6 research outputs found

    Pseudolite Architecture and Performance Analysis for the FAA\u27s NextGen Airspace

    Get PDF
    By 2025 the FAA plans to have fully implemented its NextGen Airspace design. NextGen takes advantage of modern positioning technologies as well as automation, data sharing, and display technologies that will allow more efficient use of our ever busier National Airspace (NAS). A key element of NextGen is the transition from surveillance RADAR providing aircraft separation and navigation to the use of the GPS and Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B). ADS-B couples the precision of the GPS with networked ground and airborne receivers to provide precise situational awareness to pilots and controllers. The result is increased safety, capacity, and access with reduced reliance on an outdated and costly existing infrastructure. Reliance on the vulnerable GPS requires a backup system with higher positioning accuracy than those that are in place today. The USAF 746th Test Squadron at Holloman AFB, in partnership with Locata Corp., has demonstrated an Ultra High Accuracy Reference System (UHARS) over the Holloman Range composed of pseudolites (ground based satellites) transmitting GPS like signals. This study evaluates the suitability of the UHARS when applied on a national scale to meet Alternate Precision Navigation and Timing (APNT) requirements. From a systems architecture perspective UHARS is evaluated against APNT CONOPs stated Operational Improvements and Scenarios. From a signal architecture perspective the UHARS is evaluated against frequency and bandwidth constraints, service volume requirements and positioning accuracy determined by NextGen Airspace aircraft separation criteria

    Methodological foundation ofintegrated aircraft positioning by multiple navigational aids under risk condition

