Procedimiento de corrección de la altitud barométrica para una aeronave.

Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves (100),

caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

• una etapa previa de división del plano estereográfico que corresponde a una zona de vigilancia en una cuadrícula (301) bidimensional que comprende una pluralidad de celdas (302, 304);

• una primera etapa de arranque de una ventana temporal de detección de una duración determinada, de detección de informes de tipo ADS-B;

para cada informe de tipo ADS-B recibido durante la ventana temporal de detección:

• una etapa (403) de adquisición y de memorización de los pares (C; H) de valores de altitud barométrica y altitud geométrica procedentes de los informes ADS-B asociados a las celdas que corresponden;

después de la finalización de la ventana temporal de detección:

• una etapa de arranque de una ventana temporal de cálculo de duración determinada;

• una etapa (404) de cálculo de valores (P0; T0) de presión y de temperatura al nivel del mar para todas las celdas, a partir de todos los pares (C; H) adquiridos para estas celdas en el transcurso de un período determinado, y de cálculo de una corrección de la altitud barométrica a partir de los valores de temperatura y de presión al nivel del mar calculados, para todos los objetivos que detecta al menos un sensor, en la vertical de las celdas (302).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/067114.

Solicitante: THALES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 45, RUE DE VILLIERS 92200 NEUILLY-SUR-SEINE FRANCIA.

Inventor/es: BAUD, OLIVIER, HONORE,NICOLAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01C5/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01C MEDIDA DE DISTANCIAS, NIVELES O RUMBOS; TOPOGRAFIA; NAVEGACION; INSTRUMENTOS GIROSCOPICOS; FOTOGRAMETRIA O VIDEOGRAMETRIA (medida del nivel de líquidos G01F;   radio navegación, determinación de la distancia o velocidad mediante la utilización de efectos de propagación, p. ej. efecto Doppler, tiempo de propagación, de ondas de radio, disposiciones análogas que utilicen otras ondas G01S). › Medida de la altura; Medida de distancias transversales a la línea de vista; Nivelación entre puntos separados; Niveles topográficos (G01C 3/20, G01C 3/30  tiene prioridad).
  • G08G5/02 G […] › G08 SEÑALIZACION.G08G SISTEMAS DE CONTROL DE TRAFICO (control de tráfico ferroviario, seguridad del tráfico ferroviario B61L; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para el control del tráfico G01S 13/91, G01S 15/88, G01S 17/88; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para anticolisión G01S 13/93, G01S 15/93, G01S 17/93; control de posición, rumbo, altitud o actitud de vehículos terrestres, de agua, el aire o el espacio, no es específico para un entorno de tráfico G05D 1/00). › G08G 5/00 Sistemas del control del tráfico aéreo. › Ayudas para el aterrizaje automático, es decir, sistemas en los que los datos de los vuelos de aviones que llegan son tratados para suministrar los datos de aterrizaje (ayudas al aterrizaje a bordo de aeronaves, o medidas de seguridad a bordo de la nave para evitar la colisión con la superficie de la tierra B64D 45/04; ayudas al aterrizaje visuales o acústicas en tierra o en cubierta de portaviones B64F 1/18).

PDF original: ES-2540765_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de corrección de la altitud barométrica para una aeronave

La presente invención se refiere a un procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves empleado en un sistema de control del tráfico aéreo. Se refiere, concretamente, a los sistemas de rastreo de aeronaves basándose en múltiples sensores.

El control del tráfico aéreo, o ATC según el acrónimo de Air Traffíc Control, permite que los controladores aéreos garanticen la ejecución segura, rápida y eficaz de los vuelos de aeronaves en el espacio aéreo bajo vigilancia. Su función es, principalmente, prevenir las colisiones entre las aeronaves y la tierra o los vehículos, asi como las colisiones en vuelo entre aeronaves. También consiste en acelerar y ordenar la circulación aérea, en proporcionar a las aeronaves los avisos y datos útiles para la ejecución segura y eficaz del vuelo, tales como la información meteorológica, la información sobre el estado de los medios de navegación en tierra, la información sobre el tráfico. Finalmente, consiste en proporcionar un servicio de alerta para avisar a los organismos apropiados cuando las aeronaves necesitan la ayuda de los organismos de auxilio y de salvamento, y en prestar a estos organismos la colaboración necesaria.

