一种确定的完整性监视的外推导航装置制造方法及图纸

确定一完整性监视的外推（ＡＩＭＥ）导航装置，有选择地利用，在阶段间隔上通过从属源所提供的测量，来确定该装置装在其上平台的状态。ＡＩＭＥ装置确定平台状态分两个阶段。在现在时减去求值时间之前不时地通过当时使用有效的品质测量，且只使用在确定状态的当时确定是高品质的测量，而待到高准确度确定平台状态。然后，通过在时间减去求值时间，使用品质拯不确定的测量，外推高准确度状态，而得到目前平台状态。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

An extrapolation device for determining integrity monitoring

An extrapolation of integrity monitoring (AIME) navigation devices that selectively utilizes the measurements provided by a dependent source at the phase interval to determine the state of the device mounted on its platform. The AIME device determines the state of the platform in two phases. Until the present time is subtracted from the evaluation time, the platform state is determined at a high accuracy by using the valid quality measurements at that time and using only measurements at a determined state that are determined to be of high quality at that time. Then, by the time minus the evaluation time measurement quality is more uncertain, the extrapolation of high accuracy, and the current platform state.

【技术实现步骤摘要】
一般来说，本专利技术涉及导航系统和装置，更具体地来说，涉及完整的无线电一惯性导航系统和装置。美国航空协会是这样描述全球定位系统的，“自从50年前引入无线电导航以来，这是对于飞机和宇宙飞船的安全和有效导航与监视，最有显著意义的发展。”全球定位系统(GPS)是由具有同步原子钟、传送无线电信号的24个全球散布的卫星组成。将作为每一个卫星测量的时间，嵌入每一个卫星传送无线电信号中。嵌入每一个卫星的无线电信号中的时间和通过与卫星时钟同步的时钟在接收无线电信号地点测量到的时间之间的差，是卫星离接收点测量的距离。由于在系统中的时钟不能保持完全同步，所以测量的距离称为“伪距离”，因为它包括卫星时钟误差和在接收点的时钟误差，两种误差。每一个卫星传送，除了其时钟时间之外，其在地面一固定的座标系中的位置和其自己时钟误差也要考虑。通过测量到4个卫星的伪距离和对于卫星时钟误差修正了伪距离后，一个用户首先能够决定其对于每一个卫星的实际距离、和自己时钟的误差。然后，在已知了用户对于4个卫星的每一个卫星的距离，和在地面固定座标系中每一个卫星位置之后，该用户能决定在地面固定座标系中，自己的位置。对于民航用户，作为单独的导航装置、GPS本身是不满意的。将GPS设计成，在该系统中建有广泛的自检验特征。然而，由于卫星时钟错误，或由于在GPS操作控制系统设备上由于加载数据人为引入的误差，能够产生缓慢增加的距离偏差误差。由于这样的失误能够影响广大地区的用户，所以美国联邦航空当局要求，即使批准作为一种辅助导航系统，该系统具有联邦无线电导航规划认定的“完整性”(美国国防部DOD-4650.4和美国运输部，DOT-TSC-RSPA-87-31986，DOT-TSC-RSPA-88-4 1988)，当该系统不能用于导航时，具有对用户提供及时警告的能力。对于单独的导航装置，该系统也必须具有足够的冗余度，不顾单个分量的故障，有连续地功能。对于非精确地进入飞行阶段，一个及时警告是10秒。在操作控制系统中，本GPS完整性监视系统可以取几个小时。推荐了一种GPS“完整性通道”以提供完整性-监视功能。因为GPS完整性通道的高额费用，所以推荐了“接收器自主完整性监视”(RAIM)，其中接收器使用冗余卫星信息来检验导航解的完整性。在辅助导航情况中，充分地简化探测卫星失败。然而，使用RAIM探测一个卫星失败，要求至少有充分好的几何条件的5个卫星是可用的。对于一个单独的导航装置，也需要将失败的卫星隔离而能用其余卫星导航。上述情况，要求至少有充分好的几何条件的六个卫星是可用的。为满足完整性极限0.3海里(n.m)，要求非精确地进入，当要求辅助导航时，五个卫星的利用率仅是95到99％，其取决于假设。