ES2248886T3 - Sistema de control de trafico aereo. - Google Patents
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Abstract
SE DESCRIBEN UN APARATO Y TECNICAS PARA RELACIONAR BLANCOS QUE CRUZAN EN UN SISTEMA DE CONTROL DEL TRAFICO AEREO. LA TECNICA UTILIZA UNA CORRELACION BLANCO/TRAYECTORIA REALIZADA BASANDOSE EN TRES CONDICIONES: (1) DISTANCIA DE SEPARACION ENTRE UN PAR DE BLANCOS; (2) POLARIDAD DEL BLANCO; Y (3) UN VALOR DE UN INDICADOR DE VALOR DE SEPARACION DE UMBRAL.
Description
Sistema de control de tráfico aéreo.
Esta invención está relacionada en general con
los sistemas de control de tráfico aéreo y más particularmente con
un método y un aparato para el seguimiento de blancos que se cruzan
y que son detectados por los sistemas de control de tráfico
aéreo.
Tal como se conoce en el arte, el control de
tráfico aéreo es un servicio para promocionar la seguridad, en forma
ordenada y el flujo rápido del tráfico aéreo. La seguridad es
principalmente un tema para evitar las colisiones con otro avión,
con obstrucciones y con la tierra; ayudar al avión para evitar el
tiempo climático peligroso; asegurar que el avión no opere en el
espacio aéreo en donde estén prohibidas las operaciones; y ayudar al
avión en los sucesos peligrosos. Un flujo ordenado y rápido asegura
la eficiencia de las operaciones del avión a lo largos de rutas
seleccionadas por el operador. Ello se proporciona a través de la
asignación equitativa de recursos de sistemas para los vuelos
individuales, generalmente sobre una base de "primer en llegar
primero atendido".
También es conocido que los servicios de control
de tráfico aéreo se proporcionan por los sistemas de control de
tráfico aéreo. Los sistemas de control de trafico aéreo son del tipo
de un sistema de ordenador y pantalla que procesa los datos
recibidos desde los sistemas de radar de vigilancia aérea para la
detección y seguimiento de los aviones. Los sistemas de control de
tráfico aéreo se utilizan en ambas aplicaciones civiles y militares
para determinar la identidad y localizaciones del avión en un área
geográfica en particular. Dicha detección y seguimiento son
necesarios para notificar a los aviones que vuelan en proximidad
mutua, y para alarmar que aparecen como que se encuentran en el
rumbo de colisión. Esto es particularmente cierto alrededor de los
aeropuertos en donde vuelan un número considerablemente de aviones
en un área geográfica relativamente pequeña. Es deseable también el
seguimiento de los aviones y para verificar que un avión en
particular están volando a lo largo de rutas en particular. De esta
forma es posible reducir las colisiones entre los aviones. Los
sistemas de control de tráfico aéreo proporcionar así en general
información de los aviones en la proximidad de los aeropuertos a
partir de los datos suministrados por los radares de vigilancia
aérea, así como también información sobre los aviones que vuelan
entre aeropuertos a partir de los datos suministrados por los
radares de vigilancia de rutas aéreas.
Los sistemas controladores de tráfico aéreo
utilizan uno o más sistemas de radar para monitorizar las posiciones
del avión en sus sectores de responsabilidad y para monitorizar
áreas una alta precipitación. Cada uno de los sistemas de radar
incluye típicamente una antena, un transmisor y un receptor. La
información del radar se utiliza para el desarrollo de distancias de
seguridad y de instrucciones para la separación de los aviones que
operen en planes de vuelo bajo reglas de vuelo por instrumentos, y
para proporcionar consultas de tráfico para los aviones de normas de
vuelo por instrumentos y aviones de normas de vuelo visual que
reciban el servicio de consulta de tráfico. Se utilizan dos tipos
principales de radares en el control de tráfico aéreo civil, el
radar secundario o radiobaliza, y el radar primario.
El radar secundario se refiere a un sistema de
interrogación-respuesta. En este tipo de sistema,
una antena direccional situada en una estación terrestre transmite
un par de impulsos a un transpondedor en el avión. La separación de
los impulsos codifica uno de dos mensajes; "transmite su
altitud" (modo C de interrogación) o bien "transmita su
identidad" (interrogación de modo 3/A). El transpondedor del
avión transmite una respuesta de presión-altitud
codificada en respuesta a la primera interrogación y un código de
identidad de cuatro dígitos, asignado por el control de tráfico
aéreo e introducido en el transpondedor por el piloto, en respuesta
al segundo. El avión se muestra en la pantalla de visualización del
plan del controlador en el acimut correspondiente a la dirección de
apuntamiento de la antena, y la distancia correspondiente al tiempo
de ida y vuelta entre la transmisión de la interrogación y la
recepción de la respuesta. Los ordenadores del control de tráfico
aéreo reciben los datos de respuesta codificados desde los
emplazamientos de los radares y colocan la información
correspondiente en bloques de datos a continuación de los símbolos
que describen las posiciones del avión en la pantalla. El código de
identidad asignado por el control de tráfico aéreo se correlaciona
con la base de datos en el ordenador de los planes de vuelo
archivados bajo las normas de vuelos por instrumentos para
visualizar el signo de llamada por radio en el bloque de datos. El
valor de presión-altitud del avión se visualiza con
un valor de cientos de pies.
El radar primario, por el contrario, opera
mediante la transmisión de un impulso de radiofrecuencia (RF) de una
relativa alta potencia desde una antena direccional. La energía es
reflejada por cualquier avión en el haz direccional y siendo
recibida por la antena. El avión se visualiza en el acimut
correspondiente a la dirección de apuntamiento de la antena, y la
distancia correspondiente al tiempo de ida y vuelta entre la
transmisión del impulso y la recepción de la señal reflejada.
Los sistemas de radar están acoplados típicamente
a un sistema de automatización de control del tráfico aéreo
(ATCA).
Cada uno o más de los sistemas de radar
suministran las señales de datos de los blancos al sistema ATCA. El
sistema ATCA incluye frecuentemente múltiples procesadores, en donde
cada uno procesa las señales de los datos de los blancos de una
forma en particular. Entre otras cosas, el sistema ATCA mantiene y
actualiza los datos de los blancos suministrados para mantener así
con precisión la posición y velocidad de los blancos detectados y
seguidos por la parte del sistema de radar del sistema de control de
tráfico aéreo. Al ejecutar esta función, el sistema ATCA asigna
típicamente un identificador exclusivo o "etiqueta" a cada
blanco que este siendo sometido a su
seguimiento.
seguimiento.
En los sistemas de control de tráfico aéreo
convencionales, los nuevos informes del radar se correlacionan con
las rutas de los aviones sobre la base de discriminantes, tal como
los códigos de radiofaros discretos antes mencionados o respuestas
en modo C. En caso de que no existan ninguno de estos
discriminantes, la correlaciona de los nuevos informes del radar con
las rutas de los aviones se ejecuta mediante una técnica
computacional de la proximidad más cercana en la que un blanco se
correlaciona sobre la base de su proximidad a su posición
pronosticada de la ruta. Cuando dos blancos están correlacionados
con dos rutas, se calcula la distancia entre cada posición
comunicada por el blanco y cada posición pronosticada de la
ruta.
Se establece una correlación entre el blanco y la
trayectoria que están separados por la distancia más corta, en donde
el blanco restante y la trayectoria forman la otra correlación.
Desgraciadamente, este método de correlación puede generar
resultados ambiguos cuando la distancia del blanco de una
trayectoria es la misma, dentro de la precisión de la medida, que
su distancia desde la otra trayectoria. Dicha situación puede tener
lugar antes y después de que dos blancos alcancen un punto de cruce,
en lo que se denomina como zona de cruce.
En la zona de cruce, existen instantes en que los
códigos discretos del radiofaro o blancos en modo C no se
correlacionan en forma inequívoca, debido a que los códigos del
radiofaro y las respuestas de modo C pudieran ser inintelegibles. En
este caso, la técnica de correlación será por defecto la técnica de
computación de la zona más próxima. No obstante, una zona de cruce
grande, en la cual pudieran tener lugar múltiples correlaciones no
correctas, podría conducir a una ecualización de las trayectorias,
al intercambio permanente de etiquetas, y finalmente a la pérdida
del seguimiento.
Un problema que surge así cuando se efectúa el
seguimiento de múltiples blancos por el sistema de control de
tráfico aéreo, es la capacidad de mantener y actualizar los datos de
los blancos en múltiples blancos, los cuales están volando
próximamente entre sí, impidiendo por tanto la identificación fiable
de los blancos individuales. En este caso, las etiquetas de los
blancos de cruce puede ser cambiadas con frecuencia, si los blancos
no tiene atributos que sean distinguibles. Dichos objetivos son los
informes del Radar Primario de Vigilancia (PSR) y los códigos del
radiofaro del Radar Secundario de Vigilancia (SSR), que no incluyen
la altitud (modo C). El cambio de etiquetas está provocado por la
fragilidad inherente de las técnicas de proximidad vecina utilizadas
para correlacionar los nuevos informes del radar con las
trayectorias establecidas.
