ES2952860T3 - Vehículo de retransmisión para transmitir señales de posicionamiento a unidades móviles y procedimiento correspondiente - Google Patents

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Abstract

La invención describe una constelación de vehículos de retransmisión que comprende un receptor de señales de navegación y un transmisor de señales de posicionamiento a un área de servicio donde varios vehículos móviles maniobran, en donde la posición del vehículo de retransmisión se puede ajustar para optimizar una o más de una SNR. o un índice DOP de las señales de posicionamiento. En algunas realizaciones, la configuración óptima de la constelación de vehículos de retransmisión puede definirse además en función de los índices de prioridad asignados a los móviles. La invención es aplicable a vehículos terrestres o submarinos, respectivamente atendidos por vehículos de retransmisión aéreos o náuticos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Vehículo de retransmisión para transmitir señales de posicionamiento a unidades móviles y procedimiento correspondiente
Campo de la invención
La invención se refiere a vehículos para retransmitir señales de GNSS y a un procedimiento correspondiente. Más específicamente, las posiciones de los retransmisores de GNSS de la invención pueden adaptarse, posiblemente en tiempo real, para mejorar la calidad de las señales retransmitidas recibidas por un receptor de usuario final.
Antecedentes
El uso de receptores de navegación se vuelve cada vez más generalizado en la vida cotidiana. Es aún más común que la electrónica de a bordo de los automóviles, los teléfonos inteligentes y las tabletas incluyan receptores de navegación, y que las aplicaciones que se ejecutan en ellos capturen como entrada información sobre la posición y la trayectoria del usuario del terminal.
Los receptores de navegación se basan en señales de RF de banda L transmitidas por satélites de órbita terrestre media, que generalmente se incluyen en constelaciones que comprenden decenas de ellos para cubrir la mayor parte de la superficie de la tierra, como el GPS™ (Estados Unidos), Galileo™ (Europa), Glonass™ (Rusia) y Beidou™ (China). Estas constelaciones se designan bajo las siglas genéricas de GNSS (sistema de satélite de navegación global).
Las señales portadoras del GNSS se modulan mediante un código pseudoaleatorio y un mensaje de navegación que permite el cálculo de un pseudointervalo entre el receptor y un satélite específico. Con un mínimo de cuatro pseudointervalos, es posible calcular la posición, velocidad y tiempo (PVT) del receptor.
Las mediciones de PVT se ven afectadas por una serie de errores, algunos de los cuales son intrínsecos al principio de medición utilizado (por ejemplo, debido a la variación del retardo de propagación de las señales de RF a través de la atmósfera - ionosfera y troposfera, debido a variaciones en las órbitas de los satélites), intrínsecos al receptor y las imperfecciones del satélite (sesgos de reloj, por ejemplo), o intrínsecos a algunas configuraciones de los satélites a la vista en un momento en el tiempo (es decir, elevación de los satélites sobre el horizonte; baja dispersión de satélites visibles - alta dilución de precisión o DOP). Se pueden utilizar una serie de correcciones para mitigar estos errores, con el uso de técnicas de procesamiento específicas que solo están disponibles para ciertos tipos de receptores. Por ejemplo, los receptores bifrecuencia pueden mitigar los errores ionosféricos con una ganancia de precisión de unas pocas decenas de metros a unos pocos metros, e incluso mejor cuando se combinan con relojes y órbitas satelitales precisas que luego proporcionan posicionamiento de punto preciso (PPP), una precisión de algunas decenas de centímetros. Las soluciones de GPS diferencial y cinemática en tiempo real proporcionan una precisión similar a partir de la integración de información externa (posicionamiento relativo frente a una serie de estaciones de referencia fijas con posiciones conocidas).
Es más difícil mitigar de manera consistente y eficiente algunos errores que dependen de la posición del receptor, especialmente cuando esta posición está rodeada por una serie de objetos que reflejan y/o hace desvanecer las señales RF de navegación y/o enmascaran una serie de los satélites que deben estar en la línea de visión (LOS) en un momento en el tiempo. En tales condiciones, a menudo denominadas entornos de trayectos múltiples de GNSS, la precisión del cálculo del PVT puede ser bastante pobre, siendo iguales todas las demás causas de errores, tanto en el momento de adquirir una señal de GNSS como en el momento de seguir dicha señal.
En cañones urbanos (es decir, calles entre edificios altos), el trayecto múltiple no solo aumentará el error en la determinación del pseudointervalo de un satélite (error de intervalo equivalente del usuario o UERE), sino también la dilución (geométrica) de precisión (GDOP o DOP), porque el campo de visión de la antena será más estrecho, lo que limitará el aumento de precisión que puede resultar del uso de satélites adicionales.
La degradación en UERE se debe a las degradaciones de la señal del satélite específico que es adquirido o seguido por un bucle de seguimiento. El seguimiento de un satélite se basa en la maximización de una función de correlación entre la señal de código adquirida y una serie de réplicas locales generadas por el receptor de las señales de código que son específicas de cada satélite. Las funciones de correlación se corromperán por trayectos múltiples y es posible que el satélite no se adquiera correctamente o se pierda. Incluso si todavía se puede lograr el seguimiento de la señal, las deficiencias de la señal afectarán la forma de la función de correlación, degradando así la estimación del pseudointervalo y el UERE.
Una serie de técnicas de mitigación se basan en un aumento en el número de correladores para mejorar el rendimiento del receptor en un entorno perturbado. También se pueden agregar varias variantes de técnicas de procesamiento de señales, según la forma de onda de la señal portadora. Pueden mejorar la calidad de las mediciones de pseudodistancia de los satélites en el campo de visión (FOV) del receptor, pero no mejorarán el número de estos satélites a la vista ni la variación de sus elevaciones. Por lo tanto, incluso con el uso de receptores complejos y costosos, el DOP será deficiente en cualquier tipo de entorno donde se reduzca el FOV de los receptores.
La solicitud europea EP 2511658 A1 describe un sistema de medición geodésico que utiliza vehículos aéreos para proporcionar puntos de referencia. Sin embargo, esta solicitud no explica cómo posicionar los vehículos aéreos, en particular, con respecto a una pluralidad de unidades móviles posicionadas a distancia. La solicitud internacional w O 99/61933 no proporciona más explicaciones, ya que solo se considera una unidad móvil.
La solicitud de patente US 2015/0215955 A1 describe un sistema de posicionamiento en el que se asignan niveles de prioridad a dispositivos móviles, posiciones que espera un servidor para atribuir recursos de red (ancho de banda, capacidades de procesamiento).
La presente invención divulga una solución para superar los inconvenientes citados anteriormente.
Sumario de la invención
A tal efecto, la invención divulga un vehículo según la reivindicación 1 y un procedimiento de posicionamiento según la reivindicación 11. Implementaciones ventajosas se definen mediante las reivindicaciones dependientes.
