FR3106903A1 - Procede d'analyse d’un signal de systeme de renforcement au sol et systeme de test pour tester un systeme de renforcement au sol - Google Patents

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Abstract

Un procédé d'analyse d'un signal de système de renforcement au sol (GBAS) comprend les étapes suivantes : - la transmission d'au moins un paquet de messages GBAS, - la réception du paquet de messages GBAS, et - la réalisation d’une mesure de puissance à des temps de symbole du paquet de messages GBAS. Un système de test pour tester un système de renforcement au sol est en outre décrit. Figure 1

Description

Procédé d'analyse d’un signal de système de renforcement au sol et système de test pour tester un système de renforcement au sol
L'invention se rapporte à un procédé d'analyse d’un signal de système de renforcement au sol. L'invention se rapporte en outre à un système de test pour tester un système de renforcement au sol.
Un système de renforcement au sol (anglais Ground Based Augmentation System - GBAS) est basé sur un système de navigation global par satellite différentiel (anglais Differential Global Navigation Satellite System - DGNSS) pour assurer la performance requise dans la détermination de coordonnées de position pour les approches de précision des avions, à savoir la précision, l'intégrité, la continuité et la disponibilité.
Cela est nécessaire étant donné que les systèmes globaux de navigation par satellite (anglais Global Navigation Satellite System - GNSS) ont une précision spécifique limitée, qui, dans certaines circonstances, pourrait ne pas être suffisante pour les approches de précision à l'atterrissage dans les aéroports. Par exemple, un système de positionnement global (anglais Global Positioning System - GPS) a une précision comprise entre 9 et 17 mètres. Les autres systèmes connus, tels que GLONASS, Galileo ou BeiDou, ont également une précision qui pourrait ne pas être suffisante.
En outre, les erreurs dans le système respectif ne sont détectées que de manière insuffisante par le système respectif lui-même ou avec un retard de plusieurs heures, ce qui n'est pas acceptable.
Le GBAS comprend habituellement des satellites GNSS, une station terrestre GBAS et des récepteurs GBAS à bord de l'avion en approche. La station terrestre GBAS est généralement attribuée à plusieurs récepteurs GNSS de référence qui sont reliés à plusieurs antennes GNSS de référence situées à des positions mesurées avec précision sur un terrain d'aviation. Généralement, il est prévu deux à quatre récepteurs GNSS de référence. Un signal GNSS respectif d'un satellite GNSS est reçu par les récepteurs GNSS de référence reliés à ces antennes GNSS de référence, où les écarts de la position reçue par rapport à la position réelle de l'antenne GNSS de référence sont déterminés pour chaque satellite GNSS individuel. Ces écarts déterminés sont transmis à l'avion deux fois par seconde via une liaison de données numérique, par exemple une diffusion de données VHF (VDB) qui utilise la bande de très haute fréquence (anglais Very High Frequency - VHF). Cette liaison de données fonctionne dans la gamme de fréquences de vol protégées entre 108 et 118MHz en utilisant le procédé du multiplexage par répartition dans le temps. Ainsi, plusieurs stations terrestres GBAS sont aptes à fonctionner sur une seule fréquence. En fait, des données de correction sont transmises via le VDB, en particulier dans la gamme de fréquences de 108,025MHz à 117,95MHz, au récepteur de l'avion en approche afin de corriger son signal GNSS reçu des satellites GNSS respectifs.
En plus des données de correction, des données de la station terrestre GBAS et des composants qui y sont liés, par exemple la position, l'équipement, la performance et les données des routes d'approche autorisées pour l’aérodrome, sont transmises à l'avion dans des messages séparés au moins toutes les 10 secondes.
L'avion équipé d'un récepteur GNSS utilise les données de correction reçues de la station terrestre GBAS afin de déterminer la position réelle de l'avion avec une précision inférieure à un mètre. La précision est donc améliorée. La position déterminée est comparée à la trajectoire d'approche respective de la station terrestre GBAS choisie par le pilote et corrigée si nécessaire.
Ainsi, le système de renforcement au sol (GBAS) se rapporte à un système d'assistance qui assure une plus grande précision.
En conséquence, le système GBAS fournit des données de correction GNSS différentielles en temps réel pour permettre une approche et un atterrissage de précision pour l'avion respectif. La station terrestre GBAS utilise les données des récepteurs GNSS de référence situés autour de l'aéroport pour générer les données de correction transmises.
En général, les données transmises au moyen de la liaison VDB utilisent une modulation dite modulation par déplacement différentiel de phase à 8 phases (anglais Differential 8-Phase Shift Keying - D8PSK), qui correspond à un format de modulation différentielle dans lequel les bits d'un symbole donné sont déterminés par le changement de phase par rapport au symbole précédent.
En outre, les données sont transmises par paquets de huit créneaux temporels chacun. Chaque créneau transporte des données d'application qui peuvent appartenir à un ou plusieurs types de message (MT). Les données d'application peuvent correspondre aux données de correction, aux données de la station terrestre GBAS et/ou aux données des routes d'approche autorisées pour l'aérodrome.
