abstände zu den Antwortelementen 5. Dann ermittelt das Prüfmodul 24 aus N-1 Abständen eine Position, wobei der N-te Abstand nicht berücksichtigt wird. Dies wiederholt das Prüfmodul 24 wobei jeder Abstand ein Mal nicht berücksichtigt wird. Wenn alle Abstände korrekt ermittelt wurden, stimmen auch alle ermittelten Positionen miteinander überein. Wenn einer der Abstände nicht korrekt sein sollte, ist zumindest eine der ermittelten Positionen korrekt. Allerdings ist nicht bekannt, welche ermittelte Position korrekt ist. Daher wird eine Integritätsposition aus allen N ermittelten Positionen ermittelt, wobei die Integritätsposition einen Überlappungsbereich aus den aus Raumvolumina bestehenden Positionen darstellt. Diese Integritätsposition umfasst auch Anteile des Raumvolumens der korrekten Position und kann daher für die Positionsbestimmung genutzt werden.
-
In 3 wird ein Verfahren 100 zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung anhand eines schematischen Flussdiagramm dargestellt.
-
In einem ersten Schritt a) wird ein Signal mit einer Sendevorrichtung ausgesendet 101. Die Sendevorrichtung 20 sendet dabei mindestens ein Signal 6 aus. Die Sendevorrichtung 20 kann dabei aus mehreren Elementen bestehen, die in der Lage sind, Signale auszusenden. Dabei kann die Sendevorrichtung 20 auch ein Signal 6' aussenden, das ein Höhenradarausgangssignal sein kann.
-
Die Signale 6 werden von Antwortelementen 5 empfangen. Die Antwortelemente 5 sind dabei so ausgebildet, dass sie ein Antwortsignal 7 aussenden, wenn sie ein Signal 6 empfangen. Dabei kann das Antwortelement 7 ein Reflektor sein und das Antwortsignal 7 auch ein reflektiertes Signal sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Antwortsignale 7 ein eigenes Signal von einer Bake, einem Transponder oder einem Repeater als Antwortelement 5 sein, das durch das Antwortelement 5 als Reaktion auf den Empfang des Signals 6 ausgesendet wird.
-
Im Falle des Signals 6', das ein Höhenradarausgangssignal sein kann, wird das Höhenradarausgangssignal von der Erdoberfläche reflektiert. Die Erdoberfläche ist dabei das Antwortelement 5 und das von der Erdoberfläche reflektierte Signal das Antwortsignal 7' bzw. das Höhenradareingangssignal.
-
In einem zweiten Schritt b) werden mindestens vier Antwortsignale von mindestens vier verschiedenen Antwortelementen mittels einer Empfangsvorrichtung empfangen 102. Die Empfangsvorrichtung 21 empfängt die Antwortsignale 7, 7'. Dabei empfängt die Empfangsvorrichtung 21 mindestens vier Antwortsignale 7, 7'. Damit empfängt die Empfangsvorrichtung 21 für eine dreidimensionale Positionsbestimmung redundante Anzahl von Antwortsignalen 5. Die Empfangsvorrichtung 21 kann dabei auch aus mehreren Komponenten bestehen, die jeweils für sich Signale empfangen können. So kann ein Teil der Empfangsvorrichtung 21 dazu ausgebildet sein, nur Höhenradareingangssignale zu empfangen.
-
In einem dritten Schritt c) wird die Gesamtlaufzeit für jedes empfangene Antwortsignal aus einem Sendezeitpunkt des Signals 6, 6' und einem Empfangszeitpunkt des jeweiligen Antwortsignals 7, 7' eine Zeitmesseinheit bestimmt. Die Zeitmesseinheit 22 bestimmt die Zeitdauer, die zwischen dem Aussenden des Signals 6 bzw. 6' und dem Empfang eines Antwortsignals 7 bzw. 7' liegt.
-
Dabei kann die Zeitmesseinheit 22 auch die Zeitdauer zwischen dem Aussenden des Höhenradarausgangssignals und dem Empfang des Höhenradareingangssignals bestimmen.
