背景技術(shù)：
：美國全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星星座是一個(gè)在全球基礎(chǔ)上向用戶提供可靠的三維實(shí)時(shí)定位的巨大成功。其使用范圍是巨大的，涵蓋軍用、民用和商業(yè)應(yīng)用。其他國家正通過實(shí)施它們自己的衛(wèi)星星座來效仿GPS的成功。這些包括俄羅斯的GLONASS、中國的Beidou、歐洲的Galileo以及日本地區(qū)的QZSS和印度的IRNSS?？傮w地，這樣的衛(wèi)星系統(tǒng)被稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）。然而，幾個(gè)問題阻撓由于存在由GNSS提供的顯著改進(jìn)的性能和能力的技術(shù)機(jī)會(huì)的進(jìn)步。這些問題涉及（i）用于運(yùn)輸應(yīng)用的準(zhǔn)確性和完整性的快速獲取，（ii）GPS的軍用可用性，以及（iii）無線電頻譜擁擠。同時(shí)，存在針對在公共部門和私營部門二者中的投資回報(bào)的增加的壓力。關(guān)注還涉及GNSS對干擾和篡改（包括人為干擾、電子欺騙（spoofing）和位置證明）的敏感性。聯(lián)邦航空管理局（FAA）正引領(lǐng)國家的空中交通系統(tǒng)到被稱為NextGen的新倡議的轉(zhuǎn)變，從而強(qiáng)調(diào)基于衛(wèi)星的導(dǎo)航和廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）。歐洲和其他國家開始籌備類似的現(xiàn)代化。然而，盡管由GPS為航空和國家空域（NAS）帶來了增大容量的巨大益處，但是關(guān)于潛在脆弱性的若干問題仍存在，特別是干擾（有意的或無意的）的問題。盡管GPS的能力是顯著的，但是系統(tǒng)具有非常低的廣播功率。甚至在機(jī)場終端區(qū)附近GPS頻帶的1瓦特人為干擾機(jī)將引起嚴(yán)重?cái)_亂。還存在電子欺騙和竄改的問題。在該場景下，惡意方將嘗試引入誤導(dǎo)性的信號(hào)以使得控制器認(rèn)為飛行器在與它們實(shí)際所在不同的地方，可能會(huì)對人和/或財(cái)產(chǎn)造成損害。另一與篡改有關(guān)的關(guān)注是對NAS中無人空中系統(tǒng)（UAS）的越來越多的需求，特別是對商業(yè)UAS的需求。軍用UAS可以載送采用軍用加密的GPS廣播的接收器設(shè)備，借此來保護(hù)免受電子欺騙。商業(yè)UAS用戶沒有資格集成這樣的受控設(shè)備并且因此更易于受到電子欺騙的影響。在飛行器監(jiān)視中，飛行器也需要向第三方可靠地證明它們的位置。在這些情況下會(huì)出現(xiàn)附加的脆弱性。已打算通過逐步淘汰遺留二次監(jiān)視雷達(dá)（SSR）而利用ADS-B的大部分潛在節(jié)省成本幾十年來都沒有實(shí)體化，這歸因于對干擾的擔(dān)心。積累操作經(jīng)驗(yàn)和信心以收回遺留導(dǎo)航幫助可能會(huì)花費(fèi)很長的時(shí)間。同時(shí)，F(xiàn)AA正追求一種替換定位、導(dǎo)航和定時(shí)（APNT）程序，它將實(shí)施與GPS無關(guān)的定位的備用方式。不幸地是，與載送遺留SSR系統(tǒng)、新的基于GPS的ADS-B系統(tǒng)、加上新的備用APNT系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的成本可能變得巨大。導(dǎo)航和監(jiān)視基礎(chǔ)設(shè)施的成本是巨大的，通常由空中導(dǎo)航服務(wù)供應(yīng)商（ANSP）來負(fù)擔(dān)，在美國的情況下為FAA。飛行器機(jī)載的航空電子設(shè)備的成本也是巨大的，由飛行器所有者或用戶來支付。新能力的插入成本必須按它們的利益來調(diào)整或者將沒有動(dòng)力在空中交通管理現(xiàn)代化中前進(jìn)。在改造的情況下，這點(diǎn)尤為如此。假如在相同的初始航空電子設(shè)備套裝的情況下服務(wù)典型的飛行器操作壽命是30年，則創(chuàng)新的時(shí)間常數(shù)可以是漫長的。所需要的是對GPS和GNSS的新的保護(hù)，從而增加對無意干擾、人為干擾和電子欺騙的彈性。還需要的是一種快速定位干擾發(fā)射機(jī)且禁用該干擾發(fā)射機(jī)的方法。當(dāng)干擾發(fā)生時(shí)飛行器需要進(jìn)行保護(hù)以免受干擾影響，并且地面能力需要能夠以及時(shí)的方式作出響應(yīng)以使任何中斷的持續(xù)時(shí)間最小化。此外，新保護(hù)的插入理論上需要要求對飛行器航空電子設(shè)備的最小改變。這樣的新保護(hù)應(yīng)該需要換掉極少（如果有的話）航空電子設(shè)備硬件。完整性是一種輸出無危險(xiǎn)信息的定位系統(tǒng)的知識(shí)。對航空還有益的是將新的準(zhǔn)確性和完整性能力應(yīng)用于更好保護(hù)、更彈性的GPS以便使用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)更低的著陸最小值。FAA廣域增強(qiáng)（WAAS）系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成最終使得飛行器能夠著陸到低至200ft決定高度的能見度。改進(jìn)的GNSS準(zhǔn)確性、完整性和干擾彈性可以使得GNSS能夠被用于自動(dòng)著陸和零能見度的狀況。最后結(jié)果將是在全球范圍更多機(jī)場在較惡劣天氣情況下更安全地準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)，所有都為了較低成本。智能汽車運(yùn)輸也可受益于改進(jìn)的GNSS功能，尤其當(dāng)與車輛到車輛（V2V）數(shù)據(jù)鏈路集成以交換精確位置信息時(shí)。在事故避免和車道地方（where-in-lane）無人駕駛汽車應(yīng)用中，傳感器需要提供可信任的、厘米級(jí)位置信息。位置傳感器（包括攝像機(jī)、慣性測量單元（IMU）、RADAR和LIDAR）基于各種各樣的物理原理。每個(gè)傳感器在操作環(huán)境方面具有其自己的優(yōu)勢和劣勢。實(shí)際系統(tǒng)集成必須意識(shí)到成本并且還應(yīng)該采用多種多樣的傳感器來實(shí)現(xiàn)總體魯棒解決方案。攝像機(jī)是低成本的但是易受阻擋、基于計(jì)算機(jī)的場景解釋中的誤差以及在低能見度狀況下（諸如霧、雨和雪）降級(jí)的影響。RADAR也是低成本的并且在所有天氣狀況中操作，但是不提供完整的情境感知。RADAR要求視線在其使用方向上并且可能被其他車輛或障礙物阻擋。IMU（尤其是微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS））可以被制造成低成本的并且提供極好的短期精度。然而，IMU易受漂移影響并且必須由獨(dú)立定位源來連續(xù)校準(zhǔn)。LIDAR提供全面的情境感知，但暫時(shí)仍是昂貴的。此外，LIDAR易受在差能見度狀況下降級(jí)的影響。最后，上面的定位傳感器一般不會(huì)擁有用于得到完整性的固有手段。所需要的是用于融合多種多樣的傳感器類型的可靠裝置以及在富有挑戰(zhàn)的環(huán)境狀況（包括差的能見度和射頻干擾）下利用在幾十秒內(nèi)從冷啟動(dòng)收斂于操作狀態(tài)的內(nèi)置生命安全類完整性將GNSS可靠地改進(jìn)到厘米級(jí)的裝置。所有候選汽車傳感器之中，僅GNSS能夠提供絕對位置準(zhǔn)確性，即關(guān)于固地坐標(biāo)系的。包括準(zhǔn)確性和完整性二者的這樣的魯棒定位能力還將有益于實(shí)時(shí)地圖維護(hù)和IMU校準(zhǔn)。軍用也關(guān)心GPS現(xiàn)代化。然而，軍用通常不會(huì)對大多數(shù)任務(wù)有準(zhǔn)確性或完整性要求。然而，軍用確實(shí)需要在阻擋的狀況（包括城市峽谷和多山的狀況）下的增加的可用性。所需要的是增加對用戶可訪問的軍用基于空間的定位、導(dǎo)航和定時(shí)（PNT）測距源的數(shù)目的成本有效的方法。在嘗試增加GPS信號(hào)功率中軍用還面臨顯著增加的成本。預(yù)期在中地球軌道（MEO）中使用的大直徑可部署天線對制造和昂貴是有挑戰(zhàn)性的。所需要的是一種增大花費(fèi)較少的軍用基于空間的PNT的功率的方法。目前農(nóng)業(yè)、勘測和離岸應(yīng)用將輔助網(wǎng)絡(luò)（諸如OmniSTAR、StarFire和Veripos）用于GPS以用于全球亞分米精確導(dǎo)航。然而，這些系統(tǒng)并未被設(shè)計(jì)成提供完整性來抑制不良位置修復(fù)。它們還會(huì)花費(fèi)長達(dá)45分鐘來從冷啟動(dòng)收斂。離岸用戶還需要彈性覆蓋，尤其對于比如動(dòng)態(tài)平臺(tái)定位的關(guān)鍵服務(wù)。所需要的是一種加速啟動(dòng)時(shí)間、擴(kuò)展到真正全球覆蓋以及提供新彈性途徑的方法。GPS現(xiàn)代化已經(jīng)導(dǎo)致引入第三民用頻率。第三民用頻率的擁護(hù)者認(rèn)為它將允許跨長基線的快速循環(huán)模糊度解析以及電離層估計(jì)[參考文獻(xiàn)1]。不幸地是，這樣的方法引入各種問題，包括在存在故障或罕見正常狀況的情況下不會(huì)完全降級(jí)的導(dǎo)航。此外，在完全GPS星座操作之前引入新頻率計(jì)劃要花費(fèi)若干年。三個(gè)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明[參考文獻(xiàn)2一直到4]采用近地軌道（LEO）衛(wèi)星的星座（包括銥系統(tǒng)和全球星系統(tǒng)）來提供增大的準(zhǔn)確性性能。這些發(fā)明使現(xiàn)有技術(shù)前進(jìn)，但是在實(shí)際實(shí)施時(shí)在嘗試中存在實(shí)踐障礙。在近二十年里，因?yàn)樗玫纳暾埍惶峤?，所以申請人不知道任何操作或?guī)劃的實(shí)施例。與承包商Boeing、Iridium、RockwellCollins和CoherentNavigation一起工作的美國海軍已開發(fā)了一種系統(tǒng)[參考文獻(xiàn)5和6]，其采用銥系統(tǒng)作為改進(jìn)用于軍用目的的GPS反人為干擾的一種手段。該系統(tǒng)使用來自銥系統(tǒng)星座和相干檢測的幫助來改進(jìn)可應(yīng)用于普通GPS接收器的反人為干擾。雖然針對抗干擾的這樣的方法可能對某些特定應(yīng)用有益，但是在更廣闊的背景中它需要專用的新用戶設(shè)備部件來以與現(xiàn)有GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)一致的功率級(jí)在新的頻帶操作。所需要的是將抗干擾帶入到高準(zhǔn)確性和完整性、成本敏感的GNSS應(yīng)用中的甚至更實(shí)際的方式。FAAWAAS提供用于精確逼近和著陸（最終被設(shè)計(jì)成下至200英尺決定高度）的幾米的準(zhǔn)確性以及生命安全完整性。然而，在干擾的情況下其設(shè)計(jì)不會(huì)順利。例如，甚至小量的人為干擾就可以切斷支撐WAAS的數(shù)據(jù)消息。這意味著警報(bào)和差分校正是不可用的。此外，GNSS測距測量結(jié)果在干擾期間也被降低或丟失。所需要的是以一種具有最小的硬件改變的實(shí)際方式改進(jìn)針對民用和商業(yè)運(yùn)輸用戶的干擾的改進(jìn)的彈性。頻譜是PNT中的新出現(xiàn)的問題。最近努力已經(jīng)尋求在鄰近GPS的頻帶中建立寬帶網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)以千萬計(jì)的GPS接收器的安裝基座中的前端射頻濾波器假定在該鄰近頻帶中的功率級(jí)被理解為明顯小于新提出的計(jì)劃。當(dāng)前趨勢是朝向化解應(yīng)用沖突所必需的增加的頻譜管理演進(jìn)。尤其對于生命安全應(yīng)用（諸如航空和汽車），所需要的是對于基于空間的PNT架構(gòu)的及時(shí)技術(shù)方法，其關(guān)于頻譜高效并且能夠安全地共存而沒有在相鄰頻帶中運(yùn)行的寬帶應(yīng)用的情況下的降級(jí)。從軍用角度來看，還沒有為將點(diǎn)波束添加到衛(wèi)星的對GPS的所要求的擴(kuò)展提供經(jīng)費(fèi)。此外，由于遮蔽在將GPS衛(wèi)星的數(shù)目從當(dāng)前要求的24個(gè)增加到30個(gè)以改進(jìn)可用性中存在增長的DoD的興趣。所需要的是新的軍用性能，包括在近期內(nèi)可負(fù)擔(dān)地實(shí)施的高遮蔽角可見性和連續(xù)區(qū)域性高功率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供具有成本有效的針對干擾和篡改的保護(hù)的改進(jìn)的、世界范圍的GNSS性能。