La invención es lo suficientemente versátil como para ser implementada en diferentes tipos de vehículos de retransmisión, es decir, vehículos aéreos que retransmiten señales de posicionamiento a unidades móviles (del inglés, “rover”) en un área de servicio en superficie (peatones o vehículos) o vehículos náuticos que retransmiten señales de posicionamiento a buzos o vehículos submarinos.
También puede implementarse en una serie de arquitecturas de comunicación y/o procesamiento diferentes. En algunas formas de realización, la invención puede implementarse usando solo enlaces descendentes para transmitir las señales de posicionamiento desde los vehículos de retransmisión a las unidades móviles. En algunas de estas formas de realización, el posicionamiento de los vehículos de retransmisión se determina basándose en un a priori.
En algunas otras formas de realización, la invención puede implementarse usando enlaces descendentes/ascendentes simétricos entre los vehículos de retransmisión y las unidades móviles. Los enlaces descendentes pueden utilizar un medio de comunicación de RF, óptico o acústico. En algunas formas de realización submarinas, los enlaces ascendentes pueden utilizar un medio de comunicación por cable. Todavía en algunas otras formas de realización, los enlaces ascendentes pueden ser a una estación base o un único vehículo de retransmisión que retransmitirá la información recibida de las unidades móviles o procesada a los otros vehículos de retransmisión. En una serie de estas formas de realización, uno de los vehículos de retransmisión puede ser un vehículo de retransmisión maestro equipado con una capacidad de procesamiento para calcular todos o parte de los comandos de navegación que ejecutarán los otros vehículos de retransmisión para optimizar la DOP y/o la SNR (relación de señal a ruido) de toda la configuración. En una arquitectura de este tipo, los costes de la constelación de vehículos de retransmisión pueden reducirse significativamente. En estas formas de realización, es posible utilizar diferentes algoritmos para optimizar la DOP y/o la SNR de las señales de posicionamiento recibidas en las unidades móviles.
En algunas formas de realización, todas las unidades móviles son tratadas por igual en el procedimiento para optimizar la posición de los vehículos de retransmisión. En algunas otras formas de realización, se pueden otorgar privilegios a algunas de las unidades móviles.
Gracias a su versatilidad, la invención puede adaptarse a una serie de casos de uso. La invención se puede utilizar para proporcionar a los trabajadores de rescate en un área que ha sido destruida por un terremoto un posicionamiento preciso, incluso en un entorno difícil (incluso desde el punto de vista de la interferencia de RF). Se puede utilizar para guiar a buzos o unidades móviles submarinas no tripuladas en el curso de una operación de rescate o búsqueda submarina. También se puede utilizar para proporcionar servicios de posicionamiento en áreas urbanas difíciles, como cañones urbanos, especialmente cuando es obligatoria una alta integridad y/o alta precisión, por ejemplo, para guiar vehículos autónomos. Puede usarse para posicionar a personas o equipos debajo de copas o cerca de árboles o en varios entornos.
Breve descripción de los dibujos
La invención y sus ventajas se comprenderán mejor con la lectura de la siguiente descripción detallada de formas de realización particulares, dadas meramente a título de ejemplos no limitativos, realizándose esta descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 muestra una vista esquemática de una arquitectura funcional para implementar la invención en una serie de sus formas de realización;
- las figuras 2a y 2b muestran dos variantes de la arquitectura de la figura 1;
- las figuras 3a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ilustran una serie de variantes de enlaces de comunicación entre vehículos y unidades móviles en una serie de formas de realización de la invención;
- las figuras 4a y 4b ilustran una serie de variantes de una arquitectura simplificada de un vehículo de retransmisión para implementar la invención en una serie de sus formas de realización;
- las figuras 5a, 5b y 5c ilustran tres configuraciones de posicionamiento relativo de vehículos de retransmisión y unidades móviles en una serie de formas de realización de la invención;
- la figura 6 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento para definir los comandos de navegación de un vehículo de retransmisión en una serie de formas de realización de la invención;
- la figura 7 es una tabla de pérdidas de señal en una serie de formas de realización de un enlace de comunicación para implementar la invención;
- las figuras 8a y 8b son vistas gráficas que representan la dilución geométrica de precisión y su variación en una zona de responsabilidad de una serie de vehículos de retransmisión según la invención.
Descripción detallada
La figura 1 muestra una vista esquemática de una arquitectura funcional para implementar la invención en una serie de sus formas de realización.
En varias áreas, el posicionamiento de GNSS puede sufrir de una SNR baja, reflejos de múltiples trayectorias intensos y/o una DOP alta, por lo que la precisión del cálculo del PVT a partir de las señales de posicionamiento de GNSS directo será baja. Además, la precisión puede variar significativamente de un punto de un área a otro, porque la LOS de algunos satélites puede perderse al pasar del primer punto al segundo punto. En estas circunstancias, no es posible garantizar la integridad y la disponibilidad de la solución de navegación.
Según la invención, se proporciona un sistema de navegación de dos niveles. El nivel 1 está formado por una infraestructura de posicionamiento, 110. Dependiendo de dónde se ubique sobre o por encima de la superficie terrestre, la infraestructura de posicionamiento puede comprender una pluralidad de satélites que pertenecen a una o más constelaciones GNSs seleccionadas entre GPS, Galileo, Glonass, Beidou u otras constelaciones en funcionamiento o que se desplegarán en el futuro. También puede comprender satélites de un Sistema de aumento basado en satélites (SBAS) que proporciona correcciones, como Egnos. También puede comprender estaciones terrestres de un sistema de aumento basado en tierra que también proporcionarán correcciones y/o mediciones de referencia. Los receptores utilizados para implementar la invención también pueden configurarse para recibir señales transmitidas por pseudolitos como los comercializados por Locata™. En determinados puntos de la tierra y en determinadas horas del día, un receptor puede, en teoría, utilizar más de 50 satélites/estaciones que transmiten señales de posicionamiento. Dado que algunas de las estaciones transmiten señales de posicionamiento en más de una frecuencia, el número teórico de señales de posicionamiento es aún mayor. Por lo tanto, un receptor que comprenda el hardware y el software necesarios podría usar todas estas señales para determinar su posición (con la salvedad de que algunas de estas señales están reservadas para usuarios autorizados, para aplicaciones gubernamentales o comerciales).
Pero los receptores estándar o de consumo rara vez presentan suficientes canales para procesar todas las señales que pueden estar disponibles. Además, en algunas áreas, es posible que algunas de las señales no se reciban correctamente en la superficie del suelo. Además, algunos de los satélites pueden proporcionar una mejora limitada en las mediciones de pseudodistancia porque están alineados o casi alineados con otros satélites (configuración de alta DOP).
Esta es la razón por la que una pluralidad de vehículos de retransmisión 101, 102, 103, 104 según la invención aporta ventajas significativas: reciben las señales de posicionamiento de la infraestructura de posicionamiento 110, configuran nuevos mensajes de navegación y los retransmiten a través de señales de navegación a una unidad móvil 130 en el nivel 2 parte de la arquitectura usando unos enlaces descendentes de comunicación 121, 122, 123, 124. En algunas formas de realización, el mensaje de navegación puede enviarse a la unidad móvil en un enlace de comunicación que es distinto de la portadora de las señales de navegación.