Cuando un blanco y una trayectoria se
correlacionan sobre la base de la distancia entre los mismos se
obtiene una correlación correcta, con la condición de que esta
distancia no exceda de un valor de umbral, conocida como el radio de
la zona de búsqueda de la correlación. En otras palabras, un blanco
se correlaciona con una trayectoria solo si está situado dentro de
un área de búsqueda (puerta) de un radio predeterminado, centrada
alrededor de la posición pronosticada del blanco. Cuando se cruzan
dos trayectorias, se solapan estas áreas de búsqueda. Si cuando se
solapan al menos un blanco se encuentra situado en ambas áreas,
podrá existir una posibilidad de cambio de la etiqueta. Cuando se
utilice la técnica de la proximidad más cercana, se dice que los
blancos podrán estar en una zona de correlación ambigua (ACR).
Para minimizar la zona ACR, la dimensión del área
de búsqueda de correlación deberá ser minimizada. No obstante,
cuanto más pequeña sea el área de búsqueda, mayor será la
posibilidad de la pérdida de la trayectoria cuando los blancos
emergen de la zona ACR, como resultado de la degradación de la
trayectoria provocada por la correlación incorrecta, incrementándose
la distancia entre cada blanco y sus trayectorias, y en donde el
blanco puede no caer ya dentro del área de búsqueda. En la
práctica, si la dimensión del área de búsqueda es el único medio de
control del proceso de la correlación, serán objetivos mutuamente
exclusivos la prevención de los cambios de etiqueta y las pérdidas
de la trayectoria.
Los documentos
EP-A-0625713 y
US-A-5400264 exponen unos sistemas
de seguimiento de blancos de acuerdo con la parte de
precaracterización de las reivindicaciones 1 y 13. Es deseable el
proporcionar una técnica que permita un incremento de la dimensión
de búsqueda para evitar la pérdida de la trayectoria, incrementando
la probabilidad de cambios. Sería también deseable el proporcionar
un sistema que correlacionara nuevos datos del radar con las
trayectorias de los aviones existentes y que minimizara las
correlaciones incorrectas, la ecualización de trayectorias, el
cambio permanente de etiquetas y la pérdida de las trayectorias de
los blancos.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un método y un aparato para el seguimiento de una parte
de los blancos que se aproximan entre sí, caracterizado de acuerdo
con cada una de las reivindicaciones 1 y 13. Con esta configuración
en particular, se proporciona un aparato y un método para
correlacionar los nuevos datos de radar con las trayectorias de
aviones existentes y que minimiza las correlaciones incorrectas,
ecualización de trayectorias, cambio permanente de etiquetas y la
pérdida de las trayectorias. Los cálculos del recorrido de vuelo
compuesto y los valores de la polaridad del blanco proporcionan un
aparato y un método que tiene grados adicionales de libertad,
haciendo así posible el incrementar la dimensión del área de
búsqueda, para prevenir las pérdidas de seguimiento sin un
incremento correspondiente en la probabilidad de cambio. Esto
conduce a un aparato y método en el cual se minimiza la presencia
de cambio de etiquetas, y en algunos escenarios se elimina
completamente.
El cálculo y utilización de la trayectoria de
vuelo compuesta reconoce que cuando las coordenadas de cada blanco
se restan de las coordenadas del trayector de vuelo compuesto de los
blancos, los resultados numéricos tienen signos opuestos. En una
realización en particular, la trayectoria de vuelo compuesta
corresponde a una trayectoria de vuelo promedio que se obtiene
mediante el promediado de las coordenadas de las dos trayectorias de
vuelo. Por ejemplo, si T_{1} y T_{2} son dos aviones
considerados como blancos con trayectorias de vuelo que se cruzan, y
siendo las coordenadas del plano de tierra (X_{1}(t),
Y_{1}(t)) y (X_{2}(t), Y_{2}(t)),
respectivamente, su trayectoria de vuelo promedio es el lugar
geométrico de los puntos (X_{m}(t), Y_{m}(t)), que
puede calcularse como:
X_{m}(t) =
(X_{1}(t) +
X_{2}(t))/2
Y_{m}(t) =
(Y_{1}(t) +
Y_{2}(t))/2
Se observará que pueden ser utilizadas otras
técnicas para calcular el lugar geométrico de los puntos
(X_{m}(t),
Y_{m}(t)), los cuales proporcionan la trayectoria de vuelo compuesta. Se observará también que los valores de la diferencia calculados como X_{m}-X_{1} y X_{m}-X_{2} deberán ser de signos opuestos. De forma similar, los valores de la diferencia calculados como Y_{m}-Y_{1} e Y_{m}-Y_{2} deberán ser también de signos opuestos. Con referencia a estos valores de la diferencia como polaridades, la polaridad x del avión T_{1} está definida como positiva y la de T_{2} como negativa, en el caso de que la diferencia (X_{m}-X_{1}) resulte un número positivo. De forma similar, la polaridad y del avión T_{1} está definida como positiva si la diferencia (Y_{m}-Y_{1}) es positiva, y viceversa. La polaridad indica cual es el lado de la trayectoria de vuelo compuesta en donde esta situado el blanco. Cuando un blanco pasa por el punto de cruce, su polaridad se invierte. Conociendo cual es la polaridad del blanco y si ha pasado por el punto de cruce, se podrá distinguir exclusivamente del par del otro blanco.
Y_{m}(t)), los cuales proporcionan la trayectoria de vuelo compuesta. Se observará también que los valores de la diferencia calculados como X_{m}-X_{1} y X_{m}-X_{2} deberán ser de signos opuestos. De forma similar, los valores de la diferencia calculados como Y_{m}-Y_{1} e Y_{m}-Y_{2} deberán ser también de signos opuestos. Con referencia a estos valores de la diferencia como polaridades, la polaridad x del avión T_{1} está definida como positiva y la de T_{2} como negativa, en el caso de que la diferencia (X_{m}-X_{1}) resulte un número positivo. De forma similar, la polaridad y del avión T_{1} está definida como positiva si la diferencia (Y_{m}-Y_{1}) es positiva, y viceversa. La polaridad indica cual es el lado de la trayectoria de vuelo compuesta en donde esta situado el blanco. Cuando un blanco pasa por el punto de cruce, su polaridad se invierte. Conociendo cual es la polaridad del blanco y si ha pasado por el punto de cruce, se podrá distinguir exclusivamente del par del otro blanco.
Se observará que la presente invención puede ser
utilizada en ambas aplicaciones comercial y militar. Por ejemplo, en
los sistemas militares, en los que se realiza el seguimiento del
avión enemigo no identificable, las técnicas de la presente
invención realzan la función de la correlación de dicho avión en
caso de volar en una proximidad cercana con otros aviones.
Adicionalmente, la técnica de la presente invención proporciona una
técnica de un costo relativamente bajo, la cual utiliza también
menos recursos de cálculo que las técnicas alternativas. Las
técnicas de la presente invención son adecuadas para los sistemas
que precisan que el escenario en el cual se desplaza el primer
blanco a una velocidad de 400 nudos se dé alcance a un segundo
blanco que se desplace a una velocidad de 300 nudos, sin mostrar
cambios en noventa y cinco replicaciones del proceso de Monte Carlo
de las trayectorias de vuelo.
De acuerdo con una realización preferida de la
presente invención, se proporciona un método para evitar los cambios
dentro de la zona de cruce mediante la utilización de una técnica de
deslizamiento balístico ambiguo de la presente invención minimiza o
evita los cambios de etiquetas y la correlaciones erróneas laterales
que puedan conducir a la perdida de la trayectoria de la forma que
se expone a continuación. Cuando una trayectoria de vuelo compuesta
como la descrita anteriormente genera un resultado indeterminado, el
sistema suprime la visualización del gráfico de los pares de
blancos, visualizando las posiciones de las trayectorias de los
pares de blancos, etiquetadas mediante etiquetas que muestran las
etiquetas de identificación (ID) recuperadas de una Tabla de
Trayectorias. Las trayectorias en sí mismas están extraen mediante
extrapolación de la trayectoria solo si ambos blancos caen dentro de
la misma área de búsqueda. De lo contrario, las trayectorias se
actualizan, incluso aunque la correlación no sea la correcta. Esta
técnica minimiza el número de casos consecutivos en los cuales las
trayectorias no estén actualizadas, y por tanto previene que la
trayectoria pueda desviarse demasiado lejos. Esto es de particular
importancia en ciertos escenarios que precisan de un tiempo largo
para atravesar la zona de cruce. Por ejemplo, cuando un blanco
alcanza a otro solo con 100 nudos de velocidad, y las zonas de
búsqueda son de una milla náutica en su radio, las zonas se
solaparán durante 144 segundos.
Las características anteriores de esta invención
así como la invención en si misma se comprenderán mejor a partir de
la siguiente descripción detallada de los dibujos, en la que:
la figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de control de tráfico aéreo;
la figura 1A es un gráfico que muestra un par de
blancos que se cruzan;
la figura 1B es un diagrama que muestra una Tabla
de Pares y una Tabla de Trayectorias;
las figuras 1C-1F son una serie
de gráficos que muestran las trayectorias de vuelo de los blancos
que se cruzan;
la figura 2 es un diagrama de flujo de un
conjunto de etapas de procesamiento que tiene lugar al procesar la
información de los blancos que se cruzan;
la figura 3 es un diagrama de flujo que muestra
el procesamiento que tiene lugar al procesar la información para un
nuevo par de blancos;
las figuras 4, 4A son una serie de diagramas de
flujo que muestran el procesamiento que tiene lugar para procesar la
información para un par de blancos establecidos; y
las figuras 5, 5A son una serie de diagramas de
flujo que muestran el procesamiento que tiene lugar en un proceso de
deslizamiento balístico ambiguo.
