RU2666554C1 - Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station - Google Patents

Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station Download PDF

Info

Publication number
RU2666554C1
RU2666554C1 RU2017135650A RU2017135650A RU2666554C1 RU 2666554 C1 RU2666554 C1 RU 2666554C1 RU 2017135650 A RU2017135650 A RU 2017135650A RU 2017135650 A RU2017135650 A RU 2017135650A RU 2666554 C1 RU2666554 C1 RU 2666554C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lccs
information
aircraft
lcc
standard
Prior art date
Application number
RU2017135650A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Иванович Завалишин
Original Assignee
Олег Иванович Завалишин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Иванович Завалишин filed Critical Олег Иванович Завалишин
Priority to RU2017135650A priority Critical patent/RU2666554C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666554C1 publication Critical patent/RU2666554C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/24Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/28Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/14Receivers specially adapted for specific applications
    • G01S19/15Aircraft landing systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/21Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.SUBSTANCE: invention relates to the field of radio engineering, computer technology, communications and global navigation satellite systems and can be used in civil aviation. Local control-correcting station (LCCS) is used, which is periodically determined for a specific time by comparing the calculated pseudoranges (PD) for various combinations of redundant navigation satellites (NS) and satellite receivers, the standard/substandard state of the LCCS itself and the standard/substandard NS, when using the standard NS, the reliability loss of the LCCS is determined for inadmissible fluctuations of the earth's crust at the location of the LCCS, then on the standard LCCS with the use of standard NS, an inadmissible anomaly of the ionospheric ionization and ionospheric storm is determined, and if the allowable values of PD and differential corrections (DC) are exceeded, the integrity of these data is lost, the data obtained above in the calculator (CL) of the LCCS and the tested aircraft (AC) landing variants are fixed in the codogram of the information message from LCCS to AC, previously agreed by them, the codogram data is continuously updated and issued from LCCS to AC every 0.5 sec. To increase the stability of the codograms of information messages to external adverse effects arising from the situation are not filled with information of the source codograms as agreed between the LCCS and the AC is filled with ballast information or control codes.EFFECT: broader functional capabilities.4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к областям радиотехники, вычислительной техники, связи и глобальных навигационных спутниковых систем и может быть использовано в гражданской авиации.The invention relates to the fields of radio engineering, computer engineering, communications and global navigation satellite systems and can be used in civil aviation.

Известен способ формирования дифференциальных поправок (ДП) к псевдодальностям (ПД), описанный в полезной модели «Устройство для формирования поправок в системе радионавигации» (патент №39701 по МПК G01C 21/24 от 21.04.2004 г. ), характеризующийся более точным вычислением ПД чем на воздушных судах (ВС) с помощью наземных стационарных последовательно соединенных антенны, приемников и вычислителя с выходом для передачи ДП на ВС.A known method of generating differential corrections (DP) to pseudorange (PD), described in the utility model "Device for forming corrections in the radio navigation system" (patent No. 39701 IPC G01C 21/24 from 04/21/2004), characterized by a more accurate calculation of PD than on aircraft (aircraft) using land-based stationary series-connected antennas, receivers and a computer with an output for transmitting AP to aircraft.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ формирования ДП к ПД, описанный в полезной модели «Наземная система функционального дополнения в спутниковой радионавигации с формированием поправок к псевдодальностям» (патент №38055 по МПК G01C 21/24 от 17.02.2004 г.), также характеризующийся более точным вычислением ПД чем на ВС с помощью наземных средств и передачи туда ДП.Closest to the technical nature of the claimed method is a method of forming a DP to PD described in the utility model "Terrestrial system of augmentation in satellite radio navigation with the formation of amendments to pseudorange" (patent No. 38055 for IPC G01C 21/24 of 02/17/2004) , also characterized by a more accurate calculation of AP than on the aircraft with the help of ground-based means and the transfer of AP there.

Недостатком известных способов является недостаточное информирование ВС, находящихся в зоне действия ЛККС конкретного аэропорта (не предоставляется на ВС информация об ионосферном шторме и сейсмической активности в указанной зоне, кондиционность самой ЛККС, а также варианты посадки ВС. Кроме того, используемый для передачи из ЛККС на ВС указанной весьма важной для безопасных полета и посадки ВС информации УКВ-радиоканал не достаточно защищен от влияния на эту информацию (искажать, глушить и т.п.) злоумышленника (террориста или любого недоброжелателя).A disadvantage of the known methods is the insufficient information of aircraft located in the area of the LCCS of a specific airport (information on the ionospheric storm and seismic activity in the specified zone, air conditioning of the LCC itself, as well as options for landing aircraft are not provided on the aircraft. In addition, it is used for transfer from the LCC to The aircraft indicated is very important for safe flight and landing information. The VHF radio channel is not sufficiently protected from the influence of this information (distort, jam, etc.) by an attacker (terrorist or any other obrozhelatelya).

