ES2885839T3 - Dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento - Google Patents

Dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento Download PDF

Info

Publication number
ES2885839T3
ES2885839T3 ES18180664T ES18180664T ES2885839T3 ES 2885839 T3 ES2885839 T3 ES 2885839T3 ES 18180664 T ES18180664 T ES 18180664T ES 18180664 T ES18180664 T ES 18180664T ES 2885839 T3 ES2885839 T3 ES 2885839T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
response
signal
distances
checking
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18180664T
Other languages
English (en)
Inventor
Winfried Lohmiller
Cristiano Bianchi
Simon Burns
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Airbus Defence and Space GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence and Space GmbH filed Critical Airbus Defence and Space GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2885839T3 publication Critical patent/ES2885839T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • G01S13/935—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft for terrain-avoidance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/50—Navigation or guidance aids
    • G08G5/54—Navigation or guidance aids for approach or landing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G01S13/913—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control for landing purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/021—Calibration, monitoring or correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/50—Navigation or guidance aids
    • G08G5/51—Navigation or guidance aids for control when on the ground, e.g. taxiing or rolling
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/50—Navigation or guidance aids
    • G08G5/52—Navigation or guidance aids for take-off
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/50—Navigation or guidance aids
    • G08G5/55—Navigation or guidance aids for a single aircraft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9329—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles cooperating with reflectors or transponders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Un dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento de una aeronave, en donde el dispositivo (2) comprende - un dispositivo (20) de transmisión, - un dispositivo (21) de recepción, - una unidad (22) de medición del tiempo, - un módulo (23) de determinación de distancia y - un módulo (24) de comprobación; en donde el dispositivo (20) de transmisión emite al menos una señal (6, 6'); en donde el dispositivo (21) de recepción recibe al menos cuatro señales (7, 7') de respuesta de al menos cuatro elementos (5) de respuesta diferentes, en donde un elemento (5) de respuesta recibe la al menos una señal (6, 6') y al recibir la al menos una señal (6, 6') emite una señal (7, 7') de respuesta; en donde la unidad (22) de medición del tiempo determina, para cada señal (7, 7') de respuesta recibida, un tiempo de retardo total desde un tiempo de transmisión de la señal (6, 6') y un tiempo de recepción de la señal (7, 7') de respuesta respectiva, en donde el módulo (23) de determinación de distancia determina una distancia al respectivo elemento (5) de respuesta en base a cada tiempo de retardo total, y en donde el módulo (24) de comprobación realiza una comprobación de coherencia de una determinación de una posición basada en distancias a los al menos cuatro elementos (5) de respuesta diferentes, caracterizado por que el módulo (24) de comprobación realiza la comprobación de coherencia con una determinación del número N de todas las distancias y la determinación de una posición por medio de una posición de integridad de una pluralidad de, preferiblemente todas, las posiciones basadas en N-1 distancias, ignorando la N- ésima distancia.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento
La invención se refiere a un dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento de una aeronave. En aviación, las posiciones se determinan con herramientas para garantizar una navegación segura. La posición se puede determinar de muchas formas. Así, entre otros, se conocen sistemas basados en satélites (p. ej., GPS o GLONASS) o sistemas terrestres, por ejemplo, por el documento WO 2014/011264 A2). Si no se pueden detectar puntos de referencia en la tierra o detectar desde el espacio aéreo, la aeronave en cuestión depende de obtener una posición lo más precisa posible a partir de dichos sistemas. Las señales propensas a errores pueden falsificar el posicionamiento y provocar errores de navegación.
Se conoce por el documento EP 2402785 B1 para que los sistemas basados en satélites utilicen, por ejemplo, los denominados algoritmos RAIM (Monitorización de Integridad de Receptores Autónomos), que pueden detectar señales erróneas de sistemas basados en satélites e identificar sus transmisores. Las señales de tiempo transmitidas por los satélites a un receptor en tierra o en el aire sobre la tierra se evalúan mediante métodos estadísticos entre sí para comprobar su coherencia de esta manera.
Según el documento US 5,483,241 A se coloca un radar de ondas milimétricas en una aeronave y varios objetivos de radar se colocan cerca de una pista. Los objetivos son objetos discretos, cada uno de los cuales tiene una sección transversal de radar relativamente localizada, una firma única o un intervalo de alcance único, y una posición que se conoce con precisión. Los objetivos deben distribuirse a lo largo de la pista. Se prefieren los reflectores de esquina de radar y los repetidores activos o pasivos. Las ubicaciones de los objetivos del radar con respecto a la pista se pueden transmitir a la aeronave o se pueden almacenar a bordo. Los requisitos de memoria a bordo se pueden reducir al exigir a todos los aeropuertos que seleccionen uno de los pocos patrones de ubicación de objetivos estándar, o incluso solo uno. Los objetivos son económicos, al igual que los radares cuyo único requisito de precisión está en el alcance y no el azimut o los ángulos de elevación. El alcance de al menos tres objetivos en el campo de visión del radar es todo lo que se requiere para que un ordenador a bordo determine la ubicación de la aeronave. Se puede proporcionar al piloto una imagen generada por radar del perímetro de la pista, preferiblemente en una pantalla de visualización frontal, con los peligros superpuestos en sus posiciones relativas adecuadas. Los bordes de la pista no necesitan proporcionar ningún contraste de radar.