-
In einem vierten Schritt d) wird ein Abstand auf Basis der Gesamtlaufzeiten der Signale und Antwortsignale zu dem jeweiligen Antwortelement mittels eines Abstandsbestimmungsmodul bestimmt 104. Mit den gemessenen Zeitdauern bestimmt das Abstandsbestimmungsmodul 23 den Abstand zwischen dem jeweiligen Antwortelement 5 und der Vorrichtung 2. Dabei nutzt das Abstandsbestimmungsmodul 23 die Lichtgeschwindigkeit, um aus der gemessenen Zeitdauer die zurückgelegte Strecke des Signals 6, 6' und des Antwortsignals 7, 7' zu berechnen. Weiter berücksichtigt das Abstandsbestimmungsmodul 23 die Zeitdauer, die zwischen dem Empfang des Signals 6, 6' und dem Aussenden des Antwortsignals 7, 7' vergeht. Damit kann das Abstandsbestimmungsmodul 23 den Abstand der Vorrichtung 2 zu einem Antwortelement 5 bestimmen.
-
Das Abstandsbestimmungsmodul 23 bestimmt dabei aus den mindestens vier Antwortsignalen 7, 7' mindestens vier verschiedene Abstände zu verschiedenen Antwortelementen 5.
-
In einem fünften Schritt e) wird die Konsistenz der Abstände mit einer Konsistenzprüfung mittels einer Bestimmung der Position auf Basis der Abstände zu mindestens 4 verschiedenen Antwortelementen mittels eines Prüfmodul geprüft 105. Mit den mindestens vier verschiedenen Abständen ermittelt das Prüfmodul 24 die Position des Fluggeräts 3. Mit den mindestens vier verschiedenen Abständen kann das Prüfmodul 24 die Konsistenz der vier Abstände so weit überprüfen, dass ermittelt werden kann, ob eines der vier zu den Abständen gehörigen Antwortelementen 5 fehlerhaft war, d.h. ob z.B. ein Antwortelement 5 nach dem Empfang des Signals 6 mit einer langen Verzögerung ein Antwortsignal 7 ausgesendet hat. Bei einer verzögerten Aussendung eines Antwortsignals 7 durch ein Antwortelement 5 würde die Zeitdauer zwischen dem Aussenden des Signals 6 und dem Empfang des Antwortsignals 7 des betreffenden Antwortelements 5 zu lang sein. Daher würde das Abstandsbestimmungsmodul einen zu großen Abstand zu den betreffenden Antwortelement 5 ermitteln. Mit mindestens vier Antwortsignalen 7, 7' kann das Prüfmodul 24 diesen Umstand erkennen. Allerdings reichen vier Antwortsignale 7, 7' nicht aus, um das fehlerhafte Antwortelement 5 zu identifizieren. Dazu benötigt das Prüfmodul 24 mindestens fünf verschiedene Abstände, sodass die Empfangseinrichtung 21 mindestens fünf Antwortsignale 7, 7' von fünf verschiedenen Antwortelementen 5 empfangen muss. Dabei kann eine Filtereinheit 25, die eine Kalman Filter-Bank sein kann, eine Zeitfilterung am Prüfmodul 24 durchführen, um die Genauigkeit der Zeitmessung zu verbessern.
-
In einer ersten Ausführungsform bestimmt das Prüfmodul 24 die Position auf Basis aller Abstände zu den Antwortelementen 5. Zur Überprüfung der Konsistenz wird dann eine Prüfung jedes einzelnen Abstands zu einem Antwortelement 5 durchgeführt.
-
In einer zweiten alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform bestimmt das Prüfmodul 24 zunächst die Anzahl N der verfügbaren Abstände zu den Antwortelementen 5. Dann ermittelt das Prüfmodul 24 aus N-1 Abständen eine Position, wobei der N-te Abstand nicht berücksichtigt wird. Dies wiederholt das Prüfmodul 24 wobei jeder Abstand ein Mal nicht berücksichtigt wird. Wenn alle Abstände korrekt ermittelt wurden, stimmen auch alle ermittelten Positionen miteinander überein. Wenn einer der Abstände nicht korrekt sein sollte, ist zumindest eine der ermittelten Positionen korrekt. Allerdings ist nicht bekannt, welche ermittelte Position korrekt ist. Daher wird eine Integritätsposition aus allen N ermittelten Positionen ermittelt, wobei die Integritätsposition einen Überlappungsbereich aus den aus Raumvolumina bestehenden Positionen darstellt. Diese Integritätsposition umfasst auch Anteile des Raumvolumens der korrekten Position und kann daher für die Positionsbestimmung genutzt werden.
-
Das oben beschriebene Verfahren 100 wird vorzugsweise bei einem Landemanöver oder einem Startmanöver oder beim Taxiing eines Fluggeräts verwendet. Damit kann sichergestellt werden, dass das Fluggerät auch bei nicht sichtbaren oder bei fehlenden Landmarken die eigene Position relativ zu den Antwortelementen bestimmen kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2014/011264 A2 [0002]
- EP 2402785 B1 [0003]