Техническим результатом и целью заявляемого изобретения является устранение недостатков прототипа и расширение его функциональных возможностей путем обеспечения более полного информирования ВС, находящихся в зоне действия ЛККС конкретного аэропорта (дополнительно предоставляется на ВС информация об ионосферном шторме и сейсмической активности в указанной зоне, кондиционность самой ЛККС, а также варианты посадки ВС) и путем защиты от злоумышленника информации, передаваемой по УКВ-радиоканалу.The technical result and the purpose of the claimed invention is to eliminate the disadvantages of the prototype and expand its functionality by providing more complete information of aircraft located in the area of the LCCS of a specific airport (additional information is provided on the aircraft about the ionospheric storm and seismic activity in the specified zone, air conditioning of the LCC itself, and also aircraft landing options) and by protecting the information transmitted via the VHF radio channel from the attacker.

Указанные технический результат и цель достигаются тем, что способ повышения безопасности полета и посадки ВС с помощью ЛККС, характеризующийся формированием дифференциальных поправок (ДП) к псевдодальностям (ПД) в ЛККС в составе последовательно соединенных антенного модуля, блока спутниковых приемников (БСП), вычислителя (ВЧ) и УКВ-радиопередатчика со своей антенной, выход которой является информационным выходом для передачи информации из ЛККС через эфир на ВС, при этом формирование ДП к ПД обеспечивают за счет более точного вычисления ПД на ЛККС чем на ВС и обнаружения отклонения расчетного значения ПД от его известного эталонного значения, причем учитывают температуру, давление и влажность воздуха атмосферы, определяемые с помощью входящих в ЛККС метеодатчиков, а также тем, что в ЛККС периодически для конкретного момента времени определяют путем сопоставления расчетных значений ПД для различных сочетаний избыточных навигационных спутников (НС) и приемников БСП кондиционное/не кондиционное состояние самой ЛККС и кондиционные/ не кондиционные НС, при использовании кондиционных НС определяют потерю достоверности ЛККС при недопустимых колебаниях земной коры в месте дислокации ЛККС, затем на кондиционной ЛККС при использовании кондиционных НС определяют недопустимую аномалию ионизации ионосферы и ионосферный шторм, а при превышении допустимых значений ПД и ДП - потерю целостности этих данных, полученные выше данные в ВЧ ЛККС и тестированные варианты посадки ВС фиксируют в кодограмме информационного сообщения из ЛККС в ВС, заранее согласованной ими, данные кодограммы постоянно обновляются и выдаются из ЛККС на ВС через каждые 0,5 сек.The indicated technical result and the goal are achieved in that a way to increase the flight safety and landing using the LCC, characterized by the formation of differential corrections (DP) to the pseudorange (PD) in the LCC as part of a series-connected antenna module, satellite receiver unit (BSP), computer ( HF) and a VHF radio transmitter with its antenna, the output of which is an information output for transmitting information from the LCC via ether to the aircraft, while the formation of the DP to the PD is provided by a more accurate calculation PD on the LCCC than on the aircraft and detecting deviations in the calculated value of the PD from its known reference value, and take into account the temperature, pressure and humidity of the atmosphere, determined using the weather sensors included in the LCC, as well as the fact that in the LCC periodically for a specific point in time it is determined by comparison of calculated PD values for various combinations of redundant navigation satellites (NS) and BSP receivers air-conditioned / non-conditioned state of the LCC itself and air-conditioned / non-conditioned NS, when used to conventional NSs determine the loss of reliability of the LCCS during unacceptable fluctuations of the earth's crust at the location of the LCCS, then on the conditioned LKS when using conditioned NSs determine the unacceptable anomaly of ionization of the ionosphere and ionospheric storm, and if the permissible values of PD and DP are exceeded, the integrity of these data is obtained, the data obtained above are the data in the HF LCCS and the tested aircraft landing options are recorded in the codogram of the information message from the LCC in the aircraft, agreed in advance by them, the codogram data is constantly updated and issued from LCCS on the sun every 0.5 seconds.

Для повышения устойчивости кодограмм информационных сообщений к внешним не благоприятным воздействиям, возникающие по ситуации не заполненные информацией зоны исходных кодограмм по согласованию между ЛККС И ВС заполняют балластной информацией или контрольными кодами. Вместо этого или дополнительно к этому для контроля не искажения информации в эфире осуществляют прием ее из эфира с помощью наземного УКВ-радиоприемника, расположенного вблизи ЛККС, откуда направляют принятую информацию по проводному каналу в ЛККС для сравнения с эталоном в вычислителе, при обнаружении искажения информации немедленно сообщают об этом на ВС и устраняют причины искажения.To increase the stability of the codograms of information messages to external unfavorable influences, the zones of source codograms that arise as a result of the situation and are not filled with information by agreement between the LCCS and BC are filled with ballast information or control codes. Instead, or in addition to monitoring non-distortion of information on the air, it is received from the air using a ground-based VHF radio receiver located near the LCCS, from where the received information is sent via a wired channel to the LCC for comparison with a reference in the calculator, if information distortion is detected immediately report this to the aircraft and eliminate the causes of distortion.

