[go: up one dir, main page]

RU2808467C1 - Method of aviation surveillance and device for its implementation - Google Patents

Method of aviation surveillance and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2808467C1
RU2808467C1 RU2023106567A RU2023106567A RU2808467C1 RU 2808467 C1 RU2808467 C1 RU 2808467C1 RU 2023106567 A RU2023106567 A RU 2023106567A RU 2023106567 A RU2023106567 A RU 2023106567A RU 2808467 C1 RU2808467 C1 RU 2808467C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
signals
signal
signal reception
observed object
Prior art date
Application number
RU2023106567A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Плясовских
Виктор Михайлович Король
Александр Юрьевич Княжский
Original Assignee
Акционерное Общество "Северо-Западный Региональный Центр Концерна Вко "Алмаз-Антей" - Обуховский Завод"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Северо-Западный Региональный Центр Концерна Вко "Алмаз-Антей" - Обуховский Завод" filed Critical Акционерное Общество "Северо-Западный Региональный Центр Концерна Вко "Алмаз-Антей" - Обуховский Завод"
Application granted granted Critical
Publication of RU2808467C1 publication Critical patent/RU2808467C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: navigation.
SUBSTANCE: group of inventions relates to a method and device for monitoring the location of aircraft. To control the location of the observed object, signals about its location are transmitted from on-board systems and other necessary information, which is received at certain receiving points, where the transmitted data is isolated, complexly processed, in particular for the reliability of the data, data about the observed objects or a signal of their unreliability are displayed. The device comprises a satellite navigation system signal receiver (1), a transceiver for automatic dependent surveillance signals in broadcast mode (2), receiving ground stations for automatic dependent surveillance in broadcast mode (3), a surveillance data processing device 4), an air situation display system (5) , a set of automation tools for planning the use of airspace (6), aeronautical and planning data base (7), high-precision clocks (8), a meteorological information database (9), a pressure sensor (10), a temperature sensor (11), located near the reception ground station (3), temperature sensor (12) and barometric altimeter (13) located on the aircraft body, connected in a certain way.
EFFECT: accuracy of the received information about the location of the aircraft is improved, in particular in the event of failures in navigation services for the consumer of the global navigation satellite system.
2 cl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Изобретение относится к области авиационного наблюдения и предназначено для управления воздушным движением и обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов (ЛА) путем использования сигналов автоматического зависимого наблюдения с элементами независимого кооперативного наблюдения. The invention relates to the field of aviation surveillance and is intended for air traffic control and ensuring the safety of aircraft by using automatic dependent surveillance signals with elements of independent cooperative surveillance.

Технический результат изобретения заключается в независимом подтверждении достоверности и независимой проверке точности информации о местоположении ЛА, а также в повышении точности наблюдения при отказах в навигационном обслуживании потребителя глобальной навигационной спутниковой системы, что обеспечивает возможность использования предлагаемой системы наблюдения в качестве единственного источника информации наблюдения для обслуживания воздушного движения.The technical result of the invention consists in independent confirmation of the reliability and independent verification of the accuracy of information about the location of the aircraft, as well as in increasing the accuracy of observation in the event of failures in navigation services for the consumer of the global navigation satellite system, which makes it possible to use the proposed surveillance system as the only source of surveillance information for air traffic services. movements.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

Традиционно задача управления воздушным движением решается с помощью радаров, установленных на диспетчерских пунктах [1]. Воздушная обстановка, наблюдаемая с помощью радаров, используется для целей управления воздушным движением. Недостатками традиционного способа решения задачи являются низкий темп обновления навигационных данных (4-12 сек), низкая точность определения координат ЛА (сотни метров и более), высокая стоимость наземного оборудования и его недоступность в удаленных районах.Traditionally, the problem of air traffic control is solved using radars installed at control towers [1]. The air situation observed by radar is used for air traffic control purposes. The disadvantages of the traditional method of solving the problem are the low rate of updating navigation data (4-12 seconds), low accuracy of determining the aircraft coordinates (hundreds of meters or more), the high cost of ground equipment and its inaccessibility in remote areas.

В настоящее время известно другое решение задачи - автоматическое зависимое наблюдение в режиме радиовещания (ADS-B - Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) [2]. Автоматическое зависимое наблюдение в режиме радиовещания - это технология, внедряемая в настоящее время по всему миру и позволяющая на борту ЛА, а также на наземном диспетчерском пункте, видеть движение ЛА на экране индикатора воздушной обстановки без использования традиционных радаров. Преимуществами данного способа решения задачи являются высокий темп обновления навигационных данных (1 сек), высокая точность определения координат ЛА (около 1 метра), меньшая стоимость, а также доступность в удаленных районах.Currently, another solution to the problem is known - automatic dependent surveillance in broadcast mode (ADS-B - Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) [2]. Automatic Dependent Surveillance (ADV) is a technology currently being implemented around the world that allows aircraft on board, as well as at ground control towers, to see the aircraft's movement on the air traffic display screen without the use of traditional radar. The advantages of this method of solving the problem are the high rate of updating navigation data (1 sec), high accuracy in determining the aircraft coordinates (about 1 meter), lower cost, and availability in remote areas.

Известны следующие недостатки системы автоматического зависимого наблюдения: зависимость от надлежащей оснащенности автоматическим зависимым наблюдением всех ЛА, что может быть серьезной проблемой, так как требуется установка и сертификация навигационного средства, способного предоставлять информацию о местоположении и скорости наряду с указанием на целостность и точность такой информации; существующие установки при получении данных о местоположении и скорости полагаются исключительно на глобальную навигационную спутниковую систему, поэтому возможны отказы в случаях, когда уровень характеристик или геометрия спутниковой группировки недостаточны для поддержки того или иного вида применения [16].The following are known disadvantages of an automatic dependent surveillance system: dependence on all aircraft to be properly equipped with automatic dependent surveillance, which can be a serious problem since it requires the installation and certification of a navigation aid capable of providing position and speed information along with an indication of the integrity and accuracy of such information; Existing installations rely solely on the global navigation satellite system to obtain position and speed data, so failures are possible in cases where the level of performance or geometry of the satellite constellation is insufficient to support a particular type of application [16].

Также существенный недостаток автоматического зависимого наблюдения заключается в низкой помехоустойчивости и отсутствии защиты от специально организованных помех (например, от ложных целей). В случае применения радара, благодаря большой мощности, а также пространственной и временной селекции сигналов, постановка специально организованных помех существенно затруднена. В системе автоматического зависимого наблюдения передача умышленно недостоверных данных может быть выполнена с помощью несложного оборудования, в результате чего на экране индикатора воздушной обстановки появятся ложные отметки от несуществующих ЛА [3]. Можно предполагать, что со временем будут внедрены криптографические методы защиты системы автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, однако в современной аппаратуре они не используются [4].Also, a significant disadvantage of automatic dependent surveillance is low noise immunity and lack of protection from specially organized interference (for example, from false targets). In the case of using radar, due to the high power, as well as spatial and temporal selection of signals, the installation of specially organized interference is significantly difficult. In an automatic dependent surveillance system, the transmission of deliberately unreliable data can be carried out using simple equipment, as a result of which false marks from non-existent aircraft will appear on the screen of the air situation indicator [3]. It can be assumed that over time cryptographic methods will be introduced to protect the automatic dependent surveillance system in broadcast mode, but they are not used in modern equipment [4].

В настоящее время предложен ряд способов защиты системы автоматического зависимого наблюдения от помех. Известны варианты защиты автоматического зависимого наблюдения от специально организованных помех, использующие наземные многопозиционные системы наблюдения (системы мультилатерации) для определения местоположения источника радиоизлучения [5-7]. Такие варианты нуждаются в разветвленной сети наземных станций или группировке спутников, так как для определения координат этим способом требуется принимать не менее четырех сигналов. Подобный способ можно использовать в сети связанных между собой наземных станций, но затруднительно реализовать на борту ЛА.Currently, a number of methods have been proposed to protect the automatic dependent surveillance system from interference. There are known options for protecting automatic dependent observation from specially organized interference, using ground-based multi-position observation systems (multilateration systems) to determine the location of the radio emission source [5-7]. Such options require an extensive network of ground stations or a constellation of satellites, since determining coordinates in this way requires receiving at least four signals. A similar method can be used in a network of interconnected ground stations, but it is difficult to implement on board an aircraft.