Los enlaces descendentes de comunicación pueden ser de RF, ópticos, acústicos, por cable. En algunas formas de realización de la invención, el transmisor del vehículo de retransmisión está configurado para transmitir señales de tipo de GNSS a través de un enlace de RF usando una banda ISM (emitiendo, por ejemplo, en 433 MHz, 902 MHz, 2,4 GHz o 5,7 GHz, dependiendo de la región). De tipo de GNSS significa que la señal que modula la portadora está configurada para reproducir una señal GNSS y el mensaje de navegación puede ser decodificado por un receptor de GNSS estándar. Un transmisor para producir señales de RF de tipo de GNSS se describe por la solicitud de patente europea n.° 16306512.1 asignada al mismo solicitante que la presente solicitud.
Pueden usarse otros enlaces descendentes de RF para transmitir el mensaje de navegación y/o la señal de navegación. La posición de la unidad móvil se puede calcular usando los procedimientos de tiempo de llegada (TOA) y/o diferencia de tiempo de llegada (TDOA) y/o ángulo de llegada (AOA) triangulando las posiciones del transmisor en el receptor usando procedimientos conocidos por una persona con conocimientos ordinarios en la materia de posicionamiento.
También se puede usar un transmisor de comunicación de luz visible (VLC) y un enlace descendente para transmitir el mensaje de navegación y/o las señales de navegación. Dicho transmisor y receptor correspondiente se divulgan mediante la solicitud de patente europea n.° 16305407.5 asignada al mismo solicitante que la presente solicitud.
También se puede utilizar un enlace descendente acústico y un transmisor.
Como ya se ha explicado, el portador del mensaje de navegación que comprende las efemérides de los vehículos de retransmisión (posición y tiempo) puede ser diferente de la portadora de la señal de navegación utilizada para calcular las distancias o pseudodistancias del receptor a los vehículos de retransmisión. Además, los medios de transmisión también pueden ser diferentes: en particular, este puede ser el caso del posicionamiento submarino donde las señales de navegación pueden enviarse por un enlace acústico y el mensaje de navegación por un cable que conecta las unidades móviles a una estación base ubicada en la superficie del mar.
Las figuras 2a y 2b muestran dos variantes de la arquitectura de la figura 1.
En la figura 2a, se representa una configuración de vehículos de retransmisión aéreos que pueden colocarse lo suficientemente cerca de la superficie del suelo para ser capaces de transmitir señales de navegación con una SNR lo suficientemente alta como para que los mensajes de navegación se reciban incluso en áreas cubiertas. Algunas indicaciones sobre posibles distancias se dan más adelante en la descripción en relación con la figura 7. Los vehículos aéreos pueden ser drones, helicópteros, aeronaves, planeadores, cometas, globos o cualquier tipo de plataforma voladora. Pueden configurarse como se explica a continuación en relación con la figura 4a.
Los vehículos de retransmisión 101, 102, 103 y 104 pueden transmitir sus señales de navegación a la unidad móvil 130 utilizando los enlaces descendentes de comunicación 121, 122, 123 y 124 con una SNR lo suficientemente alta a pesar de la presencia de árboles 241a, 242a y 243a. Podrían utilizarse más vehículos de retransmisión sin salirse del alcance de la invención. También se pueden utilizar menos vehículos de retransmisión, por ejemplo, hasta tres si el terreno sobre el que evolucionan las unidades móviles presenta una altitud bastante constante, haciendo inútil el cálculo de su altitud.
En la figura 2b, se representa una configuración de vehículos de retransmisión náuticos posicionados en el mar. Los receptores embarcados en los vehículos de retransmisión náutica pueden ser receptores de GNSS estándar y los transmisores embarcados en los vehículos de retransmisión náutica pueden estar configurados para transmitir señales de navegación acústicas u ópticas. Los vehículos náuticos pueden ser boyas motorizadas o embarcaciones de superficie de diferentes tipos. Pueden configurarse como se explica a continuación en relación con la figura 4b.
Los vehículos de retransmisión 101, 102, 103 y 104 pueden transmitir sus señales de navegación a la unidad móvil 130 utilizando los enlaces descendentes de comunicación 121, 122, 123 y 124 con una SNR lo suficientemente alta a pesar de la presencia del agua 240b por encima del móvil. Podrían utilizarse más vehículos de retransmisión sin salirse del alcance de la invención.
Estos dos casos de uso ilustran una de las ventajas clave de la invención: las señales de GNSS presentan una SNR baja, mientras que las señales de navegación transmitidas por los vehículos de retransmisión pueden presentar una SNR mucho más alta. De hecho, en el caso de la forma de realización de la figura 2b, las señales de navegación de RF no podrían llegar directamente a la unidad móvil, a menos que esté extremadamente cerca del nivel del mar, mientras que las señales de los vehículos de retransmisión sí podrán hacerlo.
Las figuras 3a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ilustran una serie de variantes de enlaces de comunicación entre vehículos y unidades móviles en una serie de formas de realización de la invención.
En la figura 3a, se ilustra una realización de la invención en la que una configuración de vehículos aéreos de retransmisión comprende unos drones 301a, 302a, 303a, 304a y 305a. Una serie de unidades 331a, 332a, 333a, 334a, 335a móviles (en el caso de uso que se ilustra en la figura, las unidades móviles son peatones, pero también pueden ser cualquier tipo de vehículos terrestres, tal como camiones, automóviles, bicicletas, motocicletas, etc.) se sitúan sobre una superficie 340a de suelo formando un área de servicio del sistema de posicionamiento de la invención. Los drones comprenden un receptor de GNSS (u otro tipo de receptor de señales de navegación).
También comprenden un transmisor de señales de navegación que utiliza un enlace de comunicación.
En la figura solo se ilustran los enlaces de comunicación 321a, 322a, 323a, 324a, 325a con la unidad 332a móvil, pero también están presentes los otros enlaces de comunicación con las otras unidades 331a, 333a, 334a, 335a móviles. Los enlaces de comunicación son solo enlaces descendentes. En esta forma de realización de la invención, no existe un enlace de retorno por el que las unidades móviles comunicarían sus posiciones a los vehículos de retransmisión. Por lo tanto, la posición del vehículo de retransmisión debe determinarse a priori. Una manera de conseguir este resultado es posicionar los vehículos de retransmisión en un hemisferio 350a con la misma separación. Así la DOP de las señales de navegación será óptima en el centro del área de servicio de la constelación. Si un supervisor (humano o robot) del sistema de posicionamiento conoce algunas características que caracterizan el área de servicio 340a, el supervisor puede implementar algunas variaciones del posicionamiento de los vehículos de retransmisión.