Для полного сокрытия информации путем воспроизводства ее на ВС используют пару одинаковых синхронно работающих генераторов кодов, по одному на ЛККС И ВС, при этом по УКВ-радиоканалу передается только серия синхротактов, первый синхротакт которой запускает оба генератора кодов, а последний их останавливает, в результате чего на генераторе кодов ВС фиксируется код передаваемой информации.To completely hide information by reproducing it on the aircraft, a pair of identical synchronously working code generators is used, one each on the LKSK and the aircraft, while only a series of sync clocks are transmitted via the VHF radio channel, the first synchro-clock of which starts both code generators, and the last one stops them, as a result why the code of the transmitted information is fixed on the BC code generator.

На чертеже представлен поясняющий эскиз, на котором показаны:The drawing shows an explanatory sketch, which shows:

1 - группа навигационных спутников (НС) 1.1, 1.2, … 1.n;1 - a group of navigation satellites (NS) 1.1, 1.2, ... 1.n;

2 - локальная контрольно-корректирующая станция (ЛККС) с2 - local control and correction station (LKS) with

2.1 - антенным модулем,2.1 - antenna module,

2.2 - блоком спутниковых приемников (БСП),2.2 - a block of satellite receivers (BSP),

2.3 - вычислителем (ВЧ),2.3 - computer (HF),

2.4 - передатчиком УКВ - радиоканала со своей антенной;2.4 - a transmitter of VHF - a radio channel with its antenna;

3 - наземный УКВ - радиоприемник с3 - ground VHF - radio with

3.1 - аппаратурой передачи данных на ЛККС,3.1 - equipment for transmitting data to the LCC,

3.2 - проводным каналом;3.2 - wired channel;

4 - УКВ-радиоканал для передачи на ВС информации от ЛККС;4 - VHF radio channel for transmitting information from the LCC to the aircraft;

5 - воздушное судно (ВС) с УКВ - радиоприемником со своей антенной 5.1;5 - aircraft (AC) with VHF radio receiver with its 5.1 antenna;

6 - ионосфера.6 - ionosphere.

Все используемые в способе устройства широко применяются в РФ.All devices used in the method are widely used in the Russian Federation.

На чертеже не показаны элементы и цепи электропитания, элементы конструкции, заземления, согласования… - все то, что не требуется для рассмотрения заявляемого способа.The drawing does not show the elements and power supply circuits, structural elements, grounding, coordination ... - all that is not required to consider the proposed method.

