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課題・解決手段

3DAIM機械化(1)では、平均海面からの高度の測定値がまず、加算器(3)によってAIMEコンピュータ高度と照合され、次に、前置フィルタ(5)によって前置フィルタ処理される。コンピュータ高度は、スイッチ(4)を通して計算ユニット(11)から得られる。前置フィルタ処理された測定値は、スイッチ(6)を通ってAIMEカルマンフィルタ(7)に到達し、そこでそれは、滑走路での気圧オフセットと、滑走路から航空機の現在の高度までの気圧目盛係数オフセットとの推定値を得る際の観測値として用いられる。

概要

背景

概要

3DAIM機械化(1)では、平均海面からの高度の測定値がまず、加算器(3)によってAIMEコンピュータ高度と照合され、次に、前置フィルタ(5)によって前置フィルタ処理される。コンピュータ高度は、スイッチ(4)を通して計算ユニット(11)から得られる。前置フィルタ処理された測定値は、スイッチ(6)を通ってAIMEカルマンフィルタ(7)に到達し、そこでそれは、滑走路での気圧オフセットと、滑走路から航空機の現在の高度までの気圧目盛係数オフセットとの推定値を得る際の観測値として用いられる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

1つまたは2つ以上の外部ソースからの航法量(navigationquantities)の値を利用して、予め定められた基準レベルからの運航体の高度を判断するための方法であって、高度は、特に指示がない限りは、予め定められた基準レベルと照合され、前記方法は、(a) 定期的な入力間隔で、複数の外部ソースの航法量の値を得るステップを含み、外部ソースの航法量は、第1の外部ソース運航体高度を含み、前記方法はさらに、(b) 1つまたは2つ以上の観測量の定期的な観測間隔で、観測値を得るステップを含み、観測量の少なくとも1つは、第2の外部ソース運航体高度の関数であり、観測間隔は、1つまたは2つ以上の入力間隔を含み、前記方法はさらに、(c)周期的な入力間隔で、ステップ(b)の観測値から修正データを引き出すステップと、(d) ステップ(c)の修正データを用いて、周期的な入力間隔で、1つまたは2つ以上の修正または計算された航法量の値を得るステップとを含み、1つまたは2つ以上の修正または計算された航法量は、修正された第1の外部ソース運航体高度を含む、方法。

請求項2

ステップ(a)の第1の外部ソース運航体高度のソースは、(1)気圧高度計と(2)気圧高度計を含む慣性基準装置とからなる群の1つまたは2つ以上の要素を含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

ステップ(a)の航法量は、群の1つまたは2つ以上の要素を含み、前記群は、(1)外部ソース2座標運航体位置からなり、2座標は水平面での位置を規定し、前記群はさらに、(2) 複数の外部ソース3座標GPS衛星位置と、(3) GPS衛星までの複数の外部ソース擬似距離と、(4) 複数の外部ソース誤差モデル係数と、(5) 運航体下の地形高度と照合される外部ソース運航体高度と、(6) 運航体下の地形の部分の外部ソース地形高度とからなる、請求項1に記載の方法。

請求項4

ステップ(a)では、外部ソース2座標運航体位置のソースは慣性基準装置であり、外部ソース3座標GPS衛星位置のソースはGPS受信機であり、外部ソース擬似距離のソースはGPS受信機であり、ステップ(a)の外部ソース誤差モデル係数のソースは慣性基準装置であり、運航体下の地形高度と照合される外部ソース運航体高度のソースは、レーダ高度計であり、外部ソース地形高度のソースは、地形高度が水平面での2座標運航体位置の関数として記憶されるメモリである、請求項3に記載の方法。

請求項5

ステップ(b)の観測値は、群の1つまたは2つ以上の要素を含み、前記群は、(1) 複数の現在の入力間隔と過去の入力間隔とにわたる、運航体下の地形の部分と照合される外部ソース運航体高度と、運航体下の地形の部分の外部ソース地形高度との合計から得られる観測値と、(2) 複数の現在の入力間隔と過去の入力間隔とにわたる、第1の外部ソース運航体高度と第2の外部ソース運航体高度との差から得られる観測値と、(3) 複数の現在の入力間隔と過去の入力間隔とにわたる、修正された第1の外部ソース運航体高度と第2の外部ソース運航体高度との差から得られる観測値と、(4) 現在の入力間隔と過去の入力間隔とにわたる、修正された第1の外部ソース運航体高度と、第2の外部ソース運航体高度との重み付けられた差の合計である観測値とからなる、請求項1に記載の方法。

