СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНИМАЕМОЙ НАВИГАЦИОННОЙ АППАРАТУРОЙ ПОТРЕБИТЕЛЯ ВОЗДУШНОГО СУДНА
METHOD FOR MONITORING THE RELIABILITY OF INFORMATION RECEIVED BY THE NAVIGATION EQUIPMENT OF THE AIRCRAFT CONSUMER

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании и модернизации средств контроля целостности навигационного поля глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в части, касающейся контроля достоверности информации, принимаемой навигационной аппаратурой потребителя (НАП) воздушного судна (ВС).
1
2j
1
2j
1
2j
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ контроля достоверности информации, принимаемой НАП ВС (см., например, патент на изобретение №2740398 от 14 января 2021 г.), основанный на использовании наземной стационарной локальной контрольно-корректирующей станции (ЛККС), имеющей заранее точно определенные координаты своей дислокации в заданной прямоугольной системе координат OXYZ, для передачи информации по радиоканалу, заключающийся в том, что на стороне ЛККС определяют моменты времени передачи дополнительных информационных посылок (ДИП), формируют и передают по радиоканалу на ВС, взаимодействующее с ЛККС, в определенные моменты времени ДИП, содержащие момент времени передачи данной посылки и пространственные координаты ЛККС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ, на борту ВС, взаимодействующего с ЛККС, формируют оценки собственных пространственных координат в заданной прямоугольной системе координат OXYZ с использованием НАП ВС каждой j-й ГНСС, где , J - число действующих ГНСС, принимают ДИП и фиксируют момент времени ее приема, определяют первую оценку расстояния R между ВС и ЛККС по разнице между моментами приема и передачи ДИП, определяют для каждого j вторую оценку расстояния R между ВС и ЛККС по пространственным координатам ВС и ЛККС, при этом используют пространственные координаты ЛККС, переданные в ДИП и j-е оценки пространственных координат ВС, каждая из которых сформирована с использованием содержащейся в спутниковых сигналах j-й ГНСС информации, сравнивают для каждого j модуль разности оценок расстояний R и R с заданным пороговым значением h, если j-й модуль разности оценок расстояний R и R превышает заданное пороговое значение h, то формируют решение о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, не соответствует заданным требованиям, в противном случае формируют решение о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, соответствует заданным требованиям.
К основным недостаткам прототипа относится невозможность осуществления контроля достоверности информации, принимаемой НАП ВС, в условиях временного отсутствия принятых ДИП от ЛККС. Временное отсутствие принятых ДИП от ЛККС может быть вызвано как временной неработоспособностью ЛККС, так и различного рода дестабилизирующими факторами, например, помехами в диапазоне частот ЛККС.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности осуществления контроля достоверности информации, принимаемой НАП ВС, в условиях временного отсутствия принятых ДИП от ЛККС.
пол.
Пр.2
Пр.m
m
Пер.i
0
0
Доп.
Доп.
Доп.
Указанный результат достигается тем, что в известном способе на борту ВС, взаимодействующего с ЛККС, на протяжении τ его полета с использованием момента времени t приема второй ДИП определяют очередной контрольный момент времени , определяют из совокупности моментов времени {t} приема ДИП для очередного контрольного момента времени  соответствующий ему момент времени  приема ДИП, определяют из совокупности принятых ДИП {V} для очередного контрольного момента времени  соответствующую ему ДИП  содержащую момент времени t передачи данной ДИП и пространственные координаты ЛККС х в заданной прямоугольной системе координат OXYZ, с использованием значений  и х определяют базовую оценку  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  для каждого j, где  - оценки собственных пространственных координат ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ на контрольный момент времени , сформированные с использованием информации, содержащейся в спутниковых сигналах j-й ГНСС, проверяют наличие принятой ДИП в допустимом временном интервале Δотносительно контрольного момента времени , если в допустимом временном интервале Δотносительно контрольного момента времени  имеется принятая ДИП, то с использованием значений  и  определяют контрольную оценку  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени , сравнивают для каждого j модуль разности базовой  и контрольной  оценок расстояний между ВС и ЛККС с заданным пороговым значением h, если j-й модуль разности базовой  и контрольной  оценок расстояний между ВС и ЛККС превышает заданное пороговое значение h, то формируют решение о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, не соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени , в противном случае формируют решение о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени , если принятая ДИП в допустимом временном интервале Δотносительно контрольного момента времени  отсутствует, то с использованием контрольной оценки  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  и контрольной оценки  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  определяют прогнозируемую оценку  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени , сравнивают для каждого j модуль разности базовой  и прогнозируемой  оценок расстояний между ВС и ЛККС с заданным пороговым значением h, если j-й модуль разности базовой  и прогнозируемой  оценок расстояний превышает заданное пороговое значение h, то формируют решение о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, не соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени , в противном случае формируют решение о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени .
Сущность изобретения заключается в том, что в случае отсутствия принятой ДИП в допустимом временном интервале относительно очередного контрольного момента времени, решение о достоверности информации, принимаемой НАП ВС, формируется в результате выявления несоответствия или соответствия базовой и прогнозируемой оценок расстояний между ВС и ЛККС. При этом прогнозируемая оценка расстояния между ВС и ЛККС формируется с использованием двух предыдущих контрольных оценок расстояний между ВС и ЛККС из условия прямолинейного движения ВС на прогнозируемом интервале времени. Это позволяет осуществлять контроль достоверности информации, принимаемой НАП ВС, в условиях временного отсутствия принятых ДИП от ЛККС.
Данный способ включает в себя следующие этапы:
0
0
0
0
1 На стороне наземной стационарной ЛККС, имеющей заранее точно определенные координаты х=[x,y,z] своей дислокации в заданной прямоугольной системе координат OXYZ:
Пер.i
1.1 Определение моментов времени t передачи ДИП в соответствии с выражением
Пер.1
Пер.
пол.
где t - заданный первый момент времени передачи дополнительной информационной посылки,  Δt - установленный интервал времени между моментами времени передачи ДИП, τ - длительность полета ВС.
Пер.i
0
1.2 Формирование и передача по радиоканалу в определенные моменты времени  содержащих момент времени t передачи данной посылки и пространственные координаты ЛККС х в заданной прямоугольной системе координат OXYZ.
пол.
2 На борту ВС, взаимодействующего с ЛККС на протяжении τ его полета:
2.1 Прием и обработка спутниковых сигналов от каждой j-й ГНСС с помощью соответствующей НАП.
2.2 Формирование для каждого  оценок собственных пространственных координат  в заданной прямоугольной системе координат OXYZ с использованием информации, содержащейся в спутниковых сигналах j-й ГНСС.
m
Пер.m
0
Пр.m
2.3 Прием ДИП V=[t,x] и фиксация моментов времени t их приема, где .
Примечание: индекс  определяет номер очередной принятой ДИП с учетом условия М≤I, указывающего на то, что не все переданные ДИП могут быть приняты на борту ВС. В идеальном случае, когда все переданные ДИП принимаются на борту ВС справедливы равенства: m=i, М=I.
2.4 Определение очередного контрольного момента времени  в соответствии с выражением
Пр.2
K
пол.
где t - момент времени приема второй ДИП,  Δt - заданный интервал времени между контрольными моментами времени , τ - длительность полета ВС.
Пр.1
Пр.2
Примечание: в соответствии с выражением (2) в качестве первого контрольного момента времени t принимается момент времени t приема второй ДИП. Это объясняется необходимостью наличия как минимум двух принятых ДИП для выполнения контроля достоверности информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, при временном отсутствии очередных принятых ДИП. Более подробно необходимость наличия как минимум двух принятых ДИП к любому контрольному моменту времени будет объяснено в пункте 2.10.
Пр.,m
2.5 Определение для очередного контрольного момента времени  соответствующего ему момента времени  приема ДИП из совокупности {t} в соответствии с выражением
Пр.m
Примечание: в соответствии с выражением (3) в качестве момента времени  приема ДИП, соответствующего контрольному моменту времени , выбирается ближайший к  момент времени t из совокупности .
m
2.6 Определение для очередного контрольного момента времени  соответствующей ему ДИП  из совокупности принятых ДИП {V} в соответствии с выражением
m
m
Примечание: в соответствии с выражением (4) в качестве ДИП , соответствующей контрольному моменту времени , выбирается ДИП V из совокупности принятых ДИП {V} для которой справедливо равенство
2.7 Определение базовой оценки  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  для каждого j в соответствии с выражением
где  - оценки собственных пространственных координат ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ на контрольный момент времени, сформированные с использованием информации, содержащейся в спутниковых сигналах j-й ГНСС.