Con referencia a la figura 1, según una visión
general, el sistema de control de tráfico aéreo 10 incluye uno o
más sistemas de radar 12a-12N, denotados
generalmente como 12 acoplados a través de una red 14, la cual puede
proporcionarse como ejemplo, como una red de área local, a un
sistema de automatización de control de tráfico aéreo (ACTA) 16. En
el caso en que existan múltiples sistemas de radar 12, cada uno de
los sistemas de radar 12 pueden situarse en distintos emplazamientos
físicos, para proporcionar una cobertura de radar substancialmente
continua a través de una zona geográfica mayor que la que podría
cubrirse con solo un sistema de los sistemas de radar 12.
Durante el funcionamiento, cada uno de los
sistemas de radar 12 emiten señales de radiofrecuencia (RF) en una
zona espacial predeterminada a través de una antena de las
correspondientes antenas 18a-18N tal como se conoce
generalmente. Partes de las señales de RF emitidas que interceptan a
los blancos 20, 22, pueden corresponder por ejemplo a los aviones
que vuelan en la zona espacial predeterminada. Las partes de las
señales de RF emitidas que interceptan a los blancos 20, 22 son
reflejadas desde los blancos 20, 22 como retorno o señales de los
blancos, las cuales se reciben por las unidades respectivas de los
radares 12.
En algunos casos, los blancos 20, 22 incluyen un
transpondedor, y la señal de RF emitida por el sistema de radar 12
incluye una señal denominada como señal de interrogación. La señal
de interrogación interroga al transpondedor sobre el blanco 20, 22,
y en respuesta a una señal de interrogación apropiada, el
transpondedor transmite la señal de respuesta desde el blanco 20, 22
hacia el respectivo sistema de radar 12. Así pues, las primeras
partes del retorno o señal del blanco recibidas por los respectivos
radares 12 pueden corresponder a la señal de RF recibida desde los
blancos 20, 22, y las segundas partes de la señal del blanco pueden
corresponder a una señal de respuesta emitida desde el transpondedor
en el blanco.
Cada uno del sistema o sistemas de radar 12
traslada las señales de datos de los blancos al sistema ATCA 16. El
sistema ATCA 16 incluye uno o más procesadores
24a-24M en donde cada uno ejecuta una función en
particular tal como se conoce en general. En este caso, el sistema
ATCA 16 se muestra incluyendo un procesador de datos de vuelo 24a
para procesar los planes de los datos de vuelo enviados por el
personal de los aviones a las rutas asignadas, un procesador del
panel de control 24b para proporcionar información procesada
apropiadamente y a visualizar en una o más pantallas
28a-28K, y un procesador de datos de radar 24c el
cual procesa las señales de datos de los blancos de una forma en
particular. Los técnicos especializados en el arte observarán por
supuesto que el sistema ATCA 16 puede incluir un número menor o bien
adicional de procesadores, dependiendo de la aplicación en
particular. Por ejemplo, en algunas realizaciones, puede ser
deseable utilizar un único procesador que ejecuta de forma
concurrente o simultánea todas las funciones a ejecutar por el
sistema ATCA 16.
Los procesadores 24 están acoplados a través de
una red 32 a uno o más sistemas de entradas/salidas (E/S)
27a-27k denotados en general por 27. Considerando el
sistema E/S 27a como representativo de los sistemas
27b-27k, cada sistema de E/S 27a incluye un
procesador y cualquier otro hardware o software necesarios para
proporcionar una interfaz de usuario gráfica (GUI). Cada sistema de
E/S incluye una pantalla 28a que puede estar acoplada a un
dispositivo de entrada 30, el cual puede proporcionarse, por
ejemplo, como un teclado y un dispositivo de apuntamiento bien
conocidos por el técnico especializado en el arte, el cual pueda
hacer de interfaz con la interfaz de usuario gráfica (GUI) de la
pantalla 28. Los técnicos especializados en el arte observarán, por
supuesto, que pueden utilizarse también otros dispositivos de
entrada. La pantalla 28 puede estar situada en distintos
emplazamientos
físicos.
físicos.
Entre otras cosas, el sistema ATCA 16 mantiene y
actualiza los datos de los blancos introducidos, y mantener así el
emplazamiento y la velocidad de los blancos detectados pro la parte
del sistema del radar del sistema de control de tráfico aéreo. Al
ejecutar esta función, el sistema ATCA asigna típicamente un
identificador exclusivo o "etiqueta" a cada blanco seguido.
El sistema de control del tráfico aéreo 10 genera
periódicamente nuevos informes de radar, los cuales están
correlacionados con las trayectorias de los blancos sobre la base de
discriminantes, tales como los códigos de radiofaros discretos o
bien en Modo C. Si no existen ninguno de estos discriminantes,
entonces y de acuerdo con la presente invención, la correlación se
ejecuta utilizando una técnica de correlación de trayectorias de
vuelo compuestas.
La situación en la que no existen discriminantes
tiene lugar brevemente antes y después de un punto de cruce, en lo
que se denomina como la zona de cruce. En la zona de cruce, existen
instantes en que los códigos de los radiofaros discretos de los
blancos en modo C pueden no estar correlacionados de forma
inequívoca, debido a que los códigos de los radiofaros y el modo C
pueden estar interferidos siendo ininteligibles, y en donde el
algoritmo de correlación utiliza la técnica de trayectorias de vuelo
compuestas, para correlacionar los informes de radar con las
trayectorias de los blancos.
El sistema de control de tráfico aéreo 10 efectúa
el seguimiento de una pluralidad de blancos con dos blancos 20, 22,
que se muestran aquí para conseguir una simplicidad y facilidad de
descripción. Los dos blancos 20, 22 que vuelan en proximidad mutua
forman un par de blancos 23, evitando por tanto la identificación
fiable de los blancos individuales 20, 22 por parte del sistema ATCA
16. En este caso, las etapas de procesamiento de las trayectorias
de vuelo compuestas ejecutadas por el procesador RD 24c reducen y en
algunos casos eliminan el cambio de etiquetas de los blancos que se
cruzan 20, 22, a pesar de que los blancos 20, 222 no tiene atributos
distingui-
bles.
bles.
El proceso de la trayectoria de vuelo compuesta
calcula una trayectoria de vuelo compuesta para los blancos 20, 22,
y calcula también un valor de la polaridad para los blancos 20, 22.
Una forma en particular en la cual pueden calcularse el valor de la
trayectoria de vuelo compuesta y el valor de la polaridad será
descrita con detalle más adelante en las figuras
2-4A. Será suficiente decir aquí que los calcules de
la trayectoria de vuelo compuesta y del valor de polaridad para los
blancos 20, 22 proporcionan un grado adicional de libertad, el cual
puede permitir la minimización de una zona dentro de la cual los
blancos no puedan correlacionarse de forma inequívoca, minimizando o
evitando por tanto la presencia de correlaciones erróneas, la
ecualización de las trayectorias y el cambio de etiquetas
permanente, mientras que al mismo tiempo pueda minimizarse el
potencial de la pérdida de las trayectorias cuando los blancos 20,
22 emerjan de la zona. Así pues, el proceso de la trayectoria de
vuelo compuesta reduce o evita la presencia de cambios de etiquetas
de los blancos, mientras que al mismo tiempo se reduce o se evita la
presencia de pérdidas de las trayectorias.
Con referencia ahora a las figuras 1A, 1B en las
cuales se proporcionan elementos similares de la figura 1 que tienen
designaciones de referencia iguales, el par de blancos 23 formado a
partir de los blancos 20, 22 tiene las trayectorias respectivas 40,
42 y una trayectoria de vuelo compuesta 44. Tal como puede verse a
partir de la figura 1A, las trayectorias 40, 42 se cruzan en el
punto de cruce 46.
La trayectoria de vuelo compuesta 44 es el lugar
geométrico de (X_{m}(t), Y_{m}(t)), y puede
calcularse como:
X_{m}(t) =
(X_{1}(t) +
X_{2}(C))/D
Y_{m}(t) =
(Y_{1}(t) +
Y_{2}(t))/D
en
donde:
- X_{m}(t) corresponde a un valor de x de la trayectoria de vuelo compuesta en el instante t;
- Y_{m}(t) corresponde a un valor de y de la trayectoria de vuelo compuesta en el instante t;
- X_{1}(t) corresponde a un valor de x de la coordenada del plano de tierra del blanco 1 en el instante t;
- X_{2}(t) corresponde al valor de x de la coordenada del plano de tierra del blanco 2 en el instante t;
- Y_{1}(t) corresponde al valor de y de la coordenada del plano de tierra del blanco 1 en el instante t;
- Y_{2}(t) corresponde al valor de y de la coordenada del plano de tierra del blanco 2 en el instante t; y
- D corresponde a un valor numérico predeterminado.