Los datos necesarios para la gestión del control del tráfico aéreo provienen esencialmente de una pluralidad de sensores. Entre estos sensores, unos radares primarios de vigilancia o PSR según el acrónimo de Primary Surveillance Radars, proporcionan ecos de objetivos, mediante información sobre azimut, distancia y el instante de detección.

Unos radares secundarios de vigilancia o SSR según el acrónimo de Secondary Surveillance Radars también proporcionan datos; un SSR envía señales a unos objetivos. Cuando estos objetivos son aeronaves equipadas con transpondedores, estos últimos envían como retorno información, que el SSR recibe. La información que el SSR recibe comprenden la distancia y el azimut, así como la información complementaria que el transpondedor proporciona según su tipo. De esta manera, un transpondedor compatible con el modo A/C proporciona un dato de identificación de la aeronave (modo A), y un dato de altitud barométrica (modo C). El conjunto de los datos que un SSR proporciona permite, por lo tanto, una identificación de las aeronaves que evolucionan en su campo de visión, así como el conocimiento de sus posiciones respectivas en una referencia tridimensional. También existen transpondedores equipados con un modo perfeccionado o Modo S, que proporciona a petición los mismos datos que el modo A/C, además de una identificación unívoca de la aeronave codificada en 24 bits, y de medios de comunicación bilateral de datos diversos.

Unos sensores de multilateración o MLAT, que consisten en una pluralidad de antenas omnidireccionales diseminadas en tierra, que reciben señales que envía una aeronave con el fin de localizarla, proporcionan otros datos de localización de aeronaves y objetos en tierra. Estas señales pueden ser no solicitadas, o bien enviadas por la aeronave como respuesta a señales que provienen de radares. Unos cálculos que tratan sobre las diferencias entre los tiempos de recepción de estas señales entre al menos dos antenas permiten determinar la posición de la aeronave. Este tipo de sensor se utiliza ampliamente para la vigilancia de movimientos en tierra en zonas de aeropuerto y en las zonas de aproximación. Otra técnica que procede de una manera similar se utiliza para la localización de aeronaves fuera de zonas de aproximación de aeropuertos, basada en las señales que reciben una pluralidad de antenas omnidireccionales dispuestas en zonas geográficas mucho más amplias; esta técnica lleva el nombre de WAM, según el acrónimo para Wide Area Multilateration.

También existen sistemas de vigilancia automática y dependiente de las aeronaves, conocidos por los acrónimos de ADS para Automatic Dependent Surveillance. Un primer sistema de ADS, denominado ADS-C según el acrónimo para Automatic Dependent Surveillance - Contract, se utiliza esencialmente para las zonas en las que están disponibles pocos sensores de otros tipos, por ejemplo las zonas desérticas u oceánicas. Las aeronaves que están equipadas con ellos radiodifunden hacia un satélite de comunicación datos relativos a su posición, por ejemplo determinada mediante un ordenador de a bordo basándose en datos que proporciona un receptor de geolocalización por satélite o GPS según el acrónimo para Global Positioning System, y/o por una central inercial. Se difunden otros datos, tales como datos sobre la ruta considerada por la aeronave, las velocidades de la aeronave con respecto al aire y a la tierra, datos meteorológicos (fuerza y dirección del viento, temperatura, etc.). La difusión de estos datos por la aeronave puede hacerse de manera periódica, o bien como reacción a ciertos acontecimientos, o incluso en caso de situación de emergencia. A continuación, el satélite transmite los datos y una antena específica los recibe.

Un segundo sistema de ADS se denomina ADS-B según el acrónimo para Automatic Dependent Surveillance - Broadcast. Las aeronaves que están equipadas con ellos radiodifunden los datos descritos anteriormente con referencia al ADS-C, directamente hacia una antena en tierra. La transmisión se hace de manera periódica, a una frecuencia bastante más elevada, de al menos una emisión por segundo.