Le GBAS doit répondre aux exigences de sécurité les plus strictes. L'Organisation de l'aviation civile internationale (anglais International Civil Aviation Organization - OACI) a ainsi normalisé les paramètres critiques GBAS pour assurer un fonctionnement précis et la compatibilité du GBAS à l'échelle mondiale. Les prestataires de services et les organismes d'inspection en vol contrôlent, vérifient, calibrent et certifient régulièrement les systèmes GBAS pour garantir la conformité avec la spécification. Ces activités nécessitent des équipements de test robustes et fiables qui répondent à toutes les exigences pertinentes, de l'étalonnage à l'installation et à la maintenance en laboratoire et sur le terrain.
En conséquence, un procédé rapide et fiable pour tester un système de renforcement au sol est nécessaire.
L'invention prévoit un procédé d'analyse d’un signal de système de renforcement au sol (GBAS), le procédé comprenant les étapes suivantes:
- la transmission d'au moins un paquet de messages GBAS,
- la réception du paquet de messages GBAS, et
- la réalisation d’une mesure de puissance à des temps de symbole du paquet de messages GBAS.
L'invention prévoit en outre un système de test pour tester un système de renforcement au sol (GBAS). Le système de test comprend un émetteur GBAS, un récepteur de test GBAS et un module de contrôle et/ou d'évaluation. L'émetteur de test GBAS est réalisé pour transmettre un paquet de messages GBAS. Le récepteur de test GBAS est réalisé pour recevoir le paquet de messages GBAS. Le module de contrôle et/ou d'évaluation est réalisé pour effectuer une mesure de puissance à des temps de symbole du paquet de messages GBAS.
Ainsi, la puissance du paquet de messages GBAS est mesurée sur les temps de symbole survenant. La mesure de la puissance peut être effectuée à tous les temps de symbole dudit au moins un paquet de messages GBAS. La mesure de la puissance est en particulier effectuée seulement aux temps de symbole. En règle générale, il est garanti que tout écart ou toute fluctuation de la puissance apparaissant pendant le paquet de messages GBAS est pris(e) en considération, car la mesure de la puissance est effectuée sur une durée relativement longue par rapport à l’état de la technique, dans lequel les mesures de la puissance ne sont généralement effectuées que lors d'une séquence dite d’apprentissage au début du paquet de messages GBAS respectif. Cependant, les déviations/fluctuations de puissance qui se produisent après la séquence d’apprentissage ne sont pas prises en compte pour déterminer la puissance, ce qui donne des résultats de mesure inexacts.
Selon un aspect, la mesure de la puissance est effectuée sur toute la longueur du paquet de messages GBAS. Cela garantit que tous les temps de symbole survenant dans le paquet de messages GBAS sont pris en considération pour effectuer la mesure de puissance respective. Ainsi, l’ensemble des écarts ou des fluctuations est pris en compte de manière appropriée.
Selon un autre aspect, le paquet de messages GBAS contient une séquence d’apprentissage et des données d'application suivant la séquence d’apprentissage dans le temps. Au début du paquet de messages GBAS, des symboles sont transmis dans la séquence d'apprentissage qui est affectée à une période de 88 bits. La séquence d’apprentissage est suivie par les données d'application qui peuvent comprendre jusqu'à 1 776 bits (222 mots de 8 bits).
De plus, le paquet de messages GBAS peut comprendre une partie finale qui suit les données d'application. Cette partie finale peut être affectée à une période de 59 bits qui comprend la correction d’erreurs sans voie de retour (anglais Forward Error Correction - FEC), des bits de remplissage et une rampe de diminution.
En outre, le paquet de messages GBAS peut être affecté à un signal de diffusion de données à très haute fréquence. Le signal de diffusion de données à très haute fréquence (VHF) est également appelé signal VDB. En général, les données de correction, les données de la station terrestre GBAS et/ou les données des routes d'approche autorisées pour le l’aérodrome peuvent être transmises au moyen du signal VDB.
Un autre aspect prévoit la transmission d'un signal GBAS qui comprend au moins un paquet de messages GBAS, et le signal GBAS étant reçu et décodé. Le décodage assure que les symboles respectifs (et leurs temps de symbole) peuvent être obtenus.
En particulier, le signal GBAS comprend plusieurs trames, chaque trame étant affectée à huit créneaux temporels, et ledit au moins un paquet de messages GBAS transmis étant transmis dans l’un de ces créneaux temporels. Le paquet de messages GBAS peut être transmis après un premier intervalle de garde dans le créneau temporel respectif. En outre, un deuxième intervalle de garde peut suivre le paquet de messages GBAS dans le créneau temporel respectif. En d'autres termes, le paquet de messages GBAS peut être intercalé entre deux intervalles de garde différents attribués au début et à la fin de chaque créneau temporel. Le premier intervalle de garde peut avoir une durée de 95,2µs, tandis que le deuxième intervalle de garde peut avoir une durée de 1357,2µs.
Chaque trame du signal GBAS peut en outre avoir une durée de 500ms, de sorte que deux trames sont transmises par seconde. De plus, chaque trame présente huit créneaux temporels à attribuer. Ainsi, chaque créneau temporel a une durée de 62,5ms. Ledit au moins paquet de messages GBAS est transmis pendant l'un de ces créneaux temporels, les intervalles de garde étant prévus au début et à la fin du créneau temporel, respectivement. Le paquet de messages GBAS a donc une durée inférieure à la durée du créneau temporel de 62,5ms. En particulier, la durée du créneau temporel peut aller jusqu'à 61ms à condition que les données d'application comprennent tous les bits disponibles, à savoir 1 776 bits.