En la descripción provista aquí más adelante, el
valor de D se selecciona como un valor constante igual a dos y por
tanto la trayectoria de vuelo compuesta corresponde a una
trayectoria promedio (es decir, una trayectoria de vuelo obtenida
mediante el promediado de las coordenadas de las dos trayectorias de
vuelo). Los técnicos especializados en el arte observarán, por
supuesto, que la trayectoria de vuelo compuesta puede ser calculada
utilizando otras técnicas. Por ejemplo, el valor de D puede ser
seleccionado como un entero o un número real distinto a dos.
Se observará que la diferencia entre el valor de
x de la trayectoria de vuelo promedio X_{m} y la coordenada del
plano de tierra del primer blanco denotada como X_{1} y la
diferencia entre la trayectoria de vuelo promedio X_{m} y la
coordenada del plano de tierra del segundo blanco X_{2} tienen
signos opuestos. De igual forma, la diferencia entre el valor Y de
la trayectoria de vuelo promedio Y_{m} y el valor Y de la
coordenada del plano de tierra para el primer blanco Y_{1} es de
signo opuesto a la diferencia entre el valor promedio Y_{m} y la
coordenada del plano de tierra del segundo blanco Y_{2}. Estas
diferencias se denominan aquí como polaridades.
La polaridad X del avión T_{1} se define por
tanto como positiva y la del blanco T_{2} se define por tanto como
negativa, si la diferencia entre el valor promedio X_{m} y el
valor de la coordenada del plano de tierra del primer blanco X_{1}
(es decir, X_{m}-X_{1}) es positiva. De forma
similar, la polaridad Y del blanco 1 es positiva si la diferencia
Y_{m}-Y_{1} es positiva, y viceversa. La
polaridad indica una posición de cada blanco con respecto a la
trayectoria de vuelo promedio (es decir, el valor de la polaridad
indica cual es el lado de la trayectoria de vuelo promedio en el que
está situado el blanco).
Cuando un blanco pasa por el punto de cruce, su
polaridad se invierte. Así pues, mediante el conocimiento de la
polaridad del blanco y si el blanco ha pasado por el punto de cruce,
puede distinguirse exclusivamente del otro blanco.
La zona 47 mostrada en la figura 1A corresponde
a una zona dentro de la cual los blancos 20, 22 no pueden ser
correlacionados de forma inequívoca. En los sistemas convencionales
que utilizan la técnica de la vecindad más próxima, la zona se
denomina como zona de cruce ambigua (ACR), definida por la zona en
la que las zonas de búsqueda se solapan. La técnica de la
trayectoria de vuelo compuesta de la presente invención, por el
contrario, no correlaciona sobre la base de las zonas de búsqueda.
El sistema ATC 16 (figura 1) recibe los informes del radar en los
instantes t_{1}, t_{2}, ...t_{g}. En el instante t_{1},
cuando los blancos 20, 22 se encuentran todavía lejanos
suficientemente entre si para ser correlacionados de forma
inequívoca (es decir, zona exterior 47), pero estando cercanos
suficientemente para estar dentro de una distancia de umbral
predeterminada entre sí, los dos blancos 20, 22 quedan identificados
como un par de blancos 23. Al identificar los blancos 20, 22 como
un par de blancos, el procesador de datos del radar 24c (figura 1)
genera un registro de par de blancos y almacena el registro como
parte de una tabla de pares de blancos.
Con referencia breve a la figura 1B, se muestra
una tabla de pares de blancos 50 que incluye un registro 52 de
pares de blancos que tiene una pluralidad de campos
52a-52i. Aquí solo se muestra un único registro 52
pero en la práctica la tabla de pares 50 incluiría típicamente una
pluralidad de registros 52 de pares de blancos relacionados con
lista enlazada en la tabla de pares 50. La Tabla de Pares 50 está
almacenada en la parte de la memoria del procesador RD 24c (figura
1), y en una realización en particular, la Tabla de Pares 50 está
almacenada en una memoria de acceso aleatorio del procesador RD 24c
como una Tabla de Pares residente en la memoria.
Cada registro de pares de blancos 52 contiene un
identificador de par 52a (denotado como par_id), un valor de puntero
52b (denotado por pt.ptr) el cual apunta al siguiente registro en la
tabla de pares 50, y un par de punteros 52c, 52d (denotados por
trkpt.a y trkpt.b), que apuntan a las entradas en una Tabla de Pares
58, y en un punto en particular de los registros 60a, 60c en la
Tabla de Trayectorias 58. Los registros de la tabla de trayectorias
60a, 60c identifican los datos de las trayectorias correspondientes
a los blancos en el par de blancos 23.
El registro 52 del par de blancos incluye también
los valores de polarizas x e y 52e, 52f (denotados por pxo, pyo) de
uno de los blancos 20, 22 en relación a la trayectoria a la cual
está apuntando el primer puntero 52c (trkpt.a). Este convenio será
utilizado en la descripción siguiente. Los técnicos especializados
en el arte observarán por supuesto que pueden utilizarse otros
convenios también y que la selección en la utilización de la
polaridad x e y inicial de un blanco con respecto al otro blanco en
un par de blancos no es fundamental para la invención. Una vez que
se haya realizado dicha selección, no obstante, es importante
aplicar en forma consistente el convenio seleccionado a las etapas
de procesamiento restantes.
El registro 50 de pares de blancos incluye
también las banderas para una separación x e y 52g, 52h (denotadas
por fx, fy), las cuales indican si existe una distancia de
separación mínima en las direcciones x e y que se haya mantenido
entre los blancos en el par de blancos 23 y un contador 52i de
terminación de deslizamiento balístico ambiguo (denotado por
amb_cst), el cual se utiliza para asegurar que no se haya terminado
prematuramente un deslizamiento balístico ambiguo.
Con referencia de nuevo a las figuras 1, 1A, una
vez que los blancos 20, 22 se aproximan al punto de cruce 46, no
será posible confiar en los datos de las señales recibidos a través
del sistema de radar 12 para correlacionar correctamente cada uno de
los blancos 20, 22 con su trayectoria. Para determinar si los
blancos 20, 22 pasan por el punto de cruce 46, la trayectoria de
vuelo compuesta ejecutada por el procesador de datos del radar 24c
(figura 1) calcula los valores de separación en las direcciones x e
y D_{x} y D_{y}, respectivamente, entre los blancos 20, 22. Los
valores de separación D_{x} y D_{y} pueden ser calculados de
acuerdo con las ecuaciones 1, 2 siguientes:
Ecuación
1D_{x} (t) = | X_{1} (t) - X_{2}(t)
|
Ecuación
2D_{y} (t) = | Y_{1} (t) - Y_{2}(t)
|
en
donde:
- X_{1}(t) corresponde a una coordenada x de un primer blanco (por ejemplo, el blanco 20 en la figura 1A) en el instante t;
- X_{2}(t) corresponde a una coordenada x de un segundo blanco (por ejemplo, el blanco 22 en la figura 1A) en el instante t;
- Y_{1}(t) corresponde a una coordenada y del primer blanco en el instante t; y
- Y_{2}(t) corresponde a una coordenada y del segundo blanco en el instante t.
Conforme los dos blancos 20, 22 se aproximan
entre sí, las magnitudes de los valores de separación D_{x} y
D_{y} disminuyen en general hasta que los blancos 20, 22 alcanzan
el punto de cruce 46, después de lo cual crecen las magnitudes de
los valores de separación D_{x} y D_{y}. Mediante la comparación
de las magnitudes de los valores de separación D_{x} y D_{y} con
los valores de umbral predeterminados TH_{x} y TH_{y},
respectivamente, y manteniendo el seguimiento de si las magnitudes
de los valores de separación D_{x} y D_{y} han llegado a ser
inferiores a los valores de umbral predeterminados TH_{x} y
TH_{y}, respectivamente, puede determinarse si en cual momento
dado los blancos 20, 22 puedan tener trayectorias que se crucen.
Se utilizan dos variables lógicas o banderas de
separación para las direcciones x e y, denotadas por F_{x} y
F_{y}, respectivamente, para mantener el seguimiento de si las
magnitudes de los valores de separación D_{x} y D_{y} pudieran
haber llegado a ser inferiores a los valores de umbral
predeterminados TH_{x} y TH_{y}, respectivamente. Las banderas
de separación F_{x} F_{y} se guardan también el los campos de la
Tabla de Pares 52g, 52h como las variables f_{x} y f_{y}. Los
campos 52g, 52h se configuran inicialmente para indicar que no se ha
determinado todavía que las magnitudes de los valores de separación
D_{x} y D_{y} hayan llegado a ser inferiores a los valores de
umbral predeterminados TH_{x} y TH_{y}, respectivamente. Esto
puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante la configuración de las
variables de las banderas de separación F_{x} F_{y} con respecto
a una condición falsa conocida.
Cuando dos blancos 20, 22 se definen primeramente
como un par de blancos 23, los blancos están todavía separados por
una distancia tal que los valores de separación D_{x}, D_{y} son
mayores que los valores de umbral de separación respectivos
TH_{x}, TH_{y} (es decir, D_{x} \geq TH_{x} y D_{y}
\geq TH_{y}. Conforme los blancos 20, 22 se aproximan, uno o
ambos de los valores de separación D_{x}, D_{y} disminuirán
hasta un punto en el cual la magnitud del mismo será inferior a la
magnitud de los valores de umbral de separación respectivos
TH_{x}, TH_{y} indicando así que los valores de separación han
entrado en sus zonas de cruce, definidas por D_{x} < TH_{x} y
D_{y} < TH_{y}, respectivamente.