Доп
2.8 Проверка наличия принятой ДИП в допустимом временном интервале Δ относительно контрольного момента времени  (формирование признака  наличия ДИП) в соответствии с выражением
Доп
Доп
где  - в допустимом временном интервале Δ относительно контрольного момента времени  имеется принятая ДИП,  - в допустимом временном интервале Δ относительно контрольного момента времени  отсутствует принятая ДИП.
2.9 Если на этапе 2.8 принято решение , то выполнение процедур 2.9.1-2.9.2, иначе переход на этап 2.10.
2.9.1 Определение контрольной оценки расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  в соответствии с выражением
где  - момент времени передачи  ДИП
2.9.2 Формирование решения  на контрольный момент времени  о соответствии или несоответствии достоверности информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, заданным требованиям, в соответствии с выражением
где  - достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, не соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени ;  - достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени , h - заданное пороговое значение.
Примечание: в соответствии с выражением (8) решение  о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, не соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени  формируется в том случае, если j-й модуль разности базовой  и контрольной  оценок расстояний превышает заданное пороговое значение h, в противном случае формируется решение  о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени .
2.10 Если на этапе 2.8 принято решение , то выполнение процедур 2.10.1-2.10.2.
2.10.1 Определение прогнозируемой оценки  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  в соответствии с выражением
где  - контрольная оценка расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени ,  - контрольная оценка расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени .
Пр.1
Пр.2
Примечание: в соответствии с выражением (9) значение прогнозируемой оценки  расстояния между ВС и ЛККС определяется на контрольный момент времени  исходя из условия прямолинейного движения ВС с постоянной скоростью на интервале . При этом из выражения (9) видно, что для определения прогнозируемой оценки  на контрольный момент времени  необходимо наличие контрольных оценок  и  на два предыдущих контрольных момента времени  и , формирование которых в соответствии с выражением (7) возможно только при наличии как минимум двух принятых ДИП. Как было показано ранее (см. пункт 2.4), наличие как минимум двух принятых ДИП к любому контрольному моменту времени обеспечивается тем, что в качестве первого контрольного момента времени t принимается момент времени t приема второй ДИП.
2.10.2 Формирование решения  на контрольный момент времени  о соответствии или несоответствии достоверности информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, заданным требованиям, в соответствии с выражением
Примечание: в соответствии с выражением (10) решение  о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, не соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени  формируется в том случае, если j-й модуль разности базовой  и прогнозируемой  оценок расстояний превышает заданное пороговое значение h, в противном случае формируется решение  о том, что достоверность информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, соответствует заданным требованиям на контрольный момент времени . По сути решение  при условии  формируется в результате выявления несоответствия базовой  и прогнозируемой  оценок расстояний между ВС и ЛККС, а решение  формируется в результате выявления соответствия базовой  и прогнозируемой  оценок расстояний между ВС и ЛККС.
Данный способ может быть реализован, например, с помощью комплекса устройств, структурная схема которого приведена на чертеже, где обозначено: 1 - ЛККС; 2 - блок управления (БУ); 3 - аппаратура формирования и передачи дополнительной информационной посылки (АФП ДИП); 4 - ВС, взаимодействующее с ЛККС; 5 - НАП; 6 - приемник дополнительной информационной посылки (ПРМ ДИП); 7 - БУ; 8 - блок предварительной обработки информации (БПОИ); 9 - блок формирования решения (БФР).
Пер.i
Пер.i
i
Пер.i
0
1j
1j
1j
1j
m
Пер.m
0
Пр.m
Доп.