En la figura 3b, se ilustra otra forma de realización de la invención, donde los enlaces de comunicación 321b, 322b, 323b, 324b, 325b son bidireccionales, es decir, tanto enlaces descendentes como enlaces ascendentes. En la figura solo se ilustran los enlaces de comunicación de todos los vehículos de retransmisión mostrados a la unidad 332a móvil, pero los otros enlaces de comunicación también están presentes. Los enlaces descendentes son del mismo tipo que los ilustrados en la figura 3a, es decir, se utilizan para transmitir los mensajes de navegación y las señales de navegación. Los enlaces ascendentes están configurados para transmitir datos desde las unidades móviles a los receptores de los vehículos de retransmisión. Estos datos pueden comprender una o más de información de PVT, DOP o SNR. También se puede transmitir el número de vehículos de retransmisión utilizados para calcular el PVT. En algunas formas de realización, las pseudodistancias calculadas por cada canal de los procesadores de navegación de las unidades móviles pueden transmitirse a los vehículos de retransmisión.
En algunas formas de realización de la invención no ilustradas en la figura, los móviles pueden organizarse en una arquitectura cliente/servidor, siendo un móvil el servidor de las otras unidades móviles y transmitiendo la información de todas las unidades móviles a los vehículos de retransmisión.
En la figura 3c, se ilustra otra forma de realización de la invención en la que uno de los enlaces de comunicación es un enlace descendente idéntico a los enlaces de comunicación 321a, 322a, 323a, 324a, 325a de la figura 3a, a la unidad 332a móvil. Las comunicaciones de enlace ascendente no usan la misma ruta que en la figura 3b sino una ruta específica para el vehículo de retransmisión 303a (361c, 362c, 363c, 364c, 365c). Se envían todas a uno de los vehículos de retransmisión, 303a. Este vehículo de retransmisión está conectado a los otros vehículos de retransmisión mediante unos enlaces de comunicación 371c, 372c, 373c, 374c. Los enlaces de comunicación se representan en la figura como bidireccionales, pero en algunas formas de realización, pueden ser monodireccionales, es decir, solo el vehículo 303a de retransmisión presenta un transmisor configurado para transmitir a los otros vehículos de retransmisión, los otros receptores solo necesitan un receptor para capturar las señales del vehículo de retransmisión maestro. Cuando todos los vehículos de retransmisión comprenden módulos T/R, mientras que los enlaces de comunicación se han representado como una red jerárquica, también pueden formar una red de malla. La información transmitida a través de los enlaces ascendentes desde las unidades móviles hasta el vehículo 303a retransmisión maestro será del mismo tipo que la información comentada en relación con la figura 3b. Pero en este caso, solo una parte de la información puede enviarse a los otros vehículos de retransmisión, o incluso ninguna de esta información puede ser necesaria para los otros vehículos de retransmisión si el vehículo maestro está configurado para generar todos los comandos de navegación de la constelación de los vehículos de retransmisión a partir de la información recibida de las unidades móviles (y posiblemente de un centro de supervisión).
En la figura 3d, se ilustra una forma de realización de la invención en la que una configuración de vehículos retransmisión náuticos comprende vehículos de superficie para fines especiales, 301d, 302d, 303d, 304d y 305d posicionados en el mar en un área 350d de servicio. Varias unidades 331d, 332d, 333d, 334d, 335d móviles (en el caso de uso que se ilustra en la figura, se trata de vehículos submarinos para fines especiales, pero también pueden ser cualquier tipo de vehículos submarinos, como submarinos, tripulados o no tripulados) están situadas encima de una superficie 340d inferior formando un área de servicio del sistema de posicionamiento de la invención. Los vehículos de superficie comprenden un receptor de GNSS (u otro tipo de receptor de señales de navegación). También comprenden un transmisor de señales de navegación que utiliza un enlace de comunicación. En la figura solo se ilustran los enlaces de comunicación 321d, 322d, 323d, 324d, 325d a la unidad 333d móvil, pero también están presentes los otros enlaces de comunicación a las otras unidades 331d, 332d, 334d, 335d móviles. Los enlaces de comunicación son solo enlaces descendentes. En la realización representada en la figura 3d, son comunicaciones acústicas. En esta realización de la invención, no existe una trayectoria de retorno por la que las unidades móviles comuniquen sus posiciones a los vehículos de retransmisión. Por lo tanto, la posición del vehículo de retransmisión debe determinarse a priori. Una manera de lograr este resultado es posicionar los vehículos de retransmisión en el área 350d con un espaciado igual. Así la DOP de las señales de navegación será óptima en el centro del área de servicio de la constelación. Si un supervisor (humano o robot) del sistema de posicionamiento conoce algunas características que caracterizan el área de servicio 340d, el supervisor puede implementar algunas variaciones del posicionamiento de los vehículos de retransmisión.
En la figura 3e, se ilustra otra forma de realización de la invención, donde los enlaces de comunicación 321e, 322e, 323e, 324e, 325e son bidireccionales, es decir, tanto enlaces descendentes como enlaces ascendentes. En la figura solo se ilustran los enlaces de comunicación de todos los vehículos de retransmisión mostrados a la unidad 333d móvil, pero los otros enlaces de comunicación también están presentes. Los enlaces descendentes son del mismo tipo que los ilustrados en la figura 3d, es decir, se utilizan para transmitir los mensajes de navegación y, posiblemente, las señales de navegación. Los enlaces ascendentes están configurados para transmitir datos desde las unidades móviles a los receptores de los vehículos de retransmisión. Estos datos pueden comprender una o más de información de PVT, DOP o SNR. También se puede transmitir el número de vehículos de retransmisión utilizados para calcular el PVT. En algunas formas de realización, los pseudointervalos calculados por cada canal de los procesadores de navegación de las unidades móviles, así como las mediciones Doppler, pueden transmitirse a los vehículos de retransmisión.
En algunas formas de realización de la invención no ilustradas en la figura, las unidades móviles pueden organizarse en una arquitectura cliente/servidor, siendo una unidad móvil el servidor de las otras unidades móviles y transmitiendo la información de todas las unidades móviles a una estación base, un vehículo retransmisión maestro o todos los vehículos de retransmisión.