Известны способы защиты автоматического зависимого наблюдения с использованием направленных антенн или антенных решеток [8-11]. Защита от помех осуществляется сравнением измеренной угловой координаты источника сигнала, принятого с помощью направленной антенны, с вычисленной угловой координатой на основе использования пространственных координат ЛА и источника сигнала. Такие способы нуждаются в многоэлементной фазированной антенной решетке и многоканальном приемнике на борту ЛА и предполагают использование фазовой информации. Последнее требование чрезвычайно усложняет реализацию приемника, т.к. в системе автоматического зависимого наблюдения сигналы имеют большой динамический диапазон порядка 80 дБ. В стандартных приемниках проблема большого динамического диапазона решается путем применения логарифмического усилителя промежуточной частоты, реализуемого на одной микросхеме. При фазовой обработке требуется многоканальный приемник с линейной обработкой и сложной системой автоматической регулировки усиления. Другим недостатком этого способа защиты при использовании на ЛА являются большие размеры антенной системы.There are known methods for protecting automatic dependent surveillance using directional antennas or antenna arrays [8-11]. Protection against interference is carried out by comparing the measured angular coordinate of the signal source received using a directional antenna with the calculated angular coordinate based on the use of the spatial coordinates of the aircraft and the signal source. Such methods require a multi-element phased array antenna and a multi-channel receiver on board the aircraft and involve the use of phase information. The last requirement makes the implementation of the receiver extremely difficult, because in an automatic dependent surveillance system, signals have a large dynamic range of about 80 dB. In standard receivers, the problem of a large dynamic range is solved by using a logarithmic intermediate frequency amplifier, implemented on a single chip. Phase processing requires a multi-channel receiver with linear processing and sophisticated automatic gain control. Another disadvantage of this method of protection when used on aircraft is the large size of the antenna system.

Известен способ защиты автоматического зависимого наблюдения от помех, в котором выполняется сравнение вычисленной дальности источника сигнала, полученной с использованием пространственных координат ЛА и координат источника, с дальностью, полученной путем измерения задержки распространения сигнала [12, 13]. Этот способ не требует усложнения приемного устройства и может быть использован на борту ЛА.There is a known method for protecting automatic dependent surveillance from interference, in which the calculated range of the signal source, obtained using the spatial coordinates of the aircraft and the coordinates of the source, is compared with the range obtained by measuring the signal propagation delay [12, 13]. This method does not require any complexity in the receiving device and can be used on board an aircraft.

Известен способ, в котором сравнение дальностей дополняется проверкой направления прихода сигнала, однако такую проверку сложно реализовать на борту ЛА [14].There is a known method in which the comparison of ranges is supplemented by checking the direction of arrival of the signal, but such a check is difficult to implement on board an aircraft [14].

Известен также способ, затрудняющий создание помех благодаря введению искажений в передаваемое сообщение [15]. Однако этот способ нарушает широковещательный принцип действия автоматического зависимого наблюдения, так как предполагается, что только некоторые потребители могут восстановить точные координаты (использование такого способа ограничивает число потребителей информации системы автоматического зависимого наблюдения).There is also a known method that makes it difficult to create interference by introducing distortions into the transmitted message [15]. However, this method violates the broadcast principle of automatic dependent surveillance, since it is assumed that only some consumers can restore exact coordinates (using this method limits the number of consumers of information from the automatic dependent surveillance system).

Известен способ [13], основанный на сравнении вычисленной и измеренной дальности.There is a known method [13], based on a comparison of the calculated and measured range.

Недостаток способа [13] состоит в том, что предлагается способ контроля достоверности данных системы автоматического зависимого наблюдения, предусматривающий совместное использование системы автоматического зависимого наблюдения и глобальной навигационной спутниковой системы, в котором проводят прием сигналов глобальной навигационной спутниковой системы и определение координат и вектора скорости своего летательного аппарата (ЛА), прием сигналов автоматического зависимого наблюдения и определение координат соседних ЛА, вычисление дальностей соседних ЛА по определенным координатам, формирование временной шкалы и измерение дальностей соседних ЛА по времени задержки сигналов автоматического зависимого наблюдения, сравнение разности упомянутых вычисленных и измеренных дальностей с заданным порогом, в случае превышения упомянутой разностью заданного порога проводят формирование сигнала недостоверности данных автоматического зависимого наблюдения и отображение сигнала недостоверности на индикаторе воздушной обстановки, при этом в соответствии с упомянутой временной шкалой формируют сигналы автоматического зависимого наблюдения и проводят их излучение.The disadvantage of the method [13] is that a method is proposed for monitoring the reliability of data from an automatic dependent surveillance system, which involves the joint use of an automatic dependent surveillance system and a global navigation satellite system, in which signals from the global navigation satellite system are received and the coordinates and speed vector of its aircraft are determined. apparatus (LA), receiving automatic dependent surveillance signals and determining the coordinates of neighboring aircraft, calculating the ranges of neighboring aircraft at certain coordinates, forming a time scale and measuring the ranges of neighboring aircraft based on the delay time of automatic dependent surveillance signals, comparing the difference between the mentioned calculated and measured ranges with a given threshold , if said difference exceeds a given threshold, a signal of unreliability of automatic dependent surveillance data is generated and the signal of unreliability is displayed on the air situation indicator, while in accordance with the mentioned time scale, signals of automatic dependent surveillance are generated and emitted.

Известна система контрактного автоматически-зависимого наблюдения [16]. При использовании контрактного автоматически-зависимого наблюдения ЛА передает свои параметры движения, определенные с помощью глобальной навигационной спутниковой системы и бортовых систем, в систему управления воздушным движением по каналу спутниковой связи. Также ЛА могут принимать через спутниковый канал связи информацию наблюдения о других ЛА.A system of contractual automatic-dependent surveillance is known [16]. When using contract automatic-dependent surveillance, the aircraft transmits its movement parameters, determined using the global navigation satellite system and on-board systems, to the air traffic control system via a satellite communication channel. Also, aircraft can receive surveillance information about other aircraft via a satellite communication channel.

Недостатки контрактного автоматически-зависимого наблюдения: система является системой зависимого наблюдения, т.е. она рассчитана на то, что ЛА надлежащим образом оборудован для правильной передачи данных (требуется установка дополнительной авионики); рабочие характеристики могут ограничиваться предельными параметрами средств связи; передача каждого сообщения может требовать высоких расходов, поскольку данные передаются поставщиком услуг линии передачи данных; необходимость проверки точности передаваемых данных на случай отказа глобальной навигационной спутниковой системы. В результате частоту обновления данных обычно стараются уменьшить для сокращения затрат; система не поддерживает бортовую функцию наблюдения (ASA), поскольку сообщения прямо не доступны другим воздушным судам.Disadvantages of contractual automatic-dependent surveillance: the system is a dependent surveillance system, i.e. it is designed to ensure that the aircraft is properly equipped to transmit data correctly (installation of additional avionics is required); performance characteristics may be limited by communication limits; transmission of each message may be expensive since the data is transmitted by the data link service provider; the need to verify the accuracy of transmitted data in case of failure of the global navigation satellite system. As a result, data update rates are usually reduced to reduce costs; the system does not support Airborne Surveillance (ASA) because the messages are not directly accessible to other aircraft.