請求項6

ステップ(c)は、(c1) 現在の入力間隔と過去の入力間隔とにわたる、第1の外部ソース運航体高度と第2の外部ソース運航体高度との差に近似する、時間の関数として、または時間の関数であるパラメータの関数として、多項式を決定するステップを含み、多項式係数は、現在の入力間隔の修正データを構成する、請求項5に記載の方法。

請求項7

多項式がより品質の高い差についてより近い近似値を与える、請求項6に記載の方法。

請求項8

差の品質が特定された品質レベルよりも下の場合には、その差は、多項式の決定のときに無視される、請求項6に記載の方法。

請求項9

ステップ(d)では、修正された第1の外部ソース運航体高度は、第1の外部ソース運航体高度と多項式の値との合計である、請求項6に記載の方法。

請求項10

ステップ(a)の外部ソース航法量は、外部ソース3座標運航体位置を含み、ステップ(b)の観測値は、複数の入力間隔にわたる外部ソース3座標運航体位置の値から得られる複数の観測値を含む、請求項1に記載の方法。

請求項11

ステップ(a)の外部ソース航法量は、群の1つまたは2つ以上の要素を含み、前記群は、(1) 複数のGPS衛星の外部ソース衛星位置からなり、ステップ(b)の観測値は、複数の入力間隔にわたる複数のGPS衛星の外部ソース衛星位置の値から得られる複数の観測値を含み、前記群はさらに、(2) 複数のGPS衛星までの外部ソース擬似距離からなり、ステップ(b)の観測値は、複数の入力間隔にわたる複数のGPS衛星までの外部ソース擬似距離の値から得られる複数の観測値を含み、前記群はさらに、(3) 複数のGPS衛星までの外部ソース擬似距離と、複数のGPS衛星までの計算された擬似距離を含む、修正または計算された航法量とからなり、ステップ(b)の観測値は、複数の入力間隔の間に得られた外部ソース擬似距離と計算された擬似距離との差から得られる複数の観測値を含む、請求項1に記載の方法。

請求項12

複数の観測値を得ることは、複数の現在の入力間隔と過去の入力間隔とにわたる外部ソース擬似距離と計算された擬似距離との重み付けられた差を合計することによって達成される、請求項11に記載の方法。

請求項13

ステップ(d)の修正または計算された航法量は、群の1つまたは2つ以上の要素を含み、前記群は、(1) 修正された外部ソース3座標運航体位置からなり、ステップ(b)の観測値は、複数の入力間隔の間に得られる修正された外部ソース3座標運航体位置の値から得られる複数の観測値を含み、前記群はさらに、(2) 複数のGPS衛星までの計算された擬似距離からなり、ステップ(b)の観測値は、複数の入力間隔にわたる計算された擬似距離の値から得られる複数の観測値を含む、請求項1に記載の方法。

請求項14

ステップ(c)は、(c1)カルマンフィルタ処理でステップ(b)の観測値を用いることによって、誤差状態ベクトル成分値を観測間隔で得るステップを含み、誤差状態ベクトルは修正データを構成する、請求項1に記載の方法。

請求項15

誤差状態ベクトルの成分は、水平面での運航体位置の誤差、水平面での運航体速度の誤差、GPS運航体クロックバイアスおよびクロックレートバイアス、複数の衛星に対するGPS衛星クロックバイアス、第1の基準高度での気圧高度バイアス、および第2の基準高度での気圧高度バイアスのオフセットを含む、請求項14に記載の方法。

請求項16

ステップ(c)の修正データは、カルマンフィルタ誤差状態ベクトルであり、ステップ(d)は、(d1) 動的行列を誤差状態ベクトルに適用することによって、誤差状態ベクトルの時間変化率を定めるステップと、(d2) 誤差状態ベクトルの時間変化率の積分を誤差状態ベクトルに加えることによって、複数の外部ソース航法量の修正を得るステップとを含む、請求項1に記載の方法。

請求項17

ステップ(a)の外部ソース航法量は、水平面での運航体位置と水平面での外部ソース運航体位置との関数として外部メモリに記憶される地形高度を含み、地形高度の値は、外部ソース運航体位置座標を用いて外部メモリをアドレス指定をすることによって得られる、請求項1に記載の方法。