Способ повышения безопасности полета и посадки ВС с помощью ЛККС 2, характеризующийся формированием дифференциальных поправок (ДП) к псевдодальностям (ПД) в ЛККС 2 в составе последовательно соединенных антенного модуля 2.1, блока спутниковых приемников (БСП) 2.2, вычислителя (ВЧ) 2.3 и УКВ-радиопередатчика 2.4 со своей антенной, выход которой является информационным выходом для передачи информации из ЛККС 2 через эфир на ВС 5, при этом формирование ДП к ПД обеспечивают за счет более точного вычисления ПД на ЛККС 2 чем на ВС 5 и обнаружения отклонения расчетного значения ПД от его известного эталонного значения, причем учитывают температуру, давление и влажность воздуха атмосферы, определяемые с помощью входящих в ЛККС 2 метеодатчиков, а также тем, что в ЛККС 2 периодически для конкретного момента времени определяют путем сопоставления расчетных значений ПД для различных сочетаний избыточных навигационных спутников из группы 1 и приемников БСП 2.2 кондиционное/не кондиционное состояние самой ЛККС 2 и кондиционные/ не кондиционные НС из группы 1, при использовании кондиционных НС из группы 1 определяют потерю достоверности ЛККС 2 при недопустимых колебаниях земной коры в месте дислокации ЛККС 2, затем на кондиционной ЛККС 2 при использовании кондиционных НС из группы 1 определяют недопустимую аномалию ионизации ионосферы 6 и ионосферный шторм, а при превышении допустимых значений ПД и ДП -потерю целостности этих данных, полученные выше данные в ВЧ 2.3 ЛККС 2 и тестированные варианты посадки ВС 5 фиксируют в кодограмме информационного сообщения из ЛККС 2 в ВС 5, заранее согласованной ими, данные кодограммы постоянно обновляются и выдаются из ЛККС 2 на ВС 5 через каждые 0,5 сек. Для контроля не искажения информации в эфире осуществляют прием ее из эфира с помощью наземного УКВ-радиоприемника 3, расположенного вблизи ЛККС 2, откуда направляют принятую информацию по проводному каналу 3.2 в ЛККС 2 для сравнения с эталоном в вычислителе 2.3.A method of increasing flight safety and landing using LCCS 2, characterized by the formation of differential corrections (PD) to pseudorange (PD) in LCCS 2 as part of a series-connected antenna module 2.1, satellite receiver unit (BSP) 2.2, computer (HF) 2.3 and VHF 2.4 radio transmitter with its antenna, the output of which is an information output for transmitting information from the LCCS 2 via ether to aircraft 5, while the formation of the DP to the PD is ensured by more accurate calculation of the PD on the LCC 2 than on the aircraft 5 and detection of deviations the calculated value of the PD from its known reference value, and take into account the temperature, pressure and humidity of the atmosphere, determined using the weather sensors included in the LCC 2, as well as the fact that in the LCC 2 periodically for a specific point in time it is determined by comparing the calculated values of the PD for various combinations excess navigation satellites from group 1 and BSP 2.2 receivers condition / non-condition state of LKS 2 itself and condition / non-condition NS from group 1, when using condition NS from the group Steps 1 determine the loss of reliability of LCCS 2 due to unacceptable fluctuations of the earth's crust at the location of LCCS 2, then on the conditioned LCCS 2 when using conditioned NSs from group 1, they determine the unacceptable ionization anomaly of the ionosphere 6 and the ionospheric storm, and if the permissible values of PD and DP are exceeded, the integrity of this data, the data obtained above in the HF 2.3 of the LCCS 2 and the tested landing options for the aircraft 5 are recorded in the codogram of the information message from the LCCS 2 in the aircraft 5, agreed in advance by them, the codogram data is constantly updated and issued from LKSK 2 on aircraft 5 every 0.5 seconds. To control non-distortion of information on the air, it is received from the air using a terrestrial VHF radio 3 located near LKSK 2, from where the received information is sent via wire channel 3.2 to LKSK 2 for comparison with the standard in calculator 2.3.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Каждая стационарная наземная ЛККС 2, установленная в соответствующем аэропорту (в настоящее время в 110 крупнейших аэропортах РФ) имеет выверенную точную координату своей дислокации с соответствующим геодезическим колышком. Зона действия конкретной ЛККС 2 (порядка 300 км вокруг конкретного аэропорта обеспечивается мощностью соответствующего УКВ - передатчика 2.4 УКВ - радиоканала 4) определяется необходимостью своевременно обеспечить все ВС 5, находящиеся в этой зоне, значительно более точными данными о их текущих координатах местонахождения, для чего на эти ВС 5 выдаются ДП к псевдодальностям (ПД) по соответствующим НС 1.1, … 1.n. Каждое ВС 5 самостоятельно определяет ПД с значительно меньшей точностью чем ЛККС 2 с помощью своего спутникового приемника, а затем их уточняет с помощью получаемых ДП. Координата местоположения ВС 5 в данный момент времени далее автоматически рассчитывается как точка пересечения ПД от любых четырех кондиционных НС из группы 1.Each stationary ground LCCS 2 installed at the corresponding airport (currently at the 110 largest airports in the Russian Federation) has a precise coordinate of its location with a corresponding geodetic peg. The coverage area of a specific LCCS 2 (about 300 km around a specific airport is provided by the power of the corresponding VHF - transmitter 2.4 VHF - radio channel 4) is determined by the need to timely provide all aircraft 5 located in this zone with significantly more accurate data on their current location coordinates, for which these aircraft 5 are issued DP to pseudorange (PD) according to the relevant NS 1.1, ... 1.n. Each aircraft 5 independently determines the PD with significantly lower accuracy than the LKSK 2 with the help of its satellite receiver, and then refines them using the obtained DP. The location coordinate of aircraft 5 at a given point in time is then automatically calculated as the point of intersection of the aircraft from any four airborne NS from group 1.

ЛККС 2 одновременно принимает радиосигналы всех радиовидимых НС 1.1, … 1.n всех четырех действующих глобальных спутниковых навигационных систем: GPS (США), ГЛОНАС (РФ), ГАЛИЛЕО (Евросоюз) и КОМПАС (Китай). Для этого в блоке спутниковых приемников (БСП) 2.2 имеются соответствующие приемники, причем для надежности с дублированием. Практически каждая ЛККС 2 одновременно принимает радиосигналы примерно 80 НС различных систем (почти половина небесной радиовидимой полусферы). При этом каждый НС из группы 1 периодически излучает во все стороны свой, отличающийся от других НС из группы 1 радиосигнал (относительно короткая радиопосылка с закодированной информацией, например, у ГЛОНАС на своей несущей частоте для каждого НС, а у GPS на одной несущей частоте, но с разной фазой для каждого НС и т.д.). Соответствующий приемник селектирует свои радиопосылки и отождествляет их с конкретным НС из группы 1.LKSK 2 simultaneously receives radio signals of all radio-visible NS 1.1, ... 1.n of all four operating global satellite navigation systems: GPS (USA), GLONAS (RF), GALILEO (European Union) and COMPASS (China). For this, in the block of satellite receivers (BSP) 2.2 there are corresponding receivers, and for reliability with duplication. Almost every LCCS 2 simultaneously receives radio signals from approximately 80 NS of various systems (almost half of the celestial radio-visible hemisphere). Moreover, each NS from group 1 periodically emits in its own directions a radio signal different from other NS from group 1 (a relatively short radio transmission with encoded information, for example, for GLONAS at its own carrier frequency for each NS, and for GPS at one carrier frequency, but with a different phase for each NS, etc.). The corresponding receiver selects its radio packages and identifies them with a specific NS from group 1.