GNSS頻帶中的廣播通常僅基于軟件改變而與現(xiàn)有用戶設(shè)備兼容。數(shù)據(jù)和精確測距信號(hào)的早期應(yīng)用是下一代運(yùn)輸機(jī)動(dòng)性，包括航空導(dǎo)航和監(jiān)視以及汽車事故避免和車道地方定位。對于汽車來說，要求包括1m警報(bào)限制的厘米級(jí)準(zhǔn)確性、生命安全完整性和每次暴露的危險(xiǎn)誤導(dǎo)信息的消失概率，以及幾十秒的冷啟動(dòng)獲取時(shí)間。為了適當(dāng)?shù)匾肫囎詣?dòng)駕駛儀時(shí)代，指導(dǎo)必須是無可挑剔地可靠和普遍存在的。高完整性能力還應(yīng)用于軍事應(yīng)用，包括有人駕駛飛行器和無人駕駛飛行器的航母著陸以及編隊(duì)飛行。對于軍事應(yīng)用來說，還提供較高遮蔽角和較高功率的附加GNSS可用性。并且對于重機(jī)控制（包括農(nóng)業(yè)、勘測、開采和離岸應(yīng)用），提供快速的準(zhǔn)確性收斂。該解決方案基于載波相位和相干檢測，由此提供高精度。這樣的相干檢測被用作準(zhǔn)確性、完整性和抗干擾的基礎(chǔ)。本發(fā)明使用LEO星座來一直全球地向用戶提供快速角運(yùn)動(dòng)和有利的幾何結(jié)構(gòu)。快速角運(yùn)動(dòng)幫助將精度轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)生命安全級(jí)完整性以及快速冷啟動(dòng)收斂。在大多數(shù)情況下通過接收器自主完整性監(jiān)測（RAIM）來提供完整性。這里描述的載波相位精度、快速角運(yùn)動(dòng)和實(shí)際系統(tǒng)架構(gòu)的組合將RAIM帶入新的性能等級(jí)。根據(jù)交通部門（DOT）ITS網(wǎng)站上報(bào)告的統(tǒng)計(jì)，通過實(shí)現(xiàn)增加的事故預(yù)防和無人駕駛汽車，改進(jìn)的運(yùn)輸系統(tǒng)每年可以潛在地挽救數(shù)千人的生命以及幾十億加侖汽油。本發(fā)明以低成本提供其導(dǎo)航準(zhǔn)確性和完整性性能。因?yàn)楸景l(fā)明僅要求窄帶載波相位，所以對于定時(shí)和測距而言明確地不再需要碼擴(kuò)頻。因此，對于GNSS僅需要最小的頻譜帶寬——理論上小于100kHz。民用GNSS可以與高功率寬帶共存，由此使得有價(jià)值的頻譜更加可訪問。本發(fā)明還將公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）和聯(lián)網(wǎng)原則應(yīng)用于LEO衛(wèi)星以使得它們能夠與任何定義的GNSS碼一起安全地使用。類似的技術(shù)可以被用于民用目的以向GPS提供民用認(rèn)證疊加。本發(fā)明引入信號(hào)中的水印和特殊數(shù)據(jù)，其可利用RAIM完整性解決方案而被獨(dú)立地驗(yàn)證和交叉校驗(yàn)。這樣的疊加可以提供利用用于現(xiàn)有航空接收器和新UAS接收器的嚴(yán)格閾值的全面檢查以便在僅僅幾年內(nèi)操作。不要求對GPS星座的改變。還通過提供用于在時(shí)間和空間上配準(zhǔn)的寬帶采樣的平臺(tái)，本發(fā)明還提供用于對雜散發(fā)射機(jī)進(jìn)行地理定位的裝置。因此，覆蓋任何場景。用戶設(shè)備工作來實(shí)時(shí)戰(zhàn)勝干擾和電子欺騙以使得操作可以繼續(xù)。同時(shí)，本發(fā)明及時(shí)提供引導(dǎo)到干擾源的信息，由此使拆卸（takedown）時(shí)間加速并返回到正常操作。軍用和民用應(yīng)用二者都是切實(shí)可行的。本發(fā)明操作于任意波形?？焖俳沁\(yùn)動(dòng)甚至與窄帶發(fā)射機(jī)一起工作，所述窄帶發(fā)射機(jī)的周期模糊度以其他方式引入周期模糊度。附圖說明圖1示出整個(gè)系統(tǒng)的操作概念（CONOPS）。圖2示出SurePointTM衛(wèi)星有效載荷架構(gòu)。圖3示出用于衛(wèi)星有效載荷的發(fā)射/接收模塊。圖4示出有效載荷基帶功能架構(gòu)。圖5示出獨(dú)立衛(wèi)星的物理配置。圖6示出衛(wèi)星參考設(shè)計(jì)演進(jìn)。圖7示出物理LEO廣播幾何結(jié)構(gòu)。圖8示出由基線星座提供的全球覆蓋。圖9示出集成的GNSS-LEO幾何結(jié)構(gòu)。圖10示出星座中碼重用的示例。圖11示出星座單發(fā)射配置。圖12描繪被設(shè)計(jì)成排除重新接觸的多個(gè)衛(wèi)星的按序部署。圖13示出由用于單發(fā)射插入的軌道平面定相的部署。圖14圖示服務(wù)數(shù)據(jù)處理功能。圖15示出用戶設(shè)備硬件。圖16示出接收器導(dǎo)航處理架構(gòu)。圖17示出為用戶近似完整性的可用性的示例。圖18示出利用完整性提供安全標(biāo)度的傳感器融合功能。圖19示出利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的抗干擾的改進(jìn)。圖20示出鄰近GPS的寬帶頻譜。圖21示出各系統(tǒng)的民用運(yùn)輸系統(tǒng)。圖22示出系統(tǒng)與單頻衛(wèi)星和探測車的集成。圖23示出沿著特定衛(wèi)星的路線投射的所估計(jì)的局部電離層和對流層的投射的一個(gè)示例。圖24示出在無干擾分析的背景下的信號(hào)設(shè)計(jì)。圖25示出對GNSS的民用信號(hào)認(rèn)證疊加。圖26示出用于證明用戶位置的操作的概念。圖27a、b和c示出用于證明位置的支持部件。圖28示出如何將未校準(zhǔn)的時(shí)鐘應(yīng)用于精確定位。圖29示出使用街道級(jí)偽衛(wèi)星的對城市操作的擴(kuò)展。圖30示出使用高架偽衛(wèi)星的對城市操作的擴(kuò)展。圖31示出軍事應(yīng)用到抗干擾和高仰角操作的物理配置。圖32示出用于軍事抗干擾的操作的概念。圖33示出功率放大器以及其相關(guān)聯(lián)的熱管理。圖34示出集成的航空器功率和熱子系統(tǒng)的側(cè)視圖。圖35示出高功率航空器概念設(shè)計(jì)。圖36示出用于快速獲取準(zhǔn)確性和完整性的操作的概念。圖37示出操作的發(fā)射機(jī)地理定位概念。圖38示出發(fā)射機(jī)地理定位幾何結(jié)構(gòu)。圖39示出K頻帶水汽吸收線。圖40示出交叉鏈路掩蔽幾何結(jié)構(gòu)。圖41示出網(wǎng)絡(luò)的物理表示的時(shí)間演進(jìn)。圖42示出在最初時(shí)期（epoch）的網(wǎng)絡(luò)的物理表示。圖43示出在隨后時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)的物理表示。圖44示出單個(gè)衛(wèi)星的操作時(shí)間線。圖45示出區(qū)域性分布式孔徑配置。圖46示出全球分布式孔徑配置。圖47示出來自分布式孔徑的高分辨率天線圖案的一個(gè)示例。圖48示出分布式孔徑衛(wèi)星元件。圖49示出用于航空器動(dòng)量管理的模式。圖50示出從太陽能壓力導(dǎo)出的航空器轉(zhuǎn)換模式。圖51示出分布式孔徑的部署配置。圖52示出高級(jí)有效載荷的半導(dǎo)體模塊定義。圖53示出航空器級(jí)數(shù)字路由和波束形成。圖54示出集中式的波束形成配置。圖55示出中心（hub）航空器數(shù)字路由和波束形成。圖56示出分布式波束形成配置。圖57示出星座交易空間。圖58示出使用分布式孔徑的高級(jí)電子欺騙場景。具體實(shí)施方式本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供高性能全球可擴(kuò)展的PNT（甚至在干擾、人為干擾、電子欺騙和其他篡改的情況下）又朝向低成本推動(dòng)二者，同時(shí)特別在以其他方式禁止升級(jí)安裝的基座時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有用戶設(shè)備的使用。傳統(tǒng)上，對較高功率干擾的響應(yīng)是較高功率信號(hào)。快速角運(yùn)動(dòng)和載波相位的相干精度為改進(jìn)的性能提高的根本物理基礎(chǔ)。本發(fā)明的目標(biāo)是應(yīng)用新的信息、網(wǎng)絡(luò)、全球敏捷性和高級(jí)信號(hào)處理來完成可負(fù)擔(dān)的可用性、保證和彈性方面的改進(jìn)。全球性架構(gòu)如圖1中描繪的操作的總體系統(tǒng)概念是對故障、干擾和攻擊魯棒的分布式的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)衛(wèi)星采用單串冗余。通過增強(qiáng)GNSS衛(wèi)星，該架構(gòu)添加了多個(gè)低成本衛(wèi)星和偽衛(wèi)星定時(shí)和測距源、交叉鏈路、饋送鏈路和地面處理中心。在圖1中，GNSS衛(wèi)星正常地廣播。典型地，電離層是誤差和潛在危險(xiǎn)地誤導(dǎo)導(dǎo)航信息的主要誤差分量。優(yōu)選實(shí)施例采用雙頻帶的雙頻帶來消除或減少電離層誤差并使所需的地面站數(shù)目最小化。此外，現(xiàn)有的GNSS頻帶被采用。該架構(gòu)利用具有很小硬件修改或沒有硬件修改的現(xiàn)有的和規(guī)劃的用戶設(shè)備以及對于生命安全頻譜的現(xiàn)有ITU保護(hù)。使用世界各地的地面站網(wǎng)絡(luò)來校準(zhǔn)它們的定時(shí)和測距信號(hào)廣播。這些原始測量結(jié)果被傳達(dá)給一個(gè)或多個(gè)操作中心。SurePointTM納米衛(wèi)星的星座為世界各地的用戶和監(jiān)測器網(wǎng)絡(luò)廣播定時(shí)和測距廣播。SurePointTM衛(wèi)星經(jīng)由天頂安裝的天線接收GNSS信號(hào)并且經(jīng)由有效載荷數(shù)據(jù)回程將測量結(jié)果傳達(dá)給操作中心。通過該同一回程和連接到操作中心的地球終端（ET）來傳達(dá)TT&C以及其他有效載荷數(shù)據(jù)和命令。交叉鏈路提供在獨(dú)立于GNSS的在彼此視場中的任何給定的SurePointTM衛(wèi)星對之間的雙向定時(shí)和測距測量結(jié)果。操作中心估計(jì)GNSS和LEO衛(wèi)星軌道、時(shí)鐘、GNSS數(shù)據(jù)以用于擦除目的，并且監(jiān)測地面和空間段的完整性。使用PNTLEO數(shù)據(jù)廣播經(jīng)由作為主要方式的有效載荷數(shù)據(jù)回程與經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)陸地廣播路徑（包括商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)）的備用方式將操作中心信息中繼到用戶。自由運(yùn)行的偽衛(wèi)星提供附加的替代覆蓋，尤其在城市區(qū)域中?？臻g中的信號(hào)提供用于魯棒的高性能用戶定位（包括RAIM完整性）的總體方式。該系統(tǒng)架構(gòu)允許用戶設(shè)備在存在干擾或電子欺騙的情況下繼續(xù)操作。準(zhǔn)確的軌道確定是一種不間斷的連續(xù)過程。預(yù)測總是可用的。觀測值和數(shù)據(jù)源于以下無電離層的代碼和載波觀測值來源中的一個(gè)或多個(gè)：GNSS的天頂天線測量結(jié)果、來自天底任務(wù)天線的地面站測量結(jié)果、SurePointTM衛(wèi)星對之間的雙向交叉鏈路、以及經(jīng)由地球終端接收和發(fā)射的數(shù)據(jù)回程。如果GNSS在全世界不可用，則交叉鏈路和下行鏈路提供足夠的觀測能力來預(yù)測軌道。在優(yōu)選實(shí)施例中，該系統(tǒng)還能夠預(yù)測跨過各操作區(qū)域的軌道，其中干擾或其他不可用性會(huì)暫時(shí)抑制新鮮的軌道確定觀測值的到達(dá)。來自上文針對軌道確定列出的同一組觀測值的實(shí)時(shí)更新還可應(yīng)用于實(shí)時(shí)校準(zhǔn)航空器時(shí)鐘。然而，不像對于軌道確定那樣，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是能夠在（i）衛(wèi)星上沒有原子鐘的情況下以及（ii）根本沒有實(shí)時(shí)校準(zhǔn)的情況下操作。如果干擾或其他不可用性降低下行鏈路和/或數(shù)據(jù)鏈路的任何組合或者以其他方式隔離SurePointTM衛(wèi)星，則衛(wèi)星上的發(fā)射器將繼續(xù)運(yùn)行并在高達(dá)干擾對信號(hào)截?cái)嚅撝档那闆r下為用戶提供定時(shí)和測距。