PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACION DE UN LIMITE DE PROTECCION CON COMPENSACION DE LOS RETRASOS DE CALCULO.

Procedimiento de determinación en un instante futuro t+Δ

t de un límite de protección PLpos (t+Δt) alrededor de una posición de un cuerpo móvil, calculada a partir de datos satelitarios procedentes de una constelación de satélites en un instante presente (t), caracterizado por comprender las siguientes etapas: - escoger un umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro Pir y repartir este umbral de seguridad entre un umbral de seguridad sobre la posición (Pir pos) y un umbral de seguridad sobre la velocidad (Pir vit); - determinar una posición y una velocidad del cuerpo móvil en el instante presente (t); - calcular un error estadístico sobre la posición y un error estadístico sobre la velocidad en este instante presente; - a partir de éstos y del umbral de seguridad sobre la posición y del umbral de seguridad sobre la velocidad, calcular un límite de protección sobre la posición en el instante presente PLpos (t) y un límite de protección sobre la velocidad en el instante presente PLvit (t); que - calcular el límite de protección PLpos (t+Δt) tal en la que γ es la aceleración máxima posible del cuerpo móvil

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08290519.

Solicitante: SAGEM DEFENSE SECURITE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: LE PONANT DE PARIS 27, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: VACHER,CHARLIE, IBANEZ,GUILLAUME, GAVILLET,SIMON.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 5 de Junio de 2008.

Fecha Concesión Europea: 11 de Agosto de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S19/20 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.G01S 19/00 Sistemas de posicionamiento por satélite; Determinación de la posición, de la velocidad o de la actitud por medio de señales transmitidas por tales sistemas. › Monitorización de la integridad, detección o aislamiento de fallos del segmento espacial.

Clasificación PCT:

  • G01S1/00 G01S […] › Balizas o sistemas de balizas que transmiten señales que tienen una o más características que pueden ser detectadas por receptores no direccionales y que definen direcciones, posiciones o líneas de posición fijas con relación a los transmisores de las balizas; Receptores asociados a ellas (fijación de la posición mediante la coordinación de una pluralidad de determinaciones de líneas de posición o direcciones G01S 5/00).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACION DE UN LIMITE DE PROTECCION CON COMPENSACION DE LOS RETRASOS DE CALCULO.

Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a un procedimiento para la determinación de un límite de protección alrededor de una posición de un cuerpo móvil calculada a partir de datos de satélite, también llamados datos satelitarios. Este procedimiento puede ser puesto en práctica especialmente en la localización de vehículos, por ejemplo en el sistema de posicionamiento global conocido con la abreviatura GPS (“Global Positioning System”).

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

De manera clásica, la localización de un vehículo, tal como una aeronave, se realiza a partir, por una parte, de datos facilitados por una central de medición embarcada o situada a bordo de la aeronave (incluyendo, por ejemplo, una central de inercia y un altímetro barométrico) y por otra parte, mediante datos procedentes de señales satelitarias que proceden de una serie o constelación de satélites en órbita alrededor de la Tierra. Los datos procedentes de señales satelitarias son distancias (o pseudo-distancias) que separan la aeronave de los satélites emisores de las señales satelitarias. El tratamiento combinado de estos datos, por ejemplo, por medio de un filtro de cálculo de tipo KALMAN, permite determinar el estado de la aeronave, es decir, en especial una posición

precisa próxima a la posición real de la aeronave, la velocidad y la altitud de la misma.

Entre las recepciones de señales satelitarias, la posición de la aeronave es extrapolada o estimada a partir de los datos inerciales aplicados a la última posición calculada. La posición calculada de este modo es recalculada periódicamente para cada recepción de señales satelitarias.

No obstante, la precisión de la posición calculada es muy sensible a los fallos del conjunto o constelación de satélites, es decir, en caso de un fallo de un satélite que afectaría a la exactitud de los datos transmitidos y que no sería detectado o en caso de un fallo simultáneo o de un fallo consecutivo de dos satélites de la constelación (el riesgo de fallo simultáneo de tres satélites es tan reducido que en general se desprecia).

Por esta razón, es habitual facilitar al piloto de la aeronave un límite o un volumen, llamado de protección, centrado sobre la posición calculada y que es representativo de la precisión de esta posición, teniendo en cuenta el riesgo de fallo de uno o de dos satélites. El volumen global de protección es un cilindro de eje vertical definido por su radio y su altura, usualmente designados HPL y VPL. La posición real de la aeronave, si no coincide exactamente con la posición calculada, tiene una probabilidad, como máximo, igual a un umbral de seguridad aceptable (o riesgo de integridad) de encontrarse fuera del volumen global de protección.

El cálculo del volumen de protección supone definir el riesgo de integridad teniendo en cuenta la probabilidad de ausencia de fallo, de la aparición de un fallo y de la aparición de dos fallos de la constelación de satélites. El cálculo del volumen de protección correspondiente en cada caso se basa en la distribución estadística del error de posición. El volumen global de protección está determinado de manera tal que el riesgo de integridad sea, por lo menos, igual a la probabilidad para la que la posición real se encuentre dentro del volumen de protección. Existen varios métodos de cálculo del volumen de protección. El documento US–A—2004239560 describe uno de estos métodos de cálculo.

El documento EP-A-1 462 761 divulga un procedimiento de cálculo de la distancia de protección basado en la estimación de la variación de altitud.