Selon un mode de réalisation spécifique, le module de contrôle et/ou d'évaluation et le récepteur de test GBAS sont généralement intégrés dans un dispositif de test. Le dispositif de test est utilisé pour vérifier le signal GBAS transmis au moyen de l'émetteur GBAS. En général, le dispositif de test est un analyseur de niveau et de modulation du signal qui peut être spécifiquement réalisé pour une station terrestre ou une installation dans un avion d'inspection en vol.
Le dispositif de test est par exemple un dispositif tenu à la main ou un dispositif portable, en particulier un dispositif de test alimenté par batterie. Une certaine flexibilité est ainsi assurée.
L'émetteur de test GBAS peut en outre être formé par un émetteur GBAS du système de renforcement au sol à tester. Il est ainsi possible de vérifier/d’analyser la fonction de réception du système de renforcement au sol.
De plus, le récepteur de test GBAS peut être formé par un récepteur GBAS d'un avion du système de renforcement au sol à tester. Il est ainsi possible de vérifier/d’analyser la fonction de transmission du système de renforcement au sol.
En général, le signal GBAS peut comprendre des données, à savoir les données d'application (binaires), qui sont codées à l'aide d'une modulation par déplacement de phase à huit phases (D8PSK) codée de manière différentielle et à un débit de symboles de 10 500 symboles par seconde. Avec trois bits transmis par symbole, il est possible de transmettre jusqu'à 31 500 bits par seconde. En conséquence, chaque créneau temporel peut contenir jusqu'à 222 bytes (1 776 bits) de données d'application binaires.
En général, l'émetteur (de test) GBAS peut augmenter jusqu'à 90% du niveau de puissance de sortie mesuré en régime permanent dans un délai inférieur à 190,5μs (deux symboles) après le début du paquet de messages GBAS respectif.
En outre, l'émetteur (de test) GBAS peut se stabiliser au-dessus de 90% du niveau de puissance de sortie mesuré en régime permanent en l’espace de 476,2μs (cinq symboles) après le début du paquet de messages GBAS respectif.
En effet, le segment de stabilisation de la puissance de l'émetteur (de test) GBAS peut être constitué de cinq symboles représentant chacun 000, à savoir deux symboles pour le temps de montée en puissance de la radiofréquence (RF) et trois symboles pour la stabilisation de la commande automatique de gain (CAG) du récepteur.
Les temps de symbole supplémentaires prévus dans le paquet de messages GBAS sont cependant également pris en considération pour effectuer la mesure de puissance respective.
En général, chaque paquet de messages GBAS dans le signal GBAS est mesuré en ce qui concerne sa puissance ou est pris en considération pour la mesure de puissance respective.
Les fluctuations de puissance pendant le paquet de messages GBAS sont ainsi éliminées, ce qui mène à une bien meilleure reproductibilité.
En général, les résultats de la mesure de la puissance ne dépendent pas du contenu du message, car la mesure de la puissance respective n'est effectuée que pendant les temps de symbole.
Ceci permet en outre de pouvoir mesurer chaque paquet de messages GBAS sans avoir à établir une moyenne réduisant les performances.
Procédé de mesure actuelle de la VDB (état de la technique)
Le procédé standardisé pour les mesures de l'intensité de champ (puissance) des VDB consiste à établir la moyenne des 48 bits de synchronisation et de résolution d'ambiguïté de la séquence d’apprentissage sur tous les échantillons disponibles (16 symboles / 48 bits = 1,5238ms). Dans le passé, cette séquence de 48 bits au début de chaque paquet était la seule partie ayant un contenu fixe (ED-114B, 3.6.2.3.8.2) et un pourcentage nominal de 100% de la puissance en régime permanent.
L'incertitude totale de la mesure de l’intensité du champ VDB est de ±3dB, y compris l'antenne, le câblage, le connecteur, le répartiteur, le récepteur, etc.
Le procédé actuel de mesure de VDB, en particulier le procédé de mesure du niveau, présente cependant les inconvénients suivants.
La séquence d’apprentissage est courte et une perturbation ou un mauvais facteur de correction d'antenne à un certain angle d'antenne peut conduire à des indications erronées du niveau du paquet GBAS.
Les mesures dynamiques du GBAS, par exemple pour un véhicule ou un avion, nécessitent une connaissance très précise des caractéristiques de l'antenne au moment de la mesure, à savoir environ 1,5ms.
Les variations de la puissance du GBAS pendant un paquet ne sont pas (plus ou moins) prises en compte. Par conséquent, la puissance du paquet diffère sensiblement de la valeur indiquée.
Nouveau procédé de mesure de VDB selon l'invention
Les mesures respectives du procédé de mesure de VDB selon l'invention ne sont effectuées qu'aux temps de symbole (longueur du pointeur == 1), mais sur toute la longueur du paquet.
Aux fins de vérification du procédé selon l'invention, la situation peut être simplifiée en ne considérant que les paquets qui sont complètement remplis. La longueur minimale requise du paquet pour le GAST D (anglais GBAS Approach Service Type D) n'est en effet pas de 100%, mais seulement de 89%. Ceci peut toutefois être facilement adapté et n'affecte pas les principes de ce procédé puisque les résultats restent valables.
En outre, le procédé de mesure du niveau selon l'invention peut également être mis à disposition pour les installations GAST C (GBAS Approach Service Type C) ne supportant pas l'authentification VDB. En effet, la longueur du paquet peut être lue à partir de l'en-tête du GBAS, et la mesure peut être limitée au nombre de symboles transmis.