La primera vez en la que se cruza cada umbral,
una de las banderas correspondientes a las banderas indicadoras de
cruce del umbral F_{x}, F_{y} se configura para indicar dicho
cruce. Por ejemplo, el valor indicador puede cambiar desde un valor
de falso lógico a un valor de verdad lógica. El valor de la bandera
se mantiene en el valor cambiado durante la vida útil restante del
par de blancos 23. Así pues, con esta solución, durante un tiempo
finito antes y después de que se crucen los blancos 20, 22, los
valores de separación D_{x} y D_{y} exceden de su umbral
respectivo; y mediante el examen de la bandera correspondiente
F_{x}, F_{y} en conjunción con los valores de polaridad
correspondientes de los blancos 20, 22, cada uno de los blancos 20,
22 pueden estar correlacionados correctamente con su trayectoria sin
utilizar una zona de búsqueda. En consecuencia, la dimensión de las
zonas de búsqueda pueden seleccionarse exclusivamente para evitar la
pérdida de las trayectorias.
Así pues, se realiza una correlación de
blanco/trayectoria sobre la base de tres condiciones: (1) polaridad;
(2) separación; y (3) el estado de un indicador de cruce de umbral
(por ejemplo, las banderas F_{x}, F_{y}). Los posibles valores
para cada una de estas condiciones y le decisión resultante basada
en los valores pueden ser tabulados en una tabla de decisión. En
consecuencia, la Tabla de Decisión inferior tiene en cuenta todas
las posibles combinaciones de estas condiciones y las correlaciones
resultantes.
La tabla de decisión está compuesta por cuatro
partes: componentes X, componentes Y, condiciones auxiliares, y la
decisión. La componente X incluye un conjunto de tres parámetros
lógicos asociados con las coordenadas x de la posición del blanco.
De igual forma, la componente Y tiene un conjunto de parámetros
lógicos asociados con las coordenadas y. Cada trío corresponde a las
tres condiciones antes mencionadas de polaridad, separación y
banderas. Mediante el examen del conjunto de parámetros de las
componentes X e Y, puede realizarse una correlación inequívoca en
todos los casos menos en cinco (números 3, 5, 13, 14 y 18). En dos
de estos casos (números 13 y 18), las condiciones adicionales pueden
ser evaluadas, y estas están incluidas en la columna de Condiciones
Auxiliares de la Tabla (Aux.). Los restantes tres casos (números 3,
5 y 14) efectúan la llamada al deslizamiento balístico ambiguo. La
cuarta parte es la decisión de correlación, la cual puede tener uno
de los tres resultados siguien-
tes:
tes:
- A
- = Asociar el blanco con la trayectoria A
- B
- = Asociar el blanco con la trayectoria B
- C
- = Indeterminado; conmutar o mantener el deslizamiento balístico ambiguo.
\newpage
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
\cr
\cr}
\newpage
Para proporcionar una transición "limpia"
(no oscilatoria) entre el deslizamiento balístico ambiguo y la
correlación de las trayectorias de vuelo compuestas, el primero se
termina solo después de que el proceso de la trayectoria compuesta
pueda generar tres correlaciones de trayectorias de vuelo compuestas
consecutivas (denotadas por A ó B en la columna más a la derecha de
la Tabla de Decisión). Este cómputo se mantiene mediante el contador
de la terminación del deslizamiento balístico ambiguo, el cual se
ajusta a cero cuando la técnica conmute al deslizamiento balístico
ambiguo, e incrementándose en una unidad cuando la técnica genere
una correlación de trayectorias compuestas. El cómputo de tres
proporciona un umbral para asegurar que el deslizamiento balístico
ambiguo no concluya prematuramente. El cómputo se mantiene en la
Tabla de Pares 50 (figura 1B) en el campo 52i en la variable
denotada por amb_cst.
Para ilustrar el uso de la tabla de decisión, se
considerará el caso expuesto en la figura 1A. En el instante
t_{1}, se calculan las polaridades y se asocian con las
trayectorias. La polaridad x positiva y la polaridad y negativa del
Blanco 20 (Blanco 1 ó T1) se asocian con la Trayectoria A. Estas
son las polaridades iniciales que están denotadas por pxo y pyo,
respectivamente. En el instante t_{1}, la entrada numero 1 de l
tabla se aplica al Blanco 20 y la entrada número 16 al Blanco 22
(Blanco 2 ó T_{2}), por definición. En el instante t_{2}, se
selecciona uno de los blancos y se calculan sus polaridades
(P_{x}, P_{y}) y las separaciones (D_{x}, D_{y}). Si se
aplica la entrada 1, el blanco se correlaciona con la Trayectoria
A; por el contrario, si se aplica la entrada 16, el blanco se
correlaciona con la Trayectoria B. Este proceso continua hasta que
en el instante t_{6}, D_{y} cae por debajo de su umbral,
TH_{y}, mientras que D_{x} permanece por encima de TH_{x}. El
valor de F_{y} llega a ser verdad, mientras que F_{x} permanece
falso. Para el Blanco 1, la entrada numero 4 se aplica entonces, con
la entrada numero 7 aplicándose al Blanco 2. En el instante t_{7},
D_{x} cae también por debajo del umbral y F_{x} llega a ser
verdad. Los dos blancos están ahora demasiado cerca para resolver el
estado inequívoco, y el algoritmo es dirigido por la tabla número 5
para conmutar al deslizamiento balístico ambiguo. En instante
t_{6}, D_{y} se eleva por encima de su umbral, pero D_{x}
permanece todavía en la zona de cruce. Tanto F_{x} como F_{y}
son verdad, y el algoritmo se desplaza a la entrada 10 ó 17. En el
instante t_{9}, D_{x} emerge desde la zona de cruce. Si la
entrada 11 o 19 se encuentran que pueden ser aplicadas, puede
realizarse fácilmente una correlación de trayectorias de vuelo
compuestas. No obstante, si se aplica le entrada 13 ó 18, la
condición auxiliar tiene que ser comprobada primeramente. Las
últimas entradas se aplican principalmente en la proximidad de la
zona de cruce. Conforme los blancos continúan separándose, las
entradas 11 y 19 determinarán el tipo de correlación.
Con referencia ahora a las figuras
1C-1F, se muestran una serie de gráficos que
ilustran distintas trayectorias posibles de vuelo y condiciones que
pueden surgir con respecto al problema de la ambigüedad. Las
técnicas de trayectorias de vuelo compuestas aquí descrita minimizan
o eliminan el cambio de blancos y la pérdida de las trayectorias
para cada una de las trayectorias de vuelo mostradas así como de las
variantes de las mismas.
Las figuras 2-5a son una serie de
diagramas de flujo que muestran el procesamiento ejecutado por el
procesador de datos del radar 24c, provisto como parte del sistema
10 de automatización de control del trafico aéreo (figura 1) para
calcular las trayectorias de vuelo compuestas, valores de polaridad
y valores de deslizamiento balístico ambiguo para los blancos que
cruzan. Los elementos rectangulares (tipificados por el elemento 80
en la figura 2), denotados aquí como "bloques de
procesamiento", representan instrucciones de software de
ordenador o bien grupos de instrucciones. Los elementos en forma de
diamante (tipificados por los elementos 90 en la figura 2),
denotados aquí como "bloques de decisión", representan
instrucciones de software de ordenador, o grupos de instrucciones
que afectan a la ejecución de las instrucciones del software de
ordenador representadas por los bloques de procesa-
miento.
miento.
Alternativamente, los bloques de proceso y de
decisión representas etapas ejecutadas por circuitos funcionalmente
equivalentes, tales como un circuito de un procesador de señales
digitales, o bien un circuito integrado especifico para una
aplicación (ASIC). Los diagramas de flujo no exponen la sintaxis de
cualquier lenguaje de programación en particular. En su lugar, los
diagramas de flujo ilustran la información funcional que cualquier
técnico especializado en el arte precisaría para fabricar los
circuitos, o para generar el software de ordenador para ejecutar el
procesamiento necesario del aparato en particular. Se observará que
no se muestran muchos elementos de programas de rutina, tales como
la inicialización de bucles y variables, y el uso de variables
temporales. Se observará por parte de los técnicos especializados en
el arte que a menos que se indique lo contrario, la secuencia en
particular de las etapas descritas aquí se muestra solo como
ilustrativas y que pueden variar.
Volviendo ahora a la figura 2, el procesamiento
ejecutado para el seguimiento de un blanco a través de una zona de
correlación ambigua se inicia en la etapa 80, en la cual se obtienen
las coordenadas de una pluralidad de blancos
T_{1}-T_{N}. El procesamiento procede entonces
con la etapa 82, en la cual se selecciona un primer par de blancos
T_{j}, T_{k} a partir de la pluralidad de blancos
T_{1}-T_{N}. A continuación se calcula un
trayecto de vuelo compuesto para el par de blancos T_{j}, T_{k}
tal como se muestra en la etapa 84 y un valor de polaridad para el
par de blancos 23 en la etapa 86. El trayecto de vuelo compuesto y
los valores de polaridad pueden ser calculados según se ha expuesto
anteriormente en relación con las figuras 1-1B.