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是僅采用稀疏全球地面站網(wǎng)絡(luò)覆蓋而不是要求用戶附近地面站的密集網(wǎng)格。每個(gè)地面站通過可靠的陸地?cái)?shù)據(jù)鏈路向服務(wù)數(shù)據(jù)處理器發(fā)送偽距離碼和載波觀測值。在優(yōu)選實(shí)施例中，一些地面站具有來自美國海軍天文臺(tái)（USNO）主時(shí)鐘的直接硬線饋送以便維護(hù)對通用協(xié)調(diào)時(shí)間（USNO）的參考，甚至在GPS丟失的情況下。在優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)服務(wù)數(shù)據(jù)處理器被分布在網(wǎng)絡(luò)上以便在故障情況下提供冗余。原則上，服務(wù)數(shù)據(jù)處理器還可以位于空間中，可能共同位于SurePointTM定時(shí)和測距衛(wèi)星上。該網(wǎng)絡(luò)還需要為某些波形（例如為GPSC/A碼）生成擦除數(shù)據(jù)位。使該波形與通過無線廣播遞送的傳入擦除位混合會(huì)產(chǎn)生用于持續(xù)集成的純載波。對于載送較少數(shù)據(jù)的先導(dǎo)分量的現(xiàn)代化信號(hào)而簡化載波重構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，將數(shù)據(jù)位的實(shí)時(shí)流的組合與利用GPS數(shù)據(jù)流中的已知重復(fù)特性的預(yù)測性實(shí)施方式相組合。衛(wèi)星和星座設(shè)計(jì)。圖2示出SurePointTM衛(wèi)星有效載荷架構(gòu)。諸如ARM的中央處理器協(xié)調(diào)機(jī)載功能。在FPGA（諸如Xilinx4SX55）中發(fā)生信號(hào)處理。所有信號(hào)都與主振蕩器同步。廣播經(jīng)由四相移相鍵控（QPSK）調(diào)制器發(fā)生。功率被控制以便效仿與可比較的GNSS信號(hào)定義指定的相同的陸地接收功率。對于任何給定GNSS頻帶，天底射頻廣播級(jí)通常是大約1瓦特。在優(yōu)選實(shí)施例中，GNSS信號(hào)覆蓋至少GPS頻帶（L1、L2和L5）以及伽利略頻帶（E1和E5）。還可支持來自任何GNSS的附加信號(hào)。一組嵌套的等通量四臂螺旋式天線被用于天底有效載荷天線，其被用于廣播和發(fā)射機(jī)定位二者。A/D轉(zhuǎn)換器將上行鏈路信號(hào)耦合到數(shù)字處理器。GPS接收器是與主振蕩器同步的硬件和軟件。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航有效載荷廣播可以由地球的區(qū)域來調(diào)度，由此在衛(wèi)星上節(jié)省相當(dāng)多的功率。例如，SurePointTM衛(wèi)星可以在美國及其海岸線上廣播類似GPS的民用或商業(yè)信號(hào)，在歐洲及其海岸線廣播Galileo，并且在沖突地區(qū)廣播美國軍用信號(hào)。饋送鏈路回程和交叉鏈路在K頻帶操作。在中央處理器中實(shí)施軟件路由器來支持饋送鏈路、交叉鏈路和有效載荷下行鏈路。在圖3中示出用于衛(wèi)星有效載荷的發(fā)射/接收模塊。相位和功率控制規(guī)定使得有效載荷、饋送鏈路和交叉鏈路天線能夠被配置為成形光束相控陣，如果必要的話。圖4中的有效載荷基帶功能架構(gòu)示出FPGA中信號(hào)處理的實(shí)施。有效載荷主時(shí)鐘將航空器的數(shù)字時(shí)間保持為最近參考時(shí)鐘邊沿。基于每個(gè)第二硬件輸出的GPS接收器脈沖，有效載荷時(shí)鐘還可以與GPS接收器時(shí)鐘對準(zhǔn)。發(fā)射處理功能采用偽隨機(jī)噪聲碼生成器和數(shù)據(jù)緩沖器來為有效載荷下行鏈路、饋送鏈路和交叉鏈路構(gòu)造定時(shí)、測距和數(shù)據(jù)廣播信號(hào)。接收跟蹤和解調(diào)功能將傳入的饋送鏈路和交叉鏈路信號(hào)轉(zhuǎn)換成所接收到的數(shù)據(jù)流以及定時(shí)和測距碼以及載波相位觀測值。中央處理器操縱相關(guān)器通道數(shù)控振蕩器關(guān)閉跟蹤環(huán)路。對于發(fā)射機(jī)定位應(yīng)用，接收采樣功能執(zhí)行預(yù)處理（諸如開凹槽（notching））和壓縮（包括頻帶限制）。圖5示出獨(dú)立衛(wèi)星的物理配置。該原型具有小于10kg的估計(jì)的質(zhì)量，因此適合納米衛(wèi)星的定義。為了使用戶接收到的信號(hào)功率與GPS的信號(hào)功率一致，對于每個(gè)廣播信號(hào)，SurePointTM衛(wèi)星的小的覆蓋區(qū)（footprint）僅要求大約1射頻瓦特。所示的總線是測量10x10x50cm的5U形狀因子。示出半球天頂天線連同天底等通量任務(wù)天線。衛(wèi)星的垂直形狀因子與被動(dòng)重力梯度姿態(tài)穩(wěn)定一致作為備用，其中主動(dòng)3軸控制被用作首要的。電推進(jìn)推力器被示為以沿軌道方向發(fā)射以用于軌道插入和位置保持。圖6中示出衛(wèi)星參考設(shè)計(jì)演進(jìn)。在左上方的緊湊的四臂螺旋產(chǎn)生簡單窄的覆蓋區(qū)。根據(jù)相位調(diào)整，在左下方示出的陣列使用多個(gè)緊湊天線來逼近等通量模式或以其他方式形成不同波束。在右上方，四臂螺旋形成寬覆蓋區(qū)等通量模式。該天線還可以被嵌套在不同頻帶中。通過采用1.5匝和10的長度直徑比，該天線可以在6dB的頻帶內(nèi)提供均勻LEO等通量，其軸率跨下至5度的所有仰角比2dB好得多，因此滿足FAAWAAS接收信號(hào)功率要求[參考文件7]。在右下方，貼片天線陣列形成適合于軍用高功率和高仰角使用的定向波束。將定制的MMIC用于T/R模塊、上/下變頻器、ADC和DAC會(huì)顯著減小每個(gè)衛(wèi)星的尺寸和成本。圖7示出物理LEO廣播幾何結(jié)構(gòu)。按照比例來示出軌道，其中衛(wèi)星尺寸被放大。品紅軌道描繪基線部署的示例，名義上提供同時(shí)看得見的至少兩個(gè)SurePointTM衛(wèi)星。青色軌道描繪擴(kuò)展的極點(diǎn)到極點(diǎn)覆蓋，從而提供同時(shí)看得見的至少三個(gè)SurePointTM衛(wèi)星以用于在發(fā)生偶然故障位的情況下的附加余量。圖8示出由基線星座提供的全球覆蓋。品紅色軌道是具有8個(gè)平面的Walker配置。還示出包括三個(gè)SurePointTM衛(wèi)星的位置固定。圖9示出集成的GNSS-LEO幾何結(jié)構(gòu)。圖10示出星座中的碼重用的示例。這樣的重用對于GPSC/A碼尤其必要，該GPSC/A碼不僅具有高互相關(guān)性還具有可用于覆蓋星座中發(fā)射器總數(shù)的有限數(shù)目的限定分配。高效使用必須由新的PNT星座來完成。對于隨著時(shí)間推移的所有可能的星座幾何結(jié)構(gòu)，沒有PRN可以占用與其自己鄰近的軌道位置。該圖示出對于具有8個(gè)軌道平面的Walker配置（提供在大多數(shù)緯度的用戶看得見的至少兩個(gè)衛(wèi)星）如何才能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一個(gè)示例。在這種情況下，可以使Walker配置在所有時(shí)間調(diào)整都僅需要16個(gè)唯一PRN碼。在疊加或鄰近的覆蓋區(qū)中不使用PRN碼，并且當(dāng)PRN碼被重用時(shí)存在空間最大分離。插入、維護(hù)和冗余在MEO中，衛(wèi)星軌道平面改變是不切實(shí)際的。原則上，LEO衛(wèi)星可以以給定傾斜度發(fā)射到任何赤經(jīng)中，然后使用交點(diǎn)退行（nodalregression）進(jìn)動(dòng)（precess）到任何其他平面。如果使進(jìn)動(dòng)成為插入序列的一部分，則在發(fā)射時(shí)改變平面是尤其便宜的。為了規(guī)模經(jīng)濟(jì)，大量較小衛(wèi)星可以共享同一運(yùn)載火箭（launchvehicle）。隨后，每個(gè)衛(wèi)星可以單獨(dú)地基于允許每一個(gè)漂移多久而以任何平面和軌位（slot）為目標(biāo)。對于存儲(chǔ)軌道中的備用件來說快速漂移可以是不明確的。一旦衛(wèi)星在操作軌道中，該衛(wèi)星到另一平面的進(jìn)一步漂移仍是一個(gè)選項(xiàng)，在推進(jìn)劑使用和時(shí)間之間進(jìn)行交易來解決故障。從一個(gè)軌位到下一個(gè)的這種容易進(jìn)入實(shí)現(xiàn)單串節(jié)約策略。LEO衛(wèi)星提供在幾天內(nèi)阻止實(shí)際上任何衛(wèi)星故障的能力。同時(shí)，用戶幾乎沒有注意到斷電，至少因?yàn)樗ㄟ^得太快并且至多因?yàn)槟切┒蘈EO通過的預(yù)測性使得用戶能夠圍繞其可用性來規(guī)劃?；谄频牟迦腴_創(chuàng)了各種各樣的運(yùn)載火箭選項(xiàng)。圖11和12示出如何將衛(wèi)星成組地發(fā)射，以及可能地一次整個(gè)星座，以便降低成本和控制運(yùn)載火箭機(jī)會(huì)可用性。單中揚(yáng)程增壓運(yùn)載火箭產(chǎn)生質(zhì)量和體積余量。多個(gè)衛(wèi)星的順序部署阻止再接觸。優(yōu)選實(shí)施例采用用于全生命周期（包括插入、定位、重新配置和離軌）的電力推進(jìn)。一旦運(yùn)載火箭插入已發(fā)生，就存在以低推力配置軌道并且因此利用高效率的時(shí)間。電噴射推力器具有高比沖，要求最小尺寸、重量和功耗（SWaP），在通常小衛(wèi)星上發(fā)現(xiàn)的低DC輸入電壓操作，以易于處理的液體形式提供壓縮推進(jìn)劑，并且提供精確操控分辨率以使對導(dǎo)航任務(wù)功能的破壞最小化。圖13示出單發(fā)射部署序列。觀看框是在幾個(gè)月內(nèi)的時(shí)間推移，其中觀看者的赤經(jīng)隨著操作星座的參考上升節(jié)點(diǎn)的赤經(jīng)行進(jìn)。為了觀看得清楚，還關(guān)于星座的參考上升節(jié)點(diǎn)來固定地球旋轉(zhuǎn)角（觀看當(dāng)日時(shí)間）。以青色示出的插入軌道關(guān)于操作星座以恒定交點(diǎn)進(jìn)動(dòng)率漂移。機(jī)載推力器逐個(gè)平面地點(diǎn)火以將各組衛(wèi)星提升到操作高度和定相。在該框架中，操作平面看起來是穩(wěn)定的。當(dāng)插入軌道完成其進(jìn)動(dòng)時(shí)，最終組衛(wèi)星的軌道被提升，并且該部署完成。以類似的方式，多次發(fā)射可以插入單個(gè)平面或少量鄰近平面的組。載波相位定時(shí)和測距框架下面的處理解決衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘估計(jì)以及用戶位置和時(shí)鐘估計(jì)。圖14圖示服務(wù)數(shù)據(jù)處理功能。系統(tǒng)觀測值被路由到軌道估計(jì)器、時(shí)鐘估計(jì)器和完整性監(jiān)測器。軌道估計(jì)器被設(shè)計(jì)成提供具有有效連續(xù)預(yù)測前瞻的亞分米級(jí)解（solution）。時(shí)鐘估計(jì)器根據(jù)充足系統(tǒng)觀測值的可用性來操作，所述系統(tǒng)觀測值中的一些或所有可能由于干擾而不可用，并且使得預(yù)測達(dá)到完整狀態(tài)估計(jì)不可能的程度。服務(wù)數(shù)據(jù)聚合器對該解連同系統(tǒng)內(nèi)務(wù)數(shù)據(jù)和GNSS數(shù)據(jù)位擦除信息一起封裝并且經(jīng)由可用數(shù)據(jù)鏈路路徑（包括直接衛(wèi)星廣播和陸地?cái)?shù)據(jù)鏈路）將其路由到用戶。完整性監(jiān)測器不斷地解析原始觀測值和解并且標(biāo)示差異。警報(bào)也被路由到用戶。經(jīng)由回程來路由軌道解以支持地面和空間段內(nèi)務(wù)管理功能。還示出發(fā)射機(jī)定位功能。由天底任務(wù)天線得到的樣本在時(shí)間和空間上被配準(zhǔn)，并且然后被路由到基于互相關(guān)的TDOA/FDOA發(fā)射機(jī)定位處理塊。全面全球估計(jì)器對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行操作以達(dá)到探測車采用的程度。電離層和對流層估計(jì)被路由給用戶。全面解（包括路線高度和映射更新）被離線地累積?？蓱?yīng)用于衛(wèi)星和用戶二者的旋轉(zhuǎn)固地參考系中的導(dǎo)航方程是：其中，c是光速，是第i個(gè)發(fā)射器信號(hào)被第j個(gè)接收器接收到的時(shí)間，t是信號(hào)被發(fā)射器廣播的時(shí)間，是第j個(gè)接收器位置，是地球旋轉(zhuǎn)向量，并且是第i個(gè)發(fā)射器的位置，所有都是在固地參考系中給出的。