Método y aparato para determinar un parámetro de indicación de integridad que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada en un sistema de posicionamiento global.

Un método para determinar un parámetro de indicación de integridad (IR; PL) que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada a partir de señales de información de posicionamiento diseminadas desde una pluralidad de vehículos espaciales de un sistema de posicionamiento global, dicho método que comprende:

- proporcionar un parámetro de entrada

(AL; IR) que se refiere a un límite de alerta (AL) predeterminado o a un riesgo de integridad (IR) predeterminado, en donde dicho parámetro de indicación de integridad indica un riesgo de integridad (IR), si dicho parámetro de entrada se refiere a un límite de alerta (AL) predeterminado, y dicho parámetro de indicación de integridad indica un nivel de protección (PL), si dicho parámetro de integridad de entrada se refiere a un riesgo de integridad (IR) predeterminado;

- recibir una pluralidad de parámetros de información de integridad; y

- determinar el parámetro de indicación de integridad (IR; PL) sobre la base de dicho parámetro de entrada (AL; IR) y sobre la base de una primera relación entre dicho parámetro de indicación de integridad (IR; PL) y dicho parámetro de entrada (AL; IR) y dicha pluralidad de parámetros de información de integridad (s SISA, s SISMA, s x, kx);

caracterizado por que

dicha pluralidad de parámetros de información de integridad se refieren a una precisión de señal en el espacio (s SISA), una precisión de monitorización de señal en el espacio (s SISMA), un error de posición (s x) en un dominio de posición, y un parámetro de transformación (kx) desde el intervalo al dominio de posición, o dicha pluralidad de parámetros de información de integridad se refiere a una desviación estándar (s s sat ) de la separación entre soluciones de posicionamiento de un conjunto completo no nominal y de un subconjunto sat, una desviación estándar (s s sat ) de la separación entre soluciones de posicionamiento de un conjunto completo nominal y un subconjunto sat, y una desviación estándar (s F sat ) de un error de posición en un dominio de posición; y

y dicha determinación del parámetro de indicación de integridad (IR; PL) comprende:

- calcular un primer parámetro auxiliar (Ks; log10(POMI,F,sat)) y un segundo parámetro auxiliar (KL - KT; KS ) sobre la base de dicho parámetro de entrada (AL; IR) y dicha pluralidad de parámetros de información de integridad (s SISA, s SISMA, s x, kx; s s sat, s s sat, s F sat), y

- determinar un parámetro de salida (log10(POMI,F,sat); KL - KT) en dependencia de dichos primer y segundo parámetros auxiliares (KS, KL - KT; log10(POMI,F,sat), Ks) sobre la base de una relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) que es una relación entre dichos primer y segundo parámetros auxiliares (KS, KL - KT; log10(POMI,F,sat), Ks) y dicho parámetro de salida (log10(POMI,F,sat); KL - KT), dicha relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) que se proporciona en forma de una tabla de búsqueda bidimensional almacenada,

en donde dicho parámetro de salida (log10(POMI,F,sat); KL - KT) corresponde a dicho parámetro de indicación de integridad o dicho parámetro de indicación de integridad (IR; PL) se determina a partir de dicho parámetro de salida (log10(POMI,F,sat); KL - KT).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10193395.

Solicitante: EUROPEAN SPACE AGENCY.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 8-10, RUE MARIO-NIKIS 75738 PARIS CEDEX 15 FRANCIA.

Inventor/es: FERNANDEZ,FRANCISCO AMARILLO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/08 (proporcionando información de integridad, p. ej. la salud de los satélites o la calidad de los datos de las efemérides)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/20 (Monitorización de la integridad, detección o aislamiento de fallos del segmento espacial)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación... > G01S19/02 (Detalles de los segmentos de control de espacio y de tierra)

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Fragmento de la descripción:

Método y aparato para determinar un parámetro de indicación de integridad que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada en un sistema de posicionamiento global