請求項18

ステップ(a)の外部ソース航法量は、水平面での運航体位置の関数として外部メモリに記憶される地形高度を含み、ステップ(d)の修正または計算された航法量は、修正された外部ソース3座標運航体位置を含み、地形高度の値は、修正された外部ソース3座標運航体位置の水平面座標を用いて外部メモリをアドレス指定することによってステップ(a)で得られる、請求項1に記載の方法。

請求項19

観測値の品質が特定された品質レベルよりも下の場合には、ステップ(b)の観測値は、ステップ(c)を行なう際に無視される、請求項1に記載の方法。

0001

この発明は一般に、進入の間に用いられる航空機航法装置に関し、より具体的には、エアーデータ入力を用いる慣性基準装置(IRS)を全地球航法装置(GPS)およびレーダ高度計組合せる装置に関する。世界的規模でこの装置を用いることができ、いかなる地上オーグメンテーションシステムも用いずに、精密でない進入方式を3次元進入方式に置き換えることができる。

0002

広域航空管制システム(wide-area augmentation system)(WAAS)および同等のシステム等のような衛星航法オーグメンテーションシステムがこのような性能を提供するまでにはまだ長い年月がかかるだろうと一般的には認識されている。1997年8月18日発行アビエーションウィーク(Aviation Week)の23頁および26頁では次のように述べられている。「非精密進入は、制御された飛行状態のもとでが地面に激突すること(controlled flight into terrain)(CFIT)に起因する世界中の民間エアーライン衝突事故の60%に関連している」、「CFITが民間航空での死亡事故の主な原因である」。「3−D性能を備える完全に自律型航空機搭載航法システムがそれらに代わって利用可能になるまでには、少なくとも10年から15年はかかるだろう」。

0003

3次元自律型インテグリティ監視外挿(autonomous integrity monitored extrapolation)(3DAIME)に必要とされる技術は、今日既に存在しており、それは証明されている。WAASとは異なって、3D AIMEは世界的に、いかなる航法援助地上施設も用いずに、航空機において自律的に利用可能になるであろう。

0004

3DAIME装置を用いることによって、一定の気圧高度テップを備える2D水平位置をもとにした非精密進入方式を3D一定降下率方式に置き換えることができる。これは、1996年12月10日付の米国特許第5,583,774号に記載の確実なインテグリティの監視外挿(assured-integrity monitored-extrapolation)(AIME)航法装置を用いることによって達成される。AIME航法装置はまた、文献で「自律型インテグリティ監視外挿」機械化とも呼ばれている。

0005

AIME機械化は、進入路での記憶された高度地形プロファイルテーブルアクセスするために必要とされる精密な水平位置を、高いインテグリティでもって提供する。この記憶された地形プロファイル情報は、高度な地上接近警報装置を実現するために用いられるような等高線図、または空港測量図から得ることができる。これらのテーブルは、海面からの局地地形高度を示すレーダ高度計の測定値修正して、平均海面からの高度の測定値hM(t)を得るために用いられる。

0006

これは通常、地上ディファレンシャルGPS(DGPS)基地を利用して行なわれる(「進入/着陸ガイダンスのためのディファレンシャルGPS/慣性航法システムの設計およびフライトテスト」(“Design and Flight Test of a Differential GPS/Inertial Navigation System for Approach/ Landing Guidance”)(Journal of ION, Vol. 38, No. 2, 1991))。正しい局地高度をテーブルから得るためには精密な水平位置が必要とされるため、ディファレンシャル基地が通常必要とされる。一例として、山岳地形では、水平位置での200メートル誤差は、結果として、高度での50メートルの誤差に容易になり得る。

0007

3DAIME機械化では、ディファレンシャル地上基地は必要とされない。測定値hM(t)を直接用いるというよりはむしろ、それを用いて、IRSからの気圧慣性出力の修正値推定する。そこでこの修正された出力は3D AIME垂直位置出力のために用いられる。このようにして、5マイルから10マイルにもわたり得る進入全体についての測定値hM(t)の平均値をとる。進入の間の一方向への平均地形スロープが10パーセントよりも小さいとすると、200メートルの位置誤差は、結果として20メートル未満の高度誤差を生じさせる。進入全体を通しての一方向への平均スロープが10パーセントを超えるような進入は稀であり、もしあればそれは前もって知られているであろう。