Le procédé selon l'invention est décrit de manière plus détaillée dans ce qui suit.
Un GBAS, à savoir un système de renforcement au sol, est utilisé dans un mode de fonctionnement normal ou un mode de test respectif. Le mode de test n'est toutefois pas nécessaire. Ensuite, la mesure de puissance respective ne porte que sur les temps de symbole du paquet de messages GBAS, par exemple un message modulé selon un déplacement différentiel de phase à 8 phases (D8PSK), menant à une amplitude normalisée sur les temps de symbole.
La mesure de la puissance peut être effectuée sur toute la longueur du paquet de messages GBAS, en particulier sur tous les messages d'un créneau temporel.
Les avantages mentionnés ci-après sont obtenus par le procédé selon l'invention.
L'effet des encoches d'antenne, par exemple, est réduit. En fait, l'effet peut être limité car même un établissement de la moyenne sur un paquet de pleine longueur (avec un certain nombre de symboles, par exemple 633) serait une moyenne sur 0,0609s, et à une vitesse typique d'un avion dans la phase finale d'une approche de 70m/s, cela équivaudrait à 4,22m. Ceci représente moins de 2 fois une longueur d'onde VDB typique.
De plus, les résultats obtenus sont indépendants du contenu du message. Ainsi, les mesures peuvent être effectuées pendant la période dans laquelle le paquet à sa pleine puissance. En effet, la mesure de la puissance peut être effectuée sur toute la longueur du paquet de messages GBAS, à l'exception des temps de montée et de descente.
Comme déjà mentionné ci-dessus, la reproductibilité est augmentée.
La mesure de la puissance étant répartie sur une période plus longue, une meilleure reproductibilité de la mesure de la puissance respective est assurée.
Il est en outre possible de recueillir davantage de valeurs de mesure par rapport aux procédures standard, puisque jusqu'à 633 symboles peuvent être pris en compte, contre 16 dans le passé.
En général, les mesures de puissance aux temps de symboles du paquet entier de messages GBAS (jusqu'à 633 symboles: 48+3+17+5+1776+48+2 bits) représentent beaucoup plus la puissance réelle du paquet de messages GBAS que les mesures de puissance classiques aux temps de symbole d'une séquence d’apprentissage (16 symboles) ne le font si la puissance du GBAS change pendant le paquet de messages.
Jusqu'à présent, le principe du procédé a été testé avec des signaux VDB synthétiques et utilisé pour établir une moyenne sur toute la partie d'un paquet de messages GBAS respectif dans laquelle la puissance transmise est à 100% du niveau nominal en régime permanent. Ce procédé peut cependant aussi être appliqué à des parties plus courtes d'un paquet de messages GBAS afin de fournir davantage de valeurs de mesure de la puissance VDB par créneau temporel. Pour des raisons de comparaison, un bon point de départ peut être l’établissement d’une moyenne sur 48 bits égale au procédé utilisé jusqu'à présent.
Ce principe pourrait cependant aussi être appliqué à d'autres parties d'un paquet sans être affecté par la variation du contenu du message. Dans le cas d'un paquet de 633 symboles entièrement occupé et d'une moyenne sur l'ensemble des morceaux de 48 bits, un maximum de 39 valeurs de mesure pourrait être obtenu par créneau.
Après ces premiers essais avec des signaux synthétiques provenant d'un générateur de signaux dans un environnement contrôlé, à savoir des conditions de laboratoire, la robustesse du procédé a également été testée dans des conditions plus évoluée. Le procédé a en particulier été testé par des essais avec des signaux VDB provenant d'un générateur de signaux, des essais avec un signal VDB enregistré (données IQ) provenant de la sortie d'un émetteur réel, des essais avec des signaux VDB multiples enregistrés à une position statique dans un aéroport réel (variations de puissance très limitées dans chaque créneau, changements très limités dans l'environnement à trajets multiples, généralement pas de RFI VDB significatif), des essais avec des signaux VDB multiples enregistrés pendant les essais de conduite sur un aéroport réel, et des essais avec des signaux VDB multiples enregistrés pendant des essais de conduite sur un aéroport réel et à proximité d'autres sources d'interférence VDB et/ou VHF sur des canaux adjacents.
Les aspects susmentionnés et un grand nombre des avantages qui en découlent, de l’objet revendiqué apparaîtront plus facilement à mesure qu'ils seront mieux compris par référence à la description détaillée suivante, lorsqu'elle sera prise en compte avec les dessins qui l'accompagnent, lesquels montrent:
une vue d’ensemble schématique d'un système de renforcement au sol et d'un système de test selon l'invention,
un organigramme d'un procédé d'analyse d’un signal de système de renforcement au sol (GBAS) selon l'invention,
une vue d’ensemble d’une structure temporelle des données de la VDB,
un diagramme d'une analyse de domaine temporel d'une trame GBAS d'un signal GBAS,
un diagramme d'une partie d'un paquet de messages GBAS du signal GBAS,
un autre diagramme d'une analyse de domaine temporel d'une trame GBAS d’un signal GBAS; et
[Fig. 7 à 16] plusieurs étapes de vérification du procédé selon l'invention.
