Creación de bases de datos de terreno optimizadas.

Un sistema 300 para generar una base de datos 318 de terreno óptima,

que comprende:

un módulo 306 de selección de región/región de prueba que selecciona una o más regiones y una o más regiones de prueba;

un módulo 308 de atributo de calidad que genera atributos de calidad para uno o más conjuntos de datos 310, 312 de terreno para una región de prueba seleccionada por el módulo de selección de región/región de prueba;

un módulo 314 de margen de seguridad que determina un margen de seguridad a partir de los atributos de calidad para uno o más conjuntos de datos de terreno para la región de prueba, y

un módulo 316 de correlación que correlaciona la región de prueba a una o más regiones diferentes.

Creación de bases de datos de terreno optimizadas.

Campo técnico La presente solicitud se refiere, en general, a sistemas, procedimientos y herramientas para generar y/o modificar datos de mapas terrestres. Más particularmente, esta solicitud se refiere a bases de datos de terreno para la aviación, que tienen una envolvente de seguridad.

Antecedentes Una base de datos de terreno es un conjunto de datos geográficos que incluyen información acerca del terreno en ciertas ubicaciones. Por ejemplo, la base de datos de terreno puede proporcionar la latitud, la longitud, la elevación desde el nivel del mar e información de la pendiente para ubicaciones en una región geográfica. Además de los datos de terreno, la base de datos puede tener también datos de obstáculos para elementos tales como edificios, torres de radio, etc. Las bases de datos de terreno se utilizan en combinación con una serie de sensores, tales como sensores de sistema de posicionamiento global (GPS) , para generar funciones de características superficiales reales de un vehículo en movimiento, tal como una aeronave, un barco o un automóvil. Típicamente, estas funciones se utilizan en aeronaves para mejorar la orientación, el conocimiento de la situación y el guiado, y para proporcionar alertas y advertencias a los pilotos en sistemas de gestión de vuelo, tal como un sistema de advertencia y alarma de impacto (Terrain Awareness and Warning System, TAWS) , sistema mejorado de advertencia de proximidad al suelo (EGPWS) y sistemas de aproximación a pista.

Los datos geográficos en estas bases de datos son generados por una diversidad de procedimientos, incluyendo mediciones físicas reales o estimaciones generadas remotamente de las elevaciones de las características geográficas en una zona determinada. Generalmente, los procedimientos que usan mediciones físicas toman una muestra de mediciones físicas en ubicaciones específicas o generadas aleatoriamente y estiman las elevaciones para el resto de la zona no medida realmente. Para crear estimaciones remotas, un sistema remoto de detección realiza una aproximación de una elevación para ubicaciones en la región geográfica, tal como mediante el uso de cartografía por medición y detección de luz (LIDAR) , cartografía por satélite, fotografía aérea y otras técnicas conocidas. Un sistema de detección remoto ejemplar es el radar de apertura sintética interferométrico (IFSAR) usado por la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) para la adquisición de datos de terreno del 80% de la masa terrestre de la Tierra. Cada punto de datos de origen en estas bases de datos representa una elevación específica en una ubicación en la superficie de la Tierra (geo-referenciada) , frecuentemente correlacionado con un modelo de la Tierra conocido como sistema de referencia WGS 84.

Dependiendo del procedimiento usado para generar la base de datos de terreno, se introducen inexactitudes en los datos. Por ejemplo, los datos SRTM no son tan precisos cuando se miden elevaciones en una zona arenosa, tal como un desierto, ya que la señal usada en el sistema IFSAR puede penetrar en la arena. De esta manera, frecuentemente, la elevación real de la zona arenosa es mayor que la estimación generada por el SRTM. Además de las inexactitudes inherentes al sistema de medición usado, el procedimiento de recogida de datos puede contribuir a imprecisiones adicionales. Por ejemplo, puede generarse una base de datos a partir de unos pocos puntos de datos de localización bastante precisa. Sin embargo, la información es exacta sólo en ciertas ubicaciones, y las elevaciones entre estos puntos pueden ser incorrectas. Por estas razones, las bases de datos generadas por diferentes organizaciones fuente, que usan metodologías de estimación o extrapolación diferentes, proporcionan, generalmente, información contradictoria para las mismas regiones geográficas.

