LU503768B1 - Methods and systems for apnt positioning and integrity monitoring in aviation navigation network - Google Patents

Claims (10)

BL-5635 LU503768 ANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß alternativer Ortung, Navigation und Zeitmessung (Alternative Positioning, Navigation and Timing, APNT) in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk, umfassend: Bestimmen einer Ortungsgenauigkeitsanforderung in einem zielorientierten Szenario, Bestimmen der Position eines Luftfahrzeugs unter Verwendung eines integrierten Ortungsalgorithmus, wenn die Ortungsgenauigkeitsanforderung Ortung mit hoher Genauigkeit lautet, und Durchführen von Integritätsüberwachung an integrierter Ortung mittels Multilösungsauftrennung, Bestimmen, ob das Luftfahrzeug ein Benutzer großer Höhe ist, wenn die Ortungsgenauigkeitsanforderung Ortung mit geringer Genauigkeit lautet, und falls nicht, Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs unter Verwendung eines Luft-zu-Luft-Ortungsalgorithmus eines Benutzers großer Höhe und eines Benutzers geringer Höhe basierend auf dem L-band Digital Aeronautical Communications System (LDACS) und Durchführen von Integritätsüberwachung an Luft-zu-Luft-Ortung basierend auf dem Verfahren der Kleinste-Quadrate- Residuen.

2 Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs unter Verwendung eines Ortungsalgorithmus, der auf Entfernungsmessgerät (Distance Measuring Equipment, DME)/DME basiert, wenn das Luftfahrzeug der Benutzer großer Höhe ist, und Durchführen der Integritätsüberwachung an dem Ortungsalgorithmus, der auf DME/DME basiert.

3. Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 2, wobei das Durchführen der Integritätsüberwachung an dem Ortungsalgorithmus, der auf DME/DME basiert, spezifisch Folgendes umfasst:

BL-5635 LU503768 Berechnen der Position des Luftfahrzeugs, die nicht in eine neue Vermessungsstation eingeführt ist, und der Position des Luftfahrzeugs, die in die neue Vermessungsstation eingeführt ist, Berechnen des Schutzniveaus des Ortungsalgorithmus, der auf DME/DME basiert, basierend auf der Position des Luftfahrzeugs, die nicht in die neue Vermessungsstation eingeführt ist, und der Position des Luftfahrzeugs, die in die neue Vermessungsstation eingeführt ist, und Vergleichen des Schutzniveaus mit einer horizontalen Warngrenze, die seitens eines Luftwegs erforderlich ist, um die Integritätsüberwachung durch den Ortungsalgorithmus, der auf DME/DME basiert, abzuschließen.

4. Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs unter Verwendung eines Luft-zu-Luft- Ortungsalgorithmus eines Benutzers großer Hohe und eines Benutzers geringer Hôhe basierend auf dem LDACS spezifisch Folgendes umfasst: Bestimmen von Positionsinformationen des Benutzers großer Höhe unter Verwendung eines Multi-DME-Ortungsalgorithmus, Bestimmen einer Messdistanz zwischen dem Benutzer großer Höhe und dem Benutzer geringerer Höhe basierend auf einer Zwei-Wege- Entfernungsmessfunktion des LDACS und Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs gemäB der Messdistanz und den Positionsinformationen des Benutzers großer Höhe. 5 Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei das Durchführen der Integritätsüberwachung an Luft-zu-Luft-Ortung basierend auf dem Verfahren der Kleinste-Quadrate-Residuen spezifisch Folgendes umfasst: Berechnen einer Fehlererkennungsschwelle anhand einer Falscherkennungswahrscheinlichkeit eines Systems, Berechnen des kleinsten erkennbaren Fehlers gemäß der Erkennungsschwelle und einer Leckerkennungswahrscheinlichkeit,

BL-5635 LU503768 Berechnen eines horizontalen Genauigkeitsfaktors des Systems, Berechnen eines horizontalen Schutzniveaus des Systems anhand des kleinsten erkennbaren Fehlers und des horizontalen Genauigkeitsfaktors und AbschlieRBen der Integritätsüberwachung an Luft-zu-Luft-Ortung basierend auf dem horizontalen Schutzniveau.

6. Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Position des Luftfanrzeugs unter Verwendung eines integrierten Ortungsalgorithmus spezifisch Folgendes umfasst: Berechnen von Entfernungsmessabweichungen, die durch Ausführen von zwei-Wege-Entfernungsmessung durch ” DME-Stationen gewonnen werden, und von Pseudoentfernungsabweichungen, die durch Ausführen von Ein-Weg- Messung durch ” LDACS-Stationen gewonnen werden, Erstellen einer Beobachtungsgleichung eines Entfernungsmesssystems basierend auf den Entfernungsmessabweichungen und den Pseudoentfernungsabweichungen, Verwenden einer barometrischen Höhe als eine beobachtete Größe und Einführen eines barometrischen Höhenmessers in das System, um eine Höhenbeobachtungsgleichung zu gewinnen, Erstellen eines Beobachtungsmodells des Systems basierend auf der Beobachtungsgleichung und der Höhenbeobachtungsgleichung und Lösen des Beobachtungsmodells des Systems unter Verwendung des Kleinste-Quadrate-Verfahrens, um die Position des Luftfahrzeugs zu bestimmen.