Para los sistemas terrestres que dependen de que el vehículo aéreo emita una señal que es respondida por receptores terrestres, y en función de qué distancias a los receptores se calculan, hoy en día no se detectan señales defectuosas ni se identifican sus transmisores.
Por tanto, el objeto de la invención es proporcionar un aparato y un método con los que se puedan detectar valores de distancia erróneos en sistemas de posicionamiento terrestres.
El objeto se resuelve mediante las características de las reivindicaciones independientes. Los desarrollos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente descripción.
La invención se refiere a un dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento, el dispositivo que tiene un dispositivo de transmisión, un dispositivo de recepción, una unidad de medición del tiempo, un módulo de determinación de distancia y un módulo de comprobación; en donde el dispositivo de transmisión transmite al menos una señal; en donde el dispositivo de recepción recibe al menos cuatro señales de respuesta de al menos cuatro elementos de respuesta diferentes, en donde un elemento de respuesta recibe la al menos una señal y transmite una señal de respuesta al recibir la al menos una señal; en donde la unidad de medición del tiempo determina, para cada señal de respuesta recibida, un tiempo de retardo total desde un tiempo de transmisión de la señal y un tiempo de recepción de la señal de respuesta respectiva, el módulo de determinación de distancia que determina una distancia al elemento de respuesta respectivo en base a cada total tiempo de retardo, y en donde el módulo de comprobación realiza una comprobación de coherencia de un posicionamiento basado en distancias a los al menos cuatro elementos de respuesta diferentes.
La invención proporciona, por medio del dispositivo de transmisión y el dispositivo de recepción, cuatro señales de respuesta diferentes de elementos de respuesta terrestres para determinar a partir de los intervalos de tiempo entre la transmisión de la señal con el dispositivo de transmisión y la recepción de las cuatro señales de respuesta, la distancia respectiva a los elementos de respuesta. Esto se hace por medio de la unidad de medición del tiempo y el módulo de determinación de distancia, en donde la velocidad de las señales y las señales de respuesta y el tiempo entre la recepción de la señal del elemento de respuesta y la transmisión de la señal de respuesta del elemento de respuesta es conocida. Para señales electromagnéticas y señales de respuesta, p. ej. señales de radar, la velocidad es la velocidad de la luz en el aire. El módulo de comprobación ahora determina una posición basada en al menos cuatro distancias. Dado que sólo se requieren tres distancias a tres puntos diferentes para un posicionamiento en un espacio tridimensional, se puede comprobar mediante la cuarta distancia y, por tanto, redundante, si el posicionamiento es coherente. Utiliza medidas de distancia redundantes para comprobar la coherencia de todas las medidas de distancia. Por primera vez, esto permite llevar a cabo una comprobación de coherencia para sistemas de posicionamiento terrestres, que detecta la presencia de valores de distancia incorrectos en sistemas de posicionamiento terrestres. El módulo de comprobación realiza ventajosamente la comprobación de coherencia basándose en distancias a al menos cinco elementos de respuesta diferentes. Con al menos cinco distancias diferentes, es posible identificar un elemento de respuesta defectuoso o una distancia defectuosa y, por lo tanto, no considerarlo. Por lo tanto, para un valor de distancia defectuoso, coinciden al menos dos posiciones determinadas que se basan en al menos tres de los cinco valores de distancia. Por tanto, la comprobación de coherencia puede mejorarse hasta tal punto que se identifiquen señales de respuesta erróneas y no se consideren al determinar la posición. Por tanto, la precisión del posicionamiento puede mejorarse con un sistema de posicionamiento terrestre. Ventajosamente, el módulo de comprobación realiza la comprobación de coherencia determinando una posición basada en todas las distancias y comprobando cada distancia.
Utilizando todas las distancias en la determinación de la posición, primero se determina una posición única, que se desvía solo ligeramente de la posición real en presencia de una señal de respuesta defectuosa. A continuación, se puede realizar una comprobación de cada señal de respuesta individual para comprobar la coherencia de las distancias individuales con respecto a la posición particular.
Además, según la invención, el módulo de comprobación realiza la comprobación de coherencia con una determinación del número N de todas las distancias y la determinación de una posición por medio de una posición de integridad de una pluralidad de, preferiblemente de todas, las posiciones basadas en N-1 distancias, ignorando la N-ésima distancia.
