Seguimiento de aeronaves de banda ancha pasiva desplegable.

Un sistema para validar la posición auto-reportada de una aeronave que comprende:

una pluralidad de antenas adaptadas para recibir señales (1010, 1020, 1030) desde una aeronave (1000);

un procesador (1070) acoplado a la pluralidad de antenas y adaptado para determinar la posición de la aeronave através del procesamiento de la diferencia de tiempo de llegada de las señales (1010, 1020, 1030) desde la aeronave(1000) para producir una posición de aeronave determinada; y

un comparador (1080) acoplado al procesador (1070) y adaptado para comparar la posición de la aeronavedeterminada con la posición auto-reportada de la aeronave

caracterizado porque el procesador (1070) está además adaptado para determinar una línea de la posicióncalculada, estando una línea de precisión (850) basada en las señales (1010, 1020, 1030) recibidas desde dos de lapluralidad de antenas (1035).

Seguimiento de aeronaves de banda ancha pasiva desplegable Campo de la invención La presente invención se refiere al campo del seguimiento y vigilancia de aeronaves y de vehículos terrestres. En particular, la presente invención está dirigida hacia técnicas para la utilización de multilateralización y bilateralización como respaldo y validación para seguimiento de aeronaves por Vigilancia Dependiente Automática-Transmisión (ADS-B) y como un sistema de seguimiento desplegable o portátil para finalidades de seguridad y militares.

Antecedentes de la invención

A pesar de las constantes preocupaciones sobre seguridad, la demanda para viaje aéreo se prevé que continúe a un extraordinario ritmo, tanto en mercados maduros como en desarrollo. En los Estados Unidos de América (USA) , el programa de Sistema de Transporte Aéreo de Próxima Generación (NGATS) predice que el número de pasajeros se incrementará por encima del 140% a lo largo de los próximos 20 años, con movimientos de aeronaves incrementándose al triple, dependiendo de la mezcla de pequeña y gran aeronave. Ver, por ejemplo, el Plan Integral del Sistema de Transporte Aéreo de Próxima Generación, Oficina de Desarrollo y Planificación Conjunta (JPDO) , diciembre 2004. En Europa, el consistorio Investigación del Control de Tráfico Aéreo en el Espacio Europeo Único (SESAR) predice desafíos similares, con el número de vuelos previstos para incrementarse el 150% a lo largo del mismo periodo. Ver, por ejemplo, SESAR Fase de Definición para Entrega del Marco de Transporte Aéreo - La Situación Actual, Consistorio SESAR 2006. En mercados en desarrollo tales como China, Asia - Pacífico y Sudamérica el crecimiento se espera que sea incluso mayor. Ver, por ejemplo, Perspectivas de Mercado Actuales Boing 2006.

Desde una perspectiva de Gestión del Tráfico Aéreo (ATM) , el resultado estará alrededor del doble de viajes aéreos comerciales, una red más compleja de punto a punto y rutas radiales en un número creciente de aeropuertos. A su vez, esto requerirá una separación reducida y una planificación de rutas flexible, lo cual pondrá una presión significativa en el funcionamiento mejorado desde los sistemas de Control del Tráfico Aéreo (ATC) y las tecnologías de vigilancia.

Hay un acuerdo general de que la Vigilancia Dependiente Automática-Transmisión (ADS-B) jugará un papel significativo en el núcleo de la infraestructura de vigilancia de la futura aviación civil y, siguiendo algunos años de programas de pilotaje (incluyendo CAPSTONE en USA, los Ensayos Bundaberg en Australia y CASCADE / Cristal en Europa) y discusiones sobre estándares y tecnologías, mayores programas de despliegue ADS-B están ahora en progreso, incluyendo el Programa Espacio Aéreo Superior Australiano y el programa ADS-B del Sistema Nacional de Espacio Aéreo (NAS- Wide) de la Federación de Aviación Australiana (FAA) .

ADS-B utiliza nuevos subsistemas de aeroelectrónica a bordo, los cuales incorporan sistemas de posicionamiento del tipo Sistema Mundial de Navegación por Satélite (GNSS) (por ejemplo, GPS o alternativas tales como el Galileo europeo) , una interfaz en sistemas de gestión de vuelos, y un traspondedor para transmitir la posición de laaeronave e información suplementaria de forma regular. Éste enfoque ofrece varios beneficios, especialmente cuando se compara con alternativas de radar tradicionales:

• La infraestructura terrestre requerida para determinar la posición de la aeronave es relativamente barata, consistiendo en receptores de radio capaces de detectar y decodificar los mensajes dentro de la línea de visibilidad de la aeronave que transmite y por encima de 250nm (463 Km.) de distancia desde la aeronave.

• Los datos resultantes son, generalmente, extremadamente precisos (potencialmente dentro de decenas de metros) , de alta integridad, y con una tasa de actualización que excede de largo aquella obtenida de un radar.

• La arquitectura ADB-S es de doble vía, lo cual permite a la aeronave recibir la posición y otra información directamente desde otra aeronave o desde una infraestructura basada en tierra (Servicios de Información de Tráfico-Transmisión (TIS-B) y Servicios de Información de Vuelos- Trasmisión (FIS-B) ) , para proporcionar información abundante de la cabina del piloto y permitir nuevas aplicaciones basadas en la cabina del piloto.

Estos beneficios presentan un caso extraordinariamente convincente para el despliegue de la ADS-B, sin embargo ahí varios retos, los cuales deben abordarse para qué la ADB-S sea adoptada como primera o única solución de vigilancia con el fin de que los beneficios puedan ser conseguidos completamente.