En la figura 3f, se ilustra otra forma de realización de la invención donde uno de los enlaces de comunicación es un enlace descendente idéntico a los enlaces de comunicación 321d, 322d, 323d, 324d, 325d de la figura 3d, a la unidad 333d móvil. Las comunicaciones de enlace ascendente no utilizan la misma ruta que en la figura 3e. Se envían todas a uno de los vehículos de retransmisión, 303d por unos enlaces de comunicación 361f, 362f, 363f, 364f, 365f específicos. En una variante, los enlaces ascendentes pueden ser a una estación base. Esta estación base o vehículo de retransmisión maestro está conectado a los otros vehículos de retransmisión mediante enlaces 371f, 372f, 373f, 374f de comunicación. Los enlaces de comunicación se representan en la figura como bidireccionales, pero en algunas formas de realización, pueden ser monodireccionales, es decir, solo el vehículo 303d de retransmisión presenta un transmisor configurado para transmitir a los otros vehículos de retransmisión, los otros receptores solo necesitan un receptor para capturar las señales del vehículo de retransmisión maestro. Cuando todos los vehículos de retransmisión comprenden módulos T/R, mientras que los enlaces de comunicación se han representado como una red jerárquica, también pueden formar una red de malla. La información transmitida por los enlaces ascendentes desde las unidades móviles hasta la estación base o el vehículo 303d retransmisión maestro será del mismo tipo que la información comentada en relación con la figura 3b. Pero en este caso, solo una parte de la información puede enviarse a los otros vehículos de retransmisión, o incluso ninguna de esta información puede ser necesaria para los otros vehículos de retransmisión si el vehículo maestro está configurado para generar todos los comandos de navegación de la constelación de vehículos de retransmisión a partir de la información recibida desde las unidades móviles (y posiblemente de un centro de supervisión, coubicado o no con una estación base).
En todas estas figuras, los vehículos de retransmisión están representados por símbolos idénticos. Debe entenderse que diferentes tipos de vehículos de retransmisión pueden operar en la misma constelación. Por ejemplo, uno o más de los vehículos de retransmisión pueden presentar otras misiones además de retransmitir señales de posicionamiento (un helicóptero de rescate, un retransmisor de telecomunicaciones, un dron de vigilancia, etc.). Estos vehículos de retransmisión de oportunidad pueden usarse en algunos momentos como vehículos de retransmisión de posicionamiento y luego abandonar la constelación de vehículos de retransmisión.
Las figuras 4a y 4b ilustran una serie de variantes de una arquitectura simplificada de un vehículo de retransmisión para implementar la invención en una serie de sus formas de realización.
La figura 4a representa un vehículo de retransmisión aéreo de tipo dron, 400a. A modo de ilustración no limitativa, comprende cuatro motores 411a, 412a, 413a, 414a. También comprende un receptor de señales de posicionamiento, 420, por ejemplo, un receptor de GNSS. El receptor de GNSS puede ser un receptor estándar. Puede comprender un conjunto 421, 422 de antena que mira hacia arriba. El conjunto de antena puede ser una combinación de antenas de parche que comprenden, por ejemplo, dos elementos, como se representa en la figura, mientras que la invención no se limita de ningún modo a tal configuración. En algunas formas de realización, el conjunto de antena puede seleccionarse para poder conformar el patrón de radiación para mejorar la SNR relativa de los satélites en LOS. Conjuntos de antena de este tipo se divulgan mediante las solicitudes de patente europea n.° 16305611.2 y 16306791.1 asignadas al mismo solicitante que la presente solicitud. El conjunto de antena también puede ser una antena de patrón radiado controlado (CRPA) para proporcionar una capacidad antiinterferencias y/o antiredireccionamiento, especialmente para sistemas de misión crítica. Preferiblemente, el receptor 420 tendrá una capacidad de constelación múltiple para aumentar el número de señales de posicionamiento entre las que seleccionar.
El vehículo aéreo de retransmisión 400a también comprende un transmisor de señales de posicionamiento 430a. En algunas formas de realización, el transmisor puede ser un transmisor de RF, por ejemplo, de señales de tipo de GNSS en una de las bandas Wi-Fi u otras bandas ISM. El transmisor tendrá una disposición de antena mirando hacia abajo (no se muestra en la figura). La disposición de antena mirando hacia abajo puede comprender uno o más elementos de antena. Un solo elemento de antena puede ser omnidireccional o direccional, o al menos con un FOV preferido en el que la mayor parte de la potencia de radiación se concentra para limitar al mínimo las reflexiones de trayectorias múltiples. La disposición de antena también puede comprender una pluralidad de elementos de antena que pueden configurarse para formar un patrón de radiación adaptativo. En tal configuración, la disposición de antena también puede comprender uno o más circuitos de excitación. La disposición de la antena puede configurarse para formar un patrón de radiación que presenta un campo de visión amplio en un primer plano que es, por ejemplo, colineal a una dirección longitudinal principal de un cañón urbano y que presenta un campo de visión estrecho en un segundo plano que es perpendicular al primer plano. La disposición de antena también puede comprender una matriz de elementos de antena que son accionados por un formador de haz digital. Se puede hacer que la configuración del patrón de radiación dependa de la posición del vehículo de retransmisión, de la configuración del terreno y de la posición de las unidades móviles. Los controles de comando para variar el patrón de radiación de los arreglos de antena basados en estos parámetros se pueden preparar en una Unidad de Control de Antena o ACU (no se muestra en la figura). Las configuraciones de las disposiciones de antena para formar patrones de radiación de este tipo se divulgan mediante la solicitud de patente europea presentada con el n.° 16306791.1 que se asigna al mismo solicitante que la presente solicitud.
Dado que el transmisor se configurará para transmitir a la potencia más alta posible, deberá aislarse de la(s) antena(s) del receptor de GNSS para evitar perturbar sus condiciones de recepción. Por ejemplo, el receptor puede comprender una carcasa aislante, o al menos una placa trasera.
Opcionalmente, el vehículo aéreo de retransmisión 400a puede comprender un receptor de señales de enlace ascendente de las unidades móviles, por ejemplo, señales WiFi (no mostradas en la figura). Este receptor puede combinarse en el mismo módulo 430a que el transmisor. Alternativamente, o, además, el vehículo 400a aéreo de retransmisión también puede comprender un receptor de señales de otros vehículos de retransmisión (no mostrados en la figura) que pueden usar la misma banda que el enlace ascendente de las unidades móviles u otra banda. Este receptor de señales de otros vehículos de retransmisión puede combinarse con el receptor de enlace ascendente o puede ser distinto. En algunas formas de realización, el vehículo 400a aéreo de retransmisión también puede comprender un transmisor para transmitir información a otros vehículos de retransmisión (no mostrados en la figura). El transmisor puede estar colocado o no con el receptor de señales de otros vehículos de retransmisión y/o el transmisor de señales de posicionamiento.
El vehículo aéreo de retransmisión 400a puede comprender un procesador (no mostrado en la figura) que se utiliza para calcular los comandos de navegación para optimizar la configuración geométrica de la constelación de vehículos de retransmisión, como se analiza a continuación en relación con la figura 6. El procesador recibe como datos de entrada de las unidades móviles (número de relés utilizados para calcular un PVT, su PVT, el PVT de la unidad móvil, una de las medidas de DOP de la unidad móvil (ver detalles a continuación en relación con las figuras 8a y/u 8b), la SNR de la unidad móvil y/o los datos sin procesar utilizados para calcular la solución de navegación) y posiblemente de los otros vehículos de retransmisión y calcula la geometría que evitará una degradación/mejora de la DOP y/o la SNR. El cálculo puede ser realizado por todos los vehículos de retransmisión, solo por algunos vehículos de retransmisión o por un servidor en una estación base. Si cada vehículo de retransmisión calcula sus propios comandos de navegación, necesita conocer la posición de cada uno de los otros vehículos de retransmisión. Puede recibir estas posiciones ya sea por un enlace de comunicación con estos otros vehículos de retransmisión (o uno de ellos) o desde las unidades móviles: dado que las unidades móviles reciben las efemérides de toda la constelación de vehículos de retransmisión y las utilizan en el cálculo de su solución de navegación, ciertamente conocen las posiciones de todos los vehículos de retransmisión a la vista.
