Procedimiento y dispositivo para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite.

Procedimiento para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite,

que comprende los pasossiguientes:

un primer reconocimiento de problemas de integridad recibiendo para ello en lugares diferentes (14.1, 14.2) lamisma instancia de una señal de navegación procedente de un satélite determinado (12.1) y evaluando lasinstancias recibidas para estimar el error de la instancia de la señal de navegación y para estimar el error que secomete al estimar el error de la señal de navegación;

un segundo reconocimiento de problemas de integridad realizando para ello en un receptor una o varias medicionesde una o varias señales de navegación recibidas procedentes de un satélite determinado (12.2) y evaluando la almenos una medición para estimar errores de las señales de navegación y para estimar el error que se comete alestimar los errores de las señales de navegación; y seguidamente

un tercer reconocimiento de problemas de integridad realizando para ello en un receptor mediciones de variasseñales de navegación procedentes de diferentes satélites (12.3, 12.4, 12.5) y evaluando las mediciones paraestimar errores de las señales de navegación y para estimar el error que se comete al estimar los errores de lasseñales de navegación, caracterizado por que los problemas de integridad que ya pueden ser reconocidos en losreconocimientos primero y segundo se tienen en cuenta solamente con la probabilidad de que se presenten duranteel tercer reconocimiento y no hayan sido descubiertos en los reconocimientos primero y segundo.

Procedimiento y dispositivo para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite.

La invención concierne a un procedimiento para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite según la reivindicación 1 y a un dispositivo correspondiente según la reivindicación 4.

Los sistemas de satélites para la navegación global (GNSS; GNSS = Global Navigation Satellite System) se utilizan para la determinación de posición y la navegación en la tierra, en el agua y en el aire. Los sistemas GNSS, como, por ejemplo, el sistema de navegación por satélite europeo que se encuentra en construcción (en lo que sigue denominación también sistema Galileo o abreviadamente Galileo) , presentan un sistema de satélites que comprende una pluralidad de satélites, un sistema de equipos de recepción terrestre unido con una estación de cálculo central y sistemas de utilización que evalúan y utilizan especialmente para la navegación las señales de satélite transmitidas por radio desde los satélites.

En un GNSS una detección exacta de la posición de un usuario requiere tanto integridad local como integridad global. Integridad significa especialmente que, por un lado, el GNSS está en condiciones de avisar a un usuario dentro de un espacio de tiempo determinado cuando no deban utilizarse algunas partes del GNSS para la navegación, por ejemplo en caso de fallo de componentes del sistema, y, por otro lado, el usuario puede confiar en los datos de navegación que obtiene de los satélites del GNSS por medio de señales de navegación por satélite, pudiendo especialmente fiarse de la exactitud de los datos de navegación recibidos.

Los conceptos de integridad conocidos son el de Galileo, el del sistema Wide Area Augmentation System (WAAS) y el del European Geostationar y Navigation Overlay Service (EGNOS) . Especialmente en el concepto de integridad de Galileo intervienen actualmente observaciones para tan solo la valoración de la integridad de una señal de navegación por satélite al abandonar el centro de fase de la antena de emisión del satélite. Todas las demás fuentes de error son cubiertas para la integridad por modelos globales que tienen que ser forzosamente muy conservadores para obtener señales de navegación por satélite lo más fiables o íntegras que sea posible. Sin embargo, precisamente debido a este conservadurismo de los modelos globales la capacidad del sistema de integridad de un GNSS como Galileo viene sensiblemente determinada y en particular limitada por la capacidad de estos modelos globales.

La publicación “SBAS Integrity Verification” ION GPS/GNSS, 11-14 de septiembre de 2001 () , páginas 1805-1830, discute un concepto de integridad para un SBAS (Satellite Based Augmentation System) y describe especialmente el concepto del “overbounding” para errores cuya distribución no corresponde a la distribución normal gaussiana, tal como, por ejemplo, debido a errores ocasionados por recepción multivía. Para poder procesar tales errores también con una ecuación de integridad SBAS se propone introducir un “overbounding” de la distribución de estos errores con una distribución normal gaussiana conservadora. Sin embargo, como se ha mencionado más arriba, con este modelo conservador del “overbounding” se puede limitar la capacidad de un GNSS.

Por la publicación “GNSS Multi-System Integrity Algorithm Definition and Evaluation”, PAOLO D’ANGELO y ANTONIO FERNANDEZ, PROCEEDINGS OF ION GNSS 2007, FORT WORTH, TEXAS, USA, 25 de septiembre de 2007 () , páginas 3057-3063, es conocido un algoritmo que establece una vinculación de dos generaciones diferentes de GNSS combinando para ello esquemas diferentes para la vigilancia de la integridad. Concretamente, se consideran Galileo y EGNOS para definir un nuevo concepto de integridad de GNSS. El algoritmo se completa con un esquema RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring) que está implementado con una función de verificación cruzada. Este algoritmo está descrito también en la publicación “Combined GALILEO and EGNOS Integrity Signal: a multisystem integrity algorithm”, PECCHIONI C ET AL, PROCEEDINGS OF GNSS SIGNAL 2007, NOORDWIJK, THE NEDERLANDS, 24 de abril de 2007 () , páginas 1-11.