7. Verfahren zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 6, wobei das Durchführen von Integritätsüberwachung an integrierter Ortung mittels Multilösungsauftrennung spezifisch Folgendes umfasst: Berechnen eines übergeordneten Zustandsschätzwertes und eines untergeordneten Zustandsschätzwertes basierend auf dem Beobachtungsmodell des Systems,

BL-5635 LU503768 Berechnen einer Varianz-Kovarianz-Matrix basierend auf dem übergeordneten Zustandsschätzwert und dem untergeordneten Zustandsschätzwert, Erstellen einer Teststatistik der horizontalen Position basierend auf der Varianz-Kovarianz-Matrix, Berechnen einer Fehlererkennungsschwelle gemäß der Falscherkennungswahrscheinlichkeit, Bestimmen, ob ein Fehler vorliegt, gemäß der Teststatistik und der Erkennungsschwelle, wenn ein Fehler vorliegt, Isolieren des Fehlers und Berechnen des Schutzniveaus des Systems, wenn kein Fehler vorliegt, direktes Berechnen des Schutzniveaus des Systems, und Abschließen der Integritätsüberwachung an der integrierten Ortung gemäß dem Schutzniveau.

8. Systeme zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß alternativer Ortung, Navigation und Zeitmessung (Alternative Positioning, Navigation and Timing, APNT) in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk, umfassend: ein Anforderungsbestimmungsmodul, das dafür gestaltet ist, eine Ortungsgenauigkeitsanforderung in einem zielorientieten Szenario zu bestimmen, ein erstes Ortungs- und Integritätsüberwachungsmodul, das dafür gestaltet ist, die Position eines Luftfahrzeugs unter Verwendung eines integrierten Ortungsalgorithmus zu bestimmen, wenn die Ortungsgenauigkeitsanforderung Ortung mit hoher Genauigkeit lautet, und Integritätsüberwachung an integrierter Ortung mittels Multilôsungsauftrennung durchzuführen, ein Bestimmungsmodul, das dafür gestaltet ist zu bestimmen, ob das Luftfahrzeug ein Benutzer großer Höhe ist, wenn die Ortungsgenauigkeitsanforderung Ortung mit geringer Genauigkeit lautet, und

BL-5635 LU503768 ein zweites Ortungs- und Integritätsüberwachungsmodul, das dafür gestaltet ist, die Position des Luftfahrzeugs unter Verwendung eines Luft-zu-Luft- Ortungsalgorithmus eines Benutzers großer Höhe und eines Benutzers geringer Höhe basierend auf dem L-band Digital Aeronautical Communications System 5 (LDACS) zu bestimmen, wenn das Luftfahrzeug der Benutzer großer Höhe ist, und Integritätsüberwachung an Luft-zu-Luft-Ortung basierend auf dem Verfahren der Kleinste-Quadrate-Residuen durchzuführen.

9. Systeme zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein drittes Ortungs- und Integritätsüberwachungsmodul, das dafür gestaltet ist, die Position des Luftfahrzeugs unter Verwendung eines Ortungsalgorithmus, der auf Entfernungsmessgerät (Distance Measuring Equipment, DME)/DME basiert, zu bestimmen, wenn das Luftfahrzeug der Benutzer großer Höhe ist, und die Integritätsüberwachung an dem Ortungsalgorithmus, der auf DME/DME basiert, durchzuführen.

10. Systeme zur Ortungs- und Integritätsüberwachung gemäß APNT in einem Luftfahrt-Navigationsnetzwerk nach Anspruch 8, wobei beim Bestimmen der Position des Luftfahrzeugs unter Verwendung eines Luft-zu-Luft- Ortungsalgorithmus eines Benutzers großer Höhe und eines Benutzers geringer Höhe basierend auf dem LDACS das zweite Ortungs- und Integritätsüberwachungsmodul spezifisch Folgendes umfasst: eine GroBe-Hôhe-Benutzer-Positionsinformationseinheit, die dafür gestaltet ist, Positionsinformationen des Benutzers großer Höhe unter Verwendung eines Multi-DME-Ortungsalgorithmus zu bestimmen, eine Messdistanz-Bestimmungseinheit, die dafür gestaltet ist, eine Messdistanz zwischen dem Benutzer großer Höhe und dem Benutzer geringerer Höhe basierend auf einer Zwei-Wege-Entfernungsmessfunktion des LDACS zu bestimmen, und

BL-5635 LU503768 eine Positionsbestimmungseinheit, die dafür gestaltet ist, die Position des Luftfahrzeugs gemäß der Messdistanz und der Positionsinformationen des Benutzers großer Höhe zu bestimmen.