El procesamiento avanza después al bloque de
decisión 90 en el cual se realiza una determinación para ver si el
par de blancos es un nuevo par de blancos (es decir, un par de
blancos que no hayan sido identificados todavía) o bien un par
existente. Si se llega a la decisión de que el par de blancos es un
nuevo par de blancos, entonces el flujo avanza a la etapa 92 en
donde se ejecuta un procesamiento del nuevo par de blancos. Las
etapas en particular incluidas en el proceso de un nuevo par de
blancos están expuestas más adelante en conjunción con la figura
3.
Si por el contrario se llega a efectuar una
decisión de que el blanco es un par de blancos existente, entonces
el proceso avanza a la etapa de proceso 96 en la cual se ejecuta el
procesamiento del par de blancos existente. Las etapas en particular
incluidas en este proceso del par de blancos existente se describen
más adelante en conjunción con las figuras 4, 4A. En una visión
general, el procesamiento del par existente correlaciona cada blanco
del primero y segundo blancos con los datos correspondientes de los
primeros y segundos datos de las trayectorias en respuesta a los
valores de un indicador de polaridad, un indicador de separación y
un indicador de la zona de cruce.
Después de haber ejecutado el procesamiento
adecuado en cualquiera de las etapas 92 ó 96, el procesamiento
avanza al bloque de decisión 94, en donde se realiza una
determinación para comprobar si existen más pares de blancos. Si no
existen pares de blancos que no hayan sido procesados, entonces
concluye el procesamiento. Si por el contrario existen pares de
blancos que no haya sido procesados todavía, entonces el
procesamiento avanza a la etapa 98, en donde se selecciona un par de
blancos siguiente, y las etapas 84-96 se repiten
hasta que se procesen todos los pares de blancos.
Con referencia ahora a la figura 3, el
procesamiento ejecutado para procesar los datos del radar para un
nuevo par de blancos comienza en la etapa 100 en donde las
polaridades iniciales x e y para el par de blancos se configuran
para valores predeterminados. El procesamiento avanza entonces a la
etapa 102, en donde se genera un nuevo registro de la tabla de pares
para el nuevo par de blancos.
A continuación, en el caso en que se proporcione
la tabla de pares como una lista enlazada, el nuevo registro de la
tabla de pares está enlazado dentro de la lista de la tabla de
pares. El nuevo registro de la tabla de pares puede estar enlazado
con la tabla de pares a través de punteros según se ha descrito
anteriormente en conjunción con la figura 1B, o a través de
cualquier otra técnica bien conocida por los técnicos especializados
en el arte. En el caso en que no se proporcione la tabla de pares
como una lista enlazada, esta etapa puede ser omitida y podrá
utilizarse cualquier otro método conocido para los técnicos
especializados en el arte, para incluir el nuevo registro de la
tabla de pares en la tabla de pares.
El procesamiento avanza entonces a la etapa 106,
en la cual el nuevo registro de la tabla de pares está relacionado
con una entrada apropiada en la tabla de trayectorias. Esto puede
llevarse a cabo, por ejemplo, mediante el establecimiento de un
puntero en la tabla de pares hacia las trayectorias en particular,
el cual se correlacione con los blancos en el par de blancos e
incluyendo en la tabla de blancos un par de punteros que apunten al
identificador del par de blancos provisto en la tabla de pares según
se muestra en la figura 1B. Los técnicos especializados en el arte
observarán por supuesto que pueden utilizarse una amplia variedad de
técnicas para relacionar los registros de la tabla de pares con los
registros de la tabla de blancos, y que la selección de cualquier
técnica en particular es equivalente funcionalmente a la
implementación aquí descrita.
Los valores de polaridad iniciales x e y se
guardan entonces para el procesamiento posterior. El procesamiento
avanza entonces a las etapas 110 y 112 en donde se inicializan las
banderas para la separación x e y, y para el contador de terminación
del deslizamiento balístico ambiguo para los valores
predeterminados. Termina entonces el procesamiento del par de
blancos.
Con referencia ahora a las figuras 4, 4A, tiene
lugar entonces una serie de diagramas de flujo que muestran el
procesamiento para procesar la información para un par de blancos
establecidos que comienza en la etapa 114, en la cual se recuperan
los valores de polaridad x e y, los valores de la separación x e y,
y los valores del contador de terminación del deslizamiento
balístico ambiguo, a partir del registro apropiado de la tabla de
pares. El procesamiento avanza entonces a la etapa 116 en la cual se
actualizan las banderas de separación x e y, basándose en los
valores recuperados. El procesamiento avanza entonces a la etapa
118 en la cual se analiza el componente x de la tabla de decisiones,
y los indicadores de la tabla de componentes de decisión dec_x_1, y
dec_x_2 se configuran para los valores apropiados. Los valores en
particular a los cuales se configuran los indicadores componentes se
configuran según lo establecido a través de las condiciones
existentes en dicho instante. Todas las condiciones posibles son
presentadas en la tabla de decisión anteriormente descrita.
El procesamiento avanza entonces a la etapa 120
en la cual la componente y de la tabla de decisión es analizada y
en donde los indicadores de componentes dec_y_1, dec_y_2 se
configuran con los valores apropiados. El procesamiento procede
entonces con la etapa 122 en donde los punteros para el par de
blancos en particular que están siendo procesados se asigna para
permitir así que sean identificadas las entradas correctas en la
tabla de trayectorias.
El procesamiento avanza entonces al bloque de
decisiones 124, en donde se efectúa una decisión para ver si está
indicado un deslizamiento balístico ambiguo. Si está indicado un
deslizamiento balístico ambiguo, el procesamiento avanza entonces al
bloque de decisión 126 en donde se ejecuta una técnica de
deslizamiento balístico ambiguo. La técnica de deslizamiento
balístico ambiguo se describirá con detalle más adelante en
conjunción con las figuras 5, 5A.
Si en el bloque de decisión 124 se ejecuta una
decisión de que no está indicado el deslizamiento balístico ambiguo,
entonces el procesamiento avanza al bloque de de decisión 126 en
donde se realiza una decisión para ver si se deberá terminar el
deslizamiento balístico ambiguo. Si en el bloque de decisión 128 se
efectúa una decisión de que deberá terminarse el deslizamiento
balístico ambiguo, entonces el procesamiento avanza a la etapa de
procesamiento 130, en donde las trayectorias se correlacionan con
los respectivos blancos 1, 2. El procesamiento retorna entonces a la
etapa apropiada en el proceso de la trayectoria de vuelo
compuesta.
Con referencia ahora a las figuras 5, 5A, se
muestra un diagrama de flujo que muestra el procesamiento ejecutado
para el deslizamiento balístico ambiguo. Antes de describir las
etapas de procesamiento con detalle, se proporciona primeramente
alguna información previa.
En la zona de cruce, la correlación puede ser:
(1) ambigua, ó bien (2) inequívoca y correcta, o (3) inequívoca pero
incorrecta. La correlación es ambigua si ambos blancos están
situados en un área o en ambas áreas de búsqueda. La correlación es
inequívoca si al menos una de las áreas de búsqueda contiene solo
uno de los blancos, en cuyo caso la correlación es correcta o bien
incorrecta. La probabilidad de la correlación incorrecta y el
cambio de blanco se incrementan conforme las áreas de búsqueda se
aproximan entre sí.
Aunque la técnica de trayectorias de vuelo
compuestas anteriormente descrita en conjunción con las
figuras
1-4A asegura que los blancos que se cruzan serán correlacionados correctamente después de que emerjan de la zona de cruce, de acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, pueden evitarse los cambios dentro de la zona de cruce mediante el deslizamiento balístico de los blancos. Dicho deslizamiento balístico es denominado de ahora en adelante como una técnica de deslizamiento balístico ambiguo, con el fin de distinguir el proceso con respecto a las técnicas de deslizamiento balístico convencional.
1-4A asegura que los blancos que se cruzan serán correlacionados correctamente después de que emerjan de la zona de cruce, de acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, pueden evitarse los cambios dentro de la zona de cruce mediante el deslizamiento balístico de los blancos. Dicho deslizamiento balístico es denominado de ahora en adelante como una técnica de deslizamiento balístico ambiguo, con el fin de distinguir el proceso con respecto a las técnicas de deslizamiento balístico convencional.
Expresado en forma resumida, el propósito de las
técnicas de deslizamiento balístico convencionales es estimar la
posición de un avión en la ausencia de la detección.
El propósito de la técnica de deslizamiento
balístico ambiguo de la presente invención, por el contrario, es
minimizar o impedir los cambios de etiquetas y las correlaciones
erróneas laterales que puedan conducir a la pérdida del blanco.