El tratamiento de las informaciones necesarias y el cálculo del volumen de protección son, no obstante, relativamente largos, de manera que el volumen de protección calculado es facilitado con un cierto retraso al usuario. Además, por razones de carga de cálculo, el cálculo del volumen de protección y la reactualización pueden ser realizados con una frecuencia más baja que la frecuencia de emisión de estos datos. Esta posibilidad comporta un retraso entre el instante de validez del volumen de protección y el instante de recepción de la utilización del volumen de protección por el usuario. Resulta de ello que el volumen de protección facilitado al usuario no es en realidad válido teniendo en cuenta este

retraso que conviene, por lo tanto, reducir al mínimo sin que, no obstante, se pueda eliminar.

Dentro del marco de la invención se ha previsto aumentar el volumen de protección con la velocidad del aparato. Este método conduce, no obstante, a la obtención de un volumen de protección mucho más grande, lo que reduce la disponibilidad de la aeronave (es decir, el porcentaje de tiempo durante el cual el volumen de protección es inferior a un valor predeterminado). Además existe imprecisión en cuanto a la velocidad, que presenta el riesgo de falsear el cálculo.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la invención es el de dar a conocer una forma de cálculo más fiable de un límite de protección.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

A estos efectos, la invención se refiere a un

procedimiento de determinación de un instante futuro t+Δt de un límite de protección PLpos(t+Δt) alrededor de una posición de un cuerpo móvil calculada a partir de datos satelitarios procedentes de una constelación de satélites en un instante actual, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas de:

- escoger un umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro Pir y repartir este umbral de seguridad entre un umbral de seguridad sobre la posición Pir pos y un umbral de seguridad sobre la velocidad Pir vit;

- determinar la posición y la velocidad del cuerpo móvil en un instante presente t;

- calcular un error estadístico sobre la posición y un error estadístico sobre la velocidad en este instante actual;

- a partir de éstos y del umbral de seguridad sobre la posición y del umbral de seguridad sobre la velocidad, calcular un límite de protección sobre la posición en el instante actual PLpos(t) y un límite de protección sobre la velocidad en el instante presente PLvit(t);

- calcular el límite de protección PLpos(t+Δt) tal que

**(Ver fórmula)**

en las que γ es la aceleración máxima posible del cuerpo móvil.

De este modo, se obtiene un límite de protección PLpos(t+ Δt), relativamente reducido, que garantiza que se 15 respeta el umbral de seguridad sobre un horizonte de tiempo

igual a dt. De manera ventajosa, el umbral de posición es superior al umbral de seguridad sobre la velocidad. Un umbral de seguridad sobre la posición más elevada que el umbral de seguridad sobre la velocidad favorece la obtención de un límite reducido de protección en el instante futuro.

Preferentemente, los umbrales de seguridad sobre la posición y sobre la velocidad en el instante presente son 25 tales que Pir = Pir pos + 2 Pir vit.

De esta manera, es posible disponer de un umbral reducido de seguridad sobre la posición en el instante futuro.

Entonces, de modo preferente, el umbral de seguridad sobre la posición y el umbral de seguridad sobre la velocidad en el instante actual son iguales aproximadamente a 80% y 10% respectivamente del umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro.

Este reparto del umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro entre los umbrales de seguridad sobre la posición y la velocidad en el instante actual es un compromiso óptimo que facilita un límite de protección especialmente reducido.

Otras características y ventajas de la invención se deducirán de la lectura de la descripción siguiente de una forma de puesta en práctica específica, no limitativa, de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se hará referencia a los dibujos adjuntos, entre los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de una constelación de satélites presentes por encima del horizonte de una aeronave,

- la figura 2 es una representación esquemática por bloques del procedimiento, según una forma de puesta en práctica específica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

Haciendo referencia a la figura 1, el procedimiento de...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de determinación en un instante futuro t+∆t de un límite de protección PLpos (t+∆t) alrededor de una posición de un cuerpo móvil, calculada a partir de datos satelitarios procedentes de una constelación de satélites en un instante presente (t), caracterizado por comprender las siguientes etapas:

- escoger un umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro Pir y repartir este umbral de seguridad entre un umbral de seguridad sobre la posición (Pir pos) y un umbral de seguridad sobre la velocidad (Pir vit);

- determinar una posición y una velocidad del cuerpo móvil en el instante presente (t);

- calcular un error estadístico sobre la posición y un error estadístico sobre la velocidad en este instante presente;

- a partir de éstos y del umbral de seguridad sobre la posición y del umbral de seguridad sobre la velocidad, calcular un límite de protección sobre la posición en el instante presente PLpos (t) y un límite de protección sobre la velocidad en el instante presente PLvit (t);

- calcular el límite de protección PLpos (t+∆t) tal que

**(Ver fórmula)**

en la que γ es la aceleración máxima posible del cuerpo móvil.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el umbral de posición es superior al umbral de seguridad sobre la velocidad.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que los umbrales de seguridad sobre la posición y sobre la velocidad en el instante presente son tales que:

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que el umbral de seguridad sobre la posición y el umbral de

**(Ver fórmula)**

10  seguridad sobre la velocidad en el instante presente se igualan aproximadamente a 80% y 10% respectivamente del umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que después del cálculo de los límites de protección sobre la velocidad y sobre la posición, se realiza una etapa de optimización del reparto del umbral de seguridad sobre la posición en el instante futuro para obtener límites más reducidos de protección sobre la velocidad y sobre la posición.

6. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la posición en el instante futuro t+∆t es extrapolada a partir de la posición en el instante presente (t).

7. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la aceleración máxima posible (γ) es fijada aproximadamente en 10g.


 

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