Sistema y método de multilateración.

Sistema de multilateración que comprende:

una pluralidad de estaciones receptoras

(2, 3, 4, 5, 6) para recibir señales desde una aeronave (7); y un controlador (20) para aplicar un proceso de multilateración a salidas de las estaciones receptoras, salidas que indican la recepción de la señal, para derivar una posición de la aeronave;

en el que:

el controlador:

determina un valor de la altura de la aeronave;

compara la altura determinada con valores umbral para determinar el proceso de multilateración que va a usarse;

si la altura está por debajo de un primer umbral (hmin) entonces se usa un proceso de multilateración en 2D;

si la altura está entre el primer umbral (hmin) y un segundo umbral (h3D) entonces se usa un proceso de multilateración asistido en 2D; y

realiza el proceso de multilateración seleccionado para proporcionar una posición de la aeronave; en el que

el segundo umbral es mayor que el primer umbral.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09158732.

Solicitante: ROKE MANOR RESEARCH LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: OLD SALISBURY LANE ROMSEY HAMPSHIRE SO51 0ZN REINO UNIDO.

Inventor/es: WEEDON,ROBERT JOHN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/72 (para el seguimiento en dos dimensiones, p. ej. combinación de seguimiento en ángulo y en distancia, radar de detección y seguimiento automático "track-while-scan")
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/78 (discriminando entre diferentes clases de blancos, p. ej. identificación amigo-enemigo (radar-IFF) (G01S 13/75, G01S 13/79 tiene prioridad))

PDF original: ES-2511030_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema y método de multilateración

Esta invención se refiere a un sistema de multilateración para la localización de aeronaves.

Muchos tipos de aeronaves transmiten señales codificadas, por ejemplo, códigos de RADAR secundario de vigilancia (SSR) tales como los denominados códigos de modo A, C o S, que pueden usarse por receptores terrestres para determinar la posición de la aeronave. La posición se determina anotando el tiempo de llegada a los receptores y usando esto con conocimiento de las posiciones de los propios receptores. Los documentos GB2250154A y GB 2349531A dan a conocer tales sistemas de multilateración. Estos sistemas utilizan cuatro estaciones receptoras controladas desde una estación maestra con el fin de establecer la posición de la aeronave en tres dimensiones.

La presente invención surgió a partir de una consideración de situaciones en las que una estación receptora no puede recibir el código transmitido, el código es indescifrable o cuando una estación receptora desarrolla un fallo. También se consideró la situación en la que las aeronaves no pueden transmitir códigos de modo A.

La publicación de solicitud de patente estadounidense n.2 US 2004/0189521 Al da a conocer un sistema de seguimiento de blancos de multilateración directo que usa un sello de fecha y hora de tiempo de llegada (TOA) como entrada. En particular, se proporciona una técnica para seguir blancos con combinaciones de receptor variables. Se proporcionan métodos para correlacionar y combinar mensajes de modo A, modo C y modo S para mejorar el seguimiento de blancos en un sistema de vigilancia pasivo. El sistema usa suavizado y seguimiento de TOA. Se proporciona una técnica para seleccionar la mejor combinación de receptores y/o una solución de ecuaciones de multilateración a partir de una multitud de combinaciones y/o soluciones. Adicionalmente, se proporciona una técnica para corregir valores de pseudodistancia con condiciones atmosféricas. Además, se proporciona una técnica para mejorar la determinación de altura para regiones de VDOP deficiente en un sistema de multilateración en 3D.

Según la invención se proporciona un sistema de multilateración que comprende: una pluralidad de estaciones receptoras para recibir señales desde una aeronave; y un controlador para aplicar un proceso de multilateración a salidas de las estaciones receptoras, salidas que indican la recepción de la señal, para derivar una posición de la aeronave; en el que: el controlador: determina un valor de la altura de la aeronave; compara la altura determinada con valores umbral para determinar el proceso de multilateración que va a usarse; si la altura está por debajo de un primer umbral (hm¡n) entonces se usa un proceso de multilateración en 2D; si la altura está entre el primer umbral (hm¡n) y un segundo umbral (h3D) entonces se usa un proceso de multilateración asistido en 2D; y realiza el proceso de multilateración seleccionado para proporcionar una posición de la aeronave; en el que el segundo umbral es mayor que el primer umbral.