忽略高階項(xiàng)，。如在本領(lǐng)域中熟悉的那樣，如下通過真空介質(zhì)光速距離和發(fā)射器與接收器時(shí)鐘偏移之和來給出從發(fā)射器到接收器的偽距：其中，是發(fā)射器時(shí)鐘偏置并且是接收器時(shí)鐘偏置。在實(shí)際實(shí)施中，可以如下包括測量誤差：在這里，是電離層誤差，是對流層誤差，是可應(yīng)用于載波相位偽距測量結(jié)果的載波相位周期模糊度誤差，是多徑誤差，并且是對于每個(gè)通道的熱噪聲和干擾。我們假定發(fā)射器和接收器位置的近似估計(jì)分別是和，忽略小項(xiàng)，并且關(guān)于該近似對位置的攝動(dòng)求解。由下式給出所得到的殘余偽距：其中，是從每個(gè)發(fā)射器到接收器的單位向量并且是位置估計(jì)誤差。更詳細(xì)地，還可以采用先驗(yàn)位置模型，例如其包括軌道模型（其攝動(dòng)是笛卡爾初始位置和速度的函數(shù)）以及慣性測量單元模型（其攝動(dòng)是笛卡爾位置和速度偏置以及姿態(tài)、加速度計(jì)和陀螺儀偏置的函數(shù)）。在一般情況下，杠桿臂校正向量b被用來通過作為飛行器姿態(tài)q（在該示例中由四元表示來參數(shù)化）的函數(shù)的3×3正交旋轉(zhuǎn)矩陣A將如由質(zhì)量中心或任何其他參考點(diǎn)定義的用戶或人造衛(wèi)星（satellitevehicle）位置映射到天線相位中心位置：。給出的電離層誤差相關(guān)性，雙頻或多頻測量使得無電離層的觀測值能夠通過為各頻帶之間的觀測方程定標(biāo)和差分化來構(gòu)造。在足夠高頻率的交叉鏈路的情況下，諸如Ka頻帶，有可能使用單個(gè)頻率或頻率窗口并為電離層誤差劃界。在載波相位測量的情況下，對于這種處理的簡化假定是多徑是小的或者至少與測量噪聲同等。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將各種處理應(yīng)用于多徑以便使性能（包括高斯-馬爾可夫模型）最大化。衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘估計(jì)在進(jìn)行用戶定位之前，重要的是建立GPS和LEO航空器軌道。GPS接收器的地面網(wǎng)絡(luò)（諸如IGS網(wǎng)絡(luò)）可以建立精確GPS軌道和時(shí)鐘解。然后可以將這些GPS解與由LEO航空器從GPS得到的原始偽距測量結(jié)果組合，在這里如下給出簡化形式的觀測方程：在這里，n質(zhì)數(shù)符號(hào)被用來指示從無電離層觀測構(gòu)造得到的略有噪聲的測量結(jié)果并且每個(gè)觀測值從GPS衛(wèi)星i給予LEO衛(wèi)星j。一般說來，收集在多個(gè)GPS衛(wèi)星中的觀測值時(shí)間序列并且然后將其用來對位置偏移和偏置求解。每個(gè)連續(xù)解迭代地告知改進(jìn)的軌道估計(jì)直到收斂為止。一般來說，GPS單獨(dú)用來確定LEO衛(wèi)星軌道將是不夠的。例如，GPS頻帶中的人為干擾可能阻止LEO衛(wèi)星適當(dāng)?shù)亟邮誈PS信號(hào)。但是更定期地，當(dāng)LEO衛(wèi)星在GPS頻帶中發(fā)射時(shí)，同時(shí)在GPS頻帶中接收一般是不切實(shí)際的。在這些情況下，將帶外交叉鏈路與LEO衛(wèi)星廣播的基于地面的下行鏈路測距組合。于是交叉鏈路觀測方程變成：其中，每個(gè)觀測值從衛(wèi)星i給予衛(wèi)星j。在優(yōu)選實(shí)施例中，交叉鏈路也以雙向模式操作，從而允許改進(jìn)的可觀測性。然而，交叉鏈路自己的測量結(jié)果不足以完全表征LEO衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘。如下將LEO發(fā)射器下行鏈路的地面測量結(jié)果添加到觀測值：其中，每個(gè)觀測值從LEO衛(wèi)星i給予地面參考站j。對于地面測量結(jié)果，我們假定，或者通過單獨(dú)的原子標(biāo)準(zhǔn)或者通過在地面參考站點(diǎn)處GPS衛(wèi)星的同時(shí)監(jiān)測良好地直到接收器時(shí)鐘和對流層。因此，通過下式給出無電離層地面下行鏈路觀測值：。對于任何給定時(shí)期，對于GPS衛(wèi)星、交叉鏈路和多個(gè)LEO衛(wèi)星的下行鏈路的同時(shí)觀測值被收集并且組合到下面的觀測矩陣中：其中，構(gòu)造的目的是求解一對鄰近衛(wèi)星i和j的軌道和時(shí)鐘，以及GPS測距鏈路到LEO衛(wèi)星i的偏置的向量、該對LEO衛(wèi)星之間的雙向交叉鏈路偏置和，以及從每個(gè)LEO衛(wèi)星到地面參考網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)偏置向量和。堆疊的向量使預(yù)檢測間隔上的連續(xù)噪聲離散，針對每個(gè)殘余載波相位偽距有測量噪聲。一般來說，需要觀測方程的時(shí)間歷史以便以高完整性求解未知量。下面的簡寫符號(hào)使上面的矩陣方程縮寫：其中，1矩陣是具有適當(dāng)符號(hào)的一的向量的縮寫表示，R矩陣是單位向量的堆疊并且I矩陣是單位矩陣。在交叉鏈路的情況下，已經(jīng)利用適當(dāng)?shù)牧憧臻g來使單位矩陣擴(kuò)展。一般來說，可同時(shí)估計(jì)許多LEO衛(wèi)星的時(shí)鐘和軌道。來自單個(gè)時(shí)期的觀測矩陣然后呈現(xiàn)下面的結(jié)構(gòu)：。在優(yōu)選實(shí)施例中，觀測值結(jié)構(gòu)對人為干擾和干擾（包括來自LEO發(fā)射器自身的）是魯棒的。在該示例中，來自LEO衛(wèi)星2和3的發(fā)射器阻止在給定時(shí)期GPS的接收?？梢岳肎PS、交叉鏈路和下行鏈路觀測值的組合來在長時(shí)間間隔上估計(jì)軌道解，其中緩慢變化的軌道分量和恒定偏置分量可以根據(jù)新的最初測量結(jié)果被合并到觀測方程的左手側(cè)，由此如下留下要被估計(jì)的更快速變化的時(shí)鐘分量：。在該示例中，GPS有助于校準(zhǔn)LEO衛(wèi)星1的時(shí)鐘解，地面參考網(wǎng)絡(luò)有助于校準(zhǔn)LEO衛(wèi)星3的時(shí)鐘解，而在三個(gè)LEO衛(wèi)星的三對之間的交叉鏈路將三個(gè)衛(wèi)星的時(shí)鐘解聯(lián)系在一起來為總體提供最優(yōu)的時(shí)鐘估計(jì)。以簡化的形式，軌道和時(shí)鐘觀測方程可被寫為：，其中，是GPS、交叉鏈路和下行鏈路觀測值的對于每個(gè)LEO衛(wèi)星的殘余偽距測量結(jié)果向量，是時(shí)鐘矩陣的串聯(lián)，是衛(wèi)星單位向量的串聯(lián)，是偽距偏置單位矩陣的串聯(lián)，是針對每個(gè)時(shí)期的LEO衛(wèi)星時(shí)鐘偏置解的向量，是針對每個(gè)LEO衛(wèi)星的軌道誤差估計(jì)的示例，并且b是GPS、交叉鏈路和下行鏈路偏置的向量?？梢匀缦聦個(gè)時(shí)期上的觀測矩陣堆疊：?？梢允褂米钚∑椒椒▉碓谝恢钡侥壳暗拈g隔內(nèi)求解該組方程。實(shí)際上，不是所有的矩陣元素都被填入。適當(dāng)?shù)貜木仃噭h去計(jì)及不可用的觀測值或者將各種定時(shí)和測距鏈路帶入和帶出視線的衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，將觀測方程的卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)與精細(xì)時(shí)鐘和軌道模型組合。在優(yōu)選實(shí)施例中，還利用具有適當(dāng)?shù)拇a相位多徑模型的基于碼相位的估計(jì)來增強(qiáng)估計(jì)。可以使用RAIM來評(píng)估該解的完整性。如下形成對于單個(gè)衛(wèi)星的殘余測試統(tǒng)計(jì)Q：。優(yōu)選實(shí)施例將解和測試統(tǒng)計(jì)擴(kuò)展成同時(shí)包括在多個(gè)時(shí)期上的所有衛(wèi)星以及相關(guān)聯(lián)的估計(jì)參數(shù)。用戶位置估計(jì)圖15示出用戶設(shè)備硬件。雙頻帶前端考慮到無對流層誤差的定時(shí)和測距測量結(jié)果。振蕩器驅(qū)動(dòng)為整個(gè)設(shè)備提供等位定時(shí)的本地振蕩器合成器。通過采樣將射頻信號(hào)直接下變頻到基帶。希爾伯特變換為相關(guān)器產(chǎn)生復(fù)基帶樣本流。圖16示出接收器導(dǎo)航處理架構(gòu)。狀態(tài)被定義為看得見的每個(gè)GNSS和SurePointTM衛(wèi)星的向量位置、速度、姿態(tài)、用戶時(shí)鐘時(shí)間和速率、加速度計(jì)偏置、陀螺儀偏置、天頂對流層以及時(shí)鐘和時(shí)鐘速率項(xiàng)?？柭鼮V波器時(shí)間更新被示為傳播函數(shù)（propagator）（包括協(xié)方差）庫。使用從操作中心服務(wù)數(shù)據(jù)處理器散播的星歷表示參數(shù)來生成衛(wèi)星位置。來自操作中心的時(shí)鐘參數(shù)還被用來預(yù)測衛(wèi)星時(shí)鐘狀態(tài)。先驗(yàn)狀態(tài)傳播被用來為相關(guān)器NCO生成前饋偽距。通過平方根信息實(shí)現(xiàn)和高效QR矩陣分解的數(shù)值穩(wěn)定性來促進(jìn)測量結(jié)果更新。一旦準(zhǔn)確地知道LEO衛(wèi)星時(shí)鐘和軌道，該信息就被參數(shù)化且傳遞給用戶來幫助用戶定位。如圖1中所示，可以通過陸地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或空間網(wǎng)絡(luò)將軌道和時(shí)鐘信息傳遞給用戶。使用在長的時(shí)間常數(shù)內(nèi)看得見的多個(gè)衛(wèi)星、使用乘以傾斜因子的其天頂值來估計(jì)對流層誤差，其中是衛(wèi)星仰角。因?yàn)長EO衛(wèi)星的快速角度覆蓋，將會(huì)容易地認(rèn)識(shí)到還可采用更詳細(xì)的對流層模型，例如合并方位角分量以適應(yīng)諸如前面附近的不規(guī)則天氣特征。在沒有進(jìn)一步特別關(guān)注的情況下再次假定載波相位多徑被平均下來。慣性輔助是針對干擾場景的一種選項(xiàng)。如果用戶設(shè)備沒有抗干擾的要求，則下面的慣性處理可能被取消。優(yōu)選實(shí)施例中的用戶設(shè)備確實(shí)利用慣性測量單元（IMU）作為對SurePointTM估計(jì)的高度補(bǔ)充。對于航空改造，許多操作飛行器已經(jīng)采用高質(zhì)量IMU。IMU性能和成本中的趨勢也是有利的。MEMS技術(shù)可以通常提供幾秒的載波相位級(jí)穩(wěn)定性。此外，新技術(shù)即將到來，包括如當(dāng)前由DARPA研究的基于來自玻色-愛因斯坦凝聚的干擾模式的新的高性能IMU。優(yōu)選實(shí)施例在它可能變得可用的這樣的時(shí)間利用任何這樣的新IMU技術(shù)的全部潛能。對于衛(wèi)星i，用戶狀態(tài)估計(jì)方程是：其中，是關(guān)于向北、向東、向下坐標(biāo)系的用戶殘余位置估計(jì)誤差，并且是用戶時(shí)鐘誤差。因?yàn)樾l(wèi)星軌道和時(shí)鐘誤差被估計(jì)，所以可以如下根據(jù)新的最初觀測值來將這些項(xiàng)收集在方程的左側(cè)：。慣性模型如下應(yīng)用由Bar-Itzhak導(dǎo)出的對于誤差傳播的三維線性化方程[參考文獻(xiàn)8]：，其由慣性測量單元狀態(tài)位置估計(jì)誤差、速度估計(jì)誤差、相對于標(biāo)稱用戶姿態(tài)的線性化3軸姿態(tài)估計(jì)誤差、加速度計(jì)偏置和陀螺儀偏置估計(jì)誤差組成，并且其中所有w向量都表示隨機(jī)噪聲誤差。對于陀螺儀和加速度計(jì)偏置的高斯-馬爾可夫模型近似已經(jīng)被添加。此外，應(yīng)用下面的定義：，其中，是歸因于重力的本地加速度，R是地球的半徑，并且和分別是投射到向北和向下方向中的地球旋轉(zhuǎn)向量的分量。用戶可以采用車輛上的多個(gè)天線（如果應(yīng)用批準(zhǔn)的話）。估計(jì)方程針對所使用的每個(gè)天線簡單地重復(fù)，但是對于每個(gè)天線具有單獨(dú)的杠桿臂值。該框架還可以被應(yīng)用于集成受控輻射模式天線（CRPA）。傳統(tǒng)的超緊耦合的非相干點(diǎn)積鑒別器首先被用來近似地估計(jì)用戶位置并確保接收器處于粗鎖定。然而，該鑒別器不會(huì)為持續(xù)的相干積分提供基礎(chǔ)。在干擾或人為干擾下，這樣的鑒別器的準(zhǔn)確度降級(jí)到很大一部分碼芯片的準(zhǔn)確度，即在軍用信號(hào)的情況下幾米。相干積分在干擾條件下提供精確觀測值。