Según una visión general, el deslizamiento
balístico ambiguo opera de la forma siguiente. Cuando la técnica de
la trayectoria de vuelo compuesta genera un resultado indeterminado
(denotado por C en la columna más a la derecha de la Tabla de
Decisión), el sistema suprime la visualización de los gráficos de
los pares, y en su lugar visualiza las posiciones de los blancos,
etiquetados mediante etiquetas que muestran las etiquetas de
identificación (ID) del avión recuperadas a partir de la Tabla de
Blancos. Los blancos en sí mismos se hace que se deslicen en forma
balística solamente si ambos blancos caen en la misma área de
búsqueda. Por el contrario, las pistas se actualizan, incluso aunque
sea incorrecta la correlación. Este esquema minimiza el número de
casos consecutivos en los cuales los blancos no se actualizan, y
previene por tanto que el blanco viren demasiado lejos fuera del
rumbo. Esto es de una importancia en particular en ciertos
escenarios, los cuales requieren mucho tiempo para ser atravesados
en la zona del cruce. Por ejemplo, cuando un blanco alcanza a otro
solamente a 100 nudos, y las áreas de búsqueda son de una milla
náutica de radio, las áreas se solaparan durante 144 segundos.
Volviendo ahora a las figuras 5, 5A, el
procesamiento de deslizamiento balístico ambiguo se inicia mediante
la selección de un par de blancos tal como se muestra en la etapa
140. El procesamiento avanza entonces a la etapa 142 en la se
recuperan un valor de bandera de deslizamiento balístico ambiguo y
el valor del tiempo de deslizamiento balístico del blanco a partir
de la entrada apropiada para el par de blancos en la tabla de
blancos. El procesamiento avanza entonces al bloque de decisión
144, en donde se efectúa una determinación para ver si está indicado
un deslizamiento balístico ambiguo. Si está indicado el
deslizamiento balístico ambiguo, entonces el procesamiento procede
al bloque de decisión 146, en donde se efectúa una decisión para ver
si la primera de las trayectorias (por ejemplo, la trayectoria j)
está asociada solo con el blanco 1. Si la trayectoria j no está
asociada con el blanco 1, entonces el procesamiento avanza al bloque
de decisión 148, en donde se realiza una decisión par ver si la
trayectoria k está asociada con el blanco 1.
Si en el bloque de decisión 148 se realiza una
decisión de que la trayectoria k no está asociada con el blanco 1,
entonces se efectúa una indicación del deslizamiento balístico de la
trayectoria tal como se muestra en la etapa 150. El procesamiento
avanza entonces a la etapa 152, en donde se guarda el valor del
tiempo de deslizamiento balístico en las entradas de la tabla de
trayectorias de los blancos j y k. El procesamiento avanza entonces
al bloque de decisión 156 en donde se realiza una determinación de
si deberán ser procesados más pares de trayectorias. Si en el bloque
de decisión 156 aparece que no deberán procesarse ninguno de los
pares de trayectorias, entonces el procesamiento termina, tal como
se indica. Si por el contrario, tiene que procesarse más pares de
trayectorias, entonces el procesamiento avanza a la etapa 158, en
donde se selecciona el siguiente par de trayectorias y el
procesamiento retorna a la etapa 142.
En el bloque de decisión 146, si se realiza la
decisión de que la trayectoria j está asociada con el blanco 1,
entonces el procesamiento avanza al bloque de decisión 160, en donde
se realiza una decisión para ver si la trayectoria k está asociada
solamente con el blanco 1. Si la trayectoria k está asociada
solamente con el blanco 1, entonces el procesamiento avanza a la
etapa 162, en donde se efectúa una indicción del deslizamiento
balístico de la trayectoria. Si por el contrario, se efectúa una
decisión de que la trayectoria k no está asociada solo con el blanco
1, entonces el procesamiento avanza a la etapa 164, en donde se
realiza una correlación de trayectorias j, k con los respectivos
blancos de los blancos 1 y 2 y en donde el tiempo de deslizamiento
balístico se repone a cero.
Después de ejecutar la etapa apropiada de las
etapas 162, 164, el procesamiento avanza al bloque de decisión 166
en donde se efectúa una determinación de si está indicado el
deslizamiento balístico de blancos. Si está indicado el
deslizamiento balístico de blancos, entonces se visualiza la
posición del blanco tal como se muestra en la etapa 168. Si por el
contrario, se efectúa una decisión de que el deslizamiento balístico
de la trayectoria no está indicada, entonces el procesamiento avanza
al bloque de proceso 170, 172, en donde la trayectoria se actualiza
y se visualiza la posición gráfica. El procesamiento avanza entonces
al bloque de decisión 174 en donde se efectúa una determinación para
ver si deberán ser procesadas más trayectorias. Si no tienen que ser
procesadas más trayectorias, entonces el procesamiento termina tal
como queda indicado. Si por el contrario tiene que ser procesadas
más trayectorias, entonces el procesamiento avanza hasta la etapa
176 en donde se selecciona una nueva trayectoria y se repiten las
etapas
166-174.
166-174.
Tal como se ha indicado hasta aquí, los aspectos
de esta invención pertenecen a "métodos" específicos y a
"funciones del método" implementables en los sistemas de
ordenadores. Los técnicos especializados en el arte deberán entender
fácilmente que el código de ordenador que define estas funciones
podrá ser suministrado a un ordenador de muchas formas; incluyendo,
aunque sin limitación: (a) información permanentemente almacenada en
medios de almacenamiento no grabables (por ejemplo, dispositivos de
memoria de solo lectura dentro de un ordenador o bien discos
CD-ROM leíbles por una unidad de E/S de ordenador);
(b) información almacenada en forma alterable en medios de
almacenamiento grabables (por ejemplo, discos flexibles y unidades
de disco duro); o bien (c) información transportada a un ordenador a
través de medios de comunicaciones tales como redes telefónicas o
bien otras redes de comunicaciones. Se comprenderá por tanto que
tales medios al transportar dicha información, representan
realizaciones alternativas de la presente invención.
Claims (23)
1. Un método para efectuar el seguimiento de un
par de blancos que se aproximan entre sí, que comprende las etapas
de:
(a) obtener (80) las coordenadas
(X_{1}(t), Y_{1}(t), X_{2}(t),
Y_{2}(t)) de una pluralidad de blancos (T_{1},
T_{2});
(b) seleccionar (82) dos blancos a partir de una
pluralidad de blancos como el primer par de blancos cuando se
encuentren dentro de una distancia de umbral predeterminada entre
sí; caracterizado porque:
(c) se calcula (84) una trayectoria de vuelo
compuesta (X_{m}(t), Y_{m}(t)) a partir de las
coordenadas del par de blancos;
(d) se calcula (86) un valor de polaridad para
cada blanco del par de blancos que indican cual es el lado de la
trayectoria de vuelo compuesta en el que está situado el blanco;
y
(e) se utiliza (96) la trayectoria de vuelo
compuesta y el valor de polaridad para correlacionar los blancos con
sus trayectorias.
2. El método de la reivindicación 1, que
comprende además las etapas de:
(f) determinar (90) si el par de blancos es un
nuevo par de blancos;
(g) en respuesta al par de blancos que sea un
nuevo par de blancos, ejecutar (92) un procesamiento del nuevo par
de blancos incluyendo la etapa de inicializar (102) un nuevo
registro en una tabla de blancos; y
(h) en respuesta al par de blancos que no sea un
nuevo par de blancos, ejecutar (96) el procesamiento de pares de
blancos establecido, incluyendo la etapa de analizar (118, 120) una
tabla de decisión para determinar si uno de los blancos en el par de
blancos se encuentra en una zona de cruce y si tiene que ejecutarse
un procesamiento de deslizamiento balístico ambiguo.
3. El método de la reivindicación 1 que comprende
además las etapas de:
(f) seleccionar un nuevo par de blancos a partir
de la pluralidad de blancos;
(g) repetir las etapas (c)-(e) para el siguiente
par de blancos; y
(h) repetir las etapas (f) y (g) para una
pluralidad de pares de blancos distintos.
4. El método de la reivindicación 1 que comprende
además la etapas de:
(f) seleccionar un par de blancos siguiente a
partir de la pluralidad de blancos; y
(g) repetir las etapas (c)-(e) para una
pluralidad de pares de blancos distintos.
5. El método de la reivindicación 1, en el que la
etapa de calcular la trayectoria de vuelo compuesta incluye las
etapas de:
(c1) sumar una primera coordenada de la
trayectoria de vuelo de un primer blanco a una primera coordenada
de la trayectoria de vuelo de un segundo blanco para proporcionar
una primera suma de coordenadas;
(c2) dividir la primera suma de coordenadas por
un valor predeterminado para proporcionar un primer valor
compuesto;
(c3) sumar una segunda coordenada de una
trayectoria de vuelo del primer blanco a una segunda coordenada de
la trayectoria de vuelo del segundo blanco, para proporcionar una
segunda suma de coordenadas; y
(c4) dividir la segunda suma de coordenadas por
un valor predeterminado para proporcionar un segundo valor
compuesto.
6. El método de la reivindicación 5, en el que la
etapa de calcular un valor de polaridad para el par de blancos
incluye las etapas de:
(d1) restar una primera coordenada de la
trayectoria de vuelo de un primer blanco del valor de la primera
coordenada compuesta para proporcionar un primer valor de polaridad;
y
(d2) restar una segunda coordenada de la
trayectoria de vuelo del primer blanco del valor de la primera
coordenada compuesta para proporcionar un segundo valor de
polaridad.