Наиболее близким аналогом является способ радиовещательного автоматически зависимого наблюдения [16], который принят за прототип. Способ-прототип заключается в том, что от бортовой аппаратуры глобальной навигационной спутниковой системы и инерциальной навигационной системы на борту ЛА получают данные о местоположении, скорости ЛА и связанные с ними указатели точности и целостности данных, передают с борта ЛА данные о его местоположении (широте и долготе), абсолютной высоте, скорости, опознавательном индексе и другой информации, полученной от бортовых систем. Каждое сообщение о местоположении ADS-В включает указание на качество данных, позволяющее пользователям определить, обеспечивает ли качество информации поддержку предполагаемой функции. Принимают данные наземной станцией приема сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания. Передают данные на устройство обработки данных наблюдения, откуда передают данные на систему индикации УВД.The closest analogue is the method of broadcasting automatically dependent surveillance [16], which is adopted as a prototype. The prototype method is that from the on-board equipment of the global navigation satellite system and the inertial navigation system on board the aircraft, data on the location, speed of the aircraft and associated indicators of accuracy and integrity of the data are received, and data on its location (latitude and longitude), altitude, speed, identification index and other information received from on-board systems. Each ADS-B position message includes a data quality indication that allows users to determine whether the quality of the information supports the intended function. The data is received by a ground station for receiving automatic dependent surveillance signals in broadcast mode. The data is transmitted to the surveillance data processing device, from where the data is transmitted to the ATC display system.

Недостатки прототипа: требуется установка и сертификация навигационного средства, способного предоставлять информацию о местоположении и скорости наряду с указанием на целостность и точность такой информации; существующие установки при получении данных о местоположении и скорости полагаются исключительно на глобальную навигационную спутниковую систему, из-за чего возможны отказы в случаях, когда уровень характеристик или геометрия спутниковой группировки недостаточны для поддержки того или иного вида применения; необходимо предусматривать возможность проверки точности передаваемых данных о местоположении.Disadvantages of the prototype: Requires installation and certification of a navigation aid capable of providing position and speed information along with an indication of the integrity and accuracy of such information; Existing installations rely solely on the Global Navigation Satellite System to obtain position and velocity data, which is subject to failure when the satellite constellation's performance level or geometry is insufficient to support a particular application; It is necessary to be able to verify the accuracy of the transmitted location data.

При бортовом применении летательные аппараты, оборудованные приемниками автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, могут обрабатывать сообщения от других летательных аппаратов для определения воздушной обстановки в рамках обеспечения таких видов применения, как CDTI.In airborne applications, aircraft equipped with automatic dependent surveillance receivers in broadcast mode can process messages from other aircraft to determine the air situation in support of applications such as CDTI.

Наиболее близким из числа известных технических решений касательно предлагаемого устройства является устройство реализации технологии автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания [16], содержащее приемник сигналов спутниковой навигационной системы, инерциальную навигационную систему, приемопередатчик сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, наземную станцию, принимающую сигналы от автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, устройство обработки данных наблюдения и систему индикации воздушной обстановки.The closest of the known technical solutions regarding the proposed device is a device for implementing automatic dependent surveillance technology in radio broadcast mode [16], containing a receiver of satellite navigation system signals, an inertial navigation system, a transceiver for automatic dependent surveillance signals in radio broadcast mode, a ground station receiving signals from automatic dependent surveillance in radio broadcasting mode, a surveillance data processing device and an air situation display system.

Недостатком данного устройства является низкая точность информации наблюдения.The disadvantage of this device is the low accuracy of surveillance information.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Задачей изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающих независимую от глобальной навигационной спутниковой системы оценку местоположения ЛА и подтверждение точности и достоверности передаваемых с ЛА данных, повышение точности наблюдения в случаях полного или частичного отказа спутниковой группировки глобальной навигационной спутниковой системы, когда уровень характеристик или геометрия спутниковой группировки недостаточны для обеспечения требуемых характеристик систем автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания.The objective of the invention is to create a method and device that provides an assessment of the location of an aircraft, independent of the global navigation satellite system, and confirmation of the accuracy and reliability of data transmitted from the aircraft, increasing the accuracy of observation in cases of complete or partial failure of the satellite constellation of the global navigation satellite system, when the level of characteristics or geometry of the satellite groupings are insufficient to provide the required characteristics of automatic dependent surveillance systems in broadcast mode.

Данная задача решается в способе тем, что с наблюдаемого объекта передают сигналы, содержащие данные о его местоположении в горизонтальной плоскости, высоте, скорости, опознавательном индексе, параметры точности и целостности данных и другую информацию, полученную от бортовых систем, в точках приема сигналов принимают сигналы, выделяют из сигналов переданные данные, проводят комплексную обработку данных наблюдения и отображают обработанные данные о наблюдаемых объектах, причем предварительно определяют координаты точек приема сигналов, в том числе их относительную геометрическую высоту, задают пределы допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности до объекта и его высоты, от источника метеорологической информации передают на точки приема сигналов данные о температуре и давлении воздуха на разных высотах в районе точки приема сигналов и другую метеорологическую информацию, от источников аэронавигационной и плановой информации получают аэронавигационную и плановую информацию, вместе с передаваемыми с наблюдаемого объекта данными в сигнале на точки приема сигналов передают высокоточное время излучения сигнала и имеющуюся на борту метеорологическую информацию, в том числе, температуру воздуха за бортом наблюдаемого объекта, измеряют время приема сигнала, измеряют наклонную дальность до наблюдаемого объекта, по разности времен передачи и приема сигналов, по барометрической высоте наблюдаемого объекта и температуре воздуха за его бортом, а также температуре и давлении воздуха в районе точки приема сигналов определяют геометрическую высоту наблюдаемого объекта относительно точки приема сигналов, после чего с учетом относительной геометрической высоты точки приема сигналов определяют геометрическую высоту наблюдаемого объекта, по принятым в сигнале координатам объекта и координатам точек приема сигналов вычисляют наклонную дальность между точкой приема сигналов и наблюдаемым объектом по измеренной наклонной дальности и высоте объекта вычисляют горизонтальную дальность до объекта, по горизонтальным дальностям от точек приема сигналов до наблюдаемого объекта и его геометрической высоте оценивают координаты наблюдаемого объекта, при наличии неопределенности оцененных координат объекта по предыстории движения объекта, плановой и аэронавигационной информации выбирают истинные координаты наблюдаемого объекта, по горизонтальной дальности до объекта и заданным пределам допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности и высоты полета формируют трехмерный кольцевой строб возможного местоположения объекта, вычисляют кольцевые стробы относительно всех точек приема сигналов от объекта, по кольцевым стробам с использованием аэронавигационной и плановой информации определяют трехмерные области возможного местоположения объекта, если принятые в сигнале трехмерные координаты наблюдаемого объекта находятся за пределами областей возможного местоположения наблюдаемого объекта, то при наличии двух и более точек приема для наблюдения используют оцененные координаты наблюдаемого объекта, при наличии одной точки приема формируют сигнал недостоверности данных и отображают сигнал недостоверности на индикаторе воздушной обстановки.This problem is solved in the method by transmitting signals from the observed object containing data about its location in the horizontal plane, altitude, speed, identification index, parameters of accuracy and integrity of data and other information received from on-board systems; signals are received at signal reception points , extract the transmitted data from the signals, carry out complex processing of observation data and display the processed data about the observed objects, and preliminarily determine the coordinates of the signal reception points, including their relative geometric height, set the limits of permissible errors in measuring the horizontal distance to the object and its height, from sources of meteorological information transmit to signal receiving points data on temperature and air pressure at different altitudes in the area of the signal receiving point and other meteorological information; aeronautical and planning information is received from sources of aeronautical and planning information, together with data transmitted from the observed object in the signal to the points receiving signals, transmit high-precision time of signal emission and meteorological information available on board, including air temperature outside the observed object, measure the time of signal reception, measure the slant distance to the observed object, by the difference in the times of transmission and reception of signals, by the barometric altitude of the observed object and the temperature of the air outside, as well as the temperature and air pressure in the area of the signal reception point, the geometric height of the observed object is determined relative to the signal reception point, after which, taking into account the relative geometric height of the signal reception point, the geometric height of the observed object is determined using the object coordinates accepted in the signal and the coordinates of the signal reception points, the slant range between the signal reception point and the observed object is calculated from the measured slant range and the height of the object, the horizontal distance to the object is calculated, from the horizontal distances from the signal reception points to the observed object and its geometric height, the coordinates of the observed object are estimated, in the presence of uncertainty of the estimated coordinates of the object based on the history of the object's movement, planning and aeronautical information, the true coordinates of the observed object are selected, based on the horizontal distance to the object and the specified limits of permissible errors in measuring the horizontal range and flight altitude, a three-dimensional ring strobe of the possible location of the object is formed, the ring strobe is calculated relative to all signal reception points from the object, using ring gates using aeronautical and planning information, three-dimensional areas of the possible location of the object are determined, if the three-dimensional coordinates of the observed object accepted in the signal are outside the areas of the possible location of the observed object, then if there are two or more reception points for observation, the estimated coordinates of the observed object are used object, if there is one receiving point, a data unreliability signal is generated and the unreliability signal is displayed on the air situation indicator.