En este caso, todas las distancias menos una se utilizan para un primer posicionamiento. En la segunda determinación de una posición, se omite otra distancia. El posicionamiento se repite para todas las distancias. Cada posición determinada está sujeta a una cierta inexactitud, de modo que ningún punto espacial, sino más bien un pequeño volumen de espacio, es una salida de posición. Si todas las posiciones coinciden, ningún elemento de respuesta es defectuoso. Si las posiciones se desvían entre sí, al menos uno de los elementos de respuesta utilizados para el posicionamiento es defectuoso. Dado que inicialmente no se identifica cuál de los elementos de respuesta es defectuoso, se determina una posición de integridad a partir de la unión de los volúmenes espaciales de todas las posiciones determinadas, ya que al menos una de las posiciones determinadas debe ser correcta. Combinando el valor de posición correcta no identificable con los valores de posición incorrecta no identificable, se logra al menos una alta integridad en la determinación de la posición de integridad, ya que la posición de integridad se superpone a la posición correcta.
Es conveniente que el módulo de comprobación tenga un elemento de filtro de tiempo, preferiblemente un banco de filtros de Kalman, que realice un filtrado temporal en la determinación de un tiempo de retardo total.
Esto aumenta la precisión de las mediciones de los intervalos de tiempo entre la transmisión de la señal por el dispositivo de transmisión y la recepción de las señales de respuesta por el dispositivo de recepción.
Ventajosamente, el dispositivo de transmisión transmite al menos dos señales, en donde una de las al menos dos señales es una señal de salida de radar de altitud, y en donde el dispositivo de recepción recibe al menos una señal de entrada de radar de altitud como una de las cuatro señales de respuesta.
Con el uso de la señal de salida del radar de altitud y la señal de entrada del radar de altitud, la medición de altitud puede usarse adicionalmente para la comprobación de coherencia, ya que la medición de altitud también proporciona una medición de distancia. El elemento de respuesta en la medición de la señal del radar de altitud es el suelo mismo, que devuelve una señal reflejada como señal de respuesta en respuesta a una señal entrante del dispositivo de transmisión.
La invención se refiere además a un sistema para comprobar la coherencia de un posicionamiento, en donde el sistema tiene al menos cuatro elementos de respuesta, una aeronave y al menos un dispositivo según la descripción anterior, en donde los al menos cuatro elementos de respuesta emiten una señal de respuesta. después de recibir una señal del dispositivo, y en donde el dispositivo está conectado a la aeronave.
Con el sistema, la posición de las aeronaves que realizan su posicionamiento utilizando sistemas terrestres, en cuyo caso los sistemas terrestres son los elementos de respuesta, se puede calcular con precisión y se puede comprobar la coherencia de las distancias medidas a los elementos de respuesta. Esto aumenta la seguridad de la aeronave, ya que un posicionamiento preciso permite una navegación más precisa.
Ventajosamente, los al menos cuatro elementos de respuesta están diseñados como reflector, baliza, repetidor o transpondedor.
Ventajosamente, el sistema tiene una plataforma, preferiblemente flotante, en donde los al menos cuatro elementos de respuesta están conectados a la plataforma.
Las posiciones de los elementos de respuesta que están sobre una plataforma flotante cambian continuamente debido a las olas. Además, un movimiento de la plataforma flotante puede cambiar la posición de los elementos de respuesta. Mediante la invención, también se puede determinar una posición exacta con elementos de respuesta que están sujetos a fluctuaciones de posición. La comprobación de coherencia puede determinar además la posición exacta de la aeronave de modo que la posición relativa de la aeronave a la plataforma flotante p. ej., puede determinarse con mucha precisión durante una maniobra de aterrizaje.
Además, la invención se refiere a un método para comprobar la coherencia de un posicionamiento con los etapas: a) transmitir una señal con un dispositivo de transmisión; b) recibir al menos cuatro señales de respuesta de al menos cuatro elementos de respuesta diferentes por medio de un dispositivo de recepción, en donde un elemento de respuesta recibe la señal y emite una señal de respuesta al recibir la señal; c) determinar un tiempo de retardo total para cada señal de respuesta recibida desde un tiempo de transmisión de la señal y un tiempo de recepción de la señal de respuesta respectiva con una unidad de medición de tiempo; d) determinar una distancia basada en cada tiempo de retardo total al elemento de respuesta respectivo con un módulo de determinación de distancia, y e) comprobar la coherencia de las distancias con una comprobación de coherencia mediante la determinación de una posición basada en distancias a al menos cuatro elementos de respuesta diferentes con un módulo de comprobación, y comprobar la comprobación de coherencia determinando el número N de todas las distancias y determinando una posición por medio de una posición de integridad de una pluralidad de, preferiblemente todas, las posiciones basadas en distancias N-1, ignorando la N-ésima distancia.
Ventajosamente, el método se utiliza en una maniobra de aterrizaje, o una maniobra de despegue, o en el rodaje de una aeronave.
Precisamente en las maniobras de aterrizaje o despegue de una aeronave, un posicionamiento preciso es ventajoso para evitar colisiones con objetos ubicados cerca del suelo u objetos que sobresalen del suelo.
A continuación, se describirá la invención mediante un ejemplo de realización utilizando el dibujo adjunto.
La FIG. 1 muestra un dibujo esquemático de un sistema para comprobar la coherencia de un posicionamiento; La FIG. 2 muestra un dibujo esquemático de un dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento; y La FIG, 3 muestra un diagrama de flujo esquemático de un método para comprobar la coherencia de un posicionamiento.