Общим для всех глобальных навигационных систем является способ определения псевдодальности (ПД) по каждому НС из группы 1 (расстояния отданного НС до конкретного приемника, получившего радиопосылку от этого НС), который состоит в следующем. В каждой радиопосылке каждого НС из группы 1 содержится очень точное время ее излучения (на НС используют атомные часы), а принявший радиопосылку приемник фиксирует в системе единого времени момент приема соответствующей радиопосылки. Тогда код ПД определяют (автоматически в приемнике) как произведение разности указанных выше моментов времени и скорости распространения радиосигнала - 300000 км/сек. Таким образом определяют с привязкой к системе единого времени коды ПД каждым приемником по каждому НС из группы 1. Далее рассчитывают географическое место нахождения ЛККС на Земле как общую точку пересечения трех различных ПД (трех наклонных дальностей), полученных от трех любых кондиционных НС из группы 1 в один и тот же момент времени.Common to all global navigation systems is the method for determining the pseudorange (AP) for each NS from group 1 (the distance of the given NS to a specific receiver that received a radio packet from this NS), which consists in the following. Each radio transmission of each NS from group 1 contains a very accurate time of its radiation (an atomic clock is used on the NS), and the receiver that receives the radio transmission records the time of receipt of the corresponding radio transmission in the single-time system. Then the PD code is determined (automatically in the receiver) as the product of the difference of the above times and the speed of propagation of the radio signal - 300,000 km / s. Thus, with reference to the system of single time, the AP codes are determined by each receiver for each NS from group 1. Next, the geographical location of the LCCS on Earth is calculated as the common intersection point of three different PDs (three inclined ranges) obtained from any three conditioned NSs from group 1 at the same time.

ЛККС 2, имеющая заранее точно определенные координаты своей дислокации, принимает и обрабатывает радиосигналы от группы 1 радиовидимых НС 1.1, … 1.n действующих глобальных навигационных спутниковых систем, при этом получают расчетные данные координат дислокации ЛККС 2 для различных комбинаций НС из группы 1 навигационных спутниковых систем, при их совпадении/ не совпадении в допуске между собой и с известными контрольными (эталонными) данными координат самой ЛККС 2 вырабатывают решение об исправности / не исправности конкретных НС из группы 1 конкретных глобальных спутниковых навигационных систем, на основании чего блокируют использование некондиционных НС из группы 1 до их реабилитации, формируют и запоминают полученные при использовании кондиционных НС из группы 1 ДП к кодам ПД в единицах измерения длины, ДП периодически (два раза в секунду) ЛККС 2 выдает по УКВ-радиоканалу 4 на ВС 5, находящиеся в зоне действия данной ЛККС 2 для корректировки. При этом точность определения координат ВС 5 повышается примерно на порядок.LCCS 2, having predetermined precisely defined coordinates of its dislocation, receives and processes radio signals from group 1 of radio-visible NS 1.1, ... 1.n operating global navigation satellite systems, while receiving calculated coordinates of the location of LCC 2 for various combinations of NS from group 1 of navigation satellite systems, when they coincide / do not coincide in the tolerance with each other and with the known control (reference) coordinate data of the LCC 2 itself, a decision is made on the serviceability / non-serviceability of specific NSs from the group 1 specific global satellite navigation systems, on the basis of which they block the use of substandard NS from group 1 until they are rehabilitated, form and store data received when using conditioned NS from group 1 DP to PD codes in length units, DP periodically (twice per second) LKS 2 issues on VHF radio channel 4 to aircraft 5 located in the coverage area of this LCC 2 for adjustment. In this case, the accuracy of determining the coordinates of BC 5 increases by approximately an order of magnitude.

Однако, все сказанное выше осуществляется только при сохранении достоверности значения эталонной координаты дислокации ЛККС 2. Например, при развитии сейсмической активности в конкретном регионе где размещена ЛККС 2 (как правило за несколько часов и даже суток до землетрясения) поверхность Земли начинает незначительно колебаться. Эти колебания не уловимы многими специальными приборами, но очень четко влияют на работу соответствующих ЛККС 2, находящихся в соответствующем месте. Используемые сегодня ЛККС 2 ощущают это уже при изменении эталонной координаты своей дислокации всего на 1 см.However, all of the above is carried out only while maintaining the reliability of the value of the reference coordinate of the location of LCCS 2. For example, with the development of seismic activity in a specific region where LCCS 2 is located (usually several hours or even days before the earthquake), the Earth's surface begins to fluctuate slightly. These fluctuations are not perceptible by many special devices, but they very clearly affect the operation of the corresponding LCCS 2 located in the appropriate place. The LCKS 2 used today are already feeling this when the reference coordinate of their dislocation changes by only 1 cm.