Todos los datos que provienen de todos los sensores anteriormente citados, después de haber experimentado a veces un preprocesamiento al nivel de los sensores mismos, los recoge una central de control de tráfico aéreo, donde se procesan, antes de ser difundidos en forma sintética a los controladores aéreos mediante interfaces de visualización. Es primordial para los controladores que puedan proceder al rastreo de las aeronaves presentes en el

espacio aéreo. El rastreo de una aeronave consiste en seguir su rastro, es decir la representación de la evolución de la aeronave en el espacio aéreo, como proyección sobre el plano estereográfico situado al nivel del mar. Otro dato de importancia mayor en la localización de una aeronave, por lo tanto su rastreo, es la altitud. Los datos que proporciona un PSR por ejemplo, que se tienen en cuenta en la determinación de la posición de una aeronave, no contienen ninguna componente ligada a la altitud: una detección de un PSR puede corresponder a una multitud de altitudes diferentes; reciprocamente, sin el dato de altitud, el objetivo detectado corresponde a una multitud de proyecciones posibles sobre la superficie terrestre. Los datos que proporciona un SSR contienen una componente ligada a la altitud: se trata de la altitud barométrica que proporciona el modo C del transpondedor. No obstante, la altitud barométrica que el modo C transmite y procedente de un alticodificador, se da con referencia a la presión estándar al nivel del mar en condiciones normales de presión y de temperatura, esto es: 113,25 hectoPascal para una temperatura de 15 °C. Pudiendo variar significativamente la presión atmosférica de una zona geográfica a otra zona geográfica relativamente próxima, el dato de la altitud barométrica modo C utilizado en los cálculos debe estar acompañado de una fuerte varianza.

La indeterminación o la varianza en cuanto a la valoración de la altitud de una aeronave repercute en los cálculos de posición, así como en todos los cálculos empleados en un sistema de control del tráfico aéreo, como por ejemplo los cálculos realizados con la finalidad de activar alertas en caso de riesgos de colisiones entre aeronaves. Por lo tanto, es deseable que se aplique una corrección a la altitud barométrica de los radares modo A/C, con el fin de mejorar la precisión de la posición y de reducir la varianza.

Además, para los controladores es útil que conozcan las altitudes geométricas de las aeronaves, o bien altitudes barométricas corregidas en función de las condiciones meteorológicas en las zonas en las que se sitúan las aeronaves. Una altitud barométrica corregida se proporciona con referencia al QNH: el QNH tiene en consideración el valor de presión actual al nivel del mar.

La central de control del tráfico aéreo únicamente efectúa una corrección de los valores de altitud barométrica en función del QNH en la zona en la que se sitúa, es decir típicamente en la zona de aeropuerto, en función de datos que proporcionan servicios meteorológicos. Estos datos se actualizan con una frecuencia muy escasa (por ejemplo: una vez al día): no solo puede llegar a variar de manera significativa en el tiempo la presión en la zona de aeropuerto, entre dos actualizaciones del dato de presión atmosférica por el servicio meteorológico,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves (1), caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

una etapa previa de división del plano estereográfico que corresponde a una zona de vigilancia en una cuadrícula (31) bidimensional que comprende una pluralidad de celdas (32, 34);

una primera etapa de arranque de una ventana temporal de detección de una duración determinada, de detección de informes de tipo ADS-B;

para cada informe de tipo ADS-B recibido durante la ventana temporal de detección:

una etapa (43) de adquisición y de memorización de los pares (C; H) de valores de altitud barométrica y altitud geométrica procedentes de los informes ADS-B asociados a las celdas que corresponden;

después de la finalización de la ventana temporal de detección:

una etapa de arranque de una ventana temporal de cálculo de duración determinada;

una etapa (44) de cálculo de valores (Po; To) de presión y de temperatura al nivel del mar para todas las celdas, a partir de todos los pares (C; H) adquiridos para estas celdas en el transcurso de un período determinado, y de cálculo de una corrección de la altitud barométrica a partir de los valores de temperatura y de presión al nivel del mar calculados, para todos los objetivos que detecta al menos un sensor, en la vertical de las celdas (32).

2. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 1, caracterizado porque el cálculo de los valores (Po; To) de presión y de temperatura al nivel del mar realizado durante la etapa (44) de cálculo al término de la ventana temporal de cálculo es operado basándose en dos pares (C¡; H¡) y (Cj; Hj) de valores adquiridos en el transcurso de la ventana temporal de detección, según las fórmulas siguientes:

p ___________1 estándar_________

" naiCjH^CtHj)

1

Toestándai^ j )

T =T

Oestándar

T

Oestándar

(p ~p Y)

O J Oestándar

a

nP

\ JJ

<7

f (P -P 3

j 1 1 Oestándar ^ V ,1P y

\

/

en las que:

- H es la altitud geométrica,

- C es la altitud barométrica,

- To es la temperatura al nivel del mar, siendo Testándar = 288,15 K,

- Po es la presión al nivel del mar, siendo Poestándar = 113,25 hPa,

- a es la caída de la temperatura siendo la altitud; aquí a = ,65 °C.m'1,

- n = 5,2561

3. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho al menos un sensor es un radar secundario modo A/C, proporcionando la corrección de la altitud barométrica realizada durante la etapa (44) de cálculo para una detección que proviene de un radar secundario de vigilancia, una altitud barométrica corregida según la fórmula siguiente:

c

COIT

C(-

Oestándai

I) "

' Oestándar y

' estándar

a

!-<

estándar1

y

))

4. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 1, caracterizado porque los pares (C; H) de valores memorizados durante la etapa (43) de adquisición y de memorización son

suprimidos si corresponden a detecciones a niveles de altitud inferiores a un primer umbral determinado y/o superiores a un segundo umbral determinado.

5. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque los dos pares (C¡; H¡) y (C¡; H¡) de valores son respectivamente los dos pares que corresponden a las dos detecciones de altitud H geométrica más baja.

6. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 5, caracterizado porque la etapa (44) de cálculo comprende además una etapa de verificación de la coherencia de los valores de los pares (C; H) memorizados para una celda (32) dada, considerándose como coherente un par (C; H) de valores si la diferencia entre el valor corregido de la altitud C barométrica y la altitud H geométrica es inferior a un umbral determinado o incoherente en el caso contrario; conllevando uno o varios pares de valores considerados como incoherentes la elección de dos pares (C¡; H¡) y (Cj; Hj) diferentes.

7. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 1, caracterizado porque se calculan valores (Po; To) de presión y de temperatura al nivel del mar durante la etapa (44) de cálculo, para todas las parejas de pares (C; H) de valores de una celda (32) dada, comprendiendo la etapa (44) de cálculo un cálculo suplementario que proporciona una media de los valores (Po; To) calculados y que aplica a la celda (32) el valor (Po; To) medio del par.

8. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (44) de cálculo comprende un cálculo suplementario de los valores (Po; T) de presión y de temperatura al nivel del mar para celdas para las que no se atribuye ningún par de valores (Po; T) y yuxtapuestas a al menos un número determinado de celdas adyacentes para las que se han determinado valores (P; T), atribuyendo el cálculo a las celdas la media baricéntrica de los valores (Po; To) de todas las celdas adyacentes.

9. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 8, caracterizado porque el número determinado de celdas adyacentes para las que se han determinado valores (Po; T) es igual a 4.

1. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque ningún valor (P; To) del par es calculado para una celda (32) dada durante la etapa (44) de cálculo si el número de pares (C; H) de valores memorizados para esta celda (32) es inferiora un número predeterminado.

11. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según la reivindicación 1, caracterizado porque el número predeterminado de pares (C; H) de valores memorizados es igual a 5.

12. Procedimiento de corrección de la altitud barométrica de aeronaves según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los valores (Pn; Ton) de presión y de temperatura al nivel del mar para una celda (32) dada, tales como se han calculado durante la etapa (44) de cálculo para una ventana n temporal, experimentan un alisado con los valores (Pon-i; Tn-i) determinados para la celda (32) para una ventana n-1 temporal anterior, atribuyendo el alisado al par de valores (Po; T) el valor a.(Pn-i; Tn-i) + (1 - a).(Pon; Ton), siendo a un coeficiente comprendido entre y 1.

13. Sistema de control del tráfico aéreo caracterizado porque consta de unos medios que son adaptados para implementar un procedimiento de corrección de la altitud de aeronaves según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.


 

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