    Get PDF
    Дисертаційна робота спрямована на вирішення актуальної науково-технічної проблеми підвищення точності визначення координат місцеположення літального апарату в умовах незапланованої відмови основної системи позиціонування з метою забезпечення виконання сучасних вимог навігації заснованої на характеристиках. Розроблено та запатентовано методи позиціонування літального апарату за сукупністю навігаційної інформації отриманої за результатами вимірювань датчиків та прогнозованих за регресією значень на основі попередніх вимірювань. Зокрема, розроблено методи позиціонування за сукупністю інформації від далекомірного обладнання, сукупністю кутової інформації від всенапрямлених радіомаяків, та їх комбінації, що дозволяє підвищити точність кожного з методів шляхом вибору оптимальної геометрії взаємного місцерозташування у порівнянні з існуючими методами позиціонування за парами навігаційних засобів. Запропоновано методи позиціонування за інформацією системи попередження зіткнень літаків у повітрі та інформацією про повітряний рух навколо, отриманої за концепцією автоматичного залежного спостереження, що дозволяє оцінювати координати літального апарату з урахуванням зони невизначеності. Розробленометод пасивного позиціонування, що використовує сигнали далекомірного обладнання, наявні у просторі, у якості опорного навігаційного сигналу для отримання часової різниці фіксації сигналів на борту літака, що дозволяє визначати власне місцеположення у просторі на основі різністно-далекомірного принципу без випромінювання електромагнітних хвиль, що зменшить завантаженість наземних радіонавігаційних засобів. Удосконалено метод оцінювання доступності радіонавігаційних засобів, що враховує індивідуальні особливості наземного обладнання, вплив тропосфери, рельєфу місцевості і штучних споруд на поширення сигналів радіонавігаційних засобів та дозволяє більш точно визначати зону дії наземних радіонавігаційних засобів у повітряному просторі. Вперше запропоновані моделі ймовірнісного класифікатора для контролю за витримуванням навігаційних характеристик, що гарантують розпізнавання відповідності специфікаційним вимогам зональної навігації з максимальною ймовірністю. Сформульовано та вирішено оптимізаційну задачу вибору оптимальногонабору радіонавігаційних засобів у термінах цілочисленного лінійного програмування, що дозволяє оптимально використовувати наземний сегмент радіонавігаційного обладнання. В роботі уперше розроблено модель оцінювання характеристик поля навігаційних сигналів сформованих радіонавігаційними засобами у тривимірному просторі, що дозволяє отримувати точну тривимірну модель просторових зон відповідності специфікаційним вимогам зональної навігації для задач планування повітряного руху. Модель ґрунтується на ітеративному підході оцінювання характеристик позиціонування за різними методами з використанням розбиття повітряного простору на елементарні частинки та інтегрального оцінювання контурів просторових об’єктів. Розроблену модель використано для оцінювання тривимірних зон простору відповідності різним вимогам зональної навігації для різних методів навігації у межах повітряного простору України. У сукупності розроблені методи надають якісно нове рішення задачі забезпечення систем літального апарату навігаційною інформацією у випадку відмови основного джерела даних позиціонування. Застосування розроблених методів відповідає напрямам розвитку авіаційної галузі та підвищує безпеку авіаційних перевезень.Thesis is dedicated to solve scientific-technic problem of aircraft coordinates’ accuracy improvement in the case of primary positioning system malfunction in order to guarantee performance-based navigation requirements. New methods of aircraft positioning by advanced integration of measured data from air navigation sensors and valuespredicted by regression model obtained with a help of previous measurements were developed. In particular, positioning methods by aggregate data from distance measuring equipment, angular information from omni-directional beacons, and their combinations have been developed, which allows to increase the accuracy of each of the methods by choosing the optimal geometry of the relative positioning in comparison with the existing methods of positioning by pairs of navigation means. The methods of airplane positioning by data of traffic collision and avoidance system and information about the air traffic, obtained by automatic dependent surveillance-broadcast, which allows to estimate the coordinates of the aircraft taking into account the areas of uncertainty, are offered. Developed passive positioning method uses navigational signals of distance measuring equipment available in space as a reference signal to obtain a temporal difference in the signals fixation on-board the aircraft, that reduce the load of ground-based infrastructure. The method of estimating the availability of navigation aids has been improved, by taking into account the individual characteristics of ground equipment, the influence of the troposphere, terrain and artificial structures on the propagation of signals, that helps to identify operational volume of navigational aids. Models of probabilistic classifier for controlling the holding of navigation characteristics, which guarantee recognition of compliance with the air navigation specifications with maximum probability, were first proposed. The optimization problem of choosing the optimal set of radio navigation aids in terms of integer linear programming is formulated and solved, which allows optimal use of the terrestrial segment of navigation equipment. In this paper, we first developed a model for estimating the characteristics of a field of navigation signals generated by navigational aids in three-dimensional space, which allows to obtain an accurate three-dimensional model of volume in accordance with the specifications of area navigation for air traffic planning tasks. The modelis based on an iterative approach to evaluate the positioning characteristics of various methods using the partitioning of air space into elementary particles and the integral estimation of the contours of spatial objects. The developed modelwas used to evaluate three-dimensional volume of air space compliance with different area navigational requirements within Ukrainian airspace. In complex, the developed methods provide new solution to the problem of providing aircraft systems with navigation information in case of failure of the main source of positioning data. Application of the developed methods corresponds to the directions of development of aviation industry and improves safety of aviation transportation

    Interference Mitigation and Localization Based on Time-Frequency Analysis for Navigation Satellite Systems

    Get PDF
    Interference Mitigation and Localization Based on Time-Frequency Analysis for Navigation Satellite SystemsNowadays, the operation of global navigation satellite systems (GNSS) is imperative across a multitude of applications worldwide. The increasing reliance on accurate positioning and timing information has made more serious than ever the consequences of possible service outages in the satellite navigation systems. Among others, interference is regarded as the primary threat to their operation. Due the recent proliferation of portable interferers, notably jammers, it has now become common for GNSS receivers to endure simultaneous attacks from multiple sources of interference, which are likely spatially distributed and transmit different modulations. To the best knowledge of the author, the present dissertation is the first publication to investigate the use of the S-transform (ST) to devise countermeasures to interference. The original contributions in this context are mainly: • the formulation of a complexity-scalable ST implementable in real time as a bank of filters; • a method for characterizing and localizing multiple in-car jammers through interference snapshots that are collected by separate receivers and analysed with a clever use of the ST; • a preliminary assessment of novel methods for mitigating generic interference at the receiver end by means the ST and more computationally efficient variants of the transform. Besides GNSSs, the countermeasures to interference proposed are equivalently applicable to protect any direct-sequence spread spectrum (DS-SS) communication
    corecore