При выявлении потери достоверности значения эталонной координаты дислокации (потери кондиции) конкретной ЛККС 2 прогнозируют землетрясение с эпицентром в указанной координате и сообщают об этом через соответствующую кодограмму информационного сообщения на ВС 5 (это может быть опасно для посадки ВС) и соответствующим службам МЧС.If a loss of reliability is detected, the values of the reference dislocation coordinate (loss of condition) of a particular LCC 2 predict an earthquake with an epicenter in the specified coordinate and report this through the appropriate codogram of the information message on aircraft 5 (this can be dangerous for aircraft landing) and the corresponding services of the Ministry of Emergencies.

Указанная выше полезная для ВС 5 информация, получаемая в ЛККС 2, исходно формируется в ВЧ 2.3 в виде двоичной кодограммы информационного сообщения с конкретной закодированной информацией (каждый НС всех глобальных навигационных систем имеет свой кодовый номер, располагаемый в конкретном поле кодограммы и т.д.), а затем перед выдачей в эфир на используемой несущей частоте с помощью УКВ - радиопередатчика 2.4 моделируется по общему правилу для УКВ - радиопередатчика 2.4 и УКВ - радиоприемника 5.1 ВС 5, в котором осуществляется демодуляция, а затем и декодирование принятой информации.The above information, useful for BC 5, obtained in LCCS 2, is initially generated in RF 2.3 in the form of a binary codegram of an information message with specific encoded information (each NS of all global navigation systems has its own code number located in a specific field of the codeogram, etc. ), and then before broadcasting on the used carrier frequency using the VHF radio transmitter 2.4, it is modeled according to the general rule for VHF radio transmitter 2.4 and VHF radio receiver 5.1 BC 5, in which demodulation is performed, and then decoding received information.

Особенностью указанной кодограммы являются возникающие в ней пробелы при отсутствии в данный момент соответствующих данных (например, отсутствие некоторых радиовидимых НС из группы 1). Это может использовать злоумышленник, который, обладая относительно не сложной радиоаппаратурой, приблизившись к ЛККС 2, принять на свой подстраиваемый УКВ - радиоприемник сообщение от ЛККС 2, а затем, используя свой УКВ -передатчик, в последующих сообщениях заполнить имеющиеся в них пробелы вредой для ВС 5 ложной информацией. Для предотвращения этого неиспользуемые в данный момент времени зоны кодограмм заполняют по согласованию между ЛККС 2 и ВС 5 контрольными кодами или балластной информацией.A feature of this codogram is the gaps arising in it in the absence of relevant data at the moment (for example, the absence of some radio-visible NSs from group 1). This can be used by an attacker who, having relatively relatively sophisticated radio equipment, approaches LKSK 2, receives a message from LKSS 2 on his VHF radio tuner, and then, using his VHF transmitter, fill in the gaps in the subsequent messages that are harmful to the aircraft 5 false information. To prevent this, zones of codograms that are not used at a given time are filled in by agreement between LCCS 2 and BC 5 with control codes or ballast information.

Плохо лишь то, что не нейтрализованный злоумышленник продолжает действовать и может, например, в самый не подходящий момент для ВС 5 заглушить УКВ- радиоканал 4. Для нейтрализации злоумышленника осуществляют прием информации из эфира на дополнительный наземный УКВ - радиоприемник 3 и с помощью аппаратуры передачи данных 3.1 по проводному каналу 3.2 передают принятую информацию в ЛККС 2 для сравнения в ВЧ 2.3. При обнаружении в эфире чужеродной информации пеленгуют ее источник и нейтрализуют злоумышленника.The only bad thing is that a non-neutralized attacker continues to operate and can, for example, mute the VHF radio channel 4 at the most inopportune moment for BC 5. To neutralize the attacker, information is received from the ether to an additional ground VHF radio 3 and using data transmission equipment 3.1 through a wired channel 3.2 transmit the received information to LKSK 2 for comparison in the treble 2.3. If alien information is found on the air, its source is detected and neutralized.

Для полного сокрытия информации, передаваемой из ЛККС 2 на ВС 5 (например, для борта №1) путем воспроизводства ее на ВС 5 используют пару одинаковых синхронно работающих генераторов кодов, по одному на ЛККС 2 и ВС 5. При этом по УКВ-радиоканалу 4 передается только серия синхротактов, первый синхротакт которой запускает оба генератора кодов, а последний их останавливает, в результате чего на генераторе кодов ВС 5 фиксируется код передаваемой информации.For complete concealment of information transmitted from LCCS 2 to aircraft 5 (for example, for board No. 1) by reproducing it on aircraft 5, a pair of identical synchronously working code generators are used, one each to LCCS 2 and aircraft 5. Moreover, via VHF radio channel 4 only a series of synchronization clocks is transmitted, the first synchronization cycle of which starts both code generators, and the last one stops them, as a result of which the transmitted information code is fixed on the BC 5 code generator.