Campo de la Invención Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un método y un aparato para determinar un parámetro de indicación de integridad (por ejemplo un riesgo de integridad IR o un nivel de protección PL) , que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada a partir de señales de información de posicionamiento diseminadas desde una pluralidad de vehículos espaciales de un sistema de posicionamiento global, el método que comprende proporcionar un parámetro de entrada (por ejemplo un límite de alerta AL para determinar un riesgo de integridad IR en el límite de alerta dado AL o un riesgo de integridad IR para determinar un nivel de protección PL en el riesgo de integridad IR dado) , recibir una pluralidad de parámetros de información de integridad (por ejemplo parámetros tales como parámetros relacionados con el error de señal en el espacio SISA, SISMA, etc.) , y determinar el parámetro de indicación de integridad sobre la base del parámetro de entrada y sobre la base de una primera relación entre el parámetro de indicación de integridad y el parámetro de entrada y la pluralidad de parámetros de información de integridad.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un método y un aparato para determinar un parámetro de indicación de integridad (por ejemplo un riesgo de integridad IR o un nivel de protección PL) que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada a partir de las señales de información de posicionamiento diseminadas desde una pluralidad de vehículos espaciales de un sistema de posicionamiento global en el que se detecta si dichos vehículos espaciales están en una condición normal o en una condición anormal, en donde solamente se usan señales de información de posicionamiento diseminadas desde vehículos espaciales para las que se detecta una condición normal para dicha determinación de información de posición, el método que comprende proporcionar un parámetro de entrada (por ejemplo un límite de alerta AL para determinar un riesgo de integridad IR en el límite de alerta AL dado o un riesgo de integridad IR para determinar un nivel de protección PL en el riesgo de integridad IR dado) , recibir una pluralidad de parámetros de información de integridad (por ejemplo parámetros tales como parámetros relacionados con un error de señal en el espacio SISA, SISMA, etc.) , y determinar el parámetro de indicación de integridad sobre la base de dicho parámetro de entrada y sobre la base de una primera relación que es una relación entre:

• una primera probabilidad, la primera probabilidad que indica una probabilidad de que un error de posición de dicha determinación de información de posicionamiento exceda un umbral de error debido a una condición anormal de un vehículo espacial que no se detecta,

• el umbral de error, y

• una pluralidad de dichos parámetros de información de integridad recibidos,

en donde la primera relación se basa en una segunda probabilidad y una tercera probabilidad, la segunda probabilidad que indica una probabilidad para la aparición de un evento de fallo único, el evento de fallo único que se define como un evento en el que exactamente uno de la pluralidad de vehículos espaciales está en una condición anormal, y la tercera probabilidad que indica una probabilidad de un impacto de la aparición de dicho evento de fallo único al error de posición de dicha determinación de información de posicionamiento.

Antecedentes de la Invención En el campo de los sistemas de posicionamiento global, el término “integridad” significa por una parte una capacidad del sistema de navegación global para advertir a sus usuarios dentro de periodos de tiempo predeterminados si el sistema o partes del sistema, tales como por ejemplo uno o más satélites y/o una o más estaciones en tierra, no se deberían considerar, por ejemplo debido a un fallo detectado de los mismos, y por otra parte, el término “integridad” se usa comúnmente como un término relativo a la confianza que un usuario puede tener con respecto a la fiabilidad de la información recibida desde el sistema o partes del sistema, tales como por ejemplo desde uno o más satélites y/o desde una o más estaciones en tierra, en particular la precisión de la información, y/o la fiabilidad de resultados tales como la información de posición determinada a partir de la información recibida desde el sistema.

En sistemas de navegación global basados en satélite conocidos tales como por ejemplo GPS y sistemas de navegación global basados en satélites planeados tales como por ejemplo Galileo, los vehículos espaciales tales como por ejemplo satélites se monitorizan por ellos mismos y/o por una o más estaciones en tierra (también conocidas como GSS) a fin de detectar operaciones de fallo de los vehículos espaciales que podrían afectar la precisión y/o la fiabilidad de la información recibida desde los vehículos espaciales. Por ejemplo, si se detecta que un satélite único específico está teniendo un fallo o no puede proporcionar información precisa y/o fiable por otra razón, se requiere emitir una advertencia en caso de que las señales diseminadas desde este satélite específico (es decir una señal de satélite única) , que se pueden usar para navegación y/o determinación de una posición, contengan defectos o errores. Tales defectos pueden tener una influencia en la longitud del recorrido aparente de la

señal desde el satélite a un receptor y, por lo tanto, pueden tener un fuerte impacto en la precisión de la información de posicionamiento determinada que se determina a partir de las señales recibidas desde los satélites del sistema de posicionamiento global sobre la base de la longitud del recorrido de la señal y la posición del satélite remitente. En este contexto, también los errores de tiempo se pueden considerar como errores de longitud del recorrido. Tales defectos o errores se conocen generalmente como error de señal en el espacio (generalmente abreviado como SISE) . El término "señal en el espacio" viene de la tarea de un sistema de navegación global basado en vehículos espaciales, tales como por ejemplo satélites o un sistema de navegación por satélite que disemina señales en el espacio generadas en vehículos espaciales para permitir una determinación de la posición de un receptor que recibe las señales desde los vehículos espaciales.