El sistema para comprobar la coherencia de un posicionamiento se denomina en su totalidad mediante el número de referencia 1, en lo sucesivo, como se muestra en la FIG. 1.
El sistema 1 comprende una aeronave 3 en la que un dispositivo 2 para comprobar la coherencia de un posicionamiento está dispuesto y conectado a la aeronave 3. Además, el sistema 1 comprende elementos 5 de respuesta montados en una plataforma 4.
La FIG. 1 muestra una maniobra de aterrizaje de la aeronave 3. El dispositivo 2 emite una señal 6. La señal 6 es recibida por los elementos 5 de respuesta. Los elementos 5 de respuesta envían entonces señales 7 de respuesta. Estas señales 7 de respuesta pueden ser recibidas por el dispositivo 2.
El dispositivo 2 se describe con más detalle en la FIG 2. El dispositivo 2 comprende un dispositivo 20 de transmisión, un dispositivo 21 de recepción, una unidad 22 de medición de tiempo, un módulo 23 de determinación de distancia, un módulo 24 de comprobación y una unidad 25 de filtro.
El dispositivo 20 de transmisión transmite al menos una señal 6. El dispositivo 20 de transmisión puede constar de varios elementos que pueden enviar señales. En este caso, el dispositivo 20 de transmisión también puede emitir una señal 6', que puede ser una señal de salida de radar de altitud.
Las señales 6 son recibidas por los elementos 5 de respuesta. Los elementos 5 de respuesta están configurados para emitir una señal 7 de respuesta cuando reciben una señal 6. En este caso, el elemento 7 de respuesta puede ser un reflector y la señal 7 de respuesta puede ser una señal reflejada Alternativa o adicionalmente, la señal 7 de respuesta puede ser una señal separada de un elemento 5 de respuesta, p. ej. una baliza, un transpondedor o un repetidor, siendo la señal emitida por el elemento 5 de respuesta en respuesta a la recepción de la señal 6.
En el caso de la señal 6', que puede ser una señal de salida de radar de altitud, la señal de salida de radar de altitud se refleja desde la superficie de la tierra. En este caso, la superficie de la tierra es el elemento 5 de respuesta y la señal reflejada por la superficie de la tierra es la señal 7’ de respuesta o la señal de entrada del radar de altitud. El dispositivo 21 de recepción recibe las señales 7, 7’ de respuesta. En este caso, el dispositivo 21 de recepción recibe al menos cuatro señales 7, 7’ de respuesta. El dispositivo 21 de recepción recibe así un número redundante de señales 5 de respuesta para un posicionamiento tridimensional. El dispositivo 21 de recepción también puede constar de una pluralidad de componentes, cada uno de los cuales puede recibir señales por sí mismo. Por tanto, una parte del dispositivo 21 de recepción puede configurarse para recibir únicamente señales de entrada de radar de altitud.
La unidad 22 de medición de tiempo determina la duración entre la transmisión de la señal 6 o 6' y la recepción de una señal 7 o 7' de respuesta.
En este caso, la unidad 22 de medición del tiempo también puede determinar la duración entre la transmisión de la señal de salida del radar de altitud y la recepción de la señal de entrada del radar de altitud.
El módulo 23 de determinación de distancia determina la distancia entre el respectivo elemento 5 de respuesta y el dispositivo 2 usando las duraciones medidas. Aquí, el módulo 23 de determinación de distancia usa la velocidad de la luz para calcular la distancia a partir del tiempo medido recorrido por la señal 6, 6' y la señal 7, 7' de respuesta, Además, el módulo 23 de determinación de distancia considera la duración que transcurre entre la recepción de la señal 6, 6' y la transmisión de la señal 7, 7’ de respuesta. Por tanto, el módulo 23 de determinación de distancia puede determinar la distancia del dispositivo 2 a un elemento 5 de respuesta.
El módulo 23 de determinación de distancia determina a partir de las al menos cuatro señales 7, 7’ de respuesta al menos cuatro distancias diferentes a diferentes elementos 5 de respuesta.
Con al menos cuatro distancias diferentes, el módulo 24 de comprobación determina la posición de la aeronave 3. Con las al menos cuatro distancias diferentes, el módulo 24 de comprobación puede comprobar la coherencia de las cuatro distancias hasta ahora que se puede determinar si uno de los cuatro elementos 5 de respuesta pertenecientes a las distancias eran defectuosos, es decir, si, p. ej., un elemento 5 de respuesta ha enviado una señal 7 de respuesta después de recibir la señal 6 con un retraso prolongado. En una transmisión retardada de una señal 7 de respuesta por un elemento 5 de respuesta, la duración entre la transmisión de la señal 6 y la recepción de la señal 7 de respuesta del respectivo elemento 5 de respuesta sería demasiado larga. Por lo tanto, el módulo de determinación de distancia determinaría que la distancia al elemento 5 de respuesta respectivo es demasiado grande. Con al menos cuatro señales 7, 7’ de respuesta, el módulo 24 de comprobación puede reconocer este hecho. Sin embargo, cuatro señales 7, 7’ de respuesta son insuficientes para identificar el elemento 5 de respuesta respectivo. Para ello, el módulo 24 de comprobación requiere al menos cinco distancias diferentes, de modo que el dispositivo 21 de recepción debe recibir al menos cinco señales 7, 7’ de respuesta a partir de cinco elementos 5 de respuesta diferentes. En este caso, una unidad 25 de filtro, que puede ser un banco de filtros Kalman, realiza un filtrado de tiempo en el módulo 24 de comprobación para mejorar la precisión de la medición de tiempo.