可以在維護(hù)一小部分波長的時(shí)間或位置穩(wěn)定性的時(shí)間間隔方面以簡化形式表征驅(qū)動(dòng)慣性和時(shí)鐘項(xiàng)的過程噪聲。在位置方面目標(biāo)是0.5cm量級(jí)——等于在時(shí)間方面的大約20皮秒乘以光速。某些使用實(shí)例采用具有長于20秒的時(shí)間常數(shù)的慣性測量單元，同時(shí)所使用的振蕩器通常在僅幾百毫秒內(nèi)是足夠穩(wěn)定的。對于看得見的N個(gè)衛(wèi)星的觀測值可如下堆疊：。在不存在過量測量噪聲的情況下，該方程可以以簡短形式表述如下：。根據(jù)GPS衛(wèi)星觀測值，慣性偏置一般是可觀測的，除了在慣性測量單元時(shí)間常數(shù)內(nèi)的位置偏移之外。因此，當(dāng)慣性模型與上面的觀測方程集成時(shí)，組合簡化下面的有效觀測方程：。在某種程度上持續(xù)的相干積分可能用于振蕩器時(shí)間常數(shù)（典型地300毫秒到500毫秒）內(nèi)的抗干擾以便形成對于時(shí)期k的觀測值向量：。可進(jìn)一步在K個(gè)（多個(gè)）時(shí)期內(nèi)如下堆疊該方程：。實(shí)際上，不是所有的矩陣元素都必須被填入。從矩陣適當(dāng)刪去計(jì)及不可用的觀測值或者將各種定時(shí)和測距鏈路帶入和帶出視線的衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)?？梢允褂米钚∑椒椒▉碓谝恢钡侥壳暗拈g隔內(nèi)求解該組方程。與單獨(dú)使用GPS的幾十分鐘相對，當(dāng)遠(yuǎn)離任何基于前進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行操作時(shí)，如在R和h矩陣元素二者中表明的LEO衛(wèi)星所提供的幾何結(jié)構(gòu)的迅速變化提供在幾十秒內(nèi)的收斂和強(qiáng)可觀測性。通過評(píng)估下面的測試統(tǒng)計(jì)來添加RAIM，以建立完整性。在優(yōu)選實(shí)施例中，將觀測方程的卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)與精細(xì)時(shí)鐘和軌道模型組合。在優(yōu)選實(shí)施例中，還利用具有適當(dāng)?shù)拇a相位多徑模型的基于碼相位的估計(jì)來增強(qiáng)估計(jì)。此外，在其中完整性很重要的應(yīng)用中，優(yōu)選實(shí)施例是向前向后平滑，其回顧間隔被設(shè)置成確保服務(wù)的可用性。Joerger等人描述了如何使用平滑器來獲得高完整性解[參考文獻(xiàn)9]。在優(yōu)選實(shí)施例中，完整性處理包括影響該解的所有衛(wèi)星狀態(tài)連同用戶狀態(tài)。對于生命安全的高完整性優(yōu)選實(shí)施例使SBAS和GBAS準(zhǔn)確性和RAIM完整性顯著變緊。WAAS警報(bào)、GPS測量結(jié)果和FDE通常會(huì)隨著干擾降級(jí)。SurePintTM系統(tǒng)通過在對于所有飛行截?cái)啵ò悇eIII精確著陸性能級(jí)）的干擾情況下實(shí)現(xiàn)對于高邊緣的緊RAIM警報(bào)限制（~1m）來補(bǔ)償。這樣的緊RAIM保留FDE的有效性，即使衛(wèi)星警報(bào)不能被傳達(dá)給航空器。并且內(nèi)置干擾定位使發(fā)射器拆卸加速以便消除對導(dǎo)航和監(jiān)視的破壞源。其他有利的集成是可能的。航空實(shí)施方式還可以將新能力與現(xiàn)有和/或改進(jìn)的距離測量設(shè)備（DME）集成。GBAS數(shù)據(jù)鏈路可以被用作備份LEO數(shù)據(jù)鏈路。最終結(jié)果是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)如實(shí)施下一代終端操作所需要的改進(jìn)的抗干擾以及基于SBAS和GBAS的精確著陸二者。當(dāng)與WAAS集成時(shí)，優(yōu)選實(shí)施例潛在地實(shí)現(xiàn)對于零能見度操作和自動(dòng)著陸的類別IIISBAS。通過使用許多航空器中的現(xiàn)有航空電子設(shè)備，在世界范圍更多機(jī)場更安全地準(zhǔn)時(shí)抵達(dá)是可能的。包括FAA的ANSP可以具有贏得對使遺留基礎(chǔ)設(shè)施（尤其是SSR和ILS）安全退役的信任的新的開放。優(yōu)選實(shí)施例為汽車提供魯棒的高性能車道地方的能力。它比單獨(dú)GPS顯著更快地收斂到所需完整性。隨著增長的數(shù)目的汽車獲得更自主的能力，嚴(yán)格管理罕見但不可避免的故障的重要性變得對解決來說更重要。優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)與車道地方性能要求一致的完整性。通過輸出硬統(tǒng)計(jì)信息，該系統(tǒng)實(shí)際上對汽車保險(xiǎn)公司能夠理解和使用的預(yù)測和實(shí)際統(tǒng)計(jì)定量——從而在擴(kuò)大新能力時(shí)消除不知道的未知量。集成有實(shí)時(shí)散播位置的車到車數(shù)據(jù)鏈路的基于衛(wèi)星的服務(wù)還補(bǔ)充隨著路線條件降級(jí)的“相對”傳感器（諸如攝像機(jī)、RADAR和LIDAR）——在任何天氣或環(huán)境中提供“絕對”定位。并且因?yàn)橛脩粼O(shè)備可以使用已經(jīng)在車輛中規(guī)劃的硬件部件來全球性地定標(biāo)，增加的材料單成本基本為零。圖17示出為用戶近似完整性的可用性的示例。在針對汽車的該示例中，水平警報(bào)限制（HAL）被限定成1米，與生命安全自主車道保持一致。因?yàn)橹械厍蜍壍溃∕EO）GNSS衛(wèi)星緩慢地移動(dòng)劃過天空，所以不存在使用RAIM來檢測故障的足夠幾何結(jié)構(gòu)，直到已經(jīng)過去幾十分鐘為止。RAIM可用性的概率被繪制為平滑時(shí)段（與冷啟動(dòng)所需的時(shí)間一致）的函數(shù)。對于SurePointTM衛(wèi)星，在幾十秒的時(shí)間常數(shù)內(nèi)可用性達(dá)到100%。這里實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航完整性還可以有益于GPS與其他不同傳感器的融合。非基于GPS的傳感器通常不會(huì)擁有固有完整性。圖18示出合并SurePointTM衛(wèi)星的傳感器融合功能。接收器完整性功能輸出它應(yīng)該何時(shí)信任以及它應(yīng)該信任到什么程度的指示。然后可以圍繞總體完整性（甚至包括沒有固有完整性的那些傳感器）優(yōu)化在融合期間各傳感器之間的權(quán)重。在干擾下的低成本用戶設(shè)備在高干擾或人為干擾的情況下，噪聲貢獻(xiàn)對于使用具有普通振蕩器的接收器來進(jìn)行相干跟蹤而言可能太大。在對于高干擾模式的優(yōu)選實(shí)施例中，差分運(yùn)算符Π被如下應(yīng)用于時(shí)期k的觀測方程的兩側(cè)：其中：對于5個(gè)衛(wèi)星的情況。矩陣Π可以被推廣用于看得見的任何數(shù)目的衛(wèi)星。假定在每個(gè)通道上噪聲近似相等，差分運(yùn)算符本質(zhì)上以跨過所有衛(wèi)星平衡的方式而不管幾何結(jié)構(gòu)如何如下產(chǎn)生時(shí)鐘估計(jì)的抵消（cancellation）：其中，和是衛(wèi)星間二重差分向量和噪聲項(xiàng)的簡化符號(hào)。在關(guān)鍵步驟，不依賴于用戶時(shí)鐘且僅依賴緩慢變化的或恒定的狀態(tài)變量來呈現(xiàn)觀測方程。在此，在積累原始相位測量結(jié)果中涵蓋實(shí)際考慮是重要的。在優(yōu)選實(shí)施例中，在基帶處的積累對在被設(shè)置成小于或等于用戶振蕩器相干時(shí)間常數(shù)（典型的幾百毫秒）的預(yù)檢測間隔內(nèi)針對每個(gè)衛(wèi)星的同相和正交分量進(jìn)行聚合。同相和正交分量的反正切產(chǎn)生針對每個(gè)特定衛(wèi)星和時(shí)期的，其然后接著在各衛(wèi)星對上對其求差分以形成二重差分。然后在多個(gè)時(shí)期上在長間隔內(nèi)對檢測后二重差分進(jìn)行積分，其與慣性導(dǎo)航單元的時(shí)間常數(shù)一致。如下給出在給定時(shí)期對于衛(wèi)星對i和j的該過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式：，其中，I是對于每個(gè)衛(wèi)星的同相基帶預(yù)檢測分量加上同相噪聲貢獻(xiàn)，并且Q是對于每個(gè)衛(wèi)星的正交基帶預(yù)檢測分量加上正交噪聲貢獻(xiàn)。假定載波上的任何數(shù)據(jù)調(diào)制被剝離，或者基于先驗(yàn)預(yù)測知識(shí)或者經(jīng)由通過空間和/或地面網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)。反正切函數(shù)可以被高效地實(shí)施為查找表。關(guān)于單位信號(hào)來對噪聲貢獻(xiàn)歸一化。變量β是對所有衛(wèi)星共有的快速變化的時(shí)鐘項(xiàng)的替代，而被嵌入在觀測值中的變量是對緩慢變化或恒定的所有其他狀態(tài)變量貢獻(xiàn)的替代。在存在干擾的情況下，信噪比可以為低，即噪聲項(xiàng)可能傾向于是單位階數(shù)（orderunity）或更大。該噪聲在最后步驟中被平均下來，因?yàn)樵趹T性時(shí)間常數(shù)上對二重差分求積分。因?yàn)樵肼曧?xiàng)較大，所以非線性被引入到傾向于達(dá)到平均數(shù)的反正切函數(shù)中。與檢測步驟同時(shí)的時(shí)鐘項(xiàng)的抵消還可以以替代的向量積形式看到。相干鑒別器被如下表述為對于具有衛(wèi)星索引i和j的每個(gè)衛(wèi)星對的預(yù)檢測原始同相和正交測量結(jié)果分量I和Q的函數(shù)：將先前定義的恒等式代入到鑒別方程中：。調(diào)用積和恒等式，假定與用戶時(shí)鐘相關(guān)聯(lián)的β分量在平均間隔內(nèi)經(jīng)歷相對于2π的大游弋（excursion）并且進(jìn)一步被隨機(jī)噪聲調(diào)制以使得這樣的項(xiàng)可被忽略。合并剩余的平方噪聲項(xiàng)，。在該鑒別器中，基帶信號(hào)的共模分量被消除，僅剩下差分殘余。在上文估計(jì)方程中的衛(wèi)星上的僅共模量（與一起去掉的角度相對應(yīng)）是用戶時(shí)鐘。因此，利用該鑒別器，相干積分變得在比用戶時(shí)鐘以其他方式準(zhǔn)許的長得多的間隔上可持續(xù)，因此顯著增加接收器的抗相干干擾性能。利用幾何結(jié)構(gòu)中的快速角度變化，K個(gè)時(shí)期可以被堆疊如下以求解位置偏移、天頂對流層和載波相位偏置：?？梢越?jīng)由最小二乘擬合來求解該方程系統(tǒng)。實(shí)際上，可能存在在矩陣重構(gòu)中被適當(dāng)切掉的缺失的測量結(jié)果。MEO衛(wèi)星緩慢移動(dòng)劃過天空。LEO快速角運(yùn)動(dòng)使幾何矩陣元素劇烈地發(fā)展，由此使得狀態(tài)能夠在幾十秒內(nèi)可觀測。在優(yōu)選實(shí)施例中，采用卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)，除了在完整性也重要的應(yīng)用中之外（在這種情況下采用向前向后平滑器）。為了強(qiáng)調(diào)由上面的鑒別器提供的改進(jìn)，將其與本領(lǐng)域中使用的典型載波相位跟蹤環(huán)路進(jìn)行比較是有幫助的，該典型載波相位跟蹤環(huán)路可能采用下面形式的鑒別器：。對于該鑒別器，通過下式給出估計(jì)誤差[參考文獻(xiàn)10]：，其中，是載波功率與噪聲功率譜密度比，T是相關(guān)器預(yù)檢測間隔，并且是鎖相環(huán)路跟蹤帶寬。根據(jù)Π運(yùn)算符，衛(wèi)星的所有配對是對稱應(yīng)用的。在利用更穩(wěn)定時(shí)間參考可獲得什么性能的問題上，平方噪聲項(xiàng)實(shí)質(zhì)上翻了一倍。然而，還根據(jù)Π運(yùn)算符，形成在無差分情況下的衛(wèi)星測量對的大約兩倍，由此有效恢復(fù)二因子稀釋。在圖19中示出作為慣性質(zhì)量的函數(shù)的所得到的人為干擾性能的改進(jìn)。傳統(tǒng)的鑒別器被限制于與振蕩器穩(wěn)定性相似的時(shí)間常數(shù)，而改進(jìn)的鑒別器可以將用戶積分時(shí)間常數(shù)擴(kuò)展成與用戶慣性一致，從而在抗干擾方面提供隨之而來的改進(jìn)。此外，GPS和GNSS衛(wèi)星都不會(huì)為同時(shí)的厘米級(jí)準(zhǔn)確性或高完整性周期模糊度分辨率提供可觀測性。LEO衛(wèi)星提供剩余的未知量。