Como se mencionó anteriormente, el término "integridad, " se usa comúnmente en el campo de los sistemas de posicionamiento global basados en vehículos espaciales (es decir sistemas de navegación global) y se refiere a una medida de confianza que se puede poner por un usuario o aplicación en la veracidad y fiabilidad de la información proporcionada por el sistema de navegación o determinada a partir de la información proporcionada por el sistema de navegación. Esto es necesario dado que las aplicaciones de seguridad crítica tales como por ejemplo la determinación de posiciones en conexión con el aterrizaje y despegue de aviones u otras aplicaciones de seguridad críticas requieren una medida de integridad a fin de ser capaces de determinar con qué nivel de confianza se puede usar la información de navegación determinada a partir de las señales recibidas desde los sistemas de posicionamiento global para la aplicación de seguridad crítica.

El riesgo de integridad IR se define como una probabilidad de que un error de posición exceda una cierta tolerancia tal como un umbral de magnitud de error predeterminado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para determinar un parámetro de indicación de integridad (IR; PL) que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada a partir de señales de información de posicionamiento diseminadas desde una pluralidad de vehículos espaciales de un sistema de posicionamiento global, dicho método que comprende:

-proporcionar un parámetro de entrada (AL; IR) que se refiere a un límite de alerta (AL) predeterminado o a un riesgo de integridad (IR) predeterminado, en donde dicho parámetro de indicación de integridad indica un riesgo de integridad (IR) , si dicho parámetro de entrada se refiere a un límite de alerta (AL) predeterminado, y dicho parámetro de indicación de integridad indica un nivel de protección (PL) , si dicho parámetro de integridad de entrada se refiere a un riesgo de integridad (IR) predeterminado;

-recibir una pluralidad de parámetros de información de integridad; y

-determinar el parámetro de indicación de integridad (IR; PL) sobre la base de dicho parámetro de entrada (AL;

IR) y sobre la base de una primera relación entre dicho parámetro de indicación de integridad (IR; PL) y dicho parámetro de entrada (AL; IR) y dicha pluralidad de parámetros de información de integridad (σ SISA, σ SISMA, σ

x, kx) ;

caracterizado por que dicha pluralidad de parámetros de información de integridad se refieren a una precisión de señal en el espacio (σ SISA) , una precisión de monitorización de señal en el espacio (σ SISMA) , un error de posición (σ x) en un dominio de posición, y un parámetro de transformación (kx) desde el intervalo al dominio de posición, o dicha pluralidad de parámetros de información de integridad se refiere a una desviación estándar (σ s sat) de la separación entre soluciones de posicionamiento de un conjunto completo no nominal y de un subconjunto sat, una desviación estándar (σ s sat ) de la separación entre soluciones de posicionamiento de un conjunto completo nominal y un subconjunto sat, y una desviación estándar (σ F sat ) de un error de posición en un dominio de posición; y

y dicha determinación del parámetro de indicación de integridad (IR; PL) comprende:

-calcular un primer parámetro auxiliar (Ks; log10 (POMI, F, sat) ) y un segundo parámetro auxiliar (KL – KT; KS ) sobre la base de dicho parámetro de entrada (AL; IR) y dicha pluralidad de parámetros de información de

sat sat

integridad (σ SISA, σ SISMA, σ x, kx; σ s, σ s, σ F sat) , y

-determinar un parámetro de salida (log10 (POMI, F, sat) ; KL -KT) en dependencia de dichos primer y segundo parámetros auxiliares (KS, KL – KT; log10 (POMI, F, sat) , Ks) sobre la base de una relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) que es una relación entre dichos primer y segundo parámetros auxiliares (KS, KL – KT; log10 (POMI, F, sat) , Ks) y dicho parámetro de salida (log10 (POMI, F, sat) ; KL -KT) , dicha relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) que se proporciona en forma de una tabla de búsqueda bidimensional almacenada,

en donde dicho parámetro de salida (log10 (POMI, F, sat) ; KL -KT) corresponde a dicho parámetro de indicación de integridad o dicho parámetro de indicación de integridad (IR; PL) se determina a partir de dicho parámetro de salida (log10 (POMI, F, sat) ; KL -KT) .