Технический результат достигается за счет введения новых существенных отличий (в способе), заключающихся в предварительном определении координаты точек приема сигналов, в том числе их относительной геометрической высоты, задании пределов допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности до объекта и его высоты, от источника метеорологической информации передаче на точки приема сигналов данных о температуре и давлении воздуха на разных высотах в районе точки приема сигналов и другой метеорологической информации, от источников аэронавигационной и плановой информации получении аэронавигационной и плановой информации, вместе с передаваемыми с наблюдаемого объекта данными в сигнале на точки приема сигналов передаче высокоточного времени излучения сигнала и имеющейся на борту метеорологической информации, в том числе, температуры воздуха за бортом наблюдаемого объекта, измерении времени приема сигнала, измерении наклонной дальности до наблюдаемого объекта, по разности времен передачи и приема сигналов, по барометрической высоте наблюдаемого объекта и температуре воздуха за его бортом, а также температуре и давлении воздуха в районе точки приема сигналов определении относительной геометрической высоты наблюдаемого объекта относительно точки приема сигналов, после чего с учетом относительной геометрической высоты точки приема сигналов определении геометрической высоты наблюдаемого объекта, по принятым в сигнале координатам объекта и координатам точек приема сигналов вычислении наклонной дальности между точкой приема сигналов и наблюдаемым объектом по измеренной наклонной дальности и высоте объекта вычислении горизонтальной дальности до объекта, по горизонтальным дальностям от точек приема сигналов до наблюдаемого объекта и его геометрической высоте оценке координат наблюдаемого объекта, при наличии неопределенности оцененных координат объекта по предыстории движения объекта, плановой и аэронавигационной информации выборе истинных координат наблюдаемого объекта, по горизонтальной дальности до объекта и заданным пределам допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности и высоты полета формировании трехмерного кольцевого строба возможного местоположения объекта, вычислении кольцевых стробов относительно всех точек приема сигналов от объекта, по кольцевым стробам с использованием аэронавигационной и плановой информации определении трехмерных областей возможного местоположения объекта, если принятые в сигнале трехмерные координаты наблюдаемого объекта находятся за пределами областей возможного местоположения наблюдаемого объекта, то при наличии двух и более точек приема для наблюдения использовании оцененных координат наблюдаемого объекта, при наличии одной точки приема формировании сигнала недостоверности данных и отображении сигнала недостоверности на индикаторе воздушной обстановки, что позволяет обеспечить независимую от глобальной навигационной спутниковой системы оценку местоположения ЛА и подтверждение точности и достоверности передаваемых с ЛА данных, а также повысить точность наблюдения в случаях полного или частичного отказа спутниковой группировки глобальной навигационной спутниковой системы.The technical result is achieved by introducing new significant differences (in the method), consisting in preliminary determination of the coordinates of signal reception points, including their relative geometric height, setting the limits of permissible errors in measuring the horizontal distance to an object and its height, from the source of meteorological information to transmission to points for receiving signals of data on temperature and air pressure at different altitudes in the area of the point of receiving signals and other meteorological information, from sources of aeronautical and planned information, receiving aeronautical and planning information, together with data transmitted from the observed object in a signal to the points of receiving signals, transmitting high-precision time signal radiation and meteorological information available on board, including air temperature outside the observed object, measurement of the time of signal reception, measurement of the slant distance to the observed object, the difference in the times of transmission and reception of signals, the barometric altitude of the observed object and the air temperature for it onboard, as well as the temperature and air pressure in the area of the signal reception point, determining the relative geometric height of the observed object relative to the signal reception point, after which, taking into account the relative geometric height of the signal reception point, determining the geometric height of the observed object, according to the object coordinates accepted in the signal and the coordinates of the reception points signals, calculating the slant range between the signal reception point and the observed object from the measured slant range and the height of the object, calculating the horizontal range to the object, using the horizontal distances from the signal reception points to the observed object and its geometric height, estimating the coordinates of the observed object, in the presence of uncertainty in the estimated coordinates of the object according to history of the movement of the object, planning and aeronautical information, choosing the true coordinates of the observed object, according to the horizontal distance to the object and the specified limits of permissible errors in measuring the horizontal range and flight altitude, forming a three-dimensional ring strobe of the possible location of the object, calculating ring strobes relative to all points of reception of signals from the object, according to ring gates using aeronautical and planning information, determining three-dimensional areas of the possible location of an object, if the three-dimensional coordinates of the observed object accepted in the signal are outside the areas of possible location of the observed object, then if there are two or more reception points for observation, using the estimated coordinates of the observed object, if available one receiving point generating a signal of unreliable data and displaying an unreliability signal on the air situation indicator, which allows for an assessment of the aircraft’s location independent of the global navigation satellite system and confirmation of the accuracy and reliability of data transmitted from the aircraft, as well as increasing the accuracy of observation in cases of complete or partial failure of the satellite global navigation satellite system constellations.

Устройство авиационного наблюдения для реализации способа согласно изобретению содержит последовательно соединенные приемник сигналов спутниковой навигационной системы, приемопередатчик сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, приемные наземные станции автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, устройство обработки данных наблюдения и систему индикации воздушной обстановки. Устройство авиационного наблюдения дополнительно содержит последовательно соединенные комплекс средств автоматизации планирования использования воздушного пространства (КСА ПИВП) и базу аэронавигационных и плановых данных, а также высокоточные часы, базу данных метеорологической информации, датчик давления и датчик температуры, расположенные вблизи приемной наземной станции, и датчик температуры и барометрический высотомер, расположенные на корпусе летательного аппарата (ЛА), при этом выход базы аэронавигационных и плановых данных соединен со входом устройства обработки данных наблюдения, первый вход устройства обработки данных наблюдения соединен с выходом высокоточных часов, а второй вход с выходом базы данных метеорологической информации, первый вход базы данных метеорологической информации соединен с выходом датчика давления, а второй вход соединен с выходом датчика температуры, выход датчика температуры соединен со входом приемопередатчика сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, и выход барометрического высотомера соединен со входом приемопередатчика сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания.An aviation surveillance device for implementing the method according to the invention contains a series-connected receiver of satellite navigation system signals, a transceiver for automatic dependent surveillance signals in broadcast mode, receiving ground stations for automatic dependent surveillance in broadcast mode, a surveillance data processing device and an air situation indication system. The aviation surveillance device additionally contains a series-connected set of airspace use planning automation tools (AUSAP) and a database of aeronautical and planning data, as well as a high-precision clock, a meteorological information database, a pressure sensor and a temperature sensor located near the receiving ground station, and a temperature sensor and a barometric altimeter located on the body of the aircraft, wherein the output of the aeronautical and planning data base is connected to the input of the surveillance data processing device, the first input of the surveillance data processing device is connected to the output of a high-precision clock, and the second input is connected to the output of the meteorological information database , the first input of the meteorological information database is connected to the output of the pressure sensor, and the second input is connected to the output of the temperature sensor, the output of the temperature sensor is connected to the input of the automatic dependent surveillance signal transceiver in broadcast mode, and the output of the barometric altimeter is connected to the input of the automatic dependent surveillance signal transceiver in broadcast mode.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На фиг 1. представлено устройство авиационного наблюдения для реализации способа авиационного наблюдения и введены следующие обозначения:Figure 1 shows an aviation surveillance device for implementing the aviation surveillance method and the following notations are introduced:

