专利名称：阈值确定装置、阈值确定方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定用于从多个GPS(Global Positioning System，全球定位系统)卫星中选择能够提供正常的星历表数据使用在测位上的GPS卫星的阈值的阈值确定装置，并涉及确定用于从多个GPS卫星中选择能够提供正常星历表数据来使用在测位上的GPS卫星的阈值的阈值确定方法以及程序。
背景技术：
在飞机的着陆系统中，机场附近的狭小覆盖区域的DGPS(Differential GPS 差分 GPS)被称为 GBAS，由 ICAOanternational Civil Aviation Organization 国际民用航空组织)确定了标准以及建议(SARPs Standardsand Recommended Practices，标准和建议措施)，在该标准以及建议中，规定了精度、完整性、可用性、以及持续性等要求。在该GBAS的系统中，通过DGPS的地上设备(以下称为GBAS地上台站)接收来自 GPS卫星的测位信号并测定其与卫星之间的距离，基于该测定值生成GBAS修正信息，并使用VHF (Very High Frequency，甚高频)带的数据链路向飞机(GBAS用户)发送GBAS修正信息。在该GBAS的系统中，在GPS卫星的真正的轨道位置与通过由GPS卫星广播的轨道信息而计算的轨道位置之间存在较大的差的情况下，当使用来自该卫星的广播进行着陆引导时，有可能会导致事故。为了避免该事态，GBAS的系统具有监视器，所述监视器对通过由 GPS卫星广播的轨道信息而计算的轨道位置所包含的误差的大小进行评价。这里，GPS卫星发送为了计算飞机的位置而需要的测位信号，GBAS地上台站使用来自GPS卫星的测位信号，为了提高飞机航行的精度和安全性而生成GBAS修正信息。并且， 飞机具有接收来自GPS卫星的测位信号的接收机以及接收GBAS修正信息的接收设备。如上所述，当在导航技术中使用来自GPS卫星的测位信号的情况下，对飞机位置的计算使用根据作为由GPS卫星广播的轨道信息的星历表数据(星历)而计算的卫星位置。星历表数据通常是每两个小时更新一次左右，当在该更新时广播了错误的轨道信息的情况下，飞机的测位误差会増大，从而有可能无法确保安全航行。因此，作为检测轨道信息的误差以及轨道信息能否使用的判定方法，在非专利文献1中公开了以下方法根据星历表数据的轨道要素的初始值，利用GPS Interface Specification IS-GPS-200E所记载的算法按时间序列计算由地球固定坐标系描述的卫星的三维位置，对根据新旧星历表(更新后的星历表数据以及更新前的星历表数据)计算出的两种三维位置进行比较，在位置的差超过预定阈值的情况下，判断为被更新后的星历表数据误差大而无法使用。另外，在专利文献1 3中也示出了以下方法对观测数据的质量和预定的阈值进行比较来确定是否放弃观测数据的方法、以及根据多普勒偏移的估计值和检测值的差是否大于等于阈值来确定是否将星历表数据设为无效的方法等、以及对根据来自卫星的数据而得的值和预定的阈值进行比较来确定能否使用来自卫星的数据的方法。
在先技术文献非专利文献非专利又献 1 :SamPullen、夕卜5名，“Ephemeris Protection Level Equations and MonitorAlgorithms for GBASION GPS 2001,2001 年9 月 11-14 日。专利文献专利文献1 日本专利文献特开2000-275320号公报；专利文献2 日本专利文献特开2003-21672号公报；专利文献3 日本专利文献特开2009-68927号公报。

发明内容