Para compensar por las inexactitudes y garantizar la seguridad de una aeronave que debe sobrevolar el terreno, se establece una envolvente de altitud mínima de seguridad para la región geográfica. Generalmente, una organización de seguridad, tal como la Administración Federal de Aviación (Federal Aviation Administration, FAA) , proporciona una envolvente de seguridad para toda la región que se basa en un punto más alto conocido en la región, frecuentemente, tomado de un mapa en papel pre-existente. Por ejemplo, si la montaña más alta en una región de 80, 47 por 80, 47 km kilómetros tiene una elevación de 4.436, 67 metros, entonces la elevación mínima para toda la región de 80, 47 por 80, 47 km será mayor que 4.436, 67 m. Este tipo de envolvente de altitud mínima tiende a producir muchas alertas y advertencias innecesarias (alertas molestas) , que un piloto puede aprender a ignorar, provocando, de esta manera, que el piloto se vuelva insensible a advertencias más importantes. Además, un procedimiento estándar consiste en aplicar un área de influencia fija a toda la base de datos. Normalmente, estas áreas de influencia tienen entre 304, 8 m y 914, 4 m de altura y tienden a generar también numerosas alertas molestas. Estas y otras consideraciones son la razón por la que se ha desarrollado la presente invención. El documento US 2005/014259 se refiere a un procedimiento para actualizar una base de datos geográfica. El equipo de recogida de datos está instalado en cada uno de entre una pluralidad de vehículos, cada uno de los cuales tiene también un sistema de navegación. El equipo de recogida de datos se usa para recoger datos mientras los vehículos son conducidos a lo largo de las carreteras por sus usuarios respectivos. Además, se describe un procedimiento para asignar un nivel de confianza a los datos geográficos. El nivel de confianza es asignado a los datos geográficos como un atributo. Además, se describe un procedimiento para determinar una posición de un vehículo por medio de estructuras de detección de arcén. Los datos indicadores de las posiciones de las estructuras de arcén están contenidos en una base de datos geográfica. El emparejamiento de las posiciones de las estructuras de arcén detectadas con los datos en la base de datos geográfica que indican las posiciones de las estructuras, puede determinarse la posición del vehículo mientras se está desplazando.

El documento GB 2393342 se refiere a un procedimiento para registrar datos de reconocimiento de imágenes de aeronaves con datos de mapas, que comprende las etapas de registrar 203 datos de imágenes con una cámara 201 digital en una pluralidad de ubicaciones junto con el balanceo, la inclinación y la altura sobre el nivel de mar determinados por un sistema 200 de navegación. La altura sobre el nivel de suelo de la aeronave puede ser calculada directamente usando un radar o un altímetro 202 láser. La altura sobre el nivel de suelo medida directamente es comparada con la altura sobre el nivel de mar, y la altura sobre el suelo se determina a partir de datos de mapas. Esto genera datos de diferencias que pueden ser usados para correlacionar la posición de las imágenes de reconocimiento con los datos de mapas. Se seleccionan los datos de diferencias que tiene una desviación estándar más baja, y en una posición de dichos datos de diferencias seleccionados; se generan datos tridimensionales de la superficie usando una ecuación bicuadrática. Se generan datos de superficie bicuadráticos para cada posición en la que se han registrado datos; se generan datos de diferencia entre dichos datos de altura de mapas y los datos de superficie generados. El error entre los datos de superficie y los datos de altura es minimizado desplazando dichos datos de posición en relación a dichos datos de mapa hasta que se consigue el error mínimo. Los datos de imágenes se registran con los datos de mapas después de aplicar dicho desplazamiento de los datos de imágenes.

La presente invención se describe en las reivindicaciones independientes, con algunas características opcionales descritas en reivindicaciones dependientes de las mismas.