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado por que se detecta si dichos vehículos espaciales están en una condición normal o en una condición anormal, en donde solamente se usan señales de información de posicionamiento diseminadas desde vehículos espaciales para los cuales se detecta una condición normal para dicha determinación de información de posición,

en donde dicha primera relación es una relación entre

• una primera probabilidad (POMI, F, sat) , dicha primera probabilidad (POMI, F, sat) que indica una probabilidad de que

un error de posición ( Δx ) de dicha determinación de información de posicionamiento exceda un umbral de error (Ix) debido a una condición anormal de un vehículo espacial que no se detecta,

• el umbral de error (lx) , y

sat

• una pluralidad de dichos parámetros de información de integridad recibidos (σ SISA, σ SISMA, σ x, kx; σ s, σ sat sat) .

σ F

s,

3. El método según la reivindicación 2, caracterizado por que dicha primera relación se basa en una segunda probabilidad (POC, F, sat) , una tercera probabilidad (PI, F, X) , y una cuarta probabilidad (PMD, sat) ,

dicha segunda probabilidad (POC, F, sat) que indica una probabilidad de la aparición de un evento de fallo único, dicho evento de fallo único que se define como un evento en el que exactamente uno de la pluralidad de vehículos espaciales está en una condición anormal,

dicha tercera probabilidad (PI, F, X) que indica una probabilidad de un impacto de la aparición de dicho evento de fallo único al error de posición de dicha determinación de información de posicionamiento, y

dicha una cuarta probabilidad (PMD, sat) que indica una probabilidad de que no se detecte una aparición de una condición anormal de un vehículo espacial monitorizado.

4. El método según la reivindicación 3, caracterizado por que dicha primera relación se basa en una relación de probabilidad según la cual la primera probabilidad (POMI, F, sat) es igual a un producto de dicha segunda, tercera, y cuarta probabilidades (POC, , F, sat, PI, F, X, PMD, sat) , en particular en donde la primera relación representa una aproximación de dicha relación de probabilidad, dicha aproximación que introduce un error absoluto igual o menor que 10-7 veces la segunda probabilidad (POC, F, sat) .

5. El método según al menos una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que

dicho parámetro de indicación de integridad indica un riesgo de integridad (IR) , si dicho parámetro de entrada se refiere a dicho umbral de error (lx) que corresponde a un límite de alerta (AL) predeterminado, y

dicho parámetro de indicación de integridad indica un nivel de protección (PL) que corresponde a dicho umbral de error (lx) , si dicho parámetro de integridad de entrada se refiere a un riesgo de integridad (IR) predeterminado.

6. El método según al menos una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que

dicho parámetro de indicación de integridad indica un riesgo de integridad (IRx) en un cierto dominio de posición (X) , si dicho parámetro de entrada se refiere a dicho umbral de error (lx) en dicho cierto dominio de posición (X) que corresponde a un límite de alerta (ALx) predeterminado en dicho cierto dominio de posición (X) , en donde dicho paso de determinación del parámetro de indicación de integridad (IRx) se realiza para una pluralidad de dominios de posición (X) , y un riesgo de integridad (IR) total se determina en base a una suma de los parámetros de indicación de integridad (IRx) determinados para la pluralidad de dominios de posición (X) , o dicho parámetro de indicación de integridad indica un nivel de protección (PLx) en un cierto dominio de posición (X) que corresponde a dicho umbral de error (lx) en un cierto dominio de posición (X) , si dicho parámetro de integridad de entrada se refiere a un riesgo de integridad (IR) predeterminado en dicho cierto dominio de posición (X) , en donde dicho paso de determinación del parámetro de indicación de integridad se realiza para una pluralidad de dominios de posición (X) , y un nivel de protección (PL) total se determina en base a uno o más de dicha pluralidad de niveles de protección (PLx) determinados, en particular el nivel de protección (PL) total se determina en base al valor máximo de uno o más de dicha pluralidad de niveles de protección (PLx) determinados.

7. El método según al menos una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que la determinación de dicho parámetro de indicación de integridad se realiza además sobre la base de una segunda relación que es una relación entre

• una quinta probabilidad (POMI, N) , dicha quinta probabilidad (POMI, N) que indica una probabilidad de que un error de posición ( Δx ) de dicha determinación de información de posicionamiento en una cierta dirección de

posición (X) exceda un umbral de error (Ix) aunque cada uno de los vehículos espaciales esté en una condición normal,

• el umbral de error (lx) , y

• dos o más de dichos parámetros de información de integridad recibidos (σ X, N, kX, N) .