在设定确定来自卫星的数据能否使用的阈值吋，将针对来自卫星的数据的允许误差(使用来自卫星的数据而计算的该卫星的位置信息与实际的卫星的位置的误差的允许范围)设得越大，使用来自该卫星的数据而计算的飞机的测位数据所包含的误差有可能越大，飞机航行的安全性越低。另ー方面，由于将允许误差设得越小，判定为不能使用来自卫星的数据的概率变得越高，因此能够使用在飞机的测位上的数据不足，无法进行测位的概率变高。如此，能否使用来自卫星的数据(星历表数据)的判定阈值的设定是用于使飞机航行的安全性(测位系统的健全性)和可测位性(测位系统的持续性)同时成立的重要处理，但是在上述非专利文献1和上述专利文献1 3的任一个中均没有示出阈值的设定方法。本发明其目的在于提供能够解决上述问题的阈值确定装置、阈值确定方法以及程序。用于解决问题的手段本发明就是为了解决上述问题而完成的，本发明的ー个方式的阈值确定装置，所述阈值确定装置确定用于从多个GPS卫星中选择发送使用在测位上的星历表数据的GPS卫星的阈值，其特征在干，具有阈值确定部，所述阈值确定部基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率来确定用于选择所述GPS卫星的阈值。另外，基于本发明的ー个方式的阈值确定方法，所述阈值确定方法确定用于从多个GPS卫星中选择发送被使用在测位上的星历表数据的GPS卫星的阈值，其特征在干，包括阈值确定步骤，所述阈值确定步骤基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率确定用于选择所述GPS卫星的阈值。另外，基于本发明的ー个方式的程序，用于使作为阈值确定装置的计算机执行阈值确定步骤，其中所述阈值确定装置确定用于从多个GPS卫星中选择发送被使用在测位上的星历表数据的GPS卫星的阈值，所述阈值确定步骤基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率确定用于选择所述GPS卫星的阈值。发明的效果根据本发明，能够得到同时满足测位系统的健全性以及测位系统的持续性的阈值。


图1是示出本发明的一个实施方式中的GBAS地上台站的概略结构例的框图；图2是示出在该实施方式中阈值确定计算机确定阈值的处理步骤的流程图；图3是示出GBAS地上台站(基准台站)、GPS卫星、以及飞机的位置关系的例子的各变量的说明图；图4是示出使用新星历表而得到的GPS卫星的位置、使用旧星历表而得到的GPS 卫星的位置、以及GPS卫星的真正位置的关系的各变量的说明图；图5是示出该实施方式中被标准化的三维误差的规模的分布以及能够设定阈值的范围的关系说明图。
具体实施例方式下面，參考附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明的应用范围不限于在本实施方式中说明的GBAS地上台站，而是能够应用在从多个GPS卫星接收星历表数据的各种各样的GPS设备上。图1是示出本发明的一个实施方式中的GBAS地上台站的概略结构例的框图。在该图中，GBAS地上台站1具有基准台站100、GPS卫星挑选计算机200、阈值确定计算机300、 以及包含天线的VHF数据广播设备400。基准台站100具有GPS接收用天线110以及GPS 接收设备200。阈值确定计算机300具有完整性(integrity)阈值计算部310、持续性阈值计算部320、以及阈值确定部330。GBAS地上台站1被设置在机场用地内或者机场附近来接收来自GPS卫星801 805的无线信号，并发送包含作为GBAS用户的飞机901进行测位时的修正用数据(GBAS修正信息)的无线信号。基准台站100、GPS卫星挑选计算机200、阈值确定计算机300、以及 VHF数据广播设备400可以被设置在相同的建筑物内及其周边，也可以在多个建筑物内及其周边分开设置。此外，本发明的应用范围不限于图1所示的GPS卫星的数目是5个的情况。也能够将本发明应用在各种各样的GPS设备，该GPS设备从多个GPS卫星接收星历表数据，基于新旧星历表数据(更新前的星历表数据及更新后的星历表数据)和阈值来选择测位用的GPS 卫星。另外，飞机数目不限于图1所示的1台，也可以是多台。GPS接收用天线110接收从GPS卫星801 805发送的无线信号(GPS信号)，并将所接收的无线信号输出给GPS接收设备120。GPS接收用天线110从GPS卫星801 805 接收的无线信号包含作为从GPS卫星广播的轨道信息的星历表数据。GPS接收机120对GPS接收用天线110所接收的无线信号进行解调等处理并提取数据，发送给GPS卫星挑选计算机200。GPS卫星挑选用计算机200从多个GPS卫星801 805中选择四个以上使用在飞机901测位上的GPS卫星，并生成针对所选的GPS卫星的补强信息(飞机901进行测位时的修正用数据、疑似距离修正值)。阈值确定用计算机300确定GPS卫星挑选用计算机200选择GPS卫星时作为基准的阈值(以下称为“GPS卫星挑选用的阈值”)。
