[发明专利]用于地面预测航空器沿路径的定位的特征的设备和方法

说明书

预测设备(1)包括计算元件(7)，其包括与航空器机载模型一致的性能和完整性模型(8)，所述第二计算元件(7)确定涉及航空器沿飞行和/或地面路径的定位的精度、完整性和可用性信息，所述完整性信息考虑了卫星定位系统的完整性和航空器上至少一个硬件完整性。

技术领域

本发明涉及用于在地面上预测航空器、尤其是运输飞机沿路径的定位的特征(诸如精度、完整性和可用性)的设备和方法。

背景技术

已知的是，对运输飞机(在地面上和飞行中)进行定位的系统通常是基于与定位卫星相关的GPS/GNSS信号。信号的同步通过每颗卫星机载的原子钟而得到。机载安装在飞机上的接收器比较接收到的信号相对于接收器中本地生成的信号的偏移，并且因而测量自卫星的距离。这些测量在所有可见卫星上被重复(也就是说在针对其而言信号在飞机上被接收的所有卫星上)，并使得连续计算定位成为可能。

任何距离测量，不管所使用的系统(低地球轨道或对地同步卫星星群或本地信标)如何，都将(安置在飞机上的)接收器置于以发射器为中心的球体上。通过使用至少三个发射器，这些球体具有单个相交点。然而，这个简单的原理是复杂的。这是因为：

-接收器的本地时钟很少具有原子精度。因此，仅有时间差是精确的，这需要四个而不是三个信标或卫星以便定义点(如果高度已知，则三个信标足够)；

-接收器是可移动的，并且因此测量是在不同点处执行的；和

-用于信号传输的无线电波具有取决于它们通过的电离层而轻微可变化的速度。

定位信号接收器结合这些各种误差，通过使用来自各种卫星或信标的校正和测量，以及整合和滤波技术(诸如卡尔曼(Kalman)滤波器)，以便获得最可能的点和其经估计的精度和速度以及世界时(universal time)。

对于精度应用或过程、例如诸如RNP(所需导航性能)类型的过程，需要航空器导航的绝对安全(在直到0.1NM的受限狭长带(corridor)中的导航过程)，导航信号由所谓的“完整性”信号补充，这使得有可能消除来自暂时或在延长时段内有缺陷的发射器的任何测量。完整性是置信度的度量，用户可以在来自系统的输出(也就是说由系统提供的信息)的质量中具有它。

在飞机上，计算装置通常用于基于GPS/GNSS数据和IRS(惯性参考系统)类型的惯性数据之间的混成(hybridisation)来计算定位。GPIRS(全球定位/惯性参考系统)混成包括通过从GPS/GNSS数据得到的定位测量来阻尼或稳定化惯性导航单元的发散误差。

已知，在空中运输的上下文中，在起飞、进场、着陆阶段等中执行空中操作之前，按照现行规则，在RNP类型的特定操作中，航空公司被要求在被计划用于着陆航空器的区中和时间处进行混合定位可用性和相关联完整性的地面预测。

以常规方式，惯性单元的GPIRS卡尔曼滤波器的算法被建模在地面预测软件中。该地面预测软件于是使得有可能在航空器出发前对由GPIRS卡尔曼滤波器在给定(多个)点和给定(多个)时刻处计算出的飞机定位的精度、可用性和完整性进行预测。

然而，用于预测飞机定位的精度、完整性和可用性的常规工具(GPS/GNSS或GPIRS)具有不同的限制，特别是没有地面预测工具涵盖在定位的总体完整性的计算中对机载硬件完整性的监控。

发明内容

本发明涉及用于在地面上预测航空器沿路径的定位的特征(精度、完整性和可用性)的设备，这使得补救该缺点成为可能。

为此，根据本发明，所述预测设备显著之处在于它至少包括：

-路径生成单元，以便提供包括以下元素中至少之一的航空器路径：飞行路径和地面路径；

-中央单元，其至少包括：