La figura 4b representa un vehículo de retransmisión náutico 400b de un tipo de propósito especial.
A título de ejemplo no limitativo, el vehículo retransmisión náutico 400b puede presentar dos módulos de propulsión 411b, 412b. Comprenderá un receptor de señales de posicionamiento 420 que será idéntico al receptor del vehículo aéreo de retransmisión 400a, excepto por el paquete que puede tener que ser impermeable y resistente a la corrosión por agua de mar. Por lo tanto, este receptor no se describirá más.
El vehículo de retransmisión náutico 400b también comprende un transmisor 430b de señales de posicionamiento. En algunas formas de realización, el transmisor puede comprender uno o más transmisores acústicos, por ejemplo, de señales de tipo de GNSS. El transmisor tendrá un transductor acústico mirando hacia abajo sumergido en el agua de mar (no se muestra en la figura). Las variantes explicadas anteriormente en relación con la figura 400a podrán aplicarse también al vehículo náutico de la figura 400b, salvo que los enlaces de comunicaciones de RF serán sustituidos por enlaces de comunicaciones acústicas u ópticas.
Además, se podrá aplicar otra variante a los enlaces de comunicación de los vehículos de retransmisión náuticos. A menudo, los vehículos submarinos están conectados a un barco o una plataforma en la superficie del mar (que no se muestra en la figura) mediante un cable que transporta una línea eléctrica y una línea de datos. Esta línea de datos puede utilizarse para transmitir las efemérides de los vehículos de retransmisión de la constelación, a fin de minimizar el rendimiento que se necesita en el enlace descendente acústico. La línea de datos también se puede usar como enlace ascendente de información de las unidades móviles que se necesita para calcular el posicionamiento óptimo de los vehículos de retransmisión.
Las figuras 5a, 5b y 5c ilustran tres configuraciones de posicionamiento relativo de vehículos de retransmisión y unidades móviles en una serie de formas de realización de la invención.
Hay seis unidades móviles R1 a R6 ubicadas en diferentes posiciones en cada una de las figuras. El número entre paréntesis es un índice de prioridad que un supervisor del sistema atribuye a las unidades móviles. En esta realización, se han creado tres índices de prioridad, desde 1, la prioridad más baja hasta 3, la prioridad más alta.
En la figura 5a, las unidades móviles R1 a R6 están todas agrupadas dentro de una distancia en la que la DOP de las señales de posicionamiento recibidas por todas las unidades móviles puede considerarse muy cercana (ver más abajo los comentarios sobre una evaluación de esta distancia en la parte de la descripción en relación con las figuras 8a y 8b). Por lo tanto, no es necesario tener en cuenta el índice de prioridad. Todas las unidades móviles pueden ser consideradas iguales y permanecer agrupadas, de modo que la configuración de la constelación de vehículos de retransmisión pueda permanecer fija.
En la figura 5b, la unidad móvil R4, con un índice de prioridad igual a 3, se ha salido del grupo original. Es posible asignar cuatro vehículos de retransmisión V1 a V4 a la cobertura de la unidad móvil R4, manteniendo los 6 vehículos de retransmisión restantes V5 a V10 para dar servicio a las otras unidades móviles con un índice de prioridad más bajo que permanecen agrupadas.
En la figura 5c, la unidad móvil R5, con un índice de prioridad igual a 2, también se ha salido del grupo original, pero a una distancia de la unidad móvil R4. Por lo tanto, es imposible asignar un mínimo de cuatro vehículos de retransmisión al mismo tiempo a las unidades móviles R4 y R5 prioritarias, y a las unidades móviles con un índice de prioridad mínimo. Como se muestra en la figura 5c, una solución racional es asignar seis vehículos de retransmisión a la unidad móvil R4 prioritaria y cuatro vehículos de retransmisión a la unidad móvil R5 de prioridad intermedia. No se asigna ningún vehículo de retransmisión a las otras unidades móviles con el índice de prioridad más bajo. En algunas formas de realización, la asignación de vehículos de retransmisión a móviles que presentan diferentes índices de prioridad también puede tener en cuenta las condiciones de recepción (DOP, SNR, etc.) en dicha unidad móvil combinada con los índices de prioridad. Por ejemplo, si las condiciones de recepción son excelentes para la unidad móvil R4 y no tan buenas para la unidad móvil, se pueden asignar 6 vehículos de retransmisión y 4 a R4 a pesar de que la R4 presenta un índice de prioridad más alto que la R5. Con tal asignación, las condiciones de recepción se optimizan a nivel del sistema. Como en la realización anterior, no se asigna ningún vehículo de retransmisión a las unidades móviles con el índice de prioridad más bajo.
En algunas formas de realización, los índices de prioridad pueden variar dinámicamente en función de la evolución de las misiones de las unidades móviles. Esto es claro en los casos de uso de operaciones militares, de seguridad o de rescate. También puede ocurrir en el caso de los vehículos autónomos, cuyos índices de prioridad pueden variar en función de la velocidad o del tipo de carriles por donde circulen.
La figura 6 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento para definir los comandos de navegación de un vehículo de retransmisión en una serie de formas de realización de la invención.
Cuando una constelación de vehículos de retransmisión está operando, cada uno de los vehículos de retransmisión Vi procesa las señales de posicionamiento en cada época en una etapa 610. El receptor del vehículo de retransmisión predice su PVT estimado en el tiempo t1 en una etapa 620. Esta estimación se basa en una proyección de la siguiente posición Pt+1 basada en la posición Pt y velocidad en el tiempo t, Vt. Paralelamente, el PVT (PVTt(Vi)) del vehículo de retransmisión Vi se transmite a las unidades móviles en la superficie por el enlace descendente en una etapa 630. PVTt(Vi) es transmitido por el transmisor 430a, 430b. Cabe señalar que la tasa de actualización y transmisión de PVTt(Vi) puede ser inferior a la frecuencia de actualización de las señales de posicionamiento. Por ejemplo, la frecuencia de transmisión del PVTt(Vi) puede ser cada 10 s cuando la dinámica del vehículo de retransmisión y/o la unidad móvil no son demasiado altas. Cuando la dinámica de al menos uno de los vehículos de retransmisión o la unidad móvil es significativa, puede ser necesaria una frecuencia de actualización de, por ejemplo, 1 s.