Claims (4)

1. Способ повышения безопасности полета и посадки воздушных судов (ВС) с помощью локальной контрольно-корректирующей станции (ЛККС), характеризующийся формированием дифференциальных поправок (ДП) к псевдодальностям (ПД) в ЛККС в составе последовательно соединенных антенного модуля, блока спутниковых приемников (БСП), вычислителя (ВЧ) и УКВ-радиопередатчика со своей антенной, выход которой является информационным выходом для передачи информации из ЛККС через эфир на ВС, при этом формирование ДП и ПД обеспечивают за счет вычисления ПД на ЛККС и обнаружения отклонения расчетного значения ПД от его известного эталонного значения, причем учитывают температуру, давление и влажность воздуха атмосферы, определяемые с помощью входящих в ЛККС метеодатчиков, отличающийся тем, что в ЛККС периодически для конкретного момента времени определяют путем сопоставления расчетных значений ПД для различных сочетаний избыточных навигационных спутников (НС) и приемников БСП кондиционное/некондиционное состояние самой ЛККС и кондиционные/некондиционные НС, при использовании кондиционных НС определяют потерю достоверности ЛККС при недопустимых колебаниях земной коры в месте дислокации ЛККС, затем на кондиционной ЛККС при использовании кондиционных НС определяют недопустимую аномалию ионизации ионосферы и ионосферный шторм, а при превышении допустимых значений ПД и ДП - потерю целостности этих данных, полученные выше данные в ВЧ ЛККС и тестированные варианты посадки ВС фиксируют в кодограмме информационного сообщения из ЛККС в ВС, заранее согласованной ими, данные кодограммы постоянно обновляются и выдаются из ЛККС на ВС через каждые 0,5 сек.1. A way to improve the safety of flight and landing of aircraft (Aircraft) using a local control and correction station (LCC), characterized by the formation of differential corrections (DP) to the pseudorange (PD) in the LCC as part of a series-connected antenna module, satellite receiver unit (BSP) ), a calculator (HF) and a VHF radio transmitter with its antenna, the output of which is an information output for transmitting information from the LCC via ether to the aircraft, while the formation of the DP and PD is ensured by calculating the PD on the LCC C and detect deviations of the calculated value of the PD from its known reference value, and take into account the temperature, pressure and humidity of the atmosphere determined by the weather sensors included in the LCC, characterized in that in the LCC periodically for a specific point in time it is determined by comparing the calculated values of the PD for various combinations of excess navigation satellites (NS) and BSP receivers air-conditioned / substandard state of the LCC itself and air-conditioned / sub-standard NS, when using air-conditioned N determine the loss of reliability of the LCCS with unacceptable fluctuations of the earth's crust at the location of the LCCS, then determine the unacceptable ionization anomaly of the ionosphere and the ionospheric storm on the conditioned LCC with the use of conditioned NSs, and if the permissible values of PD and DP are exceeded, the integrity of these data is obtained, the data obtained above in the HF The LCCS and the tested aircraft landing options are recorded in the codogram of the information message from the LCC to the aircraft, agreed in advance by them, these codograms are constantly updated and issued from the LCC to the aircraft every 0.5 sec. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для повышения устойчивости кодограмм информационных сообщений к внешним неблагоприятным воздействиям возникающие по ситуации не заполненные информацией зоны исходных кодограмм по согласованию между ЛККС и ВС заполняют балластной информацией или контрольными кодами.2. The method according to p. 1, characterized in that in order to increase the stability of the codograms of information messages to external adverse effects, the areas of source codograms that arise as a result of the situation and are not filled with information, as agreed between the LCCS and aircraft, are filled with ballast information or control codes. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для контроля неискажения информации в эфире осуществляют прием ее из эфира с помощью наземного УКВ-радиоприемника, расположенного вблизи ЛККС, откуда направляют принятую информацию по проводному каналу в ЛККС для сравнения с эталоном в вычислителе, при обнаружении искажения информации немедленно сообщают об этом на ВС и устраняют причины искажения.3. The method according to p. 1, characterized in that to control the distortion of information on the air, it is received from the air using a ground-based VHF radio receiver located near the LCCS, from where the received information is sent via a wired channel to the LCC for comparison with a reference in the calculator, upon detection of distortion of information immediately report it to the aircraft and eliminate the causes of distortion. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для сокрытия информации путем воспроизводства ее на ВС используют пару одинаковых синхронно работающих генераторов кодов, по одному на ЛККС И ВС, при этом по УКВ-радиоканалу передается только серия синхротактов, первый синхротакт которой запускает оба генератора кодов, а последний их останавливает, в результате чего на генераторе кодов ВС фиксируется код передаваемой информации.4. The method according to p. 1, characterized in that for hiding information by reproducing it on the aircraft, use a pair of identical synchronously working code generators, one each on the LKSK and the aircraft, while only a series of synchro-clocks are transmitted via the VHF radio channel, the first synchro-clock of which starts both code generators, and the last one stops them, as a result of which the transmitted information code is fixed on the BC code generator.
RU2017135650A 2017-10-06 2017-10-06 Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station RU2666554C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135650A RU2666554C1 (en) 2017-10-06 2017-10-06 Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135650A RU2666554C1 (en) 2017-10-06 2017-10-06 Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666554C1 true RU2666554C1 (en) 2018-09-11