El módulo 24 de comprobación determina la posición basándose en todas las distancias a los elementos 5 de respuesta. Para comprobar la coherencia, se realiza una comprobación de cada distancia individual a un elemento 5 de respuesta, entonces.
En la invención, el módulo 24 de comprobación determina primero el número N de distancias disponibles a los elementos 5 de respuesta. A continuación, el módulo 24 de comprobación determina una posición a partir de N-1 distancias, ignorando la N-ésima distancia. El módulo 24 de comprobación repite esto, en donde cada distancia se ignora en una de las repeticiones. Si todas las distancias se han determinado correctamente, todas las posiciones determinadas serán idénticas. Si una de las distancias no es correcta, al menos una de las posiciones determinadas es correcta. Sin embargo, no se sabe cuál es la posición correcta. Por lo tanto, se determina una posición de integridad a partir de todas las N posiciones determinadas, en donde la posición de integridad representa un área de superposición de las posiciones que consisten en volúmenes espaciales. Esta posición de integridad también incluye partes del volumen de la posición correcta y, por lo tanto, puede usarse para el posicionamiento.
La FIG. 3 muestra un método 100 para comprobar la coherencia de un posicionamiento basado en un diagrama de flujo esquemático.
En un primer paso a), se transmite una señal 101 con un dispositivo de transmisión. El dispositivo 20 de transmisión en este caso emite al menos una señal 6. El dispositivo 20 de transmisión puede constar de varios elementos que pueden enviar señales. En este caso, el dispositivo 20 de transmisión también puede emitir una señal 6', que puede ser una señal de salida de radar de altitud.
Los elementos 5 de respuesta reciben las señales 6. Los elementos 5 de respuesta están configurados para emitir una señal 7 de respuesta cuando reciben una señal 6. En este caso, el elemento 5 de respuesta puede ser un reflector y la señal 7 de respuesta también puede ser un reflector. señal. Alternativa o adicionalmente, la señal 7 de respuesta puede ser una señal separada de una baliza, un transpondedor o un repetidor como elemento 5 de respuesta, que es emitida por el elemento 5 de respuesta en respuesta a la recepción de la señal 6.
En el caso de la señal 6', que puede ser una señal de salida de radar de altitud, la señal de salida de radar de altitud se refleja desde la superficie de la tierra. En este caso, la superficie de la tierra es el elemento 5 de respuesta y la señal reflejada por la superficie de la tierra es la señal 7’ de respuesta o la señal de entrada del radar de altitud. En una segunda etapa b), se reciben al menos cuatro señales de respuesta de al menos cuatro elementos de respuesta diferentes por medio de un dispositivo 102 de recepción. El dispositivo 21 de recepción recibe las señales 7, 7’ de respuesta. En este caso, el dispositivo 21 de recepción recibe al menos cuatro señales 7, 7’ de respuesta. El dispositivo 21 de recepción recibe así un número redundante de señales 5 de respuesta para un posicionamiento tridimensional. El dispositivo 21 de recepción también puede constar de una pluralidad de componentes, cada uno de los cuales puede recibir señales por sí mismo. Por tanto, una parte del dispositivo 21 de recepción puede configurarse para recibir únicamente señales de entrada de radar de altitud.
En una tercer etapa c), se determina el retardo total para cada señal de respuesta recibida a partir de un tiempo de transmisión de la señal 6, 6' y un tiempo de recepción de la respectiva señal 7, 7’ de respuesta en la unidad de medición del tiempo. La unidad 22 de medición de tiempo determina la duración entre la transmisión de la señal 6 o 6' y la recepción de una señal 7 o 7' de respuesta.
En este caso, la unidad 22 de medición del tiempo también puede determinar la duración entre la transmisión de las señales de salida del radar de altitud y la recepción de las señales de entrada del radar de altitud.
En una cuarta etapa d), se determina una distancia 104 en base a los tiempos de retardo totales de las señales y señales de respuesta al elemento de respuesta respectivo por medio de un módulo 104 de determinación de distancia. El módulo 23 de determinación de distancia determina la distancia entre el elemento 5 de respuesta respectiva y el dispositivo 2 utilizando las duraciones medidas. El módulo 23 de determinación de distancia usa la velocidad de la luz para calcular la distancia desde el período medido recorrida por la señal 6, 6' y la señal 7, 7’ de respuesta. Además, el módulo 23 de determinación de distancia considera la duración que transcurre entre la recepción de la señal 6, 6' y la transmisión de la señal 7, 7’ de respuesta. Por tanto, el módulo 23 de determinación de distancia puede determinar la distancia del dispositivo 2 a un elemento 5 de respuesta.