7. El método de la reivindicación 2, en el que la
etapa de ejecutar un procesamiento del nuevo par de blancos incluye
las etapas de:
(g1) configurar (100) los valores iniciales de la
polaridad x, y;
(g2) generar (102) un nuevo registro de la tabla
de pares;
(g3) enlazar (104) el nuevo registro de la tabla
de pares con una lista de enlaces de la tabla de pares;
(g4) relacionar (106) el registro de la tabla de
pares con una primera y segunda entradas de la tabla de trayectorias
correspondientes a las entradas de la tabla de trayectorias para los
blancos en el par de blancos;
(g5) inicializar (110) una primera y segunda
banderas de separación; y
(g6) inicializar (112) un contador de terminación
del deslizamiento balístico ambiguo.
8. El método de la reivindicación 2, en el que la
etapa de ejecución del procesamiento de pares de blancos
establecidos incluye las etapas de:
(h1) recuperar (114) el primero y segundo valores
de polaridad, el primer y segundo valores de separación y un
contador de terminación del deslizamiento balístico ambiguo;
(h2) actualizar (116) el valor de una primera y
segunda banderas de separación;
(h3) analizar (118) una componente x de la tabla
de decisión y configurar un indicador de componentes de la tabla de
decisión para un valor apropiado;
(h4) analizar (120) una componente y de la tabla
de decisión, y configurar el indicador de componentes de la tabla de
decisión para un valor apropiado;
(h5) determinar (124) si está indicado un
deslizamiento balístico ambiguo;
(h6) en respuesta a la indicación del
deslizamiento balístico ambiguo, ejecutar (126) un procesamiento de
deslizamiento balístico ambiguo; y
(h7) en respuesta a la no indicación de un
deslizamiento balístico ambiguo, determinar (128) si debe terminarse
el deslizamiento balístico ambiguo.
9. El método de la reivindicación 1, en el que
posteriormente a la etapa (b) el método comprende la etapa de
determinar si tiene que calcularse una trayectoria de vuelo
compuesta para el par de blancos seleccionado
\hbox{en la etapa
(b).} 10. El método de la reivindicación 9, en el que
la etapa de determinación de si tiene que calcularse la trayectoria
de vuelo compuesta, comprende las etapas de:
calcular un valor de separación (Dx, Dy) entre el
par de blancos; y
comparar el valor de separación (Dx, Dy) con un
valor de umbral predeterminado (THx, THy).
11. El método de la reivindicación 10, en el que
la etapa de calcular un valor de separación incluye las etapas
de:
calcular un primer valor de separación (Dx)
correspondiente a una separación x entre el par de blancos;
calcular un segundo valor de separación (Dy)
correspondiente a una separación y entre el par de blancos;
comparar el primer valor de separación (Dx) con
un primer valor de umbral predeterminado (THx); y
comparar el segundo valor de separación (Dy) con
un segundo valor de umbral de separación predeterminado (THy).
12. El método de la reivindicación 1 que
comprende además las etapas de:
en respuesta a cada uno de los mencionados
primero y segundo valores de separación que sean menores que sus
respectivos primero y segundo valores de umbral predeterminados,
indicar que la trayectoria de vuelo compuesta no deberá ser
calculada para el par de blancos.
13. Un aparato para el seguimiento de un par de
blancos que se aproximan entre sí, que comprende:
(a) medios para obtener las coordenadas de una
pluralidad de blancos;
(b) medios para seleccionar dos blancos a partir
de la pluralidad de blancos como un primer par de blancos, cuando se
encuentren dentro de una distancia de umbral predeterminada entre
sí; caracterizado porque:
(c) tiene medios para calcular una trayectoria de
vuelo compuesta a partir de las coordenadas del par de blancos;
(d) tiene medios para calcular un valor de
polaridad para cada blanco del par de blancos indicando el lado de
la trayectoria de vuelo compuesta en donde está situado el blanco;
y
(e) tiene medios para utilizar la trayectoria de
vuelo compuesta y el valor de polaridad para correlacionar los
blancos con sus trayectorias.
14. El aparato de la reivindicación 13, que
comprende:
(f) medios para determinar si el par de blancos
es un nuevo par de blancos;
(g) medios sensibles al par de blancos que se
considera como un nuevo par de blancos, para ejecutar el
procesamiento del nuevo par de blancos, incluyendo la etapa de
inicialización de un nuevo registro en una tabla de pares; y
(h) medios sensibles al par de blancos que no se
considere como un nuevo par de blancos, para ejecutar el
procesamiento del par de blancos establecido, incluyendo la etapa de
analizar una tabla de decisión para determinar si uno de los blancos
en el par de blancos se encuentra en una zona de cruce y si tiene
que ejecutarse un procesamiento del deslizamiento balístico
ambiguo.
15. El aparato de la reivindicación 14, que
comprende medios para seleccionar un par de blancos siguiente a
partir de la pluralidad de blancos.
16. El aparato de la reivindicación 15 en el que
los medios para calcular la trayectoria de vuelo compuesta
incluye:
(c1) medios para sumar una primera coordenada de
la trayectoria de vuelo de un primer blanco a la primera coordenada
de la trayectoria de vuelo de un segundo blanco para proporcionar
una primera suma de coordenadas;
(c2) medios para dividir la primera suma de
coordenadas por un valor predeterminado para proporcionar un primer
valor compuesto;
(c3) medios para sumar una segunda coordenada de
la trayectoria de vuelo del primer blanco con una segunda coordenada
de la trayectoria de vuelo del segundo blanco para proporcionar una
segunda suma de coordenadas; y
(c4) medios para dividir la segunda suma de
coordenadas por un valor predeterminado para proporcionar un segundo
valor compuesto.
17. El aparato de la reivindicación 16, en el que
los medios para calcular un valor de polaridad del par de blancos
incluye:
(d1) medios para restar una primera coordenada de
la trayectoria de vuelo de un primer blanco del primer valor de la
coordenada compuesta para proporcionar un primer valor de polaridad;
y
(d2) medios para restar una segunda coordenada de
la trayectoria de vuelo del primer blanco del primer valor de
coordenada compuesta para proporcionar un segundo valor de
polaridad.
18. El aparato de la reivindicación 17, en el que
los mencionados medios para ejecutar el procesamiento del nuevo par
de blancos incluye:
medios para inicializar los valores de polaridad
x, y;
medios para generar un nuevo registro de la tabla
de pares;
medios para enlazar el nuevo registro de la tabla
de pares en una lista de enlace de la tabla de pares;
medios para relacionar el registro de la tabla de
pares con una primera y segunda entradas de la tabla de pares;
medios para inicializar una primera y segunda
banderas de separación; y
medios para inicializar un contador de
terminación del deslizamiento balístico ambiguo.
19. El aparato de la reivindicación 18, en el que
los medios para ejecutar el procesamiento del par de blancos
establecido incluye:
medios para recuperar el primero y segundo
valores de polaridad, el primer y segundo valores de separación y
un contador de terminación de deslizamiento balístico ambiguo desde
el dispositivo de almacenamiento;
medios para actualizar el valor de la primera y
segunda banderas de separación;
medios para analizar la componente x de la tabla
de decisión y configurar un indicador de componentes de la tabla de
decisión para un valor apropiado;
medios para analizar una componente y de la tabla
de decisión y configurar el indicador del componente de la tabla de
decisión para un valor apropiado;
medios para determinar si está indicado el
deslizamiento balístico ambiguo;
medios sensibles a los mencionados medios para
determinar si está indicado el deslizamiento balístico ambiguo, para
ejecutar el procesamiento de deslizamiento balístico ambiguo en
respuesta al deslizamiento balístico ambiguo que esté indicado, y
para actualizar un blanco en un instante apropiado mediante la
correlación del blanco con el registro correspondiente en la tabla
de pares, en respuesta al deslizamiento balístico ambiguo no esté
indicado por los mencionados medios para determinar si está indicado
el deslizamiento balístico ambiguo.
20. El aparato de la reivindicación 19 que
comprende además medios para determinar si tiene que ser calculada
una trayectoria de vuelo compuesta para el par de blancos
seleccionados por los mencionados medios para seleccionar un par de
blancos.
21. El aparato de la reivindicación 20, en el que
los medios para determinar si tiene que ser calculada la trayectoria
de vuelo compuesta comprenden:
medios para calcular un valor de separación (Dx,
Dy) entre el par de blancos; y
un primer comparador para comparar el valor de
separación (Dx, Dy) con un valor de umbral predeterminado (THx,
THy).
22. El aparato de la reivindicación 21, en el que
los mencionados medios para calcular un valor de separación
incluyen:
medios para calcular un primer valor de
separación (Dx) correspondiente a una separación x entre el par de
blancos;
medios para calcular un segundo valor de
separación (Dy) correspondiente a una separación y entre el par de
blancos;
medios para comparar el primer valor de
separación (Dx) con un primer valor de umbral predeterminado (THx);
y
medios para comparar el segundo valor de
separación (Dy) con un segundo valor de umbral predeterminado
(THy).
23. El aparato de la reivindicación 22 que
comprende además medios para indicar que la trayectoria de vuelo
compuesta no deberá ser calculada para el par de blancos, en
respuesta a cada uno de los mencionados primero y segundo valores de
separación que son inferiores a sus respectivos primer y segundo
valores de umbral predeterminados.
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