[发明专利]用于短基线、低成本地确定空中飞行器位置的系统和方法

说明书

背景技术

对空中旅行的需求被预测为以异乎寻常的速率在成熟市场和发展中市场两者中持续增加。在美国，根据小型和更大型的飞行器的混合，一些预测表明了在下一个二十年间，随着飞行器运动增加到多达三倍，乘客数量可能增加到多达140%。在欧洲，一些组织预测了类似的挑战，其中在相同的时期内，飞行的数目被预测为增加到150%。在诸如中国、亚太、和南美的发展中市场中，该增长被预计为甚至更大。

雷达控制是提供空中交通控制业务的重要方法。相比于使用非雷达飞行器过程控制的空域区域，这种雷达控制改善了空中交通的安全性，并且增加了空域容量。空中交通雷达监视部分地因为基于地面的监视装备和设施的成本以及存在安装在飞行器中的变化类型的空中交通控制装备的事实而受到限制。许多飞行器没有安装空中交通控制装备。

进一步地，空中交通监视雷达系统的可靠性对于维持空中交通控制的高效率也是关键的。空中交通监视雷达的故障可能扰乱正常飞行操作。进一步地，这样的故障可能对依赖由空中交通监视雷达系统所提供的辅助控制的飞行器造成危险。

进一步地，一些地理区具有较差的空中交通监视雷达系统或没有空中交通监视雷达系统。例如，中国的西部的和北部具有较差的空中交通雷达覆盖范围。以及，因为在中国的许多部分中的新的机场建设计划，将存在对空中交通雷达覆盖范围的增涨的需求。在第十一个（11^th）5年计划期间，计划在中国建设多达四十五个新的机场，以及从2011年到2020年，计划了五十二个新的机场。这些计划不包括用于通用航空的机场，其将进一步增加空中交通。

各种空中交通监视系统对于空中交通控制是可用的。安装在飞行器上的广播式自动相关监视（ADS-B）系统周期性地传送信息，该信息可被用来确定空中飞行器位置。然而，在这样的通信中所提供的位置信息可能不是在所有状况下都是可靠的。安装在飞行器上的模式C/S发送应答器（Mode C/S transponder）响应于接收询问信号来传送可被用于确定飞行器位置的信息，该方法依赖昂贵的二次监视雷达（SSR）地面设施。

一些现有技术飞行器位置系统采用了全球定位系统（GPS）信息。然而，当GPS信息不可用时，或出错时，这样的系统将失效。进一步地，一些地理区不可以使用GPS信息。

由此，存在对为未配备传统的雷达设施的机场提供低成本、高精度且耐用的空中交通监视系统的需要。

发明内容

公开了定位空中飞行器的系统和方法。示例性实施例将询问信号从主地面站传送到装备了空中交通控制雷达信标系统（ATCRBS）或模式S发送应答器的空中飞行器，并且传送到多个从属地面接收器。每个从属地面接收器从该主地面站接收该询问信号，并且将它们的系统时间分别与该主地面站同步。该主地面站和该多个从属地面接收器从该空中飞行器接收询问应答信号。该主地面站确定主地面站处的应答信号的到达时间（TOA），以及在这些从属地面接收器处所接收的应答信号的相应的多个TOA。通过使用至少三个TOA，基于多点定位（multilateration）计算和椭圆计算中的至少一个，来确定该空中飞行器的位置。

附加地或替代地，该主地面站和多个从属地面接收器也可被动地从装备了有ADS-B能力的模式S发送应答器的飞行器监听广播式自动相关监视（ADS-B）断续发射（squitter），确定在主地面站和从属地面接收器处的断续发射信号的每次TOA，解码来自所接收的位置断续发射的位置消息，以及确定飞行器位置。这些TOA被用来检验该空中飞行器报告的位置。

附图说明

在以下参考下列附图详细地描述优选的和替代的实施例：

图1是说明了短基线多点定位系统的实施例的操作的概念图；

图2是驻留在主地面站中的示例性部件的框图；以及

图3是驻留在多个从属地面接收器之一中的示例性部件的框图。

具体实施方式

图1是说明了短基线定位系统100的实施例的操作的概念图。短基线定位系统100的示例性实施例包括主地面站102和多个从属地面接收器104a-104i。