El módulo 23 de determinación de distancia determina al menos cuatro distancias diferentes a diferentes elementos 5 de respuesta a partir de las al menos cuatro señales 7, 7’ de respuesta.
En una quinta etapa e), se comprueba la coherencia de las distancias con una comprobación de coherencia mediante un posicionamiento basado en las distancias a al menos cuatro elementos de respuesta diferentes mediante un módulo 105 de comprobación. Con las al menos cuatro distancias diferentes, el módulo 24 de comprobación determina la posición de la aeronave 3. Con las al menos cuatro distancias diferentes, el módulo 24 de comprobación puede comprobar la coherencia de las cuatro distancias hasta el momento que se puede determinar si uno de los cuatro elementos 5 de respuesta pertenecientes a las distancias era defectuoso, es decir, si p. ej. un elemento 5 de respuesta ha enviado una señal 7 de respuesta después de recibir la señal 6 con un retraso prolongado. En una transmisión retardada de una señal 7 de respuesta por un elemento 5 de respuesta, la duración entre la transmisión de la señal 6 y la recepción de la señal 7 de respuesta del respectivo elemento 5 de respuesta sería demasiado larga. Por lo tanto, el módulo de determinación de distancia determinaría que la distancia al elemento 5 de respuesta respectivo es demasiado grande. Con al menos cuatro señales 7, 7’ de respuesta, el módulo 24 de comprobación puede reconocer este hecho. Sin embargo, cuatro señales 7, 7’ de respuesta son insuficientes para identificar el elemento 5 de respuesta respectivo. Para ello, el módulo 24 de comprobación requiere al menos cinco distancias diferentes, de modo que el dispositivo 21 de recepción debe recibir al menos cinco señales 7, 7’ de respuesta a partir de cinco elementos 5 de respuesta diferentes. En este caso, una unidad 25 de filtro, que puede ser un banco de filtros Kalman, realiza un filtrado de tiempo en el módulo 24 de comprobación para mejorar la precisión de la medición de tiempo.
En una primera realización, el módulo 24 de comprobación determina la posición basándose en todas las distancias a los elementos 5 de respuesta. Para comprobar la coherencia, se realiza una comprobación de cada distancia individual a un elemento 5 de respuesta.
En una segunda alternativa o realización adicional, el módulo 24 de comprobación determina primero el número N de distancias disponibles a los elementos 5 de respuesta. Luego, el módulo 24 de comprobación determina una posición a partir de N-1 distancias, ignorando la N-ésima distancia. El módulo 24 de comprobación repite esto, en donde cada distancia se ignora en una de las repeticiones. Si todas las distancias se han determinado correctamente, todas las posiciones determinadas serán idénticas. Si una de las distancias no es correcta, al menos una de las posiciones determinadas es correcta. Sin embargo, no se sabe cuál es la posición correcta. Por lo tanto, se determina una posición de integridad a partir de todas las N posiciones determinadas, en donde la posición de integridad representa un área de superposición de las posiciones que consisten en volúmenes espaciales. Esta posición de integridad también incluye partes del volumen de la posición correcta y, por lo tanto, puede usarse para el posicionamiento.
El método 100 descrito anteriormente se usa preferiblemente en una maniobra de aterrizaje o despegue o en el rodaje de una aeronave. Esto permite garantizar que la aeronave pueda determinar su propia posición en relación con los elementos de respuesta incluso si los puntos de referencia no son visibles o no están.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento de una aeronave, en donde el dispositivo (2) comprende
- un dispositivo (20) de transmisión,
- un dispositivo (21) de recepción,
- una unidad (22) de medición del tiempo,
- un módulo (23) de determinación de distancia y
- un módulo (24) de comprobación;
en donde el dispositivo (20) de transmisión emite al menos una señal (6, 6');
en donde el dispositivo (21) de recepción recibe al menos cuatro señales (7, 7’) de respuesta de al menos cuatro elementos (5) de respuesta diferentes, en donde un elemento (5) de respuesta recibe la al menos una señal (6, 6') y al recibir la al menos una señal (6, 6') emite una señal (7, 7’) de respuesta;
en donde la unidad (22) de medición del tiempo determina, para cada señal (7, 7') de respuesta recibida, un tiempo de retardo total desde un tiempo de transmisión de la señal (6, 6') y un tiempo de recepción de la señal (7, 7') de respuesta respectiva,
en donde el módulo (23) de determinación de distancia determina una distancia al respectivo elemento (5) de respuesta en base a cada tiempo de retardo total, y
en donde el módulo (24) de comprobación realiza una comprobación de coherencia de una determinación de una posición basada en distancias a los al menos cuatro elementos (5) de respuesta diferentes,
caracterizado por que el módulo (24) de comprobación realiza la comprobación de coherencia con una determinación del número N de todas las distancias y la determinación de una posición por medio de una posición de integridad de una pluralidad de, preferiblemente todas, las posiciones basadas en N-1 distancias, ignorando la N-ésima distancia.