用于采用新鑒別器的附加說明如下：（i）接收器的基帶數(shù)控振蕩器（NCO）必須覆蓋LEO多普勒動(dòng)態(tài)范圍（對于LEO的±40kHz而不是對于MEOGNSS的±5kHz），（ii）處理器必須具有足夠吞吐量以適應(yīng)變更的任務(wù)，以及（iii）可能需要將射頻濾波器插入到天線和接收器之間的射頻路徑中以使殘余帶外功率衰減。圖20示出鄰近GPSL1的頻帶中的寬帶頻譜。接收器的現(xiàn)有安裝的基礎(chǔ)通常占用三個(gè)濾波器曲線（標(biāo)記的低精度、舊的高精度和現(xiàn)代高精度），每一個(gè)都具有相繼更大的帶寬使用。在左邊用品紅色示出鄰近GPSL1的輔助陸地部件（ATC）頻帶。在下面示出的是來自移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)（MSS）、GPS和俄羅斯GLONASS的低功率衛(wèi)星信號(hào)。用紅色在左邊示出處于低功率級(jí)的一種所提出的寬帶服務(wù)。關(guān)注點(diǎn)是許多現(xiàn)有GPS接收器的前端濾波器將導(dǎo)致在所提出的寬帶功率級(jí)的干擾。在現(xiàn)代高精度接收器的情況下，頻帶會(huì)重疊，因?yàn)檫@些GPS接收器使用相同的射頻前端來跟蹤MSS衛(wèi)星。因?yàn)樗鼜?qiáng)調(diào)載波相位，所以優(yōu)選實(shí)施例的頻譜需求是窄的。特別地，只要GPS信號(hào)可以被壓縮以重構(gòu)載波（甚至具有對擴(kuò)頻部件的部分訪問），該載波一般來說就足以用于高完整性全性能定位。因?yàn)楸景l(fā)明使得變窄的GPS頻譜能夠?qū)崿F(xiàn)完全高完整性位置固定（甚至在具有不利的干擾條件下），所以綠色區(qū)域可被定義為GPS和鄰近寬帶之間的防護(hù)頻帶。相對低成本帶通濾波器可被逆動(dòng)地插入到現(xiàn)場用戶設(shè)備中以便施加最小帶寬和GPS接收功率的處罰。大的防護(hù)頻帶與用于C/A碼GPS接收器的2MHz帶寬相關(guān)聯(lián)。小的防護(hù)頻帶與用于P（Y）碼GPS接收器的20MHz帶寬相關(guān)聯(lián)。此外，因?yàn)镻NTLEO衛(wèi)星可以在GPS頻帶中廣播精確位置服務(wù)校正，所以在鄰近MSS頻帶中不再需要衛(wèi)星廣播。圖21示出各系統(tǒng)的民用運(yùn)輸系統(tǒng)的概念。不是為海洋、地面和航空用戶構(gòu)造單獨(dú)的GPS增強(qiáng)系統(tǒng)，而是通過本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)集成的精度服務(wù)?？臻g段包括GPS衛(wèi)星、WAAS衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星。具有軟件更新的WAAS地面監(jiān)測站跟蹤所有三種類型的衛(wèi)星的定時(shí)和測距信號(hào)。在WAAS主站處創(chuàng)建集成消息，其包括所有衛(wèi)星的精確時(shí)鐘和軌道以及完整性警報(bào)。經(jīng)由多個(gè)數(shù)據(jù)路徑（包括WAAS和LEO衛(wèi)星和基于地面的數(shù)據(jù)鏈路）將該數(shù)據(jù)消息傳播到用戶。對于航空，基于地面的數(shù)據(jù)鏈路是VHF無線電。對于地面車輛，基于地面的數(shù)據(jù)鏈路可以包括專用短距離通信（DSRC）車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）路邊設(shè)備（RSE）或來自商業(yè)無線服務(wù)供應(yīng)商（包括4GLTE）的寬帶。對于海洋用戶，基于地面的數(shù)據(jù)鏈路可以是現(xiàn)有DOT和海岸防護(hù)NDGPS信標(biāo)，其被轉(zhuǎn)換用于數(shù)據(jù)廣播使用而不是定時(shí)和測距。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)定時(shí)、測距或數(shù)據(jù)鏈路降級(jí)或不可用時(shí)，具有多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路路徑的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)添加彈性和抗干擾性?；旌系目臻g段操作圖22示出系統(tǒng)與單頻衛(wèi)星和探測車的集成。單頻衛(wèi)星提供補(bǔ)充的定時(shí)和測距測量結(jié)果，而探測車向服務(wù)數(shù)據(jù)處理器提供附加反饋以幫助估計(jì)電離層、對流層和路線高度。對于探測車的使用，需要陸地回程數(shù)據(jù)鏈路。對于使用單頻SurePointTM衛(wèi)星或另外可期望單頻操作的情況，通過接收由服務(wù)數(shù)據(jù)處理器計(jì)算的本地電流層和對流層的估計(jì)，用戶-客戶端車輛的子集形成相對于探測車的短基線（關(guān)于對流層變化的距離標(biāo)度）。車輛的子集（被稱為探測車）被包括在解決方案中以幫助構(gòu)建可以用于完整性監(jiān)測和幫助其他傳感器（諸如攝像機(jī)）的道路圖以及隨著時(shí)間更新該道路圖。在單頻LEO星座可用于增強(qiáng)雙頻帶測量的輔助實(shí)施例中，探測車的網(wǎng)絡(luò)被采用作為加速用戶對較寬網(wǎng)格的獲取的眾包（crowd-source）裝置。在探測車被采用的意義上，服務(wù)運(yùn)營商進(jìn)入與探測車用戶的基于激勵(lì)的合同以實(shí)現(xiàn)它們的參與。探測車將GNSS和LEO觀測值路由到操作中心。根據(jù)基于激勵(lì)的合同的條款，一般來說為了隱私期望使數(shù)據(jù)匿名化。私用無線網(wǎng)絡(luò)（諸如4GLTE）可以提供回程數(shù)據(jù)鏈路，盡管DSRCV2IRSE也將服務(wù)于該目的。對于僅地圖的探測估計(jì)器，操作中心同時(shí)估計(jì)所有GNSS和LEO軌道和時(shí)鐘、探測車位置、單頻電離層誤差、對流層，并且可能利用其他線索（諸如攝像機(jī)圖像）對道路繪制地圖。道路圖上的估計(jì)時(shí)間常數(shù)是長的以確保偽數(shù)據(jù)點(diǎn)被抑制。在其中單頻LEO衛(wèi)星被混合到該解決方案中的情況下，對于這些衛(wèi)星的電離層和對流層估計(jì)被包括在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)廣播中。因?yàn)榕c單頻定時(shí)和測距測量結(jié)果所需的高精度相對工作的電離層和對流層的復(fù)雜三維本質(zhì)，僅針對每個(gè)衛(wèi)星沿著路線構(gòu)造每一個(gè)的簡化表示。因此，需要被包括在廣播中的唯一數(shù)據(jù)是與電離層的積分切片相關(guān)聯(lián)的，這將是（i）汽車實(shí)際上所需的以及（ii）在第一位置中可觀測的。在最可能的實(shí)施例中，總電子含量（TEC）樣條線內(nèi)插每個(gè)英里標(biāo)記，并且天頂對流層樣條線內(nèi)插每個(gè)英里標(biāo)記，二者都是通過空間飛行器。圖23示出沿著具體衛(wèi)星的路線投射的所估計(jì)的局部電離層和對流層的投射的一個(gè)示例。對于無干擾的商業(yè)信號(hào)設(shè)計(jì)維護(hù)關(guān)于其他GNSS衛(wèi)星的那些的無干擾信號(hào)是至關(guān)重要的。圖24示出在無干擾分析的背景下的信號(hào)設(shè)計(jì)。對于任何1023時(shí)段Gold碼和任何多普勒頻移，LEO中的操作將任何潛在C/A碼互相關(guān)限制到21.6dB限制[參考文獻(xiàn)11]。L5、L1C和L2C代碼的互相關(guān)顯著低于C/A碼級(jí)。民用和商業(yè)使用將要求解密來阻止對信號(hào)的未授權(quán)使用。碼片率是1.023Mcps的基本碼片頻率的整數(shù)倍、n倍。n的值被選擇成要與現(xiàn)有或規(guī)劃的移動(dòng)設(shè)備兼容，根據(jù)具體應(yīng)用采用值1、6或10。圖24中的框圖示出基于在航空器和用戶設(shè)備機(jī)載使用的高級(jí)編碼標(biāo)準(zhǔn)（AES）的商業(yè)碼生成器。已知AES不能與真正隨機(jī)序列有效地區(qū)分開。通過與P碼相同的準(zhǔn)則，的碼片率輸出產(chǎn)生-53.1dB的互相關(guān)干擾[參考文獻(xiàn)12]。類似地，的碼片率產(chǎn)生-43.1dB的互相關(guān)干擾，所有這些都與現(xiàn)有的GNSS衛(wèi)星和接收器兼容。加密架構(gòu)提供128位對稱業(yè)務(wù)密鑰鏈。該鏈以可應(yīng)用于系統(tǒng)范圍的全球靜態(tài)業(yè)務(wù)密鑰開始。衛(wèi)星識(shí)別將全球密鑰轉(zhuǎn)換成對每個(gè)衛(wèi)星唯一的靜態(tài)業(yè)務(wù)密鑰。另一快速循環(huán)步驟創(chuàng)建每隔一秒就更新的短暫密鑰。根據(jù)特定用戶設(shè)備的信任等級(jí)，將全球密鑰或者短暫業(yè)務(wù)密鑰散播給用戶。下面進(jìn)一步針對每個(gè)使用實(shí)例來討論業(yè)務(wù)密鑰的散播。民用信號(hào)認(rèn)證現(xiàn)今，GNSS信號(hào)容易受到電子欺騙的影響。已經(jīng)完成了許多提議來保護(hù)以免受民用電子欺騙，但是每一個(gè)都具有各種實(shí)際缺點(diǎn)。圖25示出對GNSS的民用信號(hào)認(rèn)證疊加。保護(hù)沒有關(guān)于GNSS信號(hào)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行假定。此外，GNSS空間和控制段被假定成非參與方，并且不需要被修改。僅需要被SurePointTM納米衛(wèi)星疊加廣播的信號(hào)。SurePointTM使得SurePointTM納米衛(wèi)星信號(hào)認(rèn)證被轉(zhuǎn)移至GNSS信號(hào)。不需要GNSS信號(hào)的加密。該方法具有與大多數(shù)現(xiàn)有民用接收器設(shè)計(jì)一起工作的潛力或者否則僅需要最小修改。諸如FAA之類的可信空中導(dǎo)航服務(wù)供應(yīng)商（ANSP）控制SurePointTM納米衛(wèi)星水印業(yè)務(wù)密鑰?？梢酝ㄟ^操作散播SurePointTM納米衛(wèi)星有效載荷數(shù)據(jù)的地面和空間段的部件或已經(jīng)對該部件進(jìn)行操作來這樣做。公眾能夠已知的數(shù)字簽名算法在有效載荷數(shù)據(jù)的未簽名的子幀上進(jìn)行操作。簽名函數(shù)在安全硬件邊界內(nèi)部實(shí)施并且使用僅對可信ANSP已知的私用簽名密鑰。結(jié)果是附加到有效載荷數(shù)據(jù)子幀末端以便被嵌入到子幀的最后幀中的保留位中的對稱水印業(yè)務(wù)密鑰。包括針對每個(gè)SurePointTM納米衛(wèi)星的水印密鑰的簽名的有效載荷數(shù)據(jù)被上傳和存儲(chǔ)。經(jīng)由VPN來在輸送中保護(hù)上傳。有效載荷數(shù)據(jù)存在于FIFO緩沖器中。利用公開已知的算法（諸如L1C或L5）生成的公開PRN碼合成SurePointTM納米衛(wèi)星的主定時(shí)和測距波形。有效載荷數(shù)據(jù)被調(diào)制到該公開的PRN碼上。同時(shí)地，水印密鑰被用來生成用作水印的加密的擴(kuò)展頻譜PRN碼。將該水印碼與數(shù)據(jù)調(diào)制的公開碼組合，并且聚合體被廣播。水印和公開波形可以是任意定義的。在優(yōu)選實(shí)施例中，水印波形提供相對于公開波形利用所定義的相對功率和相位調(diào)制的連續(xù)而非脈沖的信號(hào)（即處于如由水印密鑰定義的同相和正交的連續(xù)中的具體點(diǎn)），然后與公開波形加和。最初，水印密鑰不是公共可用的。水印密鑰被嵌入在有效載荷數(shù)據(jù)的最后幀中并且僅在每個(gè)子幀的結(jié)尾處（即在剩下的子幀數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣播之后）被廣播。在有效載荷數(shù)據(jù)發(fā)射序列中，最終在子幀的最后幀中廣播水印密鑰，由此使得它在事后被公共知道。用戶設(shè)備前端包括低噪聲放大器、下變頻器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。相關(guān)器庫被分成實(shí)時(shí)和延遲（重新處理）版本。重新處理能力使得一旦對于適當(dāng)水印的存在水印密鑰是已知的就能夠分析基帶采樣。通過跟蹤聚合信號(hào)的公開分量，用戶接收器就可以對有效載荷數(shù)據(jù)調(diào)制并反互換。子幀的最后幀產(chǎn)生水印密鑰。