En una etapa 640, el PVT de cada unidad móvil Rj (PVT(Rj)) se determina en el intervalo [t, t+1] sobre la base de las señales de posicionamiento de una serie de vehículos de retransmisión (al menos 4, o 3 si la altitud no necesita ser determinada por el cálculo) y en las efemérides que son transmitida ya sea por modulación de la portadora de las señales de posicionamiento o por canales separados. Cuando las señales de posicionamiento son señales de tipo de GNSS, el cálculo del PVT se basa en mediciones de pseudodistancia estándar para cada vehículo de retransmisión. Una selección de los vehículos de retransmisión que se incluyen en el cálculo de PVT (Rj) puede realizarse basándose en la SNR de las señales de posicionamiento y/o índices de calidad de dichas señales para eliminar algunos vehículos de retransmisión que se reciben en cada unidad móvil. También se puede utilizar en la selección un número mínimo de vehículos de retransmisión y/o un índice de DOP. La selección puede realizarse basándose en umbrales predeterminados de SNR, índices de calidad, número de vehículos de retransmisión o DOP.
Junto con la estimación de PVT (Rj), se pueden estimar otros datos de posicionamiento en el tiempo t+1 para cada una de las unidades móviles. Estos datos pueden incluir uno o más valores representativos de DOP (xDOP(Rj)) y SNR (SNR(Rj)). Se pueden utilizar diferentes valores de xDOP, como se explica más adelante en la descripción en relación con las figuras 8a y 8b. El número de vehículos de retransmisión de los que PVT(Rj) también se puede incluir.
En las formas de realización de la invención que comprenden un enlace ascendente desde todas o algunas de las unidades móviles a uno o más vehículos de retransmisión, las unidades móviles Rj transmiten datos, en una etapa 650, a una estación base BS o a un vehículo de retransmisión seleccionado V0, o a todos los vehículos de retransmisión Vi. La estación base BS puede estar basada en tierra o mar o estar alojada en un vehículo específico que sea o no parte del grupo de vehículos de retransmisión.
A continuación, en una etapa 660, los valores representativos de los datos enviados por cada unidad móvil Rj a través del enlace ascendente se calculan. El cálculo se puede realizar en la BS, en el vehículo de retransmisión maestro V0 o en cada vehículo de retransmisión Vi. Los valores pueden ser promedios (como se ilustra en la figura). También pueden ser puntos medios. Los promedios o puntos medios pueden tener en cuenta los datos recibidos de todas las unidades móviles, o se puede realizar una selección para eliminar los valores atípicos cuyos valores están fuera de los intervalos predeterminados. Los intervalos pueden adaptarse dinámicamente o permanecer constantes. Los datos que se procesan incluyen básicamente datos de PVT, datos de SNR y datos de xDOP Los promedios o puntos medios pueden ponderarse para tener en cuenta los índices de prioridad k que se asignan a las unidades móviles en función de las misiones de las unidades móviles. Estos índices de prioridad se han explicado anteriormente en relación con las figuras 5a, 5b y 5c.
A continuación, en la etapa 670, los valores seleccionados representativos de los datos enviados por cada unidad móvil se comparan con los umbrales. En las formas de realización representadas en las figuras, los valores seleccionados son representativos de DOP y SNR y se comparan respectivamente con el umbral T1 y umbral T2.
La prueba determina si el valor representativo de DOP es inferior a T1 o si el valor representativo de SNR es superior a T2. Si no, se simula una nueva configuración de los vehículos de retransmisión en la etapa 680. Si es así, la configuración de los vehículos de retransmisión se conserva o cambia mediante comandos de navegación, si la última configuración simulada es diferente de la configuración anterior, en la etapa 690.
Para realizar la simulación de la etapa 680, se pueden utilizar varios procedimientos conocidos en la materia. Un procedimiento puede usar un cálculo de fuerza bruta que estima los nuevos valores de DOP y SNR después de un movimiento de cada uno de los vehículos de retransmisión realizando movimientos escalonados dentro de límites preestablecidos. El algoritmo se detiene cuando los nuevos valores representativos de DOP y SNR coinciden con los umbrales T1 y T2.
Los cálculos de fuerza bruta pueden ser posibles cuando se realizan en una BS con un servidor que tenga suficiente capacidad de procesamiento. Esto se debe, en particular, a que los cálculos de DOP requieren la inversión de matrices que son bastante exigentes en términos de capacidades de procesamiento. Para realizar cálculos en un vehículo de retransmisión con capacidad de procesamiento limitada, puede ser necesario filtrar el espacio de posibles soluciones antes de ejecutar el algoritmo. A continuación, se explican algunas opciones de filtrado, pero se entenderá fácilmente que una persona con conocimientos ordinarios puede pensar en opciones alternativas para filtrar el espacio de posibles soluciones.
Solo a título de ejemplo, para aumentar la SNR de recepción de las señales de posicionamiento, la determinación de la dirección de movimiento de cada vehículo de retransmisión puede basarse en un algoritmo de emisión de rayos en un mapa en 3D del área de servicio para eliminar las posiciones de los vehículos de retransmisión donde las señales de enlace descendente chocarían con obstáculos.
Para disminuir la DOP de las señales de posicionamiento, la determinación del movimiento de cada vehículo de retransmisión puede basarse en una simulación geométrica de la configuración de los vehículos de retransmisión para eliminar las posiciones de los vehículos de retransmisión que producirían configuraciones en las que varios vehículos de retransmisión serían alineados o casi alineados. Un algoritmo de este tipo se divulga en "A Recursive Quasi-optimal Fast Satellite Selection Method for GNSS Receivers" (Min Liu, Beijing Institute of Technology, et al. ION GNSS 2009, septiembre 2009, Savannah, GA, EE. UU.). También se pueden utilizar algunos procedimientos de inteligencia artificial para filtrar el espacio de posibles soluciones. Una optimización de colonias de hormigas se describe en "An Effective Method for GPS GDOP Clustering Using Ant Colony Optimization Optimization" (M.R. Mosavi, Universidad de Ciencia y Tecnología de Irán, Asian Journal of Geoinformatics, Vol. 10, n.° 4, 2010).
Después de realizar la etapa 680, se realiza una nueva estimación de los valores representativos de DOP y SNR (etapa 640). Después de la ejecución de la etapa 690, el contador de tiempo aumenta (t=t+1).
La figura 7 es una tabla de pérdidas de señal en una serie de formas de realización de un enlace de comunicación para implementar la invención.
Para implementar la invención, es útil determinar la potencia de transmisión a utilizar en los vehículos de retransmisión.
La tabla de la figura 7 enumera las pérdidas para dos frecuencias portadoras (433 MHz y 2,4 GHz), cuatro distancias entre el transmisor Tx y el receptor Rx (0,1, 1, 10 y 100 km), dos valores de ganancia de antena Tx (0 y 3 dB) y dos valores de ganancia de antena Rx (0 y 3 dB). Los valores de las pérdidas demuestran que una potencia de 100 mW del transmisor puede ser adecuada porque ofrecerá un margen de 20 a 50 dB frente a las señales de GNSS a cielo abierto, lo que servirá para cubrir posibles pérdidas por la configuración del terreno. en el área de servicio. Además, en la mayoría de las configuraciones, la distancia entre el transmisor y el receptor será inferior a 1 km.