0008

3次元自律型インテグリティ監視外挿(3DAIME)装置は、引用により援用される1996年12月10日付の米国特許第5,583,774号に記載されている装置に、多くの点で類似している。

0009

図2で示される3DAIME機械化1では、平均海面(図1参照)からの高度の測定値hM(t)はまず加算器3によって、AIMEで計算された高度hC(t)と照合され、次に前置フィルタ5によって前置フィルタ処理される。計算された高度hC(t)は、スイッチ4を通して計算ユニット11から得られる。前置フィルタ処理された測定値は、スイッチ6を通ってAIMEカルマンフィルタ7に到達し、そこで、それらは、滑走路での気圧オフセットと滑走路から航空機の現在の高度までの気圧目盛係数オフセットとの推定値を得るときの観測値として用いられる。慣性基準装置(IRS)9からの平滑化された気圧慣性高度は、これらのオフセットによって計算ユニット11内で修正され、3D AIME垂直位置出力hC(t)が得られる。

0010

パイロットはまず、気象サービスが提供するような、空港での気圧オフセットを無線によって得る。進入の間の現在高度についての第1の前置フィルタ処理された観測値は、カルマンフィルタ7でこのオフセットとの差分が取られ、気圧目盛係数オフセットの第1の推定値が得られる。新しく前置フィルタ処理された観測値の各々が得られるようになると、それは、気圧目盛係数オフセットと空港滑走路での気圧オフセットとの両者の推定値を改良するために用いられる。推定された滑走路オフセットの精度は、空港滑走路の高度が近づくにつれて高まり、目盛係数誤差もより少なくなる。滑走路に近づくとき、推定された滑走路オフセットが、気象サービスから無線で得た滑走路オフセットと一致しない場合には、許容範囲内進入復行が行なわれる。

0011

図1は、空港から60,000フィート(約10海里)の距離で、かつ空港から3000フィートの高度で進入が開始される、3DAIME進入の典型的な例である。これにより1:20のスロープができ、これは約3度のグライドスロープにあたる。図1では、図による説明のためにバーチカルスケール誇張されている。

0012

航空機の速度が完全に一定であれば、実際の経路は直線として現れるだろう。典型的なレートである10Hzで、レーダ高度計13を用いて高度測定値をとると仮定すると、図で示されるように、測定値は等しく間隔をあけるであろう。直線の2パラメータ最小2乗フィットによって、航空機の経路を得ることができ、接地とスロープとにおける垂直高度差が判断される。このことにより、レーダ高度計測定値と、メモリ15に含まれる記憶された地形高度との両者において、ノイズによる誤差が減じられる効果が得られるであろう。

0013

航空機の速度は完全に一定ではないため、上述のような単純な直線最小2乗フィットによってノイズによる影響を減じることはできない。しかし、IRS9からの平滑化された気圧高度を基準として用いることによって、ほぼ同等のフィルタリング効果を得ることができ、カルマンフィルタ7のための高度観測値が得られる。

0014

IRS出力のためのARINC704で特定されるように、IRS9からの平滑化された気圧高度hB(t)は3次相フィルタから得られる。このフィルタリングは、気圧高度の定常状態精度を有する出力を提供する。しかし、慣性基準高周波数精度のために、その出力ではほぼ瞬間的な高度の変化が起こる。

0015

その出力は、平均海面からの高度というよりはむしろ平滑化された気圧高度であるため、気圧オフセット差に対する修正が必要である。空港での気圧オフセットは、定期的な気象報告によって提供される。しかし、そのオフセットはまた、空港からの高度とともに変化する。オフセットのこの変化は、高度差3000フィートまでは、空港からの高度に対してほぼ直線的に変化すると仮定できる。

0016

3DAIME機械化1は、図1の測定値を用いて、空港での気圧オフセットhB0と、空港の上空3000フィートでのオフセットの変化dhB3000とを推定する。実際の高度は空港の高度へと減少していくため、推定された空港でのオフセットは、空港の気象報告が提供するオフセットにほぼ一致するべきである。この不一致が特定の許容範囲内にない場合には、空港からの高度に依存して、図1で示されるような進入復行点(MAP)で進入復行を開始する。

0017

AIMEは、今までに航法フェーズで利用されていると思われ、その典型的な水平保護レベルは0.3nm以上である。航法フェーズで用いられるAIMEカルマンフィルタは、航法カルマンフィルタ(NKF)と呼ばれる。それは、図2でカルマンフィルタ7として示される、進入フェーズのための進入カルマンフィルタ(AKF)を初期設定するために用いられる。