在第一認(rèn)證步驟中，在有效載荷數(shù)據(jù)、水印密鑰和被預(yù)分布且對所有已知的公共密鑰上操作的數(shù)據(jù)認(rèn)證算法必須通過。然后在先基帶信號(hào)被重新播放并且與由新解碼的水印密鑰生成的水印PRN碼相關(guān)。在第二認(rèn)證步驟中，水印相對于公開信號(hào)分量（或其隨時(shí)間變化的分布）的向量功率比（即幅度和相位）必須與已知廣播配置一致。隨著LEO衛(wèi)星將快速角運(yùn)動(dòng)施加到每個(gè)SurePointTM納米衛(wèi)星的視線上，合并GNSS衛(wèi)星的定位必須通過同時(shí)的接收器自主完整性監(jiān)測（RAIM）檢查，并且不論快速變化的幾何結(jié)構(gòu)如何都這樣做。為了實(shí)施具有緊完整性閾值的RAIM檢查，如下將來自載波相位定位的上述處理的組合的GNSS和SurePointTM納米衛(wèi)星測量結(jié)果以及其解在K個(gè)時(shí)期上被聚集在一起以創(chuàng)建殘余測試統(tǒng)計(jì)Q，以使得：。閾值被選擇成針對在測量結(jié)果收集間隔內(nèi)用戶被電子欺騙的假定來進(jìn)行測試。在采用碼相位連同對流層的先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮喕闆r中，采用如下的簡化測試統(tǒng)計(jì)：。在不采用IMU的另一簡化情況下，測試統(tǒng)計(jì)減小到：。完整的民用信號(hào)認(rèn)證要求所有三個(gè)的單獨(dú)的測試（RAIM、功率和數(shù)據(jù)）都通過。如果任何單獨(dú)的測試失敗，則用戶設(shè)備發(fā)出警報(bào)，其將指示存在故障、罕見正常條件或可能的電子欺騙。用戶位置的證明另一密鑰問題是建立位置的證明。這樣的能力還可以用于認(rèn)證，從而通過將位置用作一個(gè)因素來建立身份。位置的證明可應(yīng)用于防止金融交易、法律實(shí)施、收費(fèi)道路驗(yàn)證、當(dāng)你開車時(shí)支付的汽車保險(xiǎn)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)以及阻止空中交通監(jiān)視竊聽。圖26示出用于用戶位置的證明的操作的概念。與在關(guān)于信號(hào)認(rèn)證的前一章節(jié)中由SurePointTM納米衛(wèi)星生成的認(rèn)證波形類似，加密的擴(kuò)展頻譜波形廣播是用于用戶位置認(rèn)證的基礎(chǔ)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被假定為被信任以便保護(hù)被用于生成廣播的加密密鑰。假定SurePointTM納米衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘已經(jīng)被校準(zhǔn)，被調(diào)查位置中的可信地面監(jiān)測器提供廣播正適當(dāng)操作的獨(dú)立檢查。認(rèn)證服務(wù)器使得用戶設(shè)備能夠采用作為用于獲取和跟蹤納米衛(wèi)星廣播的輔助信息的一組波形參數(shù)對用戶可用。該波形參數(shù)包括對于每個(gè)納米衛(wèi)星的用戶ID時(shí)鐘和星歷系數(shù)。對于授權(quán)用戶的可信使用實(shí)例，波形參數(shù)還包括用于納米衛(wèi)星廣播的業(yè)務(wù)密鑰以使得能夠?qū)崿F(xiàn)對加密波形廣播的直接用戶設(shè)備跟蹤。然后認(rèn)證服務(wù)器能夠訪問由移動(dòng)用戶設(shè)備生成的測量結(jié)果觀測值。正常操作的GNSS接收器跟蹤看得見的GNSS衛(wèi)星并且估計(jì)用戶位置和時(shí)鐘偏移。在優(yōu)選實(shí)施例中，針對與沿著去到衛(wèi)星的一條或多條視線的一個(gè)或多個(gè)加密LEO納米衛(wèi)星定時(shí)和測距觀測值的一致性來檢查GNSS衛(wèi)星定時(shí)和測距觀測值。完全用戶位置認(rèn)證需要對于三個(gè)位置分量加上時(shí)間的至少四個(gè)獨(dú)立的加密偽距。LEO納米衛(wèi)星提供具有較少衛(wèi)星的決定性測試，尤其具有在短間隔內(nèi)進(jìn)行操作的看得見的兩個(gè)衛(wèi)星的決定性測試。根據(jù)所需認(rèn)證的等級(jí)，甚至對整個(gè)地球服務(wù)的單個(gè)衛(wèi)星可以提供值。如果納米衛(wèi)星正執(zhí)行針對用戶位置欺騙的隨機(jī)“位點(diǎn)檢查”或者如果存在對其檢測的更少的時(shí)間緊迫性，則需要更少的衛(wèi)星。在優(yōu)選實(shí)施例中，星座被定尺寸成在任何給定時(shí)間在地球的每個(gè)點(diǎn)上定位至少一對納米衛(wèi)星。在這樣的配置中，在大多數(shù)情況下在要求時(shí)幾乎可以立即檢測到位置欺騙，或者在剩余情況下，在幾十秒內(nèi)達(dá)到非常高的置信度。采用信任的授權(quán)。在圖27a-27c中考慮了三個(gè)場景，包括對用戶設(shè)備的低、中和高信任。硬件安全模塊（HSM）和標(biāo)準(zhǔn)公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）被用來在認(rèn)證服務(wù)器與一個(gè)或多個(gè)用戶設(shè)備之間散播信息。包含HSM的用戶設(shè)備在可信設(shè)施處初始化。HSM生成用于加密的非對稱公共-私有密鑰對以及用于數(shù)字簽名的第二對。公共密鑰被提供給認(rèn)證服務(wù)器。當(dāng)認(rèn)證服務(wù)器需要將諸如新業(yè)務(wù)密鑰（或精確時(shí)鐘和星歷輔助數(shù)據(jù)）之類的加密信息安全地傳達(dá)給特定用戶設(shè)備時(shí)，它使用用戶設(shè)備的公共加密密鑰對該信息加密，并且然后將數(shù)據(jù)傳送給用戶設(shè)備。用戶設(shè)備HSM然后使用其私用加密密鑰對該信息解密。用戶設(shè)備被設(shè)計(jì)成使得不能經(jīng)由物理攻擊來容易地訪問私有密鑰、業(yè)務(wù)密鑰或密碼。類似地，由用戶設(shè)備生成的測量結(jié)果觀測值被HSM數(shù)字地簽名，然后數(shù)據(jù)分組被傳達(dá)給認(rèn)證服務(wù)器。圖27a中示出的低信任用戶設(shè)備實(shí)例將經(jīng)數(shù)字簽名的定位和原始基帶測量結(jié)果觀測值傳達(dá)回到認(rèn)證服務(wù)器，其中GNSS以及（具有業(yè)務(wù)密鑰的知識(shí)的）納米衛(wèi)星測量結(jié)果觀測值被轉(zhuǎn)換成偽距測量結(jié)果。這些偽距測量結(jié)果被轉(zhuǎn)換成與關(guān)于信號(hào)認(rèn)證的前一章節(jié)中提供的RAIM變量一致的RAIM標(biāo)志和定位。對于要被認(rèn)證的定位，納米衛(wèi)星接收信號(hào)功率必須處于適當(dāng)?shù)陌j(luò)內(nèi)，并且RAIM檢查必須通過。低信任用戶設(shè)備實(shí)例具有最小的安全規(guī)定，盡管存在對增加帶寬的懲罰。圖27b中示出的中信任用戶設(shè)備預(yù)想了一個(gè)場景，其中存在對單個(gè)用戶設(shè)備物品攻擊的一些風(fēng)險(xiǎn)，這將損壞對手將用于偽造的系統(tǒng)范圍業(yè)務(wù)密鑰。基帶FIFO將基帶采樣延遲短的時(shí)間段，并且在事后將業(yè)務(wù)密鑰散播到用戶設(shè)備，即在圖24中示出的快速循環(huán)短暫業(yè)務(wù)密鑰的情況下一秒或兩秒之后。因此，認(rèn)證會(huì)滯后一秒或兩秒。定位估計(jì)與SurePointTM納米衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘預(yù)測結(jié)合使用以便為納米衛(wèi)星相關(guān)器計(jì)算偽距和多普勒前饋。對于要被認(rèn)證的定位，納米衛(wèi)星接收功率級(jí)必須在適當(dāng)范圍之內(nèi)，即有效信號(hào)離散將是肯定的。最小帶寬需求由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。對于高信任用戶設(shè)備實(shí)例，PKI將全球業(yè)務(wù)密鑰安全地散播到可信設(shè)備HSM。在這種情況下，實(shí)時(shí)相關(guān)器包括所有GNSS衛(wèi)星和納米衛(wèi)星，其中相關(guān)器實(shí)時(shí)輸出偽距。高信任的用戶設(shè)備實(shí)例利用GNSS和SurePointTM納米衛(wèi)星二者實(shí)施全在視場內(nèi)定位，采用來自關(guān)于信號(hào)認(rèn)證的前一章節(jié)的RAIM完整性檢查。對于要被認(rèn)證的定位，納米衛(wèi)星接收功率級(jí)必須處于適當(dāng)范圍內(nèi)，并且RAIM檢查必須通過。數(shù)字簽名的定位和RAIM殘余被傳送回到認(rèn)證服務(wù)器，從而僅需要網(wǎng)絡(luò)的最小帶寬需求。航空器時(shí)鐘的用戶估計(jì)眾所周知衛(wèi)星導(dǎo)航需要航空器中的原子鐘。事實(shí)上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可能具有用于保持航空器時(shí)間的多個(gè)子系統(tǒng)選項(xiàng)，包括交叉鏈路和其他超穩(wěn)定時(shí)鐘。每個(gè)都將具有隨著而來的性能和成本考慮。就系統(tǒng)設(shè)計(jì)者將通過具有可能的低成本替換物的選擇來實(shí)現(xiàn)成本效益來說，下面的發(fā)展示出爐控晶體振蕩器（OCXO）可以被采用用于準(zhǔn)確的基于載波相位定位以打開選擇和可用貿(mào)易空間?？紤]到衛(wèi)星i在已知軌道中但是具有未校準(zhǔn)的時(shí)鐘。根據(jù)上文，對應(yīng)的用戶觀測方程變成：。衛(wèi)星時(shí)鐘頻率根據(jù)它們的阿倫方差保持它們的穩(wěn)定性。簡化的線性模型應(yīng)用定義的衛(wèi)星時(shí)鐘穩(wěn)定性時(shí)間常數(shù)，其中所發(fā)射的載波相位可能被約束在指定的范圍容限（諸如0.5cm）內(nèi)。用戶觀測方程然后變成：。根據(jù)這一定義，衛(wèi)星時(shí)鐘偏置與周期模糊度偏置是不可區(qū)分的，它現(xiàn)在被實(shí)施為：。觀測方程然后可如上被堆疊成矩陣形式：可以在多個(gè)時(shí)期k內(nèi)在序貫估計(jì)器中實(shí)施該方程系統(tǒng)，以便呈現(xiàn)LEO時(shí)鐘傾斜觀測值。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)一步期望在用戶設(shè)備（i）遭受人為干擾或干擾以及還（ii）采用僅在短間隔內(nèi)提供相干積分的低成本振蕩器的條件下估計(jì)LEO衛(wèi)星時(shí)鐘偏置。在上文最初描述的相關(guān)方法之后這種情況進(jìn)一步發(fā)展。以簡化符號(hào)，針對每個(gè)時(shí)期k集合觀測值的向量：。如上對于在干擾下的衛(wèi)星間檢測實(shí)例，差分運(yùn)算符Π被如下應(yīng)用于觀測值方程的兩側(cè)：。然后由下式給出對于某時(shí)期的方程的所得到的系統(tǒng)：。通過合并GPS衛(wèi)星頻率標(biāo)準(zhǔn)的已知更大穩(wěn)定性，GPS時(shí)鐘在衛(wèi)星通過之前被校準(zhǔn)并且因此被預(yù)測且?guī)氲接^測方程的左手側(cè)。定義新的差分運(yùn)算符，其僅保留對LEO衛(wèi)星操作的Π的列，留下下面經(jīng)過修改的觀測方程：。利用幾何結(jié)構(gòu)中的快速角變化，可以如下堆疊K個(gè)時(shí)期以便求解位置偏移、LEO時(shí)鐘偏置率、天頂對流層和載波相位偏置：。可以經(jīng)由最小二乘法擬合來對該方程系統(tǒng)求解。實(shí)際上，可能存在在矩陣構(gòu)造中被適當(dāng)切掉的缺失的測量結(jié)果。在優(yōu)選實(shí)施例中，采用序貫估計(jì)和RAIM。假定高度h為800km且速度v為9km/sec。目標(biāo)是使觀測時(shí)間常數(shù)h/v最小化，這可以通過以下來實(shí)現(xiàn)：盡可能低到地球但足夠高到使得大氣阻力可以被管理（由此最小化h）地操作衛(wèi)星，且在逆行軌道中操作LEO衛(wèi)星（由此使v最大化）。在該示例中收斂的所得到的時(shí)間常數(shù)是大約80-90秒。MEOGNSS衛(wèi)星具有顯著更長的時(shí)間常數(shù)。圖28示出未校準(zhǔn)的時(shí)鐘和快速角LEO運(yùn)動(dòng)的時(shí)間標(biāo)度如何應(yīng)用于求解精確定位中的未知量。目標(biāo)是對準(zhǔn)要與衛(wèi)星時(shí)鐘穩(wěn)定性的時(shí)間常數(shù)一致的上面導(dǎo)出的可觀測性時(shí)間常數(shù)。