完整性阈值计算部310计算完整性上的阈值ΤΗ”该完整性上的阈值TH1是用于满足飞机航行的安全性(测位系统的健全性)的阈值。持续性阈值计算部320计算持续性上的阈值TH。。该持续性上的阈值THc是用于满足可测位性(测位系统的持续性)的阈值。阈值确定部330在持续性上的阈值THe和完整性上的阈值TH1的范围内确定GPS 卫星挑选用的阈值。VHF数据广播设备400发送包含GPS卫星挑选用计算机200生成的补强用信息的
无线信号。接着，对阈值确定计算机300确定阈值的处理进行说明。如上所述，阈值确定计算机300确定GPS卫星挑选计算机200使用在GPS卫星选择上的阈值。每当GPS卫星801 805的任一个星历表数据被更新，GPS卫星挑选计算机200针对该被更新了星历表数据的 GPS卫星计算式(1)所示的检验统计量R。
权利要求
1.ー种阈值确定装置，所述阈值确定装置确定用于从多个GPS卫星中选择发送使用在测位上的星历表数据的GPS卫星的阈值，其特征在干，具有阈值确定部，所述阈值确定部基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率来确定用于选择所述GPS卫星的阈值。
2.如权利要求1所述的阈值确定装置，其特征在干，包括完整性阈值计算部，所述完整性阈值计算部计算满足所述最大允许检测失败概率的完整性上的阈值；以及持续性阈值计算部，所述持续性阈值计算部计算满足所述最大允许误警报概率的持续性上的阈值，其中，所述阈值确定部按照大于等于所述持续性上的阈值且小于等于所述完整性上的阈值的方式确定用于选择所述GPS卫星的阈值。
3.如权利要求2所述的阈值确定装置，其特征在干，所述持续性阈值计算部针对作为所述GPS卫星的卫星轨道的行进方向的沿径方向、作为与所述行进方向垂直且是水平方向的交径方向、以及作为铅垂方向的径向方向的每个来设定星历表误差的标准偏差的界限模型，并基于使用所述界限模型中的最大的界限模型而得的检验统计量的分布的界限模型来计算所述持续性上的阈值。
4.如权利要求2或3所述的阈值确定装置，其特征在干，所述完整性阈值计算部在所述星历表数据被更新吋，针对如下情况来计算所述完整性上的阈值，所述情况是指从基于更新后的星历表数据而得的所述GPS卫星的位置到基于更新前的星历表数据而得的所述GPS卫星的位置的向量、以及从基于根据过去的星历表数据估计出的更新后的星历表数据估计值而得的所述GPS卫星的位置到基于所述更新前的星历表数据而得的所述GPS卫星的位置的向量是相同方向。
5.ー种阈值确定方法，所述阈值确定方法确定用于从多个GPS卫星中选择发送被使用在测位上的星历表数据的GPS卫星的阈值，其特征在干，包括阈值确定步骤，所述阈值确定步骤基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率确定用于选择所述GPS卫星的阈值。
6.ー种程序，用于使作为阈值确定装置的计算机执行阈值确定步骤，其中所述阈值确定装置确定用于从多个GPS卫星中选择发送被使用在测位上的星历表数据的GPS卫星的阈值，所述阈值确定步骤基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率确定用于选择所述GPS卫星的阈值。
全文摘要
本发明涉及阈值确定装置、阈值确定方法以及程序。确定用于从多个GPS卫星中选择将从该GPS卫星发送的星历表数据使用在测位上的GPS卫星的阈值的阈值确定装置能过得到同时满足测位系统的健全性和测位系统的持续性的阈值。阈值确定部基于被设定的最大允许检测失败概率和最大允许误警报概率确定用于选择GPS卫星的阈值。由于基于最大允许检测失败概率，因此能够满足测位系统的健全性，由于基于最大允许误警报概率，因此能够满足测位系统的持续性。
文档编号G01S19/37GK102540222SQ20111036477
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年11月15日
发明者野崎丰 申请人:日本电气株式会社