En primer lugar, la ADB-S requiere nuevo equipamiento a bordo de cada aeronave y, aunque el aumento de costes de un equipo ADB-S para una nueva aeronave es pequeño, los costes para adaptación de una aeronave existente, incluyendo los costos de certificación y los costes de oportunidad del tiempo de inactividad operacional asociado,

son significativos. Como resultado, incluso con las nuevas reglas y ordenanzas que han sido introducidos, pasarán muchos años hasta que los niveles de equipamiento serán tales que la ADS-B pueda ser utilizada como plataforma para una separación consistente y universal de una aeronave. Ver, por ejemplo, el Documento de la Comisión Técnica de Radio para Aeronáutica (RTCA) Foro de Primavera - Mitre Corporation, mayo 2005. El programa ADS-B de la FAA asume que, incluso con el apoyo normativo, no será hasta 2020 cuando todas las grandes aeronaves comerciales estén equipadas.

En segundo lugar, la transmisión desde el radar a la ADS-B necesitará destinar cuestiones de integridad de datos y validación antes de que los Proveedores de Servicios de Navegación Aérea (ANSP´s) pueden hacerse cargo de los servicios de separación de seguridad crítica utilizando información de posición nunca más derivada de su propia infraestructura de radar, sino de información proveniente directamente de la aeroelectrónica de la aeronave. Parece probable que, incluso si el caso de seguridad soporta solo vigilancia ADB-S, los asuntos de gobernabilidad y responsabilidad requerirán de los ANSP’s establecer medios independientes de respaldo y validación para la ADS-B y el caso de negocios asociados se verá significativamente impactado si el sistema de respaldo debe basarse sólo en el uso continuo de la infraestructura de radar. La encriptación de la ADS-B ha sido propuesta como medio para validar la ADS-B, pero esta técnica no soporta la vigilancia del respaldo. Ver, por ejemplo, la Conferencia de Sistemas de Aeroelectrónica Digital (DASC) - Sensis, octubre 2006.

En tercer lugar, la vigilancia basada en una transmisión de la posición de una aeronave auto-reportada aumenta las cuestiones de seguridad, tanto en términos de la facilidad con la cual la aeronave puede ser seguida desde tierra por casi cualquiera, empleando unidades decodificadoras ADS-B fácilmente disponibles y de bajo coste, y también mediante el potencial para una aeronave para inducir a error, de forma deliberada, a un sistema de vigilancia, suplantando su información de posición y pareciendo estar en una posición distinta que la posición a la cual se encuentra situada realmente. En mayo de 2006, las vulnerabilidades potenciales de suplantación fueron descritas en una carta del ex presidente de la Autoridad de Aviación Civil Australiana al Ministro de Transporte Y Servicios Regionales del Gobierno Australiano, el cual destacó el potencial de acciones maliciosas o caprichosas, constatando que “cualquier ingeniero electrónico, utilizando un traspondedor ‘tomado prestado’ o de segunda mano de una pequeña aeronave de Aviación General (GA) , conectado a un cable de datos de 5$, una antena de 5$ y un ordenador portátil, puede crear diez, veinte o incluso cincuenta aeronaves falsas en una pantalla de un controlador de tráfico aéreo. Ver: Carta abierta de Mr Dick Smith al Ministro de Transporte y Servicios Regionales Australianomayo 2006.

Finalmente, la introducción de la vigilancia ADS-B requerirá la finalización y la adopción global de un importante nuevo grupo de estándares asociados para los dominios aéreos y los terrestres. Ver, por ejemplo, Seguridad de Referencia, Documento de Requisitos, Interoperabilidad y Desempeño para aplicación ADS-B en Espacio Aéreo sin Radar (NRA) - Borrador 126 ED. Organización Europea para el Equipamiento de Aviación Civil (EUROCAE) , agosto 2006.

Se puede argumentar que las técnicas de multilateralización pueden ser decididamente, económicamente, y efectivamente integradas dentro de una infraestructura de vigilancia ADS-B para mitigar estas cuestiones y para... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para validar la posición auto-reportada de una aeronave que comprende:

una pluralidad de antenas adaptadas para recibir señales (1010, 1020, 1030) desde una aeronave (1000) ;

un procesador (1070) acoplado a la pluralidad de antenas y adaptado para determinar la posición de la aeronave a 5 través del procesamiento de la diferencia de tiempo de llegada de las señales (1010, 1020, 1030) desde la aeronave (1000) para producir una posición de aeronave determinada; y

un comparador (1080) acoplado al procesador (1070) y adaptado para comparar la posición de la aeronave determinada con la posición auto-reportada de la aeronave caracterizado porque el procesador (1070) está además adaptado para determinar una línea de la posición 10 calculada, estando una línea de precisión (850) basada en las señales (1010, 1020, 1030) recibidas desde dos de la pluralidad de antenas (1035) .

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde las señales (1010, 1020, 1030) de la aeronave (1000) comprenden señales de alta frecuencia procedente de la aeronave (1000) .

3. El sistema de la reivindicación 2, en donde las señales de alta frecuencia comprenden una o más de UAT, DME,

TACAN, SSR, Modo S, ADS-B, Radar de Pulso, Radar Meteorológico, Comunicaciones, Radar Militar o un emisor de pulso.

4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el comparador (1080) esta además adaptado para generar una Figura de Mérito FOM que indica el nivel de confianza en la posición auto-reportada de la aeronave.

5. El sistema de la reivindicación 4, que además comprende:

una alarma (1060) acoplada al comparador (1080) y adaptada para generar una señal de alarma si la FOM está por debajo de un valor límite predeterminado.

6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el comparador (1070) esta adaptado para comparar la línea de precisión (850) con la posición auto-reportada de la aeronave y generar una alerta (1060) si la 25 posición auto-reportada de la aeronave no está dentro de un rango predeterminado de la línea de precisión (850) .