БУ 2 предназначен для управления АФП ДИП 3 и определения моментов времени t передачи ДИП. АФП ДИП 3 предназначена для формирования и передачи в определенные моменты времени t ДИП V=[t,x]. НАП 5 предназначена для приема и обработки спутниковых сигналов от j-й ГНСС, а также для формирования оценок x=[x,y,z] пространственных координат ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. ПРМ ДИП 6 предназначен для приема ДИП V=[t,x] и фиксации момента времени t их приема. БУ 7 предназначен для управления элементами комплекса на борту ВС 4 и определения очередного контрольного момента времени . БПОИ 8 предназначен для предварительной обработки информации и проверки наличия принятой ДИП в допустимом временном интервале Δотносительно контрольного момента времени . БФР 9 предназначен для формирования решения  на контрольный момент времени  о соответствии или несоответствии достоверности информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, заданным требованиям.
Пер.i
Пер.i
Пер.i
i
Пер.i
0
1j
1j
1j
1i
1j
1j
1j
1j
m
Пер.m
0
Пр.m
m
Пер.m
0
Пр.m
Пр.m
m
Доп.
Комплекс работает следующим образом. БУ 2 управляет АФП ДИП 3 и определяет моменты времени t передачи ДИП в соответствии с выражением (1). Значения t с выхода БУ 2 поступают на вход АФП ДИП 3. АФП ДИП 3 под управлением БУ 2 формирует и передает в определенные моменты времени t ДИП V=[t,x]. БУ 7 управляет элементами комплекса на борту ВС 4 и определяет очередные контрольные моменты времени  в соответствии с выражением (2). Значения  с выхода БУ 7 поступают на вход БПОИ 8. НАП 5 принимает и обрабатывает спутниковые сигналы от j-й ГНСС, а также формирует оценки x=[x,y,z] пространственных координат ВС в заданной прямоугольной системе координат OXYZ. Значения x=[x,y,z] с выхода НАП 5 поступают на вход БПОИ 8. ПРМ ДИП 6 принимает ДИП V=[t,x] и фиксирует моменты времени t их приема. Значения V=[t,x] и t с выхода ПРМ ДИП 6 поступают на вход БПОИ 8. БПОИ 8 обрабатывает информацию, поступающую на его вход в соответствии с пунктами 2.5-2.8, при этом определяет для очередного контрольного момента времени  соответствующий ему момент времени  приема ДИП из совокупности {t} в соответствии с выражением (3), определяет для очередного контрольного момента времени  соответствующую ему ДИП  из совокупности принятых ДИП {V} в соответствии с выражением (4), определяет базовую оценку  расстояния между ВС и ЛККС на контрольный момент времени  для каждого j в соответствии с выражением (5), проверяет наличие принятой ДИП в допустимом временном интервале Δотносительно контрольного момента времени  и формирует признак  наличия ДИП в соответствии с выражением (6). Значения  и  с выхода БПОИ 8 поступают на вход БФР 9.
БФР 9 обрабатывает поступающую на его вход информацию в соответствии с пунктами 2.9-2.10.2 и формирует решение  на контрольный момент времени  о соответствии или несоответствии достоверности информации, принимаемой НАП ВС от спутников j-й ГНСС, заданным требованиям.
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ контроля достоверности информации, принимаемой НАП ВС, сущность которого заключается в том, что в случае отсутствия принятой ДИП в допустимом временном интервале относительно очередного контрольного момента времени, решение о достоверности информации, принимаемой НАП ВС, формируется в результате выявления несоответствия или соответствия базовой и прогнозируемой оценок расстояний между ВС и ЛККС. При этом прогнозируемая оценка расстояния между ВС и ЛККС формируется с использованием двух предыдущих контрольных оценок расстояний между ВС и ЛККС из условия прямолинейного движения ВС на прогнозируемом интервале времени.
Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что для осуществления контроля достоверности информации, принимаемой НАП ВС, в условиях временного отсутствия принятых ДИП от ЛККС, необходимо формировать прогнозируемую оценку расстояния между ВС и ЛККС с использованием двух предыдущих контрольных оценок расстояний между ВС и ЛККС из условия прямолинейного движения ВС на прогнозируемом интервале времени и выявлять несоответствие или соответствие базовой и прогнозируемой оценок расстояний между ВС и ЛККС.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы элементы, широко распространенные в области электронной и электротехники.