Las figuras 8a y 8b son unas vistas gráficas que representan la dilución geométrica de precisión y su variación en una zona de responsabilidad de una serie de vehículos de retransmisión según la invención.
La dilución geométrica de precisión o GDOP es un factor que se puede multiplicar por la desviación estándar de cada medición de pseudointervalo (error de intervalo equivalente del usuario o UERE) para determinar la desviación estándar final de la posición en 3D y la solución de tiempo del receptor. También se definen otras DOP: - dilución horizontal de precisión o HDOP que es la DOP en 2D;
- dilución vertical de precisión o VDOP;
- dilución de posición de precisión o PDOP que es la DOP en 3D que combina HDOP y VDOP;
- dilución de tiempo de precisión o TDOP.
En algunas aplicaciones, puede ser suficiente calcular la HDOP.
Las figuras ilustran los valores de GDOP en varias ubicaciones en un área de servicio para una configuración específica de los vehículos de retransmisión. La unidad 820 móvil percibe diferentes GDOP dependiendo de su posición relativa con respecto a los vehículos de retransmisión 811, 812, 813, 814 y 815, como se ilustra en la figura 8a. Los valores están indicados por las sombras en la escala a la derecha de la figura 8a.
La figura 8b representa las variaciones relativas de GDOP entre las diversas posiciones del área de servicio con respecto al GDOP percibido por la unidad 820 móvil cuando está ubicado en la posición verde (centro del área de servicio). Demuestra que la variación relativa es inferior al 10 % dentro de un área de aproximadamente 100 m alrededor de la posición verde en ese caso. Tomando un margen para tener en cuenta las variaciones locales, es casi seguro que, en ese caso, cuando el área de servicio presenta un radio de unos 50 m, tomando el valor de GDOP en el baricentro de las unidades móviles, la optimización de GDOP para esta posición será óptima o casi óptima para todas las unidades móviles en esta área.
Los ejemplos divulgados en esta memoria son solo ilustrativos de algunas formas de realización de la invención. No limitan en modo alguno el alcance de dicha invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Vehículo (101), para ser utilizado con otros vehículos para formar una constelación de vehículos que transmiten unas señales de posicionamiento, configurado para navegar en el nivel de la superficie (340a, 340d) o por encima del mismo, comprendiendo el vehículo:
- un receptor de señales de navegación (420);
- una o más unidades de transmisión (430a, 430b);
- un procesador;
en el que:
- dicha una o más unidades de transmisión están configuradas para transmitir a las unidades móviles (130) ubicadas debajo o al nivel de la superficie una señal de posicionamiento que comprende unos datos correspondientes a uno o más de entre una posición del vehículo, una velocidad del vehículo o un tiempo, siendo dicha señal de posicionamiento determinada basándose en las señales de navegación recibidas por el receptor de señales de navegación;
estando el vehículo caracterizado por que:
- el procesador está configurado para uno o más de entre adquirir o calcular comandos de navegación para hacer navegar el vehículo basándose en un criterio que comprende una optimización de una posición de los vehículos que forman la constelación con respecto a una pluralidad de las unidades móviles, basándose dicha optimización en un tratamiento privilegiado de uno o más de entre las unidades móviles en una zona de responsabilidad asignada al vehículo atribuyendo unos índices de prioridad a las unidades móviles y teniendo en cuenta los índices de prioridad y las posiciones de la pluralidad de unidades móviles.
2. Vehículo según la reivindicación 1, siendo un vehículo a nivel del mar, siendo las unidades móviles unas unidades móviles submarinas, comunicándose el vehículo con las unidades móviles a través de uno o más de entre los enlaces de comunicación acústicos y ópticos.
3. Vehículo según la reivindicación 1, siendo un vehículo aéreo y siendo las unidades móviles unas unidades móviles a nivel del suelo.
4. Vehículo según la reivindicación 3, en el que dicha una o más unidades de transmisión utilizan uno o más de entre un enlace descendente RF u óptico a las unidades móviles.
5. Vehículo según una de las reivindicaciones 3 a 4, que comprende asimismo una o más unidades de recepción que utilizan uno de entre un enlace ascendente RF u óptico desde uno o más de entre otro vehículo aéreo, una unidad móvil o una estación base.
6. Vehículo según una de las reivindicaciones 3 a 5, en el que el procesador adquiere los comandos de navegación de uno o más de entre otro vehículo aéreo, una unidad móvil o una estación base.
7. Vehículo según una de las reivindicaciones 3 a 5, en el que el procesador adquiere una posición de dicha por lo menos una unidad móvil de uno o más de entre otro vehículo aéreo, una unidad móvil o una estación base y calcula los comandos de navegación a partir de los mismos.
8. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los comandos de navegación tienen en cuenta uno o más índices representativos de una serie de vehículos que transmiten unas señales de posicionamiento a dicha por lo menos una unidad móvil, una elevación de cada vehículo en el número de vehículos en relación con el nivel de la superficie o una calidad de la transmisión.
9. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la optimización del posicionamiento relativo a la pluralidad de otros vehículos y/o a la pluralidad de las unidades móviles se basa en un conocimiento a priori de una topografía del nivel de la superficie.
10. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la optimización de la posición de los vehículos que forman la constelación con respecto a la pluralidad de las unidades móviles se basa además en las condiciones de recepción en las unidades móviles.
11. Procedimiento de posicionamiento, que comprende:
- navegar un vehículo, entre un conjunto de vehículos que forman una constelación de vehículos que transmiten señales de posicionamiento, en o por encima de un nivel de la superficie;
- recibir señales de navegación en un receptor a bordo del vehículo;
- establecer uno o más enlaces de comunicación con uno o más vehículos de la constelación de vehículos o unidades móviles ubicadas debajo o al nivel de la superficie;
- transmitir a las unidades móviles una señal de posicionamiento que comprende unos datos correspondientes a uno o más de entre una posición del vehículo, una velocidad del vehículo o un tiempo, siendo dicha señal de posicionamiento determinada basándose en las señales de navegación recibidas por el receptor de señales de navegación;
estando el procedimiento de posicionamiento caracterizado por que comprende:
- adquirir o calcular, en un procesador, unos comandos de navegación para navegar el vehículo basándose en un criterio que comprende una optimización de una posición de los vehículos que forman la constelación con respecto a una pluralidad de las unidades móviles, basándose dicha optimización en un tratamiento privilegiado de una o más entre las unidades móviles en una zona de responsabilidad asignada al vehículo atribuyendo índices de prioridad a las unidades móviles y teniendo en cuenta los índices de prioridad y las posiciones de la pluralidad de unidades móviles.
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