1 - приемник сигналов спутниковой навигационной системы (СНС);1 - satellite navigation system (SNS) signal receiver;

2 - приемопередатчик сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания (АЗН-В);2 - transceiver of automatic dependent surveillance signals in radio broadcasting mode (ADS-B);

3 - приемные наземные станции АЗН-В;3 - ADS-B receiving ground stations;

4 - устройство обработки данных наблюдения;4 - surveillance data processing device;

5 - система индикации воздушной обстановки;5 - air situation indication system;

6 - комплекс средств автоматизации планирования использования воздушного пространства (КСА ПИВП);6 - a set of automation tools for planning the use of airspace (KSA PIVP);

7 - база аэронавигационных и плановых данных;7 - aeronautical and planning data base;

8 - высокоточные часы;8 - high-precision watches;

9 - база данных метеорологической информации;9 - meteorological information database;

10 - датчик давления, расположенный вблизи приемной наземной станции автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания;10 - pressure sensor located near the receiving ground station of automatic dependent surveillance in broadcasting mode;

11 - датчик температуры, расположенный вблизи приемной наземной станции автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания;11 - temperature sensor located near the receiving ground station of automatic dependent surveillance in broadcasting mode;

12 - датчик температуры, расположенный на корпусе летательного аппарата;12 - temperature sensor located on the aircraft body;

13 - барометрический высотомер, расположенный на корпусе летательного аппарата.13 - barometric altimeter located on the aircraft body.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:The proposed method is carried out as follows:

1. определяют координаты точек хст, уст, hст приема сигналов, в том числе их относительную геометрическую высоту h, например, в геодезической или прямоугольной системе координат; здесь хст, уст - прямоугольные координаты точек приема сигналов или широта и долгота, hст - геометрическая высота;1. determine the coordinates of points x st , y st , h st for signal reception, including their relative geometric height h st , for example, in a geodetic or rectangular coordinate system; here x st , y st - rectangular coordinates of signal reception points or latitude and longitude, h st - geometric height;

2. задают пределы допускаемых погрешностей измерения горизонтальной θмакс_гор дальности до объекта и его высоты θh;2. set the limits of permissible errors in measuring the horizontal θ max_horizon distance to the object and its height θ h ;

3. от источника метеорологической информации передают на точки приема сигналов данные о температуре Т и давлении Р воздуха на разных высотах в районе точки приема сигналов и другую метеорологическую информацию;3. from the source of meteorological information, data on temperature T and air pressure P at different altitudes in the area of the signal reception point and other meteorological information are transmitted to signal reception points;

4. от источников аэронавигационной и плановой информации получают аэронавигационную и плановую информацию, например, аэронавигационная информация содержит данные о маршрутах полетов, задаваемых в виде наборов контрольных точек, через которые должны пролетать воздушные суда и максимально допустимом отклонении ЛА от маршрута по горизонтали и по вертикали; плановая информация представляет собой множество четырехмерных траекторий воздушных судов, задаваемых в виде последовательности ключевых контрольных точек, через которые по плану проходит траектория воздушного судна, и времен их прохождения;4. aeronautical and planning information is obtained from sources of aeronautical and planning information, for example, aeronautical information contains data on flight routes specified in the form of sets of control points through which aircraft must fly and the maximum permissible deviation of the aircraft from the route horizontally and vertically; planned information represents a set of four-dimensional trajectories of aircraft, specified as a sequence of key control points through which the aircraft’s trajectory passes according to the plan, and the times of their passage;

5. с наблюдаемого объекта передают сигналы, содержащие данные о его местоположении в горизонтальной плоскости, высоте, скорости, опознавательном индексе, параметры точности и целостности данных и другую информацию, полученную от бортовых систем; указателями точности могут являться среднеквадратические отклонения соответствующих параметров, в единицах измерения системы Си, целостность может передаваться, например, в диапазоне от 0 до 1, в зависимости от уровня доверия информации;5. signals are transmitted from the observed object containing data on its location in the horizontal plane, altitude, speed, identification index, parameters of accuracy and integrity of data and other information received from on-board systems; indicators of accuracy can be standard deviations of the corresponding parameters, in C system units; integrity can be transmitted, for example, in the range from 0 to 1, depending on the level of confidence in the information;

6. вместе с передаваемыми с наблюдаемого объекта данными в сигнале на точки приема сигналов передают высокоточное время излучения сигнала tизл и имеющуюся на борту метеорологическую информацию, в том числе температуру воздуха за бортом Тб наблюдаемого объекта, например, используя технологию автоматического зависимого наблюдения; в качестве протокола передачи сообщений можно использовать ASTERIX;6. together with the data transmitted from the observed object in the signal, the high-precision time of signal emission t iz and the meteorological information available on board, including the air temperature outside T b of the observed object, are transmitted to the signal receiving points, for example, using automatic dependent observation technology; ASTERIX can be used as a message transfer protocol;

7. в точках приема сигналов принимают сигналы, выделяют из сигналов переданные данные, в том числе местоположение, геометрическую и барометрическую высоты, скорость, опознавательный индекс наблюдаемого объекта, параметры точности и целостности данных и другую информацию;7. at signal reception points, signals are received, transmitted data is extracted from the signals, including location, geometric and barometric altitudes, speed, identification index of the observed object, parameters of accuracy and integrity of data and other information;

8. измеряют время приема сигнала 8. measure the signal reception time

9. измеряют наклонную дальность до наблюдаемого объекта по разности времен передачи и приема сигналов 9. measure the slant distance to the observed object by the difference in the transmission and reception times of signals

где с - скорость света;where c is the speed of light;

10. по барометрической высоте наблюдаемого объекта и температуре воздуха за его бортом, а также температуре и давлении воздуха в районе точки приема сигналов определяют геометрическую высоту наблюдаемого объекта относительно точки приема сигналов, например, с использованием барометрической формулы Лапласа;10. Based on the barometric height of the observed object and the air temperature outside it, as well as the temperature and air pressure in the area of the signal reception point, the geometric height of the observed object relative to the signal reception point is determined, for example, using Laplace’s barometric formula;

11. после чего с учетом относительной геометрической высоты точки приема сигналов определяют геометрическую высоту наблюдаемого объекта;11. after which, taking into account the relative geometric height of the signal reception point, the geometric height of the observed object is determined;

12. по принятым в сигнале координатам объекта и координатам точек приема сигналов вычисляют наклонную дальность между точкой приема сигналов и наблюдаемым объектом, например, по формуле12. Using the coordinates of the object received in the signal and the coordinates of the signal reception points, the slant distance between the signal reception point and the observed object is calculated, for example, according to the formula

13. по измеренной наклонной дальности и высоте объекта вычисляют горизонтальную дальность до объекта rгор по формуле13. Based on the measured slant range and height of the object, calculate the horizontal distance to the object r mountains using the formula

14. по горизонтальным дальностям от точек приема сигналов до наблюдаемого объекта и его геометрической высоте оценивают координаты наблюдаемого объекта, например, в случае одной точки приема сигналов вероятные координаты наблюдаемого объекта расположены по окружности, образованной радиусом в случае двух точек приема сигналов будет две точки вероятного местоположения наблюдаемого объекта, в которых пересекаются окружности, образованные в случае трех и более точек приема сигналов неопределенность по координатам будет исключена, координата определится точкой пересечения всех окружностей;14. Based on the horizontal distances from the signal reception points to the observed object and its geometric height, the coordinates of the observed object are estimated, for example, in the case of one signal reception point, the probable coordinates of the observed object are located along a circle formed by the radius in the case of two signal reception points, there will be two points of the probable location of the observed object, at which the circles formed in the case of three or more signal reception points, uncertainty in coordinates will be eliminated, the coordinate will be determined by the point of intersection of all circles;

15. при наличии неопределенности оцененных координат объекта по предыстории движения объекта, плановой и аэронавигационной информации выбирают истинные координаты наблюдаемого объекта, например, путем выбора координаты, которая находится ближе к плановой четырехмерной траектории;15. if there is uncertainty in the estimated coordinates of the object based on the history of the object’s movement, planning and aeronautical information, the true coordinates of the observed object are selected, for example, by choosing a coordinate that is closer to the planned four-dimensional trajectory;