La description détaillée présentée ci-dessous en relation avec les dessins annexés, où des chiffres similaires font référence à des éléments similaires, est prévue pour décrire différents modes de réalisation de l'objet divulgué et n'est pas destinée à représenter les seuls modes de réalisation. Chaque mode de réalisation décrit dans la présente divulgation est uniquement fourni à titre d'exemple ou d'illustration et ne doit pas être interprété comme étant préféré ou avantageux par rapport à d'autres modes de réalisation. Les exemples illustratifs fournis ici ne sont pas destinés à être exhaustifs ni à limiter l'objet revendiqué aux formes précises divulguées. Aux fins de la présente divulgation, l'expression "au moins un des éléments A, B et C" signifie par exemple (A), (B), (C), (A et B), (A et C), (B et C), ou (A, B et C), y compris toutes les autres permutations possibles lorsque plus de trois éléments sont énumérés. En d'autres termes, l'expression "au moins un des éléments A et B" signifie généralement "A et/ou B", à savoir "A" seul, "B" seul ou "A et B".
La figure 1 montre un système de renforcement au sol 10 qui est abrégé par GBAS.
Le GBAS 10 comprend un sous-système terrestre GBAS 12, plusieurs satellites GNSS 14 et au moins un récepteur GBAS 16 à bord d'un avion en approche 18. L'avion 18 présente également un récepteur GNSS 19.
Le sous-système terrestre GBAS 12 comprend une station terrestre GBAS 20, plusieurs récepteurs GNSS de référence 22 reliés à plusieurs antennes GNSS de référence 24. Dans le mode de réalisation représenté, quatre récepteurs GNSS de référence 22 sont représentés.
En outre, la station terrestre GBAS 20 comprend un émetteur GBAS 26, à savoir un émetteur de diffusion de données VHF (VDB), lequel est réalisé pour établir une liaison de données VHF (VDL) avec l'avion 18 au moyen d'un signal GBAS, également nommé signal VDB.
En général, le GBAS 10 fonctionne de la manière décrite ci-après.
Les satellites GNSS 14 émettent des signaux GNSS respectifs qui sont reçus par les antennes GNSS de référence 24 reliées aux récepteurs GNSS de référence correspondants 22. Ensuite, les écarts entre la position reçue, c'est-à-dire celle selon le signal GNSS, et la position réelle de l'antenne GNSS de référence 24, c'est-à-dire les vraies, sont déterminés pour chaque satellite GNSS individuel 14. La station terrestre GBAS 20 peut effectuer les calculs respectifs, laquelle est reliée aux récepteurs GNSS de référence 22 par des lignes respectives afin de recevoir les signaux reçus.
Les écarts déterminés sont utilisés pour calculer des données de correction associées aux écarts. Les données de correction sont transmises à l'avion 18 deux fois par seconde via une liaison de données numérique, à savoir une diffusion de données VHF (VDB) qui utilise la bande de très haute fréquence (VHF). Par conséquent, la station terrestre GBAS 20 communique avec l'émetteur GBAS 26 qui établit la liaison de données VHF (VHL) avec l'avion 18, en particulier le récepteur GBAS 16 à bord.
Les données du sous-système terrestre GBAS 12, par exemple la position, l'équipement, la performance et les données des routes d'approche autorisées pour l’aérodrome sont transmises à l'avion dans des messages séparés au moins toutes les 10 secondes.
L'avion 18 avec le récepteur GNSS 19 à bord utilise les données de correction reçues de la station terrestre GBAS 20 pour déterminer la position réelle de l'avion 18 avec une précision inférieure à un mètre.
Pour analyser ou plutôt vérifier la liaison de données VHF entre le sous-système terrestre GBAS 12 et l'avion 18, il est prévu un système de test 28 qui comprend un émetteur de test GBAS 30, un récepteur de test GBAS 32 et un module de contrôle et/ou d'évaluation 34.
Le récepteur de test GBAS 32 et le module de contrôle et/ou d'évaluation 34 sont intégrés dans un dispositif de test 36, qui peut être un dispositif tenu à la main ou un dispositif portable, en particulier un dispositif de test alimenté par batterie.
L'émetteur de test GBAS 30 du système de test 28 peut se rapporter à l'émetteur GBAS 26 du sous-système terrestre GBAS 12. En conséquence, l'émetteur de test GBAS 30 et l'émetteur GBAS 26 peuvent être identiques.
Dans une variante alternative, le récepteur de test GBAS 32 est formé par le récepteur GBAS 16 à bord de l'avion 18.
En général, l'émetteur de test GBAS 30 est réalisé de manière à transmettre un signal GBAS, qui est reçu par le récepteur de test GBAS 32. Le signal GBAS reçu est évalué au moyen du module de contrôle et/ou d'évaluation 34 qui effectue des mesures de puissance.
En général, le signal GBAS comprend au moins un paquet de messages GBAS, comme le montre la figure 3.
Le paquet de messages GBAS comprend une séquence d’apprentissage et des données d'application qui suivent la séquence d’apprentissage dans le temps. Ainsi, plusieurs symboles sont transmis au début du paquet de messages GBAS, c'est-à-dire dans la séquence d’apprentissage qui est affectée à une période de 88 bits. La séquence d’apprentissage est suivie par les données d'application qui peuvent comprendre jusqu'à 1 776 bits (222 mots de 8 bits). Le paquet de messages GBAS comprend en outre une partie finale qui suit les données d'application. Cette partie finale est affectée à une période de 59 bits qui comprend la correction d’erreurs sans voie de retour (FEC), des bits de remplissage et une diminution.