8. El método según al menos una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que dicha pluralidad de parámetros de información de integridad recibidos se disemina desde dichos vehículos espaciales de dicho sistema de posicionamiento global;

dicha pluralidad de parámetros de información de integridad recibidos se disemina desde una o más estaciones en tierra de dicho sistema de posicionamiento global, cuyas estaciones en tierra están monitorizando dichos vehículos espaciales de dicho sistema de posicionamiento global; o un primer grupo que comprende uno o más de dichos parámetros de información de integridad recibidos se diseminan desde dichos vehículos espaciales de dicho sistema de posicionamiento global y un segundo grupo que comprende uno o más de dichos parámetros de información de integridad recibidos se diseminan desde dicha una o más estaciones en tierra de dicho sistema de posicionamiento global.

9. El método según al menos una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por que dicha relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) se basa en dicha relación entre dicha primera probabilidad (POMI, F, sat) , y dicho umbral de error (lx) y dicha pluralidad de parámetros de información de integridad recibidos.

10. El método según al menos una de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado por que dicha relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) se basa en dicha segunda probabilidad (POC, F, sat) , dicha tercera probabilidad (PI, F, X) , y dicha cuarta probabilidad (PMD, sat) , dicha relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) que representa una aproximación de una relación de probabilidad según la cual la primera probabilidad (POMI, F, sat) es igual a un producto de dicha segunda, tercera, y cuarta probabilidades (POC, F, sat, PI, F, X, PMD, sat) , en donde dicha aproximación introduce un error absoluto igual o menor que 10-7 veces la segunda probabilidad (POC, F, sat) .

11. Un aparato para determinar un parámetro de indicación de integridad (IR; PL) que indica la integridad de la información de posicionamiento determinada a partir de señales de información de posicionamiento diseminadas desde una pluralidad de vehículos espaciales de un sistema de posicionamiento global, que comprende:

-medios de suministro de parámetros de entrada (110) para proporcionar un parámetro de entrada (AL; IR) que se refiere a un límite de alerta (AL) predeterminado o a un riesgo de integridad (IR) predeterminado, en donde dicho parámetro de indicación de integridad indica un riesgo de integridad (IR) , si dicho parámetro de entrada se refiere a un límite de alerta (AL) predeterminado, y dicho parámetro de indicación de integridad indica un nivel de protección (PL) , si dicho parámetro de integridad de entrada se refiere a un riesgo de integridad (IR) predeterminado;

-medios de recepción (120) para recibir una pluralidad de parámetros de información de integridad; y

-medios de procesamiento (130) para determinar el parámetro de indicación de integridad (IR; PL) sobre la base

de dicho parámetro de entrada (AL; IR) y dicha pluralidad de parámetros de información de integridad (σ SISA,

σσ

SISMA, x, kx) ,

caracterizado por que dicha pluralidad de parámetros de información de integridad se refiere a una precisión de señal en el espacio (σ SISA) , una precisión de monitorización de señal en el espacio (σ SISMA) , un error de posición (σ x) en un dominio de posición, y un parámetro de transformación (kx) desde el intervalo al dominio de posición, o dicha pluralidad de parámetros de información de integridad se refiere a una desviación estándar (σ s sat) de la separación entre soluciones de posicionamiento de un conjunto completo no nominal y de un subconjunto sat, una desviación estándar (σ s sat ) de la separación entre soluciones de posicionamiento de un conjunto completo nominal y un subconjunto sat, y una desviación estándar (σ F sat ) de un error de posición en un dominio de posición; y

y dichos medios de procesamiento (130) están adaptados para determinar el parámetro de indicación de integridad según un método según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10 y

dicho aparato (100) comprende medios de almacenamiento (140) para almacenar datos de relación auxiliar que indican al menos una relación auxiliar (Transformación Q; Transformación Q*) en forma de una tabla de búsqueda bidimensional, en donde dichos medios de procesamiento están adaptados para determinar el parámetro de indicación de integridad sobre la base de una de dichas relaciones auxiliares almacenadas (Transformación Q; Transformación Q*) .

12. Un producto de programa de ordenador que comprende medios de código de programa de ordenador configurados para adaptar un aparato para determinar un parámetro de indicación de integridad (IR; PL) de manera que el aparato se adapte para determinar dicho parámetro de indicación de integridad (IR; PL) según un método según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, dicho aparato que comprende:

-medios de recepción (120) para recibir una pluralidad de parámetros de información de integridad, y

-medios de procesamiento (130) para determinar el parámetro de indicación de integridad (IR; PL) sobre la base de un parámetro de entrada (AL; IR) y dicha pluralidad de parámetros de información de integridad.