En determinadas situaciones se apreciará que puede haber insuficientes estaciones receptoras que reciben el código transmitido para determinar la ubicación con mucha precisión. Por ejemplo, tres estaciones receptoras podrán proporcionar una posición bidimensional que en algunas circunstancias puede ser útil.

Algunas aeronaves están equipadas con un transpondedor de SSR de modo A pero pueden transmitir otros códigos, por ejemplo de modo C. Los códigos de modo A incluyen un único identificador de aeronave y, por tanto, pueden distinguir un código de modo A transmitido por una aeronave del segundo código de modo A transmitido por otra. En algunos casos puede corromperse la transmisión de modo A y, por tanto, quedar inutilizada. Otros códigos pueden no incluir un único identificador de este tipo. Preferiblemente, en un caso de este tipo el proceso de multilateración incluirá una referencia al sistema de seguimiento para distinguir entre posibles fuentes. En el sistema de seguimiento se produce una tabla basándose en las señales devueltas que se revisa con el tiempo.

Se apreciará que un proceso de multilateración implica recursos computacionales significativos y será ventajoso en algunas aplicaciones realizar los diferentes procesos de multilateración disponibles según la precisión requerida. Preferiblemente, esto se selecciona basándose en la altura de la aeronave de origen. Se ha encontrado que esto es ventajoso puesto que la incertidumbre en relación con la posición en términos de posición terrestre de la aeronave aumentará con un aumento en altura. Por tanto, cuando la aeronave está a una gran altitud se requerirá una multilateración tridimensional completa mientras que a una altitud relativamente baja será suficiente una multilateración bidimensional. En la realización descrita, para alturas entre umbrales de altitud alta y baja se realiza una multilateración bidimensional que se aumenta con la altura de la aeronave.

El código transmitido puede incluir datos con respecto a la altura de la aeronave. Esto puede determinarse por la propia aeronave o por medios terrestres. En el caso de códigos de Radar secundario de vigilancia (SSR), un código de modo C incluye información de altura. En este caso, el controlador puede realizar un proceso de multilateración bidimensional usando algunos de los receptores y usando el valor de la altura para llegar a una localización tridimensional.

La invención también proporciona un método de multilateración según la reivindicación 7 y un método de control del tráfico aéreo según la reivindicación 11.

Ahora, a modo de ejemplo, se describirá una realización específica de la invención sólo con referencia al dibujo en el que:

la figura 1 muestra en forma esquemática un sistema de multilateración 1 que opera según la invención; y las figuras 2 a 7 son dibujos explicativos.

Tal como se muestra en la figura 1, un sistemare multilateración 1 incluye una pluralidad de estaciones receptoras 2 a 6 situadas en varias ubicaciones en tierra. Éstas reciben una señal transmitida que incluye un código desde un transpondedor montado en una aeronave 7. El código es un código de RADAR secundario de vigilancia que puede ser un modo A, modo S, modo C o puede ser un modo desconocido de código.