Le paquet de messages GBAS est transmis dans l’un de plusieurs créneaux temporels, le paquet de messages GBAS étant intercalé entre deux intervalles de garde différents, à savoir un premier et un deuxième, qui sont attribués au début et à la fin du créneau temporel respectif. Le premier intervalle de garde a une durée de 95,2µs, tandis que le deuxième intervalle de garde a une durée de 1357,2µs.
La figure 3 montre en outre que huit créneaux temporels sont attribués à une seule trame d'une durée de 500ms, plusieurs trames étant attribuées au signal GBAS.
La figure 4 montre en détail une trame unique comprenant les huit créneaux temporels, qui pourrait comprendre un paquet de messages GBAS respectif. Comme le montre la figure 4, seuls les cinquième et septième créneaux temporels comprennent un paquet de messages GBAS, qui sont étiquetés "E" et "G".
La figure 5 montre en détail une partie respective de l’un des paquets de messages GBAS. Il devient évident que la puissance respective varie dans le temps. En d'autres termes, des fluctuations de puissance se produisent.
En général, le paquet de messages GBAS compris dans le signal GBAS est attribué à un signal de diffusion de données à très haute fréquence. Par conséquent, les données de correction, les données du sous-système terrestre GBAS 12 et/ou les données des routes d'approche autorisées pour l’aérodrome peuvent être transmises au moyen du signal GBAS, également appelé signal VDB.
La figure 2 montre un organigramme qui illustre un procédé d'analyse du signal du système de renforcement au sol (GBAS) décrit ci-dessus.
Dans une première étape S1, le signal GBAS est transmis, lequel comprend ledit au moins un paquet de messages GBAS.
Dans une deuxième étape S2, le signal GBAS est reçu.
Dans une troisième étape S3, le signal GBAS reçu est décodé de telle sorte que les symboles respectifs (et leurs temps de symbole) sont obtenus à partir du signal GBAS, en particulier dudit au moins un paquet de messages GBAS.
Dans une quatrième étape S4, une mesure de la puissance aux temps de symbole du paquet de messages GBAS est effectuée. Les symboles ou plutôt leurs temps de symbole peuvent déclencher la mesure de puissance respective effectuée par le module de contrôle et/ou d'évaluation 34.
Le procédé selon l'invention a été vérifié comme décrit ci-après en référence aux figures 6 à 14.
À des fins de test, une version bêta d'une option GBAS VDB du système de test a été utilisée. En général, l'option GBAS VDB respective offre deux valeurs différentes pour la mesure de la puissance du paquet de messages GBAS, à savoir:
- la puissance aux temps de symbole de la séquence d’apprentissage (synchronisation et résolution d'ambiguïté) sur tous les échantillons disponibles (16 symboles), qui se rapportent à Av [dBm]
- la puissance aux temps de symbole du paquet complet (max. 633 symboles: 48+3+17+5+1776+48+2 bits), qui se rapportent à Pk [dBm].
En se référant aux figures 7 à 16, un contrôle de plausibilité effectué est décrit, c'est-à-dire un test pour savoir si l'indication du système de test correspond aux prévisions.
Pour le contrôle de plausibilité, un paquet partiellement rempli a été utilisé, dans lequel la puissance attendue du paquet de messages GBAS a été calculée.
La longueur de transmission du paquet de messages GBAS correspond à 712 bits, le nombre de symboles étant de 262, soit (712+48+3+17+5+1 bit de remplissage) divisé par 3. Le nombre maximum de symboles (y compris App FEC) est de 633, soit 1824+48+3+17+5+2 bits de remplissage) divisé par 3.
En conséquence, la différence attendue entre les valeurs indiquées (Pk-Av) due au paquet partiellement rempli correspond théoriquement à 20*lg (262/633)=-7,66dB.
La mesure de puissance effectuée au moyen du système de test, présentant un générateur de signaux créant ce paquet partiellement rempli, indique que la différence de niveau de puissance mesurée est de -7,7dB, à savoir Pk – Av=
-66,52dBm +58,82dBm = -7,7 dB.
Cela démontre que c'est principalement la nouvelle valeur Pk obtenue en réalisant le procédé selon l'invention qui montre le niveau de signal réduit attendu.
Ci-après, des scénarios de test synthétique / cas de test sont décrits dans ce qui suit.
À l'aide de signaux synthétiques, quatre scénarios GBAS différents sont créés. Les résultats montrent les différences des procédés de mesure de puissance respectifs.
Dans un premier scénario GBAS, les différences de niveau de paquet entre les créneaux sont déterminées.
La longueur du paquet correspond à 1824 bits, tous les créneaux étant utilisés. Les créneaux A, C, E et G sont atténués comme indiqué ci-dessous.
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
-3dB Pleine puissance -6dB Pleine puissance -9dB Pleine puissance -12dB Pleine puissance
La figure 8 illustre un exemple pour le créneau B mentionné ci-dessus.
Dans ce scénario, on s'attend à ce que les valeurs Av soient égales aux valeurs Pk.
Dans un deuxième scénario du GBAS, la rampe aux paquets est décrite.
La longueur du paquet correspond à 1824 bits, tous les créneaux étant utilisés. Les créneaux A, C, E et G ont une rampe (niveau du signal). Cette rampe commence avec une puissance de 0,5 (50% de la puissance en régime permanent du VDB) et atteint 1 (100% de la puissance en régime permanent du VDB) avec le dernier symbole.
