專利名稱：用于在未外推位置數(shù)據(jù)時更新hil和hfom完整性部件的系統(tǒng)及方法
用于在未外推位置數(shù)據(jù)時更新HIL和HFOM完整性部件的系 統(tǒng)及方法背景技術(shù)
用于廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B) OUT操作的航空無線電技術(shù)委員會(RTCA)有限 公司規(guī)章要求(RTCA/D0-260B)要求如下
“計算空中或地表位置消息中的編碼的緯度和經(jīng)度的歷書的基準時間(time of applicability)應(yīng)當在100毫秒的傳輸時間之內(nèi)”。
“應(yīng)當以分開不大于200毫秒的間隔用位置數(shù)據(jù)重載位置寄存器。被加載到寄存 器中的位置應(yīng)當具有決不大于200毫秒的歷書的基準時間，不同于在寄存器保持該數(shù)據(jù)期 間的任何時間”。
一個問題是，用于外推極地地區(qū)中的全球定位系統(tǒng)(GPS)位置的處理對于不具備 浮點能力的微控制器或處理器而言是大量的且費力的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于在未發(fā)生外推的時期期間盡可能準確地報告位置及相關(guān)聯(lián)的 完整性的系統(tǒng)和方法。在一個示例中，處理設(shè)備基于預(yù)定義的狀況來停用對全球定位系統(tǒng) (GPS)位置信息的外推，從全球定位系統(tǒng)(GPS)接收地速信息，以及HFOM值和HIL值；基于 所接收到的HFOM值和HIL值以及地速來計算膨脹的HFOM值和HIL值，以及基于所計算的 膨脹的HFOM值和HIL值來生成廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B) OUT信號。耦合到所述處理設(shè) 備的發(fā)送機發(fā)送所生成的ADS-B OUT信號。
在本發(fā)明的一個方面中，所述處理設(shè)備和發(fā)送機位于諸如飛行器的交通工具上。
在本發(fā)明的另一方面中，所述預(yù)定義的狀況包括指示了所述飛行器在預(yù)定義的極 地地區(qū)內(nèi)的位置信息。
在本發(fā)明的又一方面中，所述處理設(shè)備確定未外推時段。對所述膨脹的HFOM值和 HIL值的計算進一步基于所述確定的未外推時段。


參考以下附圖來詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選和替代實施例
圖1示出了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的GPS值的表示；
圖2是依照本發(fā)明所形成的示例性系統(tǒng)的示意圖；以及
圖3是由圖2中所示的系統(tǒng)所執(zhí)行的示例性過程的流程圖。
具體實施方式
當在極地地區(qū)中或按期望時，本發(fā)明將不外推全球定位系統(tǒng)(GPS)位置。關(guān)于位 置完整性的許多擴展的間歇振蕩器字段(即，類型碼，導(dǎo)航完整性類別(NIC)，NIC補充A、 B、C，以及用于位置的導(dǎo)航精度類別(NACp))基于從該GPS接收到的水平完整性級別(HIL) 值和水平品質(zhì)因數(shù)(HFOM)值。因此，當未外推GPS時，位置的完整性也受到影響。本發(fā)明在未發(fā)生外推的時期期間(在或不在極地地區(qū)中)盡可能準確地報告位置及相關(guān)聯(lián)的完整 性，以最小化任何偏差的影響。
以下提供了關(guān)于GPS術(shù)語-HIL(水平完整性限度)和HF0M(水平品質(zhì)因數(shù))術(shù)語 的背景(圖1):HFOM(水平品質(zhì)因數(shù))表示水平導(dǎo)航準確度(95%置信度)HIL (水平完整性限度)表示最大導(dǎo)航誤差(99. 99999%置信度)。
RTCA/D0-229D第1. 7. 2部分將HIL定義為“HIL為水平面(與WGS-84橢圓體相切 的局部平面)上的圓的半徑，其中它的中心在真實位置處，其描述了確保包含所指示的水 平位置的區(qū)域...其為衛(wèi)星和用戶幾何以及預(yù)期的誤差特性的函數(shù)...”
