Integridad y tolerancia a fallos en sistemas de aviónica

Abstract

[EN] The evolution of air navigation systems and the increasing complexity of avionics systems have led to a change in the definition of air navigation procedures and the requirements upon the aircraft and crew. The Performance-Based Navigation (PBN) concept specifies that the navigation process is no longer related to a specific sensor, but there is set of navigation specifications that impose performance requirements defined in terms of accuracy, integrity, continuity and functionality which are needed for the proposed operations in the context of a particular airspace concept. The purpose of this document is to analyze the impact of PBN on the design of autopilots. To this end, the capabilities of the autopilot testbed previously developed are enhanced modeling navigation sensors with error models so that the uncertainty associated to position estimation can be taken into account. The main goal is to develop an autopilot system compliant with navigation specifications defined in PBN. The results show that the navigation system error is the major component of the total system error, so it is essential to consider its influence on the design of autopilots. Nevertheless, the complete autopilot architecture, including the navigation module and the mission planner here presented, can meet the performance required by navigation specifications regarding en-route and terminal operations.

[ES] La evolución de los sistemas de navegación y la cantidad de equipos embarcados en las aeronaves modernas ha impuesto un cambio en la definición de los procedimientos de vuelo y de los requerimientos sobre la aeronave y la tripulación. En la navegación basada en prestaciones, el proceso de navegación deja de estar vinculado a un sensor específico para imponer unas especificaciones de precisión que la aeronave debe cumplir a través del equipo embarcado. Esto implica tanto la capacidad del sistema de navegación para estimar la posición del vehículo, como la capacidad del sistema de guiado y control para conducir la aeronave a lo largo de la ruta prevista. En este trabajo se plantea analizar la repercusión de la navegación basada en prestaciones sobre el diseño de autopilotos. Para ello, se pretende mejorar el banco de pruebas desarrollado en el grupo de investigación para tenga en cuenta los errores de navegación y los modos de fallo de los sensores. El objetivo consiste en obtener un prototipo de sistema de gestión de vuelo compatible con aplicaciones PBN. Los resultados obtenidos muestran que la incertidumbre asociada al sistema de navegación es la principal componente del error total del sistema, por lo que resulta fundamental considerar su influencia sobre el diseño de la aplicación. Pese a ello, las prestaciones logradas por el sistema de gestión de vuelo implementado funcionando en conjunto con el sistema de control del grupo de trabajo permiten satisfacer las especificaciones de navegación más exigentes.