Sumario Las realizaciones de la presente descripción se refieren a sistemas y procedimientos para la generación de una base de datos de terreno certificable. En las realizaciones, se identifican diversas regiones de prueba. Una región de prueba es una sección o zona definida de la superficie de la tierra que tiene características descriptibles matemáticamente. Un primer conjunto de datos de terreno es recibido para una primera región de prueba, generado por un único procedimiento de adquisición de datos. El primer conjunto de datos de terreno es comparado con un segundo conjunto de datos de terreno para determinar un conjunto de atributos de calidad. A continuación, los atributos de calidad ayudan a determinar, para la región de prueba, un margen... [Seguir leyendo]

1. Un sistema 300 para generar una base de datos 318 de terreno óptima, que comprende:

un módulo 306 de selección de región/región de prueba que selecciona una o más regiones y una o más regiones de prueba; un módulo 308 de atributo de calidad que genera atributos de calidad para uno o más conjuntos de datos 310, 312 de terreno para una región de prueba seleccionada por el módulo de selección de región/región de prueba; un módulo 314 de margen de seguridad que determina un margen de seguridad a partir de los atributos de calidad para uno o más conjuntos de datos de terreno para la región de prueba, y un módulo 316 de correlación que correlaciona la región de prueba a una o más regiones diferentes.

2. Sistema definido en la reivindicación 1, en el que el módulo 306 de selección de región/región de prueba selecciona la una o más regiones según las características de una o más regiones.

3. Sistema definido en la reivindicación 2, en el que las características comprenden un tipo de terreno.

4. Sistema definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el módulo 308 de atributo de calidad compara un primer conjunto de datos 310 de terreno para la región de prueba y un segundo conjunto de datos 312 de terreno para la región de prueba.

5. Sistema definido en la reivindicación 4, en el que el módulo 308 de atributo de calidad genera una distribución 406 de márgenes a partir de los márgenes de error de elevación.

6. Sistema definido en la reivindicación 5, en el que el módulo 314 de margen de seguridad determina el margen de seguridad a partir de la distribución 406 de márgenes de error.

7. Sistema definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el módulo 314 de margen de seguridad recibe un nivel 320 de confianza y genera el margen de seguridad de elevación en base al nivel de confianza.

8. Un procedimiento para crear una base de datos 318 de terreno a gran escala, que comprende:

establecer una pluralidad de regiones; establecer una o más regiones de prueba de entre la pluralidad de regiones 502; generar atributos de calidad para una primera zona 506 de prueba; determinar un margen de seguridad para la primera región de prueba a partir de los atributos de calidad, en el que el margen de seguridad se correlaciona con un nivel 508 de confianza predeterminado; aplicar el margen de seguridad a una segunda región que no incluye los atributos de calidad, en el que la primera región de prueba y la segunda región tienen características 812 similares; repetir las etapas anteriores hasta que se aplique un margen de seguridad a cada una de entre la pluralidad de regiones; y compilar datos a partir de todas las regiones en la base de datos 816 de terreno a gran escala.

9. Procedimiento definido en la reivindicación 8, en el que la base de datos de terreno a gran escala abarca sustancialmente todo el mundo.

10. Procedimiento definido en la reivindicación 8 ó 9, en el que la generación de los atributos de calidad para la primera región 506 de prueba comprende:

comparar un primer conjunto de datos de terreno con un segundo conjunto de datos de terreno para la primera región 600 de prueba, y generar una distribución de márgenes de error de los errores 406 de elevación para la primera región de prueba; y en el que la determinación del margen de seguridad para la primera región de prueba comprende determinar un valor de elevación en la distribución 408, 410 ó 412 de márgenes de error que se correlaciona con el nivel de confianza.

11. Procedimiento definido en la reivindicación 8, en el que el margen de seguridad para la primera región de prueba se aplica solo a la segunda región si se usan procedimientos de recogida similares para derivar los datos de terreno para la primera región de prueba y la segunda región 808.