HFOM被定義為“HF0M為水平面(與WGS-84橢圓體相切的局部平面)上的圓的半 徑，其中它的中心在真實位置處，其描述了在歷書的基準時間在無故障狀況下以至少95% 的可能性確保包含所指示的水平位置的區(qū)域?！?br> 圖2示出了被用在交通工具中的示例性系統(tǒng)20，用于在對位置信息的外推是不可 能的或被故意禁止時，改善對位置信息的報告。該系統(tǒng)20包括與定位設(shè)備(全球定位系統(tǒng) (GPS))26、天線28、以及存儲設(shè)備30進行信號通信的廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)轉(zhuǎn)發(fā)器 24。該轉(zhuǎn)發(fā)器24基于最近接收到的由GPS 26所報告的完整性值(HIL，HF0M)和地速來使 由內(nèi)部ADS-B OUT部件所使用的完整性值(HIL，HF0M)膨脹(inflate)。該轉(zhuǎn)發(fā)器24還引 起未外推時段(GPS數(shù)據(jù)率)和從GPS26接收的地速值(定義為lOm/s)中的可能誤差。該 轉(zhuǎn)發(fā)器24盡可能最小地使該完整性值(HIL，HFOM)膨脹。
圖3是由轉(zhuǎn)發(fā)器24所執(zhí)行的示例性過程80的流程圖。首先，在判定塊84處，轉(zhuǎn) 發(fā)器24基于從GPS 26接收的位置信息來確定飛行器是否在預(yù)定義的極地區(qū)域中。如果該 轉(zhuǎn)發(fā)器24確定了該交通工具(或飛行器)未在極地區(qū)域中，則該轉(zhuǎn)發(fā)器24基于所接收到 的完整性值(HIL，HFOM)和GPS位置信息的外推來生成ADS-B OUT擴展間歇振蕩器信息。
如果在該判定塊84處，該轉(zhuǎn)發(fā)器24確定該飛行器在極地區(qū)域中，則在塊90處停 用GPS位置信息外推(或忽略GPS位置信息外推的結(jié)果)。接著，在塊92處，該轉(zhuǎn)發(fā)器24 基于從GPS 26接收的實際完整性值HIL、HFOM和同樣從GPS 26接收的當前地速信息來計 算膨脹的完整性值(HIL，HFOM)。接著，在塊94處，轉(zhuǎn)發(fā)器24基于所計算的膨脹的完整性 值HIL、HFOM以及從GPS 26接收的位置信息來生成ADS-B OUT信號。
最后，在塊96處，轉(zhuǎn)發(fā)器24將所生成的ADS-B OUT信號發(fā)送至天線28以用于傳 輸。該過程80接著返回至判定塊84以在必要時重復(fù)。
當在極地區(qū)域中填充在擴展間歇振蕩器中的字段時，轉(zhuǎn)發(fā)器24的ADS-B OUT部件 利用該膨脹的HIL和HFOM。
飛行器操作狀態(tài)(65h)間歇振蕩器消息中的NACp子字段被新的HFOM所影響。
列出的間歇振蕩器中的以下子字段被所接收到的HIL所影響當在空中時空中位置(05J格式類型/導(dǎo)航完整性類別(NIC)子字段 NIC補充B子字段 飛行器操作狀態(tài)(65J間歇振蕩器NIC補充A子字段當在地表上時
地表位置(06J間歇振蕩器格式類型/導(dǎo)航完整性類別(NIC)子字段飛行器操作狀態(tài)(65 )間歇振蕩器 NIC補充A子字段 NIC補充C子字段
以下是與IHz GPS傳感器一起使用GPS接收的O. 15nm(或277. 8m)的HIL和 300kts (或154. 33m/s)的地速的示例。
HILlnflated (m) = HILgps (m) + (地速(m/s) + 地速誤差(m/s)) * 未外推時段(S)
地速誤差取決于定位源的質(zhì)量。GPS接收機通常被分組成兩種通用類別-提供速度精確度好于lOm/s的裝備以及提供精確度好于2m/s的裝備。這個值可以從與GPS源的精確度相關(guān)的假設(shè)中得到。
未外推時間是GPS傳感器的最差情況傳輸時間減去背景部分中的第一引證聲明中所允許的歷書的基準時間分配(即100毫秒(msec))。在IHz GPS傳感器的情況下，該最差情況傳輸時間為1. 2秒，以及因此該未外推時間將為1.1秒。5Hz GPS傳感器的最差情況傳輸時間為240毫秒。在這種情況下，第二個等式中的乘數(shù)被修改為O. 140秒(240毫秒-100毫秒=140毫秒)ο
使用IHz GPS傳感器的示例導(dǎo)致了對HIL的以下修改。
458. 6m = 277. 8m+ (154. 33m/s+10m/s) *1.1s
利用5Hz GPS傳感器的相同示例導(dǎo)致了對HIL的以下修改
294. 2m = 277. 8m+ (154. 33m/s+10m/s) *0. 14s
雖然僅在極地地區(qū)中限定了本發(fā)明，但如果可接受的話，用于使完整性值膨脹的同樣的方法可被更廣泛地使用在其它應(yīng)用中。