0018

AKFは、NKFの150秒の更新間隔ではなく、10秒の更新間隔を用いる。AKFはNKFよりも少ない状態を有する。これらは図3で示される。AKF状態は、2つの水平位置状態dXおよびdY、2つの水平速度状態dVxおよびdVy、ユーザクロックバイアスdB、ユーザクロックバイアスレートdBr、気圧オフセットdhB0(t)、気圧オフセット目盛係数dhB3000(t)、および、NKFが用いるような最大8までの衛星範囲偏り誤差dRBi(t)の各々に対しての1つの状態からなる。

0019

AKFでの誤差状態の合計数はしたがって、NKFで用いられる24ではなく16である。存在しない8つの状態は、3つの航法軸ミスアライメントと、2つの水平加速度計偏り誤差と、3つのジャイロ偏り誤差である。これらは不必要である。なぜならば、進入の前の少なくとも30分のオペレーションを想定すると、これらの状態による誤差は、航法カルマンフィルタによって進入の前に平衡されているためである。進入に対する所要時間は5分よりも短いため、進入の間のプロセスノイズによってこれらの状態が不平衡になり得ることはない。

0020

AKFは、GPS受信機17を用いるNKFと同じ衛星からの更新情報を用いるが、さらに、メモリ15からの記憶された地形高度によって修正された、レーダ高度計13からの更新情報も用いる。図2で示されるように、修正された進入の間の水平位置出力は、計算ユニット11により、誤差モデル19が供給する推定された水平位置誤差によって修正された、IRS9が供給する更新されていない慣性水平位置から得られる。

0021

誤差モデル19は、図3で示される動的行列と、ΔT時間間隔でカルマンフィルタ7が供給する誤差状態修正ベクトルx(k)とを用いて、誤差推定値を得る。ここで、指数kは整数であり、ΔTは10秒に等しい。誤差モデル19の出力は、Δt時間間隔で供給される誤差状態ベクトルx(t)であり、指数tは整数であり、Δtは0.1秒に等しい。誤差状態ベクトルx(t)は、図3の動的行列Fによって示される微分方程式を積分することによって得られる。行列形式では、これらの方程式は、
dx/dt=F・x (1)
であり、ベクトルdx/dtとxとは、図3の左側で示されるように、16成分を備える縦行列によって示される。図3の中央と右側とで示されるように、動的行列Fは、16行16列の正方行列である。誤差状態xは、カルマンフィルタ7によって10秒ごとに初期設定され、次に動的行列Fが示す微分方程式からの10Hzのレートで積分される。

0022

F行列は主にゼロ成分を有するため、微分方程式は非常に簡単であり、ゼロでない誤差モデル係数は、定数1および−1/τである。この簡素化された動的行列を用いて、IRS9からの入力なしにこれらの係数を得ることができる。しかし、より一般的な場合では、係数は図2で示されるIRS9から得られるだろう。

0023

NKFの場合でのように、計算ユニット11が、推定されたユーザクロックバイアスとともにこれらの修正された位置を用いて、間隔Δtでの計算された擬似距離(PR)を決定する。図2で示されるように、計算された擬似距離は、加算器21によって、GPS受信機17からの測定擬似距離との差分がとられ、間隔Δtでの衛星測定値zPRiが得られる。

0024

これらの差は、低域前置フィルタ23によって平均値がとられるか、または前置フィルタ処理され、ΔT時間間隔での平均測定値が得られる。AIME NKFでの場合のように、図3で示されるように、観測行列は、視線方向余弦exi、eyi、およびeziと、ユーザクロックバイアスのためのマイナス1と、ある特定の衛星範囲偏り誤差とを含む。

0025

高度測定値zhは次のようにして得られる。計算された平均海面からの高度hC
(t)は、IRS9が供給する更新されていない3次気圧慣性ループ出力に修正を与えることにより、計算ユニット11によって得られる。その修正値は、推定される気圧オフセットdhB0(t)と目盛係数誤差((h−h0)/3000)dhB3000(t)とからなる。加算器3によって、測定された平均海面からの高度hM(t)と計算された平均海面からの高度hC(t)との差分が取られ、Δt時間間隔での高度測定値zh(t)が得られる。これらの差は、平均値がとられるか、または低域前置フィルタ5によって前置フィルタ処理され、ΔT時間間隔での平均測定値が得られる。図3で示されるように、この場合での観測行列は、気圧オフセットに対しては単純に1であり、気圧目盛係数に対しては高度(h−h0)/3000である。

