Fly by data link: feasibility of a relative navigation solution for aviation relying on a future L-band data link

Abstract

Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações ; O presente trabalho estuda uma solução alternativa de navegação aeronáutica que contribua para a racionalização da infrastrutura terrestre de ajudas-rádio de navegação na Europa. O conceito designado de "Performance Based Navigation (PBN)" emerge actualmente ao nível da Organização Internacional de Aviação Civil, visando o aperfeiçoamento do sistema de gestão do tráfego aéreo ao nível da eficiência, segurançae capacidade. O conceito PBN promove a modernização da infrastrutura aeronáutica com base na utilização preferencial de sistemas de navegação por satélite, designadamente mediante o recurso a sinais disponibilizados pelas constelações "Global Navigation Satellite System (GNSS)". Face às vulnerabilidades dos sistemas GNSS a interferências RF, "jamming" deliberado ou fenómenos solares, foi decidido manter uma infrastrutura de recurso/"backup", para mitigar falhas GNSS, baseada numa redede rádio-ajudas terrestres "Distance Measuring Equipment (DME)". Visto que estes DMEs não facultam uma boa cobertura, especialmente a baixa altitude, e tratando-se de equipamentos próximos da obsolescência tecnológica e pouco eficientes em termos de espectro rádioeléctrico, a sua racionalização requer uma tecnologia alternativa. O presente trabalho explora o recurso a novas tecnologias aeronáuticas de comunicações dados ar-solo, designadamente o futuro "data link" OFDM/TDMA de banda L (LDACS), verificando a sua adequação para suportarem as funções de navegação descritas substituindo os DMEs. Pretende-se confirmar a viabilidade com base no conceito de Navegação Relativa (RELNAV) usado em contexto militar recorrendo a filtros Kalman. As características da tecnologia LDACS são descritas e são apresentados resultados de testes do seu desempenho em termos de medição de distâncias ("ranging"). Com base nas capacidades RELNAV militares são propostos melhoramentos baseadosem filtros Kalman, simulando para demonstrar que o LDACS ...