以下是在正常(現(xiàn)有技術(shù))模式和膨脹(本發(fā)明)模式中的示例間歇振蕩器字段數(shù)據(jù)。在這些示例中，使用了 IHz GPS源(最大更新間隔1200ms)?？罩星闆r假設(shè)了 300kts(154. 33m/s)的地速，而地上情況假設(shè)了 30kts (15. 433m/s)的地速。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 在處理設(shè)備(24)處 基于預(yù)定義的狀況來使位置源系統(tǒng)停用對外推位置信息的執(zhí)行； 從所述位置源系統(tǒng)接收地速信息，以及水平完整性級別(HIL)值和水平品質(zhì)因數(shù)(HFOM)值； 基于所接收到的HFOM值和HIL值以及地速信息來計算膨脹的HFOM值和HIL值； 基于所計算的膨脹的HFOM值和HIL值來生成廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B) OUT信號；以及 從耦合到所述處理設(shè)備的發(fā)送機(24，28)發(fā)送所生成的ADS-B OUT信號。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述處理設(shè)備包括ADS-B轉(zhuǎn)發(fā)器。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述處理設(shè)備和發(fā)送機位于交通工具上。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述交通工具包括飛行器。
5.權(quán)利要求4的方法，其中預(yù)定義的狀況包括指示了所述飛行器在預(yù)定義的極地地區(qū)內(nèi)的位置信息。
6.權(quán)利要求1的方法，進一步包括確定未外推時段，其中計算膨脹的HFOM值和HIL值進一步基于所確定的未外推時段。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，所述位置源系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)。
8.一種位于交通工具中的系統(tǒng)(20)，所述系統(tǒng)包括 定位系統(tǒng)(26)，被配置成提供地速信息以及水平完整性級別(HIL)值和水平品質(zhì)因數(shù)(HFOM)值； 處理設(shè)備(24)，被配置成 基于預(yù)定義的狀況來使所述定位系統(tǒng)停用對外推位置信息的執(zhí)行； 基于所接收到的HFOM值和HIL值以及地速來計算膨脹的HFOM值和HIL值； 基于所計算的膨脹的HFOM值和HIL值來生成廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B) OUT信號；以及 發(fā)送機(24，28)，被配置成發(fā)送所生成的ADS-B OUT信號。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述交通工具包括飛行器，其中所述定位系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(GPS)，以及其中所述預(yù)定義的狀況包括指示了所述飛行器在預(yù)定義的極地地區(qū)內(nèi)的位置信息。
10.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述處理設(shè)備被進一步被配置成確定未外推時段，其中基于所確定的未外推時段來進一步計算所述膨脹的HFOM值和HIL值。
全文摘要
用于在未發(fā)生外推的時期期間盡可能準確地報告位置及相關(guān)聯(lián)的完整性的系統(tǒng)和方法。在一個示例中，處理設(shè)備(24)基于預(yù)定義的狀況來停用全球定位系統(tǒng)(GPS)位置信息的外推，從全球定位系統(tǒng)(GPS)接收地速信息，以及HFOM值和HIL值；基于所接收到的HFOM值和HIL值以及地速來計算膨脹的HFOM值和HIL值，以及基于所計算的膨脹的HFOM值和HIL值來生成廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)OUT信號。耦合到所述處理設(shè)備的發(fā)送機(24，28)發(fā)送所生成的ADS-B OUT信號。
文檔編號G01S19/08GK103018751SQ20121043864
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者B·D·韋布, J·薩沃伊 申請人:霍尼韋爾國際公司