0026

NKFは、レーダ高度計からの更新情報なしに、AKFと同時に動作し続ける。これが行なわれるのは、レーダ高度計の測定値が信頼できるものではないと判断され、進入復行が開始されることに備えるためである。衛星測定値のインテグリティは、欠陥を検出するためのテスト統計として多くの更新周期にわたるカルマンフィルタ残余長期平均値の大きさを用いることによって、NKFと同じ態様で監視される。

0027

カルマンフィルタを用いない代替の技術もまた図2で示される。修正されていない慣性基準装置高度hB(t)は、スイッチ4を通って加算器3に到達し、加算器3は、hM(t)とhB(t)との差zh(t)を得る。前置フィルタ5は、zh(t)を時間の低次多項式関数近似値とする。この多項式の係数は、測定された高度hM(t)と修正されていない慣性高度hB(t)との間の差zh(t)に対する最小2乗近似に基づき、以下のとおりであり:
zh(t)=hM(t)−hB(t) (2)
図2の左下部分の合計ジャンクションで示されるように、測定された高度hM(t)は、地形高度hT(t)とレーダによって測定された地形高度hR(t)との合計として以下のように得られる:
hM(t)=hR(t)+hT(t) (3)
最小2乗推定値は、これらの過去の測定値すべてを現在の時間tまでセーブし、さらに1Hzのレートで多項式係数の最小2乗推定に対して完全に再び解くことによって、決定される。tにおける多項式係数は、スイッチ6を通って計算ユニット11に到達し、そこでそれは、慣性高度hB(t)を修正するために用いられ、10Hzでの真の高度の最良の推定値hC(t)が得られる。

0028

選択利用性(SA)が存在する場合には、民間の用途ではC/Aコードのみが用いられると仮定すると、得られる垂直位置情報の精度は、5メートル、95%であると予期される。この精密な垂直測定によって、AIMEの水平精度が改善されることとなる。水平精度は、100メートル、95%から、75メートル、95%以下までにも改善されると予期される。これは500フィートよりも少ない水平インテグリティ保護レベル(4シグマ)に対応し、これにより、滑走路の間隔が1000フィートの平行進入が可能となる。

0029

2006年までにSAを解除すると約束されているが、SAを解除して用いた場合、3DAIMEは、CATIの精度要件を満たす。広域航空管制システム(WAAS)またはPコードとともに用いられる場合、それは1.5メートル、95%の垂直精度を有し、これはCAT IIの要件である。

0030

海面からの局地地形高度のテーブルを用いる方法は、滑走路の中央線に沿って入る直線進入の場合において最も容易に想像される。所与の空港滑走路については、限られた数の周回進入(curved approaches)が同様の態様で行なわれる。直線進入または周回進入では、航空機が名目上の進入経路にぴったりと沿った線の上を直接飛ぶのであれば、この線に沿った点での局地地形高度を記憶することだけが必要とされるであろう。

0031

水平操向誤差と航法センサ誤差とのために、航空機はこの線から横方向に逸脱するものである。したがって、この線付近の点での局地地形高度を記憶することが必要とされる。これらのグリッド点は、名目上の進入経路の有限幅の区域に沿ったスクエアグリッド頂点にある。

0032

グリッドがカバーする領域に存在する特定のスクエア内の点にその水平位置がある航空機については、その特定のスクエアは、その測定値に対しての「基準スクエア」と呼ばれる。スクエアの4つ角の記憶された地形高度を用いて、2次元の一次補間が基準スクエア内で用いられる。各グリッド点で記憶された地形高度が、隣接する基準スクエア内で最も高い点である。

0033

図2のレーダ高度計からのデータhR(t)が10HZのレートで入り、進入の間の航空機の速度が150ノットであると仮定すると、測定値は約25フィートの水平距離で間隔をあける。

0034

レーダ高度計は、その45度から90度のビーム幅内にある最も近くの反射物体までの距離範囲を測定する。記憶された地形テーブルが、特定の建物またはタワーを考慮に入れずに地形の高さに基づいているなら、測定された局地地形からの高さは、この構造物付近にある場合は1秒または2秒以上の間は誤ったものとなる。高度計のビーム幅には限りがあるため、このことは航空機がその構造物の真上になくても当てはまる