Por tanto, el problema de la presente invención consiste en crear un procedimiento mejorado y un dispositivo mejorado para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite.

Este problema se resuelve por medio de un procedimiento para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite con las características de la reivindicación 1 y un dispositivo correspondiente con las características de la reivindicación 4. Otras ejecuciones de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

Una idea esencial de la invención consiste en utilizar combinadamente diferentes mecanismos de conocimiento para problemas de integridad a fin de poder ofrecer así, por un lado, servicios de integridad mejorados y poder mejorar, por otro lado, la capacidad de un GNSS. Los problemas de integridad que ya se han detectado con un mecanismo de reconocimiento pueden ser tenidos en cuenta según la invención en el cálculo de la capacidad de un mecanismo de reconocimiento posteriormente construido para problemas de integridad con una menor probabilidad. Esto hace posible que se reduzcan los requisitos impuestos al mecanismo de reconocimiento posteriormente construido y se mantenga así igual o se mejore la capacidad de un GNSS. Como alternativa, la capacidad del mecanismo de reconocimiento posteriormente construido puede mantenerse también igual y se puede ofrecer, en base a los mecanismos de reconocimiento combinados, un servicio de integridad de más alto valor y especialmente más

exacto. En conjunto, la invención hace posible una vigilancia de integridad mejorada como la que es posible con los conceptos de integridad conocidos expuestos al principio.

Según una forma de realización, se ha previsto ahora un procedimiento para vigilar la integridad de señales de navegación pos satélite con los pasos siguientes:

un primer reconocimiento de problemas de integridad recibiendo para ello en diferentes lugares la misma instancia de una señal de navegación procedente de un satélite determinado y evaluando las instancias recibidas para estimar y caracterizar los errores en las señales y opcionalmente el error en la determinación de error, para emplear después finalmente esta información junto con otra información para establecer el riesgo de la integridad;

un segundo reconocimiento de problemas de integridad realizando para ello una o varias mediciones de una o varias señales de navegación recibidas procedentes de un satélite determinado y evaluando la al menos una medición para estimar y caracterizar los errores en las señales y opcionalmente el error en la determinación de error, para emplear después finalmente esta información junto con otra información para establecer el riesgo de la integridad, realizándose este paso para todas las señales que participen en la solución de la posición; y a continuación un tercer reconocimiento de problemas de integridad realizando para ello mediciones de varias señales de navegación procedentes de satélites diferentes y evaluando las mediciones para establecer el riesgo de la integridad, teniéndose en cuenta los problemas de integridad que ya pueden reconocerse en los reconocimientos primero y segundo solamente con la probabilidad de que se presenten en el tercer reconocimiento y no hayan sido descubiertos en los reconocimientos primero y segundo.

Los reconocimientos primero y segundo no tienen que seguirse aquí forzosamente uno a otro, sino que pueden ejecutarse también en orden inverso o se puede también suprimir un paso por completo.

Según una forma de realización de la invención, el primer reconocimiento de problemas de integridad puede realizarse siempre y cuando se reciba por estaciones de observación diferentes de un sistema de navegación por satélite una instancia de una señal de navegación procedente de un satélite determinado. En este caso, se puede asegurar que se procese siempre la misma instancia de señal de navegación por el primer mecanismo de reconocimiento. En esta forma de realización de la invención se puede prescindir así de una modelación del comportamiento de error como la que es necesaria, por ejemplo, en el concepto de Galileo actual, ya que en Galileo se miden todas las señales de satélites, en un instante, en una estación de observación, con lo que estaciones de observación diferentes miden instancias de señal diferentes.

El segundo reconocimiento puede comprender, según otra forma de realización de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite, que comprende los pasos siguientes:

un primer reconocimiento de problemas de integridad recibiendo para ello en lugares diferentes (14.1, 14.2) la misma instancia de una señal de navegación procedente de un satélite determinado (12.1) y evaluando las instancias recibidas para estimar el error de la instancia de la señal de navegación y para estimar el error que se comete al estimar el error de la señal de navegación;

un segundo reconocimiento de problemas de integridad realizando para ello en un receptor una o varias mediciones de una o varias señales de navegación recibidas procedentes de un satélite determinado (12.2) y evaluando la al menos una medición para estimar errores de las señales de navegación y para estimar el error que se comete al estimar los errores de las señales de navegación; y seguidamente un tercer reconocimiento de problemas de integridad realizando para ello en un receptor mediciones de varias señales de navegación procedentes de diferentes satélites (12.3, 12.4, 12.5) y evaluando las mediciones para estimar errores de las señales de navegación y para estimar el error que se comete al estimar los errores de las señales de navegación, caracterizado por que los problemas de integridad que ya pueden ser reconocidos en los reconocimientos primero y segundo se tienen en cuenta solamente con la probabilidad de que se presenten durante el tercer reconocimiento y no hayan sido descubiertos en los reconocimientos primero y segundo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el primer reconocimiento de problemas de integridad se realiza siempre y cuando una instancia de una señal de navegación procedente de un satélite determinado (12.1) sea recibida por estaciones de observación diferentes (14.1, 14.2) de un sistema (10) de navegación por satélite.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el segundo reconocimiento comprende un procesamiento en el plano de señal de la al menos una medición en un receptor para señales de navegación por satélite.