然而，对于单独装置要求6个卫星的利用率仅是60或70％，其完全是不适当的。如果也可用一个惯性参考系(IRS)的话，那么当对于完整性要求5个卫星是不合用时，可以通过完整性静止阶段作惯性滑行。这样的阶段有时持续多于10分钟。一个在飞行中没有通过GPS刻度的IRS，具有8节(海里/小时)速度准确性规范，2dRMS。所以，在这样完整性静止阶段，将不能满足准确性的要求。况且，对于单独的导航装置，当6个卫星不合用时，在探测到这些卫星中的一个失败的情况中，也需要通过完整性静止阶段作惯性滑行。由于这样的阶段能持续多于1个小时，所以，用没经GPS刻度的一个IRS，不能达到准确性的需要。使用常规卡尔曼滤波器，用GPS刻度IRS的问题，是在失败探测到之前，一个GPS失败能损害完整性的GPS/IRS的解。如果GPS失败引起伪距离误差漂移小于1米/秒的话，那么通过检验卡尔曼滤波器的偏差，不可能探测到它。确定的一完整性监视的一外推(AIME)导航装置，在确定该装置所在的平台状态中，有选择地利用在阶段间隔中，通过附属导航数据源所提供的测量。能够与AIME装置使用的附属数据源的例子，是一个气球定位系统接收器和一个惯性参考系统。提供给AIME装置的测量，在确定平台状态中全部是假定有用的。然而，在得到正确状态确定中，某些测量可能更奏效。AIME装置选择象有最高准确度结果的那些测量。一般来说，该测量具有品质测量的属性，在正确计算平台状态中，品质测量是一种有用的测量。基于这些品质属性的计算值。为了状态确定，AIME装置进行其选择测量。要么来自一个外部来源，要么通过AIME装置进行过程的结果，可以得到这些计算。特定量测量值时序品质的确定，要求一定求值的时间以便其完成。所以，AIME装置以两个阶段确定平台的状态。通过现今使用可用的品质测量，以及现今仅仅使用在确定平台状态中确定是高品质的那些测量，在现在时间减去求值时间之前有时，它得到高准确度的确定平台状态。然后，在现在时间减去求值时间上，使用品质更不确定的测量，通过准确地确定状态的外推，得到目前的平台状态。附图说明图1表示确定一完整的监视一外推(AIME)导航装置，一种全球定位系统接收器，和一种惯性导航系统的方块图；图2表示每次对AIME导航装置有用的新数据进行计算，中断例行程序的流程图；图3表示用于得到修匀测量卫星的伪距离和计算的伪距离之间的差所用的数字实施处理器的功能方块图；图4表示AIME导航装置主程序流程图。确定的一完整性监视的一外推(AIME)导航装置的目的是识别时钟漂移在规定范围之内的卫星，和只用在规定范围之内的卫星计算用户的位置。如图1所示，AIME导航装置1，结合以GPS接收器3和一个惯性参考系统5工作，以产生用于平台的导航数据，用卡尔曼滤波器处理将该装置安装在平台上。AIME导航装置的最佳实施例是利用一台Intel 80960微处理机和存储器资源。图2所示的中断例行程序，详述了通过AIME装置在Δt间隔内所执行的有规律工作，其中对于最佳实施例Δt是1秒。在步骤7中，输入数据是由GPS接收器3和惯性参考系统5所得到的数据。GPS接收器3，供给ARINC 743，在观察范围内到每一个卫星i的伪距离PRi值和在一个地面-固定/地面-中心座标系统中，每-个卫星的座标Xsi，Ysi和Zsi的值。将AIME装置设计成每一次适应N个卫星。因此，角标i取值从1到N。对于最佳实施例，N值是8。AIME装置和伴随的GPS和IRS设备所放置的平台是一个动态系统，其是处在能以态矢量-一组态变量为特征的状态中，该一组态变量在空间中定义了整个或部分平台位置和方位，以及相对于其位置时间的一次和二次导数。在本情况中，处理态矢量是方便的，其是平台的真实态矢量和通过IRS测定的态矢量之间的差。在时间间隔Δt中，IRS给出下列ARINC 704量，涉及位置，速度，加速度，以及IRS/GPS/AIME平台的姿态。符号 定义，λ，h 纬度、经度、高度；VN，VE向北，和向东速度分量；AT，AC，AV沿-轨道，横-轨道和垂直加速度分量；ψT轨道角；ψH，θ， 航向，倾角，和侧倾通过以下公式定义转换矩阵(t)φ(t)=I+Σn=1lF(n)Δt----(1)]]>其中I(＝Kronecker delta δij)是单位矩阵，和在Δt增量中，整数t测量时间。整数值取从1到T，T是一个设计参数。对于最佳实施例，T值是15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导航装置，包括一个数字处理器和一个存储器，其特征是，其利用在阶段时间间隔δ－时间通过外源所提供的一系测量量第１子集和第２子集用于决定该装置安装在其上平台的状态，在确定平台状态中该系测量的量预定是有用，第１子集包括该系测量的量零或更多成员，不包括在第１子集的该系测量的量成员，通过该装置按照预定选择规则，须经选择作为第２子集成员。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰W狄塞尔，
申请(专利权)人：利顿系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]