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Rampe Pleine puissance Rampe Pleine puissance Rampe Pleine puissance Rampe Pleine puissance
La figure 9 montre un exemple pour le créneau A mentionné ci-dessus.
Dans ce scénario, on s'attend à ce que la valeur Av corresponde à -6dB. Au début du paquet, la rampe commence déjà pendant la séquence d’apprentissage, il s'agit donc d'une simplification pour une estimation approximative.
En revanche, la valeur Pk correspond à 20 * log 0,75 = -2,5dB, ce qui donne une différence d'indication de niveau de 3,5dB entre les valeurs respectives.
Dans un troisième scénario du GBAS, le cosinus sur le paquet est décrit.
La longueur du paquet correspond à 1824 bits, tous les créneaux étant utilisés. Les créneaux B, D, F et H ont un signal cosinus (niveau du signal). Le cosinus respectif commence avec une puissance de 1 (100% de la puissance en régime permanent de VDB) et atteint 0,5 (50% de la puissance en régime permanent de VDB) au milieu du paquet. Après cela, le niveau augmente de nouveau à 1.
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Pleine puissance Cosinus Pleine puissance Cosinus Pleine puissance Cosinus Pleine puissance Cosinus
La figure 10 illustre de manière correspondante un exemple pour le créneau B.
Pour ce scénario, on s'attend à ce que les valeurs Av correspondent à 0dB (au début du paquet), tandis que les valeurs Pk correspondent à 20*log 0,75=-2,5dB. Une différence de niveau correspond ainsi à 2,5dB entre les valeurs respectives.
Dans un quatrième scénario du GBAS, le rectangle sur le paquet est décrit.
La longueur du paquet correspond à 1824 bits, tous les créneaux étant utilisés. Les créneaux B, D, F et H montrent un signal rectangulaire (niveau de signal de 0,5 à 1 au milieu du paquet).
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Pleine puissance Rect Pleine puissance Rect Pleine puissance Rect Pleine puissance Rect
La figure 11 montre un exemple pour le créneau B.
Pour ce scénario, on s'attend à ce que les valeurs Av correspondent à 0 dB (au début du paquet), tandis que les valeurs Pk correspondent à 20*log 0,75=-2,5dB. La différence de niveau est ainsi de 2,5dB entre les valeurs respectives.
La figure 12 montre l’installation de mesure utilisée pour les tests de vérification décrits ci-dessus, un générateur de signaux vectoriels, en particulier avec des fichiers de test synthétiques, et un analyseur portable de niveau et de modulation de signaux étant utilisés.
La figure 13 montre un diagramme des résultats obtenus, notamment pour le premier scénario du GBAS "différences de niveau de paquet entre différents créneaux". Les résultats sont également indiqués par le tableau ci-dessous.
Mesures:
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Av [dBm] -81,16 -78,16 -84,17 -78,16 -87,18 -78,17 -90,15 -78,19
Pk [dBm] -81,17 -78,17 -84,16 -78,17 -87,16 -78,17 -90,15 -78,17
Delta [dB]: 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,0 0,0 0,02
Il devient évident que des mesures de niveau Av et des mesures de niveau Pk sont (sensiblement) identiques dans les créneaux A - H. Par conséquent, aucun changement de niveau ne se produit pendant un paquet. De plus, il survient un niveau inférieur de 3dB (Pk et Av) dans le créneau A, un niveau inférieur de 6dB (Pk et Av) dans le créneau C, un niveau inférieur de 9dB (Pk et Av) dans le créneau E et un niveau inférieur de 12dB (Pk et Av) dans le créneau G par rapport aux créneaux B, D, F et H.
À cet égard, il est fait référence aux prévisions mentionnées ci-dessus pour le premier scénario.
La figure 14 montre un diagramme de résultats supplémentaires obtenus, notamment pour le deuxième scénario du GBAS "rampe sur paquet". Les résultats respectifs sont également indiqués par le tableau ci-dessous.
Mesures:
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Av [dBm] -85,14 -79,21 -85,16 -79,23 -85,15 -79,21 -85,10 -79,23
Pk [dBm] -81,71 -79,22 -81,71 -79,22 -81,72 -79,22 -81,71 -79,22
Delta [dB]: 3,43 0,01 3,45 0,1 3,43 0,1 3,39 0,1
Il devient évident que des mesures du niveau Av et des mesures de niveau Pk dans les créneaux B, D, F, H (sans changement de la puissance du paquet) (sensiblement) identiques surviennent.
En outre, il est montré qu’un niveau inférieur de 6dB survient dans les mesures de niveau Av entre les créneaux A, C, E, G en comparaison avec les mesures du niveau Av sur les créneaux B, D, F, H.
En effet, le niveau au début du paquet respectif est inférieur de 6dB, la mesure respective sur la séquence d’apprentissage montrant ce niveau au début du paquet, alors que les mesures de niveau Av sur les créneaux B, D, F, H correspondent à un niveau constant.
De plus, il est montré que le niveau respectif est inférieur de 3,5dB pour les mesures de niveau Av dans les créneaux A, C, E, G par rapport aux mesures de niveau Pk dans les créneaux A, C, E, G.
À cet égard, il est fait référence aux prévisions mentionnées ci-dessus pour le deuxième scénario.
La différence de niveau mesurée respective est un peu moins importante (environ 0,1dB) que celle prévue (3,5dB) car la rampe commence déjà pendant la séquence d’apprentissage.