2. Un aparato según la reivindicación 1, en donde el módulo (24) de comprobación realiza la comprobación de coherencia basándose en distancias a al menos cinco elementos (5) de respuesta diferentes.
3. Un aparato según la reivindicación 1 o 2, en donde el módulo (24) de comprobación realiza la comprobación de coherencia mediante la determinación de una posición basada en todas las distancias y una comprobación de cada distancia.
4. Un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el módulo (24) de comprobación comprende un elemento (25) de filtro de tiempo, preferiblemente un banco de filtros de Kalman, que realiza un filtrado temporal para determinar un tiempo de tránsito total.
5. Un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el dispositivo de transmisión (20) de transmisión emite al menos dos señales (6, 6'), en donde una de las al menos dos señales (6, 6') es una señal (6') de salida de radar de altitud, y
en donde el dispositivo (21) recepción recibe al menos una señal (7') de entrada de radar de altitud como una de las cuatro señales (7, 7’) de respuesta.
6. Un sistema para comprobar la coherencia de un posicionamiento de una aeronave, en donde el sistema (1) comprende:
- al menos cuatro elementos (5) de respuesta de respuesta,
- una aeronave (3), y
- al menos un dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 1 a 5,
en donde los al menos cuatro elementos (5) de respuesta emiten una señal (7, 7’) de respuesta al recibir una señal (6, 6') del dispositivo, y
en donde el dispositivo (2) está conectado a la aeronave (3).
7. Un sistema según la reivindicación 6, en donde los al menos cuatro elementos (5) de respuesta están configurados para ser un reflector, una baliza, un repetidor o un transpondedor.
8. Un sistema según la reivindicación 6 o 7, en donde el sistema comprende una plataforma (4) preferiblemente flotante, estando los al menos cuatro elementos (5) de respuesta conectados a la plataforma (4).
9. Un método para comprobar la coherencia del posicionamiento de una aeronave con las etapas:
a) transmitir (101) una señal con un dispositivo de transmisión;
b) recibir (102) al menos cuatro señales de respuesta de al menos cuatro elementos de respuesta diferentes por medio de un dispositivo de recepción, en donde un elemento de respuesta recibe la señal y transmite una señal de respuesta al recibir la señal;
c) determinar (103) un tiempo de retardo total para cada señal de respuesta recibida a partir de un tiempo de transmisión de la señal y un tiempo de recepción de la señal de respuesta respectiva con una unidad de medición de tiempo,
d) determinar (104) una distancia basada en cada tiempo de retardo total al respectivo elemento de respuesta con un módulo de determinación de distancia, y
e) comprobar (105) la coherencia de las distancias con una comprobación de coherencia mediante la determinación de una posición basada en distancias a los al menos cuatro elementos de respuesta diferentes con un módulo de comprobación
caracterizado por comprobar la comprobación de coherencia determinando el número N de todas las distancias y determinando una posición mediante una posición de integridad de una pluralidad de, preferiblemente todas, las posiciones basadas en N-1 distancias, ignorando la N-ésima distancia.
10. El método de la reivindicación 9, en donde el método (100) se usa en una maniobra de aterrizaje o una maniobra de despegue o rodaje de una aeronave.
ES18180664T 2017-08-02 2018-06-29 Dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento Active ES2885839T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017117501.6A DE102017117501A1 (de) 2017-08-02 2017-08-02 Vorrichtung zum Prüfen der Konsistenz einer Positionsbestimmung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2885839T3 true ES2885839T3 (es) 2021-12-15

Family

ID=62837667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18180664T Active ES2885839T3 (es) 2017-08-02 2018-06-29 Dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11238746B2 (es)
EP (1) EP3438695B1 (es)
CN (1) CN109387838A (es)
DE (1) DE102017117501A1 (es)
ES (1) ES2885839T3 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023110932A1 (de) 2023-04-27 2024-10-31 Airbus Defence and Space GmbH Passive Positionsbestimmung unter Anwendung von korrrektur-basiertem Time-Difference-of-Arrival eines kollaborativen multistatischen Radars

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2948892A (en) * 1949-09-28 1960-08-09 Cutler Hammer Inc Precision indicating radar system
SU695586A3 (ru) * 1973-12-14 1979-10-30 Томсон-Цсф (Фирма) Система приборной аэронавигации
US4179695A (en) * 1978-10-02 1979-12-18 International Telephone And Telegraph Corporation System for identification of aircraft on airport surface pathways
US4283725A (en) * 1979-10-09 1981-08-11 Chisholm John P In-flight aircraft weather radar calibration
GB2073530B (en) * 1980-03-26 1984-07-25 Int Standard Electric Corp Secondary radar
