[發明專利]用于短基線、低成本地確定空中飛行器位置的系統和方法

有效

• 申請號: 201080066813.0
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN102884440A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: G.王
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;盧江

背景技術

對空中旅行的需求被預測為以異乎尋常的速率在成熟市場和發展中市場兩者中持續增加。在美國，根據小型和更大型的飛行器的混合，一些預測表明了在下一個二十年間，隨著飛行器運動增加到多達三倍，乘客數量可能增加到多達140%。在歐洲，一些組織預測了類似的挑戰，其中在相同的時期內，飛行的數目被預測為增加到150%。在諸如中國、亞太、和南美的發展中市場中，該增長被預計為甚至更大。

雷達控制是提供空中交通控制業務的重要方法。相比于使用非雷達飛行器過程控制的空域區域，這種雷達控制改善了空中交通的安全性，并且增加了空域容量。空中交通雷達監視部分地因為基于地面的監視裝備和設施的成本以及存在安裝在飛行器中的變化類型的空中交通控制裝備的事實而受到限制。許多飛行器沒有安裝空中交通控制裝備。

進一步地，空中交通監視雷達系統的可靠性對于維持空中交通控制的高效率也是關鍵的。空中交通監視雷達的故障可能擾亂正常飛行操作。進一步地，這樣的故障可能對依賴由空中交通監視雷達系統所提供的輔助控制的飛行器造成危險。

進一步地，一些地理區具有較差的空中交通監視雷達系統或沒有空中交通監視雷達系統。例如，中國的西部的和北部具有較差的空中交通雷達覆蓋范圍。以及，因為在中國的許多部分中的新的機場建設計劃，將存在對空中交通雷達覆蓋范圍的增漲的需求。在第十一個（11^th）5年計劃期間，計劃在中國建設多達四十五個新的機場，以及從2011年到2020年，計劃了五十二個新的機場。這些計劃不包括用于通用航空的機場，其將進一步增加空中交通。

各種空中交通監視系統對于空中交通控制是可用的。安裝在飛行器上的廣播式自動相關監視（ADS-B）系統周期性地傳送信息，該信息可被用來確定空中飛行器位置。然而，在這樣的通信中所提供的位置信息可能不是在所有狀況下都是可靠的。安裝在飛行器上的模式C/S發送應答器（Mode?C/S?transponder）響應于接收詢問信號來傳送可被用于確定飛行器位置的信息，該方法依賴昂貴的二次監視雷達（SSR）地面設施。

一些現有技術飛行器位置系統采用了全球定位系統（GPS）信息。然而，當GPS信息不可用時，或出錯時，這樣的系統將失效。進一步地，一些地理區不可以使用GPS信息。

由此，存在對為未配備傳統的雷達設施的機場提供低成本、高精度且耐用的空中交通監視系統的需要。

發明內容

公開了定位空中飛行器的系統和方法。示例性實施例將詢問信號從主地面站傳送到裝備了空中交通控制雷達信標系統（ATCRBS）或模式S發送應答器的空中飛行器，并且傳送到多個從屬地面接收器。每個從屬地面接收器從該主地面站接收該詢問信號，并且將它們的系統時間分別與該主地面站同步。該主地面站和該多個從屬地面接收器從該空中飛行器接收詢問應答信號。該主地面站確定主地面站處的應答信號的到達時間（TOA），以及在這些從屬地面接收器處所接收的應答信號的相應的多個TOA。通過使用至少三個TOA，基于多點定位（multilateration）計算和橢圓計算中的至少一個，來確定該空中飛行器的位置。

附加地或替代地，該主地面站和多個從屬地面接收器也可被動地從裝備了有ADS-B能力的模式S發送應答器的飛行器監聽廣播式自動相關監視（ADS-B）斷續發射（squitter），確定在主地面站和從屬地面接收器處的斷續發射信號的每次TOA，解碼來自所接收的位置斷續發射的位置消息，以及確定飛行器位置。這些TOA被用來檢驗該空中飛行器報告的位置。

附圖說明

在以下參考下列附圖詳細地描述優選的和替代的實施例：

圖1是說明了短基線多點定位系統的實施例的操作的概念圖；

圖2是駐留在主地面站中的示例性部件的框圖；以及

圖3是駐留在多個從屬地面接收器之一中的示例性部件的框圖。

具體實施方式

圖1是說明了短基線定位系統100的實施例的操作的概念圖。短基線定位系統100的示例性實施例包括主地面站102和多個從屬地面接收器104a-104i。