La figure 15 montre un diagramme de résultats supplémentaires obtenus, notamment pour le troisième scénario du GBAS "cosinus sur paquet". Les résultats respectifs sont également indiqués par le tableau ci-dessous.
Mesures:
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Av [dBm] -79,25 -79,28 -79,26 -79,29 -79,28 -79,27 -79,26 -79,29
Pk [dBm] -79,27 -81,75 -79,26 -81,75 -79,27 -81,75 -79,26 -81,75
Delta [dB]: 0,02 2,47 0,0 2,46 0,01 2,48 0,0 2,46
Il devient évident que des mesures de niveau Av (sensiblement) identiques dans tous les créneaux (mêmes niveaux de paquets sur tous les créneaux dans la séquence d’apprentissage des paquets dans les créneaux B, D, F, H) surviennent. En outre, il est montré qu’un niveau inférieur de 2,5dB des mesures du niveau Pk dans les créneaux B, D, F, H par rapport aux mesures de niveau Av dans les créneaux B, D, F, H survient.
À cet égard, il est fait référence aux prévisions mentionnées ci-dessus pour le troisième scénario.
La figure 16 montre un diagramme de résultats supplémentaires obtenus, notamment pour le quatrième scénario du GBAS "rectangle sur le paquet". Les résultats respectifs sont également indiqués par le tableau ci-dessous.
Mesures:
Créneau A Créneau B Créneau C Créneau D Créneau E Créneau F Créneau G Créneau H
Av [dBm] -79,41 -85,4 -79,39 -85,39 -79,4 -85,42 -79,4 -85,4
Pk [dBm] -79,39 -81,89 -79,39 -81,89 -79,4 -81,89 -79,4 -81,88
Delta [dB]: 0,02 3,51 0,0 3,5 0,0 3,53 0,0 3,52
Il devient évident que des mesures de niveau Av et des mesures de niveau Pk dans les créneaux A, C, E, G (sans changement aux niveaux de paquet) (sensiblement) identiques surviennent.
En outre, il est montré qu’un niveau inférieur de 6dB survient dans les mesures de niveau Av entre les créneaux A, C, E, G et B, D, F, H. En effet, la première moitié des créneaux a un niveau inférieur de 6dB. Par conséquent, la mesure sur la séquence d’apprentissage montre ce niveau.
En outre, un niveau inférieur de 3,5dB survient dans les mesures de niveau Av dans les créneaux B, D, F, H par rapport aux mesures de niveau Pk dans les créneaux B, D, F, H.
À cet égard, il est fait référence aux prévisions mentionnées ci-dessus pour le quatrième scénario.
La vérification décrite ci-dessus peut ainsi être résumée comme suit.
Les mesures de niveau en laboratoire répondent aux prévisions concernant les valeurs de niveau. Une mesure de niveau sur le paquet complète permet d'éviter les grandes erreurs de niveau dues aux fluctuations de la puissance du GBAS (par exemple réduction de l'influence du diagramme de l'antenne de réception - encoches) et, comme le résultat est moyenné sur un paquet complète, cela conduit à des résultats plus stables. De plus, une mesure de la puissance du GBAS uniquement aux temps de symbole (8DPSK) évite toute dépendance de la mesure de niveau du contenu du message GBAS.

Claims (12)

  1. Procédé d'analyse d'un signal de système de renforcement au sol (GBAS), le procédé comprenant les étapes suivantes:
    - la transmission d'au moins un paquet de messages GBAS,
    - la réception du paquet de messages GBAS, et
    - la réalisation d’une mesure de puissance à des temps de symbole du paquet de messages GBAS.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la mesure de puissance est réalisée sur toute la longueur du paquet de messages GBAS.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le paquet de messages GBAS contient une séquence d'apprentissage et des données d'application suivant la séquence d'apprentissage dans le temps.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un signal GBAS est transmis, lequel comprend ledit au moins un paquet de messages GBAS, et dans lequel le signal GBAS est reçu et décodé.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le signal GBAS comprend plusieurs trames, chaque trame étant affectée à huit créneaux temporels, et dans lequel ledit au moins un paquet de messages GBAS transmis est transmis dans l'un de ces créneaux temporels.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le paquet de messages GBAS est affecté à un signal de diffusion de données à très haute fréquence.
  7. Système de test pour tester un système de renforcement au sol (GBAS), le système de test comprenant un émetteur de test GBAS, un récepteur de test GBAS et un module de contrôle et/ou d'évaluation, dans lequel l'émetteur de test GBAS est réalisé pour transmettre un paquet de messages GBAS, le récepteur de test GBAS est réalisé pour recevoir le paquet de messages GBAS, et le module de contrôle et/ou d'évaluation est réalisé pour effectuer une mesure de puissance à des temps de symbole du paquet de messages GBAS.
  8. Système de test selon la revendication 7, dans lequel le module de contrôle et/ou d'évaluation et le récepteur de test GBAS sont intégrés dans un dispositif de test.
  9. Système de test selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de test est un dispositif tenu à la main ou un dispositif portable.
  10. Système de test selon la revendication 9, dans lequel le dispositif de test est un dispositif de test alimenté par batterie.
  11. Système de test selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel l'émetteur de test GBAS est formé par un émetteur GBAS du système de renforcement au sol à tester.
  12. Système de test selon l'une des revendications 7 à 11, dans lequel le récepteur de test GBAS est formé par un récepteur GBAS d'un avion du système de renforcement au sol à tester.
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