La estación receptora 4 se denomina estación maestra porque incluye un controlador que usa los datos desde los receptores para realizar el proceso de multilateración. (En realizaciones alternativas no es necesario que se ubique conjuntamente con el receptor.) Los datos desde las estaciones receptoras 2, 3, 5 y 6 se pasan a la estación maestra 4 a través de enlaces de datos 8. El controlador 20 se basa en un microprocesador y se muestra en mayor detalle en la figura 2. Incluye varios puertos de entrada 21 a 24 enlazados a los enlaces de datos 8 y, por tanto, a las estaciones receptoras. Los puertos de entrada están conectados a un correlador 25 que forma los datos obteniendo conjuntos que se originan para transmisiones particulares de códigos o eventos. Los eventos están correlacionados mediante referencia al tiempo. Por tanto, si un modo A, modo C, modo S o un código de modo desconocido llegan dentro de un determinado periodo de tiempo entonces se considera que se originan desde la misma aeronave. El correlador también concluye información de tiempo de llegada desde todos los receptores para una transmisión dada como un denominado vector de TOA que puede tener una longitud arbitraria dependiendo de los receptores que recibieron una emisión particular de un código. Los vectores se almacenan entonces en la memoria 26 como tablas de tiempos de llegada y códigos asociados.

Luego se accede al vector almacenado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Sistema de multilateración que comprende:

una pluralidad de estaciones receptoras (2, 3, 4, 5, 6) para recibir señales desde una aeronave (7); y un controlador (20) para aplicar un proceso de multilateración a salidas de las estaciones receptoras, salidas que indican la recepción de la señal, para derivar una posición de la aeronave; en el que:

el controlador:

determina un valor de la altura de la aeronave;

compara la altura determinada con valores umbral para determinar el proceso de multilateración que va a usarse;

si la altura está por debajo de un primer umbral (hm¡n) entonces se usa un proceso de multilateración en 2D;

si la altura está entre el primer umbral (hm¡n) y un segundo umbral (h3D) entonces se usa un proceso de multilateración asistido en 2D; y

realiza el proceso de multilateración seleccionado para proporcionar una posición de la aeronave; en el que

el segundo umbral es mayor que el primer umbral.

Sistema según la reivindicación 1, en el que el controlador realiza un proceso de multilateración que usa salidas de los receptores y la altura de la aeronave.

Sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que las salidas se usan para crear una ruta para la aeronave que se almacena en una memoria.

Sistema según la reivindicación 3, en el que la ruta comprende al menos uno de un indicador de tipo modo, un código de modo, una posición.

Sistema según la reivindicación 3 o 4, que comprende una lógica para comparar una posición determinada actualmente proporcionada por el proceso de multilateración llevado a cabo con una posición predicha extrapolada a partir de una ruta y en el caso de que la comparación esté dentro de un determinado umbral concluir que hay una correspondencia y actualizar la ruta con la posición determinada actualmente.

Sistema de control del tráfico aéreo para monitorizar el tráfico aéreo que comprende un sistema de multilateración según cualquier reivindicación anterior y medios para presentar visualmente al menos algo de la información de ruta proporcionada por el sistema de multilateración a un operador.

Método de multilateración para determinar la posición de una aeronave que emite un código, comprendiendo el método:

recibir el código en una pluralidad de estaciones receptoras (2, 3, 4, 5, 6); determinar un valor de la altura de la aeronave;

comparar la altura determinada con valores umbral para determinar el proceso de multilateración que va a usarse;

usar un proceso de multilateración en 2D si la altura está por debajo de un primer umbral (hm¡n);

usar un proceso de multilateración asistido en 2D si la altura está entre el primer umbral (hm¡n) y un

segundo umbral (h3D); y

aplicar el proceso de multilateración seleccionado a salidas de las estaciones receptoras para derivar una

posición de la aeronave; en el que

el segundo umbral es mayor que el primer umbral.

Método según la reivindicación 7, en el que la altura es una altura barométrica obtenida de un código recibido.

Método según las reivindicaciones 7 u 8, en el que los datos se almacenan como ruta.

Método según la reivindicación 9, en el que una posición actual proporcionada por el proceso de multilateración usado se compara con posiciones extrapoladas a partir de las rutas para determinar una correspondencia y en el caso de una correspondencia actualizar la ruta con la posición actual.

Método de control del tráfico aéreo que comprende determinar posiciones de aeronaves usando un método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, y presentar visualmente las posiciones de aeronaves a un operador.