16. по горизонтальной дальности до объекта и заданным пределам допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности и высоты полета формируют трехмерный кольцевой строб возможного местоположения объекта, например, путем формирования окружностей по радиусу относительно точки приема сигналов и определения ширины строба на основе заданной погрешности измерения горизонтальной дальности θгор и заданной погрешности оценки геометрической высоты наблюдаемого объекта16. Based on the horizontal distance to the object and the specified limits of permissible errors in measuring the horizontal range and flight altitude, a three-dimensional ring strobe of the possible location of the object is formed, for example, by forming circles along the radius relative to the signal reception point and determining the strobe width based on the specified error in measuring the horizontal range θ of the mountains and the specified error in estimating the geometric height of the observed object

17. вычисляют кольцевые стробы относительно всех точек приема сигналов от объекта;17. calculate ring strobes relative to all points of receiving signals from the object;

18. по кольцевым стробам с использованием аэронавигационной и плановой информации определяют трехмерные области возможного местоположения объекта, например, как область пересечения кольцевых стробов и области возможного местоположения наблюдаемого объекта, определяемой путем задания ограничения на максимально допустимое отклонение от плановой четырехмерной траектории;18. using ring gates using aeronautical and planning information, three-dimensional areas of the possible location of an object are determined, for example, as the area of intersection of ring gates and the area of possible location of the observed object, determined by setting a limit on the maximum permissible deviation from the planned four-dimensional trajectory;

19. если принятые в сигнале трехмерные координаты наблюдаемого объекта находятся за пределами областей возможного местоположения наблюдаемого объекта, то при наличии двух и более точек приема для наблюдения используют оцененные координаты наблюдаемого объекта;19. if the three-dimensional coordinates of the observed object accepted in the signal are outside the areas of possible location of the observed object, then if there are two or more reception points for observation, the estimated coordinates of the observed object are used;

20. при наличии одной точки приема формируют сигнал недостоверности данных и отображают сигнал недостоверности на индикаторе воздушной обстановки;20. if there is one receiving point, a data unreliability signal is generated and the unreliability signal is displayed on the air situation indicator;

21. проводят комплексную обработку данных наблюдения, например, объединяя в один массив выделенные из разных сигналов данные о наблюдаемых объектах;21. carry out complex processing of observation data, for example, combining data on observed objects extracted from different signals into one array;

22. отображают обработанные данные о наблюдаемых объектах, например, на индикаторе воздушной обстановки автоматизированного рабочего места диспетчера.22. display processed data about observed objects, for example, on the air situation indicator of an automated dispatcher workstation.

Устройство авиационного наблюдения для реализации способа авиационного наблюдения работает следующим образом. Из комплекса 6 средств автоматизации планирования использования воздушного пространства (КСА ПИВП) в базу 7 аэронавигационных и плановых данных передается плановая и аэронавигационная информация, откуда аэронавигационная и плановая информация передается в устройство 4 обработки данных наблюдения. После чего в базу 5 данных метеорологической информации от датчика 10 давления и датчика 11 температуры, расположенных вблизи приемной станции, передается информация о давлении и температуре вблизи приемной наземной станции 3 автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, соответственно. Далее приемник 1 сигналов спутниковой навигационной системы принимает от спутниковой навигационной системы параметры движения ЛА и передает их в приемопередатчик 2 сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания. Одновременно с датчика 12 температуры и барометрического высотомера 13, расположенных на корпусе ЛА, передаются в приемопередатчик 2 сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания данные о барометрической высоте и температуре, вблизи ЛА, соответственно. После чего в приемопередатчике 2 сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания параметры движения ЛА объединяются с данными о температуре и барометрической высоте вблизи ЛА и объединенные данные в сигнале передают на приемные наземные станции 3 автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, которые передают данные о температуре и высоте по координатам ЛА в базу 9 данных метеорологической информации и данные о параметрах движения ЛА на устройство 4 обработки данных наблюдения, в которое сразу после получения сигнала от высокоточных часов 8 поступает высокоточное время приема сигнала, после чего производится интеграция информации, оценка информации наблюдения и ее передача на систему 5 индикации воздушной обстановки, которая отображает данные о наблюдаемых ЛА.An aviation surveillance device for implementing the aviation surveillance method operates as follows. From the complex 6 of automation tools for planning the use of airspace (KSA PIVP), planned and aeronautical information is transmitted to the database 7 of aeronautical and planning data, from where aeronautical and planned information is transmitted to the device 4 for processing surveillance data. After that, information about pressure and temperature near the receiving ground station 3 of automatic dependent surveillance in broadcasting mode, respectively, is transmitted to the meteorological information database 5 from the pressure sensor 10 and the temperature sensor 11 located near the receiving station. Next, the receiver 1 of the satellite navigation system signals receives the aircraft movement parameters from the satellite navigation system and transmits them to the transceiver 2 of the automatic dependent surveillance signals in broadcasting mode. At the same time, from the temperature sensor 12 and the barometric altimeter 13, located on the aircraft body, data on barometric altitude and temperature near the aircraft, respectively, are transmitted to the transceiver 2 of automatic dependent surveillance signals in broadcast mode. After that, in the transceiver 2 signals of automatic dependent surveillance in broadcasting mode, the aircraft movement parameters are combined with data on temperature and barometric altitude near the aircraft and the combined data in the signal is transmitted to receiving ground stations 3 of automatic dependent surveillance in broadcasting mode, which transmit data on temperature and altitude according to the coordinates of the aircraft in the database 9 of meteorological information and data on the parameters of the movement of the aircraft to the observation data processing device 4, into which, immediately after receiving a signal from the high-precision clock 8, the high-precision time of signal reception is received, after which the information is integrated, the observation information is evaluated and its transmission to the air situation display system 5, which displays data on observed aircraft.

Список литературыBibliography

1. Сосновский А.А. и др. Авиационная радионавигация, справочник. - М.: Транспорт, 1990.1. Sosnovsky A.A. and others. Aviation radio navigation, reference book. - M.: Transport, 1990.

2. Автоматизированные системы управления воздушным движением: Новые информационные технологии в авиации: Учебное пособие / P.M. Ахмедов, А.А. Бибутов, А.В. Васильев и др.; под ред. С.Г. Пятко и А.И. Красова. СПб.: Политехника, 2004.2. Automated air traffic control systems: New information technologies in aviation: Textbook / P.M. Akhmedov, A.A. Bibutov, A.V. Vasiliev et al.; edited by S.G. Pyatko and A.I. Krasova. St. Petersburg: Politekhnika, 2004.

3. CostinandA. Francillon. "GhostintheAir (Traffic): OninsecurityofADS-Bprotocolandpractical attacks on ADS-B devices," conf. Black Hat USA, 2012.3. CostinandA. Francillon. "GhostintheAir (Traffic): OninsecurityofADS-Bprotocolandpractical attacks on ADS-B devices," conf. Black Hat USA, 2012.

4. Strohmeier M., Lenders V., Martinovic I., On the Security of the Automatic Dependent Surveillance-Broadcast Protocol // IEEE Communication Surveys & Tutorials. 2015, T. 17, N2, p. 1066-1087.4. Strohmeier M., Lenders V., Martinovic I., On the Security of the Automatic Dependent Surveillance-Broadcast Protocol // IEEE Communication Surveys & Tutorials. 2015, T. 17, N2, p. 1066-1087.

5. Патент US 2008211709 Int. C1. G01S 3/02. Deployable passive broadband aircraft tracking / A.E. Smith, R. Hulstrom, C.A. Evers. Pub. Date 04.09.2008.5. Patent US 2008211709 Int. C1. G01S 3/02. Deployable passive broadband aircraft tracking / A.E. Smith, R. Hulstrom, C.A. Evers. Pub. Date 04.09.2008.