0035

3DAIME機械化は、個々の10Hz測定値において3つまたは4つのシグマ除去規準を用いることによって、これらの測定値を消去する。加えて、それは、好ましい実施例では10秒であり得るカルマンフィルタ更新間隔にわたって、3つまたは4つのシグマ除去規準をカルマンフィルタ平均測定値において用いる。このような地形特徴が前もって知られていた場合には、さらなる調整が、グリッド点に記憶された地形高度に対してなされ、このデータ除去は不必要となる。

0036

これらのグリッドは、名目上の進入経路の両側の幅1000フィート、縦500フィートの区域をカバーすると暫定的に仮定される。グリッドがカバーする区域は、名目上の進入に沿って最長60,000フィートまで延びる。この60,000フィートの経路は、滑走路からの航空機の初期高度が約3000フィートである初期点からはじまって、スレッショルドから滑走路に沿って1000フィートのところにある予定接地点にまで延びる。このことにより、進入経路のスロープは1:20とされる。

0037

多くのレーダ高度計の最大高度範囲は2500フィートであるため、その場所での海面からの局地地形高度によっては、図1で示されるようにグリッドが60,000フィートまでずっと延びることはないかもしれない。高度計の2500フィートの垂直範囲内の測定値のみが用いられる。同様に、航空機が名目上の進入経路の中央から横方向に500フィートより遠く離れたところにある時には、その測定値は用いられない。

0038

水平位置座標が入力として用いられるため、水平位置誤差は、テーブルから得られる局地地形高度の誤差を引き起こす。しかし、3DAIMEでの水平位置の誤差は、SAを備えたGPSの、100メートル、95%というような誤差ではなく、わずか75メートル、95%である。この改良は、カルマンフィルタの水平位置推定に基づく精密な高度測定の効果の結果である。

0039

3DAIMEを用いる際の水平誤差を制限するために、さらなるテストが行なわれる。図2の残余zh(t)がそれらの水平位置座標とともにセーブされる。カルマンフィルタからの水平位置調節に基づいて、過去の残余に対する調節が行なわれる。

0040

図2の調節された高度残余zh(t)の平方乗平均zhRMSがアラームリミットと比較される。zhRMSがアラームリミットを超える場合には、過度の水平位置誤差またはデータに関するある他のインテグリティ問題を示す。

0041

記憶された位置座標を滑走路に対して前方向に、後ろ方向に、左に、または右にとそれぞれシフトし、さらに各々の場合においてのRMS残余を計算しなおすことによって、さらなるテストが行なわれるであろう。これらのうちの1つ、または隣接する象限の内の2つが、より小さなRMS残余を提供するのなら、水平位置誤差を意味する。

0042

これは、水平位置フィックス(horizontal position fixes)を得るためにミサイルガイダンス地形整合システムで用いられた従来の技術に類似している。しかし、この場合には地形は平坦であり得るため、インテグリティチェックは必ずしも達成可能ではない。これは、進入の間中、地形が1つの方向に一定のスロープを有さない限りは、問題を引起さない。たとえば、水の上では表面は平坦であるが、水平位置誤差は高度の誤差を引起さない。

0043

10HzでRMS残余をテストすることに加えて、いくつかの周期にわたって平均値をとられる残余のRMSがテストされる。特に、10秒の平均時間でカルマンフィルタの残余のRMSがテストされる。

0044

空港付近の地形高度のソースが利用可能である場合には、空港付近の初期高度エントリは、この情報のオフラインソフトウェア処理によって発生する。このような情報のソースは、発行されている等高線図または発行されている高度テーブルであってもよい。

0045

しかし、レーダ高度計のビーム幅のために、オフライン処理のみによって、建物および凹凸のある地形特徴の影響を予測することは困難である。したがって、実際の進入を行なっている間にレーダ高度計の測定値をとることによって、その処理を有効にすることもまた必要である。これは、DGPS等の精密な外的基準を用いることによってなされ、レーダ高度計の各測定時における真の位置および高度が判断されるだろう。

0046

実際の進入を行なっているときの測定値にオフラインソフトウェア処理によって作られるエントリを適用できることを証明するために、このようなフライトが必要とされる。このようなフライトはまた、空港でのFAAまたはICAO認証に必要とされるだろう。

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