US5241317A (en) * 1992-05-29 1993-08-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus for determining target elevation angle, altitude and range and the like in a monopulse radar system with reduced multipath errors
US5475393A (en) * 1993-10-04 1995-12-12 Heinzerling; Edward W. Precision landing system
US5483241A (en) * 1994-05-09 1996-01-09 Rockwell International Corporation Precision location of aircraft using ranging
US5630208A (en) * 1994-07-19 1997-05-13 Trimble Navigation Limited Adaptive multipath equalization
DE69721085T2 (de) * 1996-05-14 2004-04-22 Honeywell International Inc. Autonomes Landeführungssystem
FR2836554A1 (fr) * 2002-02-22 2003-08-29 Salaberry Bernard Lucien Ch De Dispositif de localisation pour systeme d'aeronef sans pilote
US6809679B2 (en) * 2002-09-05 2004-10-26 Massachusetts Institute Of Technology Surveillance system and method for aircraft approach and landing
RU2214943C1 (ru) * 2002-09-16 2003-10-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Способ посадки летательного аппарата
FR2861051B1 (fr) * 2003-10-17 2006-03-03 Thales Sa Procede de guidage d'un aeronef en phase d'approche et balise sol correspondante
US7409272B2 (en) * 2005-09-27 2008-08-05 Honeywell International Inc. Systems and methods for removing undesired signals in instrument landing systems
WO2007146587A2 (en) * 2006-06-15 2007-12-21 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Integrated multi-channel time-to-digital converter for time-of-flight pet
US8473638B2 (en) * 2008-05-02 2013-06-25 James Aweya Method and apparatus for time and frequency transfer in communication networks
FR2944128B1 (fr) * 2009-04-03 2016-01-29 Thales Sa Systeme et procede a l'appontage d'un aeronef
EP2548041B1 (en) * 2010-03-17 2016-07-27 Honeywell International Inc. Systems and methods for short baseline, low cost determination of airborne aircraft location
EP2402785B1 (en) 2010-06-23 2013-04-03 Astrium GmbH An improved RAIM algorithm
US8576113B1 (en) * 2010-09-15 2013-11-05 Rockwell Collins, Inc. Runway identification system and method
WO2012040157A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-29 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Flash detection and clutter rejection processor
US9046602B2 (en) * 2011-05-04 2015-06-02 Eido, Llc Range localization system
US9218741B2 (en) * 2012-04-06 2015-12-22 Saab-Sensis Corporation System and method for aircraft navigation based on diverse ranging algorithm using ADS-B messages and ground transceiver responses
US10114126B2 (en) * 2015-04-30 2018-10-30 Raytheon Company Sensor installation monitoring
FR3054357B1 (fr) * 2016-07-21 2022-08-12 Airbus Operations Sas Procede et dispositif de determination de la position d'un aeronef lors d'une approche en vue d'un atterrissage

Also Published As

Publication number Publication date
US20190043373A1 (en) 2019-02-07
CN109387838A (zh) 2019-02-26
US11238746B2 (en) 2022-02-01
DE102017117501A1 (de) 2019-02-07
EP3438695B1 (en) 2021-07-28
EP3438695A1 (en) 2019-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2400310T3 (es) Verificación de la validez de la información de posición de un vehículo
ES2704050T3 (es) Procedimiento de localización de un blanco y sistema radar multiestático de implementación de tal procedimiento
EP3379295A1 (en) Detecting false positioning signals based on surveillance signals
CN1216299C (zh) 有关目标定位的改进
US7508344B2 (en) Systems and methods for TDOA/FDOA location
Skrypnik Radio Navigation Systems for Airports and Airways
ES2967758T3 (es) Dispositivo, procedimiento y programa informático para procesar una señal de radio de voz
ES2915661T3 (es) Un sistema y un método para determinar la posición de una aeronave
CN102627149A (zh) 无源的鸟撞避免系统和方法
US11086026B2 (en) Navigation system, navigation method, and aircraft
KR20220123705A (ko) 항공기 착륙 유도 지원 시스템 및 이를 포함하는 항공기 착륙 통합 지원 시스템
RU2489325C2 (ru) Многопозиционная система посадки воздушных судов
ES2885839T3 (es) Dispositivo para comprobar la coherencia de un posicionamiento
RU2540982C1 (ru) Способ определения координат целей (варианты) и комплекс для его реализации (варианты)
RU2214943C1 (ru) Способ посадки летательного аппарата
US12375117B2 (en) Coordinate frame projection using multiple unique signals transmitted from a localized array of spatially distributed antennas
US10656262B2 (en) Airborne precision doppler velocity radar
US20180231632A1 (en) Multi-receiver geolocation using differential gps
RU2011133133A (ru) Способ летных проверок наземных средств радиотехнического обеспечения полетов и устройства для его применения
RU2019112208A (ru) Многопозиционная система посадки летательных аппаратов
RU2608183C1 (ru) Многопозиционная система посадки воздушных судов
US11789927B2 (en) Method for validating at least one predetermined position data stored in an aircraft database, associated computer program and device
RU113242U1 (ru) Многопозиционная система посадки воздушных судов "лэмз"
WO2007063537A1 (en) A method and system for locating an unknown emitter
Skrypnik Multiposition (multilateration) surveillance systems