6. Патент US 2010149019 Int. CI. G01S 13/93, 1/24, 3/02, 19/24, 5/02. Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surveillance / A.E. Smith, R. Hulstrom, C.A. Evers, T.J. Breen. Pub. Date 17.06.2010.6. Patent US 2010149019 Int. CI. G01S 13/93, 1/24, 3/02, 19/24, 5/02. Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surveillance / A.E. Smith, R. Hulstrom, C.A. Evers, T.J. Breen. Pub. Date 06/17/2010.

7. Патент US 7570214 Int. C1. G01S 13/93, 1/24, 3/02, 19/24, 5/02. Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surveillance / A.E. Smith, R. Hulstrom, C.A. Evers, T.J. Breen. Pub. Date 04.08.2009.7. Patent US 7570214 Int. C1. G01S 13/93, 1/24, 3/02, 19/24, 5/02. Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surveillance / A.E. Smith, R. Hulstrom, C.A. Evers, T.J. Breen. Pub. Date 08/04/2009.

8. Патент CN 202770990 Int. cl. G01S 5/04, g01S 3/14, G08G 5/00. ADS-B anti-fake-object processing system / Pub. Date 6.03.2013.8. Patent CN 202770990 Int. cl. G01S 5/04, g01S 3/14, G08G 5/00. ADS-B anti-fake-object processing system / Pub. Date 6.03.2013.

9. Патент CN 104360323 Int. Cl. G01S 13/91, 7/36. ADS-B deception jamming restraining method based on cross array / Pub. Date 18.02.2015.9. Patent CN 104360323 Int. Cl. G01S 13/91, 7/36. ADS-B deception jamming restraining method based on cross array / Pub. Date 02/18/2015.

10. Патент US 2011215960 Int. Cl. G01S 13/91, H04B 1/06, 1/18. Radio receiver / M. Stevens, M. Stevens. Pub. Date 08.09.2011.10. Patent US 2011215960 Int. Cl. G01S 13/91, H04B 1/06, 1/18. Radio receiver / M. Stevens, M. Stevens. Pub. Date 09/08/2011.

11. Патент US 2011057830 Int. C1. G01S 13/91. Method for validating aircraft traffic control data / R.G. Sampigethaya, R. Poovendran, L. Bushnell. Pub. Date 10.03.2011.11. Patent US 2011057830 Int. C1. G01S 13/91. Method for validating aircraft traffic control data / R.G. Sampigethaya, R. Poovendran, L. Bushnell. Pub. Date 03/10/2011.

12. Патент RU 2333538 C2. МПК G08G 5/00, B64D 45/00. Способ индикации положения объектов наблюдения / С.Г. Пятко, Э.Я. Фальков, А.И. Красов и др., заявл. 12.07.2006, опубл. 10.09.2008, Бюл. №25.12. Patent RU 2333538 C2. IPC G08G 5/00, B64D 45/00. Method for indicating the position of observation objects / S.G. Pyatko, E.Ya. Falkov, A.I. Krasov et al., appl. 07/12/2006, publ. 09/10/2008, Bulletin. No. 25.

13. Патент US 20110140950 Int. C1. G01S 13/74, 13/93, 13/91. Validity check of vehicle position information transmitted over a time-synchronized data link / S. Andersson. Pub. Date 16.06.2011.13. Patent US 20110140950 Int. C1. G01S 13/74, 13/93, 13/91. Validity check of vehicle position information transmitted over a time-synchronized data link / S. Andersson. Pub. Date 06/16/2011.

14. Патент US 20110163908 Int. C1. G01S 13/74, 1/24. Validity check of vehicle position information / S. Andersson, A. Persson. Pub. Date 07.07.2011.14. Patent US 20110163908 Int. C1. G01S 13/74, 1/24. Validity check of vehicle position information / S. Andersson, A. Persson. Pub. Date 07/07/2011.

15. Патент US 2014/0327564 Al Intel. G08G 5/0004. System and method to prevent misuse of aircraft messages / Radhakrishna G. Sampigethaya. Pub. Date 06.11.2014.15. Patent US 2014/0327564 Al Intel. G08G 5/0004. System and method to prevent misuse of aircraft messages / Radhakrishna G. Sampigethaya. Pub. Date 06.11.2014.

16. Doc 9924. Руководство по авиационному наблюдению. Издание третье AN/474. - 2020 / Международная организация гражданской авиации, 429 с.16. Doc 9924 — Aviation Surveillance Manual. Third edition AN/474. - 2020 / International Civil Aviation Organization, 429 p.

Claims (4)