4. Dispositivo para vigilar la integridad de señales de navegación por satélite, que comprende:

unos primeros medios de reconocimiento (14.1, 14.2, 16) para efectuar un primer reconocimiento de problemas de integridad, estando concebidos los primeros medios de reconocimiento para recibir en diferentes lugares (14.1, 14.2) la misma instancia de una señal de navegación procedente de un satélite determinado (12.1) y para evaluar las instancias recibidas con miras a estimar el error de la instancia de la señal de navegación y estimar el error que se comete durante la estimación del error de la señal de navegación, cuya estimación se emplea después también en el receptor del usuario para establecer el riesgo de la integridad;

unos segundos medios de reconocimiento (14.3, 16) para efectuar un segundo reconocimiento de problemas de integridad, estando concebidos los segundos medios de reconocimiento para realizar en un receptor una o varias mediciones de una o varias señales de navegación recibidas procedentes de un satélite determinado (12.2) y para evaluar la al menos una medición con miras a estimar errores de las señales de navegación y estimar el error que se comete durante la estimación de los errores de las señales de navegación, cuya estimación se emplea después también en el receptor del usuario para establecer el riesgo de la integridad; y

unos terceros medios de reconocimiento (14.4, 16) para efectuar un tercer reconocimiento de problemas de integridad, estando concebidos los terceros medios de reconocimiento para realizar en un receptor mediciones de varias señales de navegación de diferentes satélites (12.3, 12.4, 12.5) y para evaluar las mediciones con miras a establecer el riesgo de la integridad, caracterizado por que los terceros medios de reconocimiento están concebidos también de tal manera que los problemas de integridad que ya pueden ser reconocidos en los reconocimientos primero y segundo se tienen en cuenta solamente con la probabilidad de que se presenten durante el tercer reconocimiento y no hayan sido descubiertos en los reconocimientos primero y segundo, aprovechándose también la calidad de la estimación en los dos primeros procesos para establecer el riesgo de la integridad.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que los primeros medios de reconocimiento están implementados en diferentes estaciones de observación (14.1, 14.2) para sistemas de navegación por satélite.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que cada estación de observación (14.1, 14.2) está concebida de tal manera que, al recibir la misma instancia de la señal de navegación procedente del satélite determinado (12.1) , evalúe dicha instancia y retransmita la evaluación a un puesto de procesamiento central (16) .

7. Dispositivo según la reivindicación 4, 5 ó 6, caracterizado por que los segundos medios de reconocimiento están implementados en un receptor para las señales de navegación por satélite, especialmente en un puesto de procesamiento central (16) para señales de navegación por satélite.

8. Dispositivo según la reivindicación 4, 5 ó 6, caracterizado por que los segundos medios de reconocimiento están implementados en un receptor para las señales de navegación por satélite, especialmente en el receptor del usuario.

9. Dispositivo según la reivindicación 4, 5, 6, 7 u 8, caracterizado por que los segundos medios de reconocimiento

(14.3, 16) están concebidos también para realizar la evaluación de la al menos una medición de la señal de 5 navegación recibida procedente del satélite determinado (12.2) mediante un procesamiento en el plano de señal.

10. Dispositivo según la reivindicación 4, 5 ó 6, caracterizado por que los terceros medios de reconocimiento están implementados en un receptor para las señales de navegación por satélite, especialmente en un puesto de procesamiento central (16) para señales de navegación por satélite.

11. Dispositivo según la reivindicación 4, 5, 6, 7 u 8, caracterizado por que los terceros medios de reconocimiento

están implementados en un receptor para las señales de navegación por satélite, especialmente en un puesto de procesamiento central (16) para señales de navegación por satélite.

12. Dispositivo según la reivindicación 4, 5 ó 6, caracterizado por que los terceros medios de reconocimiento están implementados en un receptor para las señales de navegación por satélite, especialmente en el receptor del usuario.

13. Dispositivo según la reivindicación 4, 5, 6, 7 u 8, caracterizado por que los terceros medios de reconocimiento

están implementados en un receptor para las señales de navegación por satélite, especialmente en el receptor del usuario.

14. Dispositivo según las reivindicaciones 4 a 13, en el que la información de integridad no calculada y/o estimada en el receptor del usuario es retransmitida al receptor del usuario a través de un medio de comunicación adecuado.

15. Dispositivo según las reivindicaciones 4 a 14, en el que el puesto de procesamiento central se implementa en 20 cada satélite o en un subconjunto de satélites.