Family

ID=63580191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135650A RU2666554C1 (en) 2017-10-06 2017-10-06 Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666554C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708679C1 (en) * 2019-04-16 2019-12-11 Дмитрий Александрович Затучный Method for aircraft to detect external imitation interference, which makes an error in determining its location

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525999A (en) * 1994-11-28 1996-06-11 Motorola, Inc. Multi-receiver master control station for differential GPS and method
FR2728537A1 (en) * 1994-12-21 1996-06-28 Eurocopter France DEVICE FOR ACTUATING A CONTROL MEMBER FOR AN AIRCRAFT, IN PARTICULAR A HELICOPTER, WITH ELECTRIC FLIGHT CONTROLS
US5621646A (en) * 1995-01-17 1997-04-15 Stanford University Wide area differential GPS reference system and method
RU38055U1 (en) * 2004-02-17 2004-05-20 Завалишин Олег Иванович GROUND SYSTEM OF FUNCTIONAL SUPPLEMENT IN SATELLITE RADIO NAVIGATION WITH FORMATION OF AMENDMENTS TO Pseudo-aerials
US8131463B2 (en) * 2003-12-02 2012-03-06 Gmv Aerospace And Defence, S.A. GNSS navigation solution integrity in non-controlled environments
RU140658U1 (en) * 2013-11-01 2014-05-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Реагент" (ЗАО "НПЦ "Реагент") AIRCRAFT LANDING SYSTEM
RU2577846C1 (en) * 2014-12-17 2016-03-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of determining integrity of high-precision navigation determinations of consumer and system therefor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525999A (en) * 1994-11-28 1996-06-11 Motorola, Inc. Multi-receiver master control station for differential GPS and method
FR2728537A1 (en) * 1994-12-21 1996-06-28 Eurocopter France DEVICE FOR ACTUATING A CONTROL MEMBER FOR AN AIRCRAFT, IN PARTICULAR A HELICOPTER, WITH ELECTRIC FLIGHT CONTROLS
US5621646A (en) * 1995-01-17 1997-04-15 Stanford University Wide area differential GPS reference system and method
US8131463B2 (en) * 2003-12-02 2012-03-06 Gmv Aerospace And Defence, S.A. GNSS navigation solution integrity in non-controlled environments
RU38055U1 (en) * 2004-02-17 2004-05-20 Завалишин Олег Иванович GROUND SYSTEM OF FUNCTIONAL SUPPLEMENT IN SATELLITE RADIO NAVIGATION WITH FORMATION OF AMENDMENTS TO Pseudo-aerials
RU140658U1 (en) * 2013-11-01 2014-05-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Реагент" (ЗАО "НПЦ "Реагент") AIRCRAFT LANDING SYSTEM
RU2577846C1 (en) * 2014-12-17 2016-03-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of determining integrity of high-precision navigation determinations of consumer and system therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708679C1 (en) * 2019-04-16 2019-12-11 Дмитрий Александрович Затучный Method for aircraft to detect external imitation interference, which makes an error in determining its location

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103797727B (en) Use crosslinking ranging and the advanced timing for satellite constellation in correct time source and Time Transmission
JP3548577B2 (en) Fail-safe operation differential GPS ground station system
RU2383898C2 (en) Method and device for satellite positioning
KR920010026B1 (en) Vehicle location system accuracy enhancement for airborne vehicles
US5736960A (en) Atomic clock augmented global positioning system receivers and global positioning system incorporating same
JP5122066B2 (en) Method and apparatus for evaluating integrity of operation of data processing system using product limit
WO2014194128A2 (en) Satellite orbital determination (od) using doppler and kepler orbital elements
US20110231038A1 (en) Aircraft landing system using relative gnss
CN106873001B (en) GBAS ground system distribution methods
Walter Satellite based augmentation systems
RU2542326C1 (en) Method of improving integrity of used navigation satellite signals using local monitoring and correction station (lmcs) based on anomalous ionospheric effect
US6169957B1 (en) Satellite signal receiver with speed computing integrity control
US6839631B1 (en) Space based augmentation system with hierarchy for determining geographical corrections source
KR101181989B1 (en) Integration monitoring and argumentation system for monitoring multiplex satellite navigation state
Pullen Ground based augmentation systems
KR20090073216A (en) Apparatus and method for cdma time pseudolite for repeater identification
RU2666554C1 (en) Method for increasing safety of flight and landing of aircraft by local control and corrective station
US11395103B2 (en) Positioning system and method
EP2367023B1 (en) Aircraft landing system using relative GNSS
US20040193373A1 (en) Autonomous navigation error correction
US11573085B2 (en) Positioning system and method
Helfrick Question: Alternate position, navigation timing, APNT? Answer: ELORAN
Kube et al. GNSS-based curved landing approaches with a virtual receiver
Akiyama et al. Differential Positioning Performance on Lunar South Pole Region Using Lunar Navigation Satellite System
RU2653066C1 (en) Method for determining the ionospheric storm with the use of a ground stationary control and correcting station