1. Способ контроля местоположения летательных аппаратов в системе организации воздушного движения, заключающийся в том, что с наблюдаемого объекта передают сигналы, содержащие данные о его местоположении в горизонтальной плоскости, высоте, скорости, опознавательном индексе, параметры точности и целостности данных и другую информацию, полученную от бортовых систем, в точках приема сигналов принимают сигналы, выделяют из сигналов переданные данные, проводят комплексную обработку данных наблюдения и отображают обработанные данные о наблюдаемых объектах,1. A method for monitoring the location of aircraft in the air traffic management system, which consists in transmitting signals from the observed object containing data on its location in the horizontal plane, altitude, speed, identification index, parameters of accuracy and integrity of data and other information received from on-board systems, signals are received at signal reception points, the transmitted data is extracted from the signals, complex processing of observation data is carried out and the processed data about the observed objects is displayed, отличающийся тем, что предварительно определяют координаты точек приема сигналов, в том числе их относительную геометрическую высоту, задают пределы допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности до объекта и его высоты, от источника метеорологической информации передают на точки приема сигналов данные о температуре и давлении воздуха на разных высотах в районе точки приема сигналов и другую метеорологическую информацию, от источников аэронавигационной и плановой информации получают аэронавигационную и плановую информацию, вместе с передаваемыми с наблюдаемого объекта данными в сигнале на точки приема сигналов передают высокоточное время излучения сигнала и имеющуюся на борту метеорологическую информацию, в том числе температуру воздуха за бортом наблюдаемого объекта, измеряют время приема сигнала, измеряют наклонную дальность до наблюдаемого объекта, по разности времен передачи и приема сигналов, по барометрической высоте наблюдаемого объекта и температуре воздуха за его бортом, а также температуре и давлении воздуха в районе точки приема сигналов определяют относительную геометрическую высоту наблюдаемого объекта относительно точки приема сигналов, после чего с учетом относительной геометрической высоты точки приема сигналов определяют геометрическую высоту наблюдаемого объекта, по принятым в сигнале координатам объекта и координатам точек приема сигналов вычисляют наклонную дальность между точкой приема сигналов и наблюдаемым объектом, по измеренной наклонной дальности и высоте объекта вычисляют горизонтальную дальность до объекта, по горизонтальным дальностям от точек приема сигналов до наблюдаемого объекта и его геометрической высоте оценивают координаты наблюдаемого объекта, при наличии неопределенности оцененных координат объекта по предыстории движения объекта, плановой и аэронавигационной информации выбирают истинные координаты наблюдаемого объекта, по горизонтальной дальности до объекта и заданным пределам допускаемых погрешностей измерения горизонтальной дальности и высоты полета формируют трехмерный кольцевой строб возможного местоположения объекта, вычисляют кольцевые стробы относительно всех точек приема сигналов от объекта, по кольцевым стробам с использованием аэронавигационной и плановой информации определяют трехмерные области возможного местоположения объекта, если принятые в сигнале трехмерные координаты наблюдаемого объекта находятся за пределами областей возможного местоположения наблюдаемого объекта, то при наличии двух и более точек приема для наблюдения используют оцененные координаты наблюдаемого объекта, при наличии одной точки приема формируют сигнал недостоверности данных и отображают сигнал недостоверности на индикаторе воздушной обстановки.characterized in that the coordinates of the signal reception points are preliminarily determined, including their relative geometric height, the limits of permissible errors in measuring the horizontal distance to the object and its height are set, data on temperature and air pressure at different altitudes are transmitted from the source of meteorological information to the signal reception points in the area of the signal reception point and other meteorological information, aeronautical and planning information is received from sources of aeronautical and planning information, together with the data transmitted from the observed object in the signal, high-precision signal emission time and meteorological information available on board are transmitted to the signal reception points, including the temperature of the air outside the observed object, measure the signal reception time, measure the slant distance to the observed object, by the difference in the transmission and reception times of signals, by the barometric altitude of the observed object and the air temperature outside it, as well as the temperature and air pressure in the area of the signal reception point determine the relative geometric height of the observed object relative to the signal reception point, after which, taking into account the relative geometric height of the signal reception point, the geometric height of the observed object is determined, using the coordinates of the object accepted in the signal and the coordinates of the signal reception points, the slant range between the signal reception point and the observed object is calculated, using Based on the measured slant range and height of the object, the horizontal range to the object is calculated; based on the horizontal distances from the signal reception points to the observed object and its geometric height, the coordinates of the observed object are estimated; if there is uncertainty in the estimated coordinates of the object, based on the history of the object’s movement, planning and aeronautical information, the true coordinates of the observed are selected object, based on the horizontal distance to the object and the specified limits of permissible errors in measuring the horizontal range and flight altitude, a three-dimensional ring strobe of the possible location of the object is formed, the ring strobe is calculated relative to all points of reception of signals from the object, using the ring strobe using aeronautical and planning information, the three-dimensional areas of possible location of the object, if the three-dimensional coordinates of the observed object accepted in the signal are outside the areas of possible location of the observed object, then if there are two or more reception points for observation, the estimated coordinates of the observed object are used, if there is one reception point, a data unreliability signal is generated and the unreliability signal is displayed on air situation indicator. 2. Устройство контроля местоположения летательных аппаратов в системе организации воздушного движения, содержащее последовательно соединенные приемник (1) сигналов спутниковой навигационной системы, приемопередатчик (2) сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, приемные наземные станции (3) автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, устройство (4) обработки данных наблюдения и систему (5) индикации воздушной обстановки,2. A device for monitoring the location of aircraft in the air traffic management system, containing a series-connected receiver (1) of satellite navigation system signals, a transceiver (2) of automatic dependent surveillance signals in broadcast mode, receiving ground stations (3) of automatic dependent surveillance in broadcast mode, device (4) for processing surveillance data and system (5) for indicating the air situation, отличающееся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные комплекс (6) средств автоматизации планирования использования воздушного пространства и базу (7) аэронавигационных и плановых данных, а также высокоточные часы (8), базу (9) данных метеорологической информации, датчик (10) давления и датчик (11) температуры, расположенные вблизи приемной наземной станции (3), и датчик (12) температуры и барометрический высотомер (13), расположенные на корпусе летательного аппарата, при этом выход (19) базы (7) аэронавигационных и плановых данных соединен со входом (31) устройства (4) обработки данных наблюдения, первый вход (32) устройства (4) обработки данных наблюдения соединен с выходом (20) высокоточных часов (8), а второй вход (33) с выходом (21) базы (9) данных метеорологической информации, первый вход (34) базы (9) данных метеорологической информации соединен с выходом (22) датчика (10) давления, а второй вход (35) соединен с выходом (23) датчика (11) температуры, выход (24) датчика (12) температуры соединен со входом (36) приемопередатчика сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания, и выход (25) барометрического высотомера (13) соединен со входом (37) приемопередатчика (2) сигналов автоматического зависимого наблюдения в режиме радиовещания.characterized in that it additionally contains a series-connected complex (6) of automation tools for planning the use of airspace and a database (7) of aeronautical and planning data, as well as a high-precision clock (8), a meteorological information database (9), a pressure sensor (10) and temperature sensor (11) located near the receiving ground station (3), and temperature sensor (12) and barometric altimeter (13) located on the aircraft body, while the output (19) of the aeronautical and planning data base (7) is connected to input (31) of the surveillance data processing device (4), the first input (32) of the surveillance data processing device (4) is connected to the output (20) of the high-precision clock (8), and the second input (33) to the output (21) of the base (9 ) meteorological information data, the first input (34) of the meteorological information data base (9) is connected to the output (22) of the pressure sensor (10), and the second input (35) is connected to the output (23) of the temperature sensor (11), output (24 ) of the temperature sensor (12) is connected to the input (36) of the transceiver of automatic dependent surveillance signals in broadcast mode, and the output (25) of the barometric altimeter (13) is connected to the input (37) of the transceiver (2) of automatic dependent surveillance signals in broadcast mode.
RU2023106567A 2023-03-20 Method of aviation surveillance and device for its implementation RU2808467C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808467C1 true RU2808467C1 (en) 2023-11-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6522295B2 (en) * 2000-04-24 2003-02-18 Lockheed Martin Mission Systems Passive coherent location system and method
EP2684299A1 (en) * 2011-03-11 2014-01-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. Satellite communication network
EP2843646B1 (en) * 2013-08-14 2016-05-18 Altys Technologies Method for geolocation of raw data exchanged during an air/ground transmission and corresponding geolocation device
RU2647390C1 (en) * 2016-11-18 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Космотехтранс" Method of automated control and management of remotely piloted systems
RU2667494C1 (en) * 2017-07-06 2018-09-21 Акционерное Общество Институт Авиационного Приборостроения "Навигатор" (Ао "Навигатор") Method for controlling the data reliability of automatic dependent surveillance system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6522295B2 (en) * 2000-04-24 2003-02-18 Lockheed Martin Mission Systems Passive coherent location system and method
EP2684299A1 (en) * 2011-03-11 2014-01-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. Satellite communication network
EP2843646B1 (en) * 2013-08-14 2016-05-18 Altys Technologies Method for geolocation of raw data exchanged during an air/ground transmission and corresponding geolocation device
RU2647390C1 (en) * 2016-11-18 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Космотехтранс" Method of automated control and management of remotely piloted systems
RU2667494C1 (en) * 2017-07-06 2018-09-21 Акционерное Общество Институт Авиационного Приборостроения "Навигатор" (Ао "Навигатор") Method for controlling the data reliability of automatic dependent surveillance system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10795016B2 (en) Method and ADS-B base station for validating position information contained in a mode S extended squitter message (ADS-B) from an aircraft
US7495612B2 (en) Method and apparatus to improve ADS-B security
US7423590B2 (en) Method and apparatus for improving ADS-B security
US6094169A (en) Multilateration auto-calibration and position error correction
US7777675B2 (en) Deployable passive broadband aircraft tracking
US8362943B2 (en) Radar registration using targets of opportunity
Elmarady et al. Studying cybersecurity in civil aviation, including developing and applying aviation cybersecurity risk assessment
Kuzmenko et al. An accuracy and availability estimation of aircraft positioning by navigational aids
US20150331099A1 (en) System and method for aircraft navigation based on diverse ranging algorithm using ads-b messages and ground transceiver responses
EP1906204A2 (en) Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration and elliptical suveillance
US20070040734A1 (en) Method and system for elliptical-based surveillance
JPH02502128A (en) Improving the detection accuracy of vehicle position detection systems used for vehicles in flight
US10244364B1 (en) System and method for location determination using received ADS-B accuracy data
Naganawa et al. ADS-B anti-spoofing performance of monopulse technique with sector antennas
US4733241A (en) Position finding and collision avoidance system
RU2542326C1 (en) Method of improving integrity of used navigation satellite signals using local monitoring and correction station (lmcs) based on anomalous ionospheric effect
Niles et al. Wide area multilateration for alternate position, navigation, and timing (APNT)
EP3654060B1 (en) A system and a method for determining the position of an aircraft
RU2808467C1 (en) Method of aviation surveillance and device for its implementation
RU2478979C1 (en) Range radiotechnical system of short-range navigation of aircrafts
Eier et al. Method for GPS and GNSS Independent MLAT System Synchronization
Kim Hybrid APNT architecture using DME/DME and multilateration
RU2785810C1 (en) Method for monitoring aerodrome traffic and device for its implementation
Shen et al. An ADS-B anti-counterfeiting system based on TDOA
Pleninger The Testing of MLAT Method Application by means of Usage low-cost ADS-B Receivers