上面的80-90秒的收斂時(shí)間碰巧與可以從OCXO獲得以達(dá)到厘米級(jí)性能的穩(wěn)定性對準(zhǔn)。因此，OCXO運(yùn)行開環(huán)可以提供航空器定時(shí)參考。但是總體系統(tǒng)仍為生命安全應(yīng)用提供高準(zhǔn)確性、完整性和人為干擾抗性。LEO納米衛(wèi)星用看得見的至少2個(gè)LEO衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)高完整性解。為了慮及偶然衛(wèi)星故障的較高可用性，系統(tǒng)冗余可以被構(gòu)造用于3個(gè)LEO衛(wèi)星以在針對地球上的任何位置的用戶的視線內(nèi)。優(yōu)選實(shí)施例確保對于地球上的任何位置對于指定的最小仰角，三個(gè)LEO衛(wèi)星在用戶的視線內(nèi)。在衛(wèi)星故障的情況下，備用部件可以迅速地向開口槽漂移。同時(shí)，用戶體驗(yàn)服務(wù)中無中斷。在確切地相同位置上發(fā)生兩個(gè)衛(wèi)星故障的不可能事件中（在罕見重復(fù)循環(huán)的情況下這將導(dǎo)致在地球上的小的唯一位置上斷電時(shí)間限于幾分鐘），可以通過提前預(yù)測它何時(shí)發(fā)生來管理短的間隙。在幾周內(nèi)，備用部件可以是起作用的。偽衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)在城市區(qū)域中，衛(wèi)星可能不是完全可見的。從LEO衛(wèi)星得到的改進(jìn)性能可以被擴(kuò)展到城市區(qū)域，甚至在天空的覆蓋可能被阻擋的位置中。在該示例中，可以在視線的基礎(chǔ)上采用偽衛(wèi)星（pseudosatellite）以實(shí)施定位并且利用RAIM這樣做以得到完全完整性。偽衛(wèi)星中的振蕩器被設(shè)計(jì)成在自由運(yùn)行的基礎(chǔ)上操作，即不需要同步。但是因?yàn)樵O(shè)備的固有中期穩(wěn)定性（大約幾十秒），車輛可能求解其位置。在這種情況下，發(fā)射器可以是低成本的，因?yàn)樗褂梦葱?zhǔn)的時(shí)鐘來運(yùn)行。對于發(fā)射器而言不存在具有數(shù)據(jù)回程或超穩(wěn)定參考的明確需要。優(yōu)選實(shí)施例能夠僅利用存儲(chǔ)在其導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫中的振蕩器穩(wěn)定性規(guī)定的知識(shí)來操作。例如，可能已知給定設(shè)備（i）能夠在10秒的間隔上持續(xù)厘米級(jí)誤差（根TVAR）以及（ii）使其時(shí)鐘率被每十億一定數(shù)量的部分約束。盡管設(shè)備的頻率偏移可能是未知的，并且實(shí)際上一天一天地且隨著溫度和其他因素漂移，但是短期時(shí)鐘穩(wěn)定性是實(shí)施例中所利用的——就像在對于未校準(zhǔn)振蕩器的情況的上述處理中給出的SurePointTM衛(wèi)星的情況。因此新的導(dǎo)航處理被給出為：，其中假定對流層針對偽衛(wèi)星鏈路被忽略并且對流層被地面網(wǎng)絡(luò)針對衛(wèi)星鏈路校準(zhǔn)。此外，還假定GPS和LEO時(shí)鐘被地面網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)，所以差分運(yùn)算符僅應(yīng)用于偽衛(wèi)星的未知時(shí)鐘率。兩個(gè)實(shí)例闡述方法：圖29示出偽衛(wèi)星被安裝在嵌入puck（冰球）發(fā)射器的街道中的實(shí)例，并且圖30示出偽衛(wèi)星被升高到街道上方的實(shí)例。對于街道級(jí)方法，現(xiàn)在已經(jīng)基于嵌入停車空間中的可以檢測車的存在的puck傳感器在全國范圍安裝停車系統(tǒng)（像Streetline）。這些停車puck包含內(nèi)置的收發(fā)器以形成自組織（adhoc）通信網(wǎng)絡(luò)來將傳感器輸出路由到服務(wù)數(shù)據(jù)處理器。來自每個(gè)收發(fā)器的廣播可以用作偽衛(wèi)星來形成用于車輛使用的低功率導(dǎo)航廣播的城市網(wǎng)絡(luò)。在這種實(shí)施中，集成在車中的無線電接收天線可以接收廣播，測量載波相位以及執(zhí)行輻射度量測距。利用集成在車輛上的兩個(gè)或更多天線，附加的信息（包括航向）變得可用。上面針對衛(wèi)星廣播時(shí)鐘未被校準(zhǔn)的實(shí)例引入的導(dǎo)航處理方程直接可應(yīng)用。假定偽衛(wèi)星時(shí)鐘未被校準(zhǔn)但是仍穩(wěn)定在厘米級(jí)達(dá)大約10秒的時(shí)間常數(shù)，間隔足夠長到使車經(jīng)過相對于偽衛(wèi)星的大角度。車中的導(dǎo)航處理器求解汽車位置以及在解決方案中使用的每個(gè)偽衛(wèi)星的偽衛(wèi)星時(shí)鐘和時(shí)鐘率。因此，偽衛(wèi)星的安裝所需的唯一信息是準(zhǔn)確調(diào)查。對于圖30中的升高的發(fā)射器實(shí)例，再次地發(fā)射器是能夠容易地大規(guī)模嵌入的小的低成本物品。這一變化還可以在自由運(yùn)行的基礎(chǔ)上以低成本操作。它可以采用使用太陽能的低功率廣播。安裝包括僅在穩(wěn)定對象上的物理安裝。它可以經(jīng)由探測車而自調(diào)查和監(jiān)測。其頻率可以被調(diào)諧到所選頻帶，包括已經(jīng)規(guī)劃供車輛使用的DSRCV2I頻帶。特別地，因?yàn)閮H載波分量被用于導(dǎo)航，所以偽衛(wèi)星使用與同時(shí)的數(shù)據(jù)調(diào)制兼容。因此，使用例如5.9GHz頻帶的無線應(yīng)用可以與已經(jīng)規(guī)劃用于車輛的用戶設(shè)備兼容。防御和智能應(yīng)用GPS在其實(shí)現(xiàn)國家安全和民用商業(yè)能力二者以彼此受益的兩用屬性上是個(gè)傳奇。在下面的章節(jié)中，描述與兩用以及防御和智能應(yīng)用有關(guān)的其他實(shí)施例，包括：1.將上述民用和商業(yè)PNT實(shí)施例重新應(yīng)用于防御和智能；2.定制專門用于防御和智能的新PNT實(shí)施例；3.描述用于防御和智能的新PNT使能的實(shí)施例；以及4.公開用于成本節(jié)省以益于民用商業(yè)使用以及防御和智能的新實(shí)施例。軍用抗人為干擾和高可用性對于軍事使用，本發(fā)明提供用于前所未有的新性能的能力，包括高遮蔽角能見度、亞分米準(zhǔn)確度和生命安全完整性的快速獲取、增強(qiáng)的魯棒性、以及利用低經(jīng)常成本的連續(xù)區(qū)域性高功率。GPS是巨大的美國成功。然而，新的性能可以解決斷然的GPS改進(jìn)需要，包括用于GPS星座的持續(xù)成本的降低、增強(qiáng)的信號(hào)安全性、增強(qiáng)的星座魯棒性、減少的首次固定的時(shí)間、增強(qiáng)的準(zhǔn)確性、增強(qiáng)的峽谷和城市峽谷性能、以及降低的干擾臺(tái)敏感性。圖31示出物理系統(tǒng)架構(gòu)。低地球軌道（LEO）中至少100個(gè)低成本衛(wèi)星（可能是納米衛(wèi)星，即<10kg）形成對GPS的全球性覆蓋。在各納米衛(wèi)星之間的集成測距和通信創(chuàng)建為GPS和納米衛(wèi)星二者提供針對脆弱性的新系統(tǒng)級(jí)彈性。主要強(qiáng)調(diào)的是用于抗人為干擾保護(hù)和室內(nèi)穿透的高功率以及對于多山和城市峽谷環(huán)境的高仰角可用性。通過在限定的區(qū)域性操作區(qū)（AoO）內(nèi)以顯著增加的功率級(jí)提供持續(xù)的原始廣播功率來實(shí)現(xiàn)抗人為干擾和新室內(nèi)能力。通過使星座定尺寸成維持低精度的精度因子（PDOP）來實(shí)現(xiàn)高可用性。將這樣的PDOP維持在高的高度遮蔽閾值之上（例如45度或更多）。圖中沒有示出星座中的所有衛(wèi)星——僅示出在AoO上面的那些。LEO衛(wèi)星以足夠低的高度操作以使得它們的廣播功率可以被打開和關(guān)掉或者在它們通過地球的各個(gè)區(qū)域（諸如AoO）時(shí)被連續(xù)調(diào)制。小孔徑的面對天底相控陣為廣播波束提供靈敏的操縱以精確照射AoO。通過從低高度組合的這樣的功率調(diào)制和操縱，簡單的硬件可以維持對所照射的區(qū)域邊界的精細(xì)控制。不是強(qiáng)調(diào)來自經(jīng)過修改的GPS衛(wèi)星上的高增益天線的連續(xù)操作點(diǎn)波束廣播，而是系統(tǒng)采用機(jī)載電池容量和寬帶隙功率放大器（諸如氮化鎵（GaN）），從而在僅幾秒的短間隔上以高功率操作，可能每個(gè)衛(wèi)星1千瓦特射頻或更多。軌道周期提供大約12小時(shí)的精確軌道和各AoO通過之間的時(shí)鐘估計(jì)。在同一間隔內(nèi)，太陽能電池為電池組充電。當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)AoO時(shí)，GaN功率放大器從被充電的電池組得到其能量以便將高功率GPS兼容的定時(shí)和測距波束廣播到AoO中。該通過持續(xù)近幾分鐘，在其期間來自功率放大器的廢熱聚集在熱容器中。在隨后12小時(shí)的恢復(fù)內(nèi)（其覆蓋前面提到的在前12小時(shí)校準(zhǔn)和充電間隔），廢熱被耗散。該系統(tǒng)利用電子器件、功率、熱量和結(jié)構(gòu)元件的深度集成，以使得可以以最小體積、質(zhì)量和成本且大量地產(chǎn)生衛(wèi)星。此外，通過使總體星座質(zhì)量最小化，發(fā)射成本也可以被拉低。圖32示出操作的概念。衛(wèi)星設(shè)計(jì)支持其穩(wěn)定性被優(yōu)化的振蕩器的使用以便使部分成本最小化還開發(fā)LEO軌道和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以獲得潛在地對于亞分米級(jí)準(zhǔn)確度的完全性能。地球被保守地劃分成兩個(gè)區(qū)：半以及全敵對的。在準(zhǔn)備過渡到敵對領(lǐng)土?xí)r在盟國（半敵對）領(lǐng)土內(nèi)校準(zhǔn)衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘。在盟國領(lǐng)土中，假定通過使用支持GPS的下行鏈路、LEO下行鏈路、交叉鏈路和饋送鏈路對系統(tǒng)的攻擊僅使估計(jì)部分地降級(jí)。當(dāng)衛(wèi)星飛躍盟國領(lǐng)土?xí)r，該系統(tǒng)形成允許支持鏈路在某些地方的所有時(shí)間被人為干擾或者在所有地方的某些時(shí)間但不是在所有盟國地方中的所有時(shí)間被人為干擾的彈性網(wǎng)絡(luò)。然而，在敵對領(lǐng)土上，衛(wèi)星支持鏈路被假定成完全非操作的。然后LEO下行鏈路針對對于用戶設(shè)備的敵對人為干擾的強(qiáng)力壓倒性勢力而被定尺寸。高功率發(fā)射信號(hào)可以處于GPS頻帶中，或者信號(hào)可以被在帶外廣播以進(jìn)一步躲避敵對人為干擾。帶內(nèi)選項(xiàng)被設(shè)計(jì)成與現(xiàn)有GPS用戶設(shè)備兼容，經(jīng)歷軟件修改。系統(tǒng)架構(gòu)憑借其物理設(shè)計(jì)提供成本降低，從而提供系統(tǒng)和衛(wèi)星級(jí)簡化的斷然改進(jìn)，以及由此成本的改進(jìn)。第二，可以進(jìn)一步在作為代理服務(wù)器的軌道上星座質(zhì)量方面來表述成本降低，因?yàn)榘l(fā)射成本傾向于占優(yōu)勢。結(jié)果是以顯著降低的成本以高仰角的連續(xù)廣播功率中的顯著區(qū)域性增加。操作配置就它們?nèi)绾闻cGPS一起使用而言可以是高度靈活的。例如，可以在敏捷的基礎(chǔ)上利用較高功率信號(hào)來選擇性地照射較大尺寸的多個(gè)AoO，這受到星座功率源約束。LEO高度使得廣播能夠精確地遵從AoO邊界的邊緣，從而進(jìn)一步使功率消耗和附屬的干擾最小化。系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵屬性是其熱控制子系統(tǒng)的簡化。設(shè)計(jì)和建造可靠、低成本的高功率衛(wèi)星的最大問題之一是各有效載荷功率放大器的熱管理，每一個(gè)都以低占空比生成多于幾百瓦射頻功率。在僅幾分鐘時(shí)間內(nèi)，它們生成大量的廢熱，需要在接下來的12小時(shí)重復(fù)循環(huán)內(nèi)耗散這些廢熱。示出一個(gè)示例150W功率放大器，圖33突出其小的物理尺寸。優(yōu)選實(shí)施例采用相變材料（PCM）。PCM具有高的熔解熱；因此，它們可以在熔化期間吸收大量能量，而溫度保持恒定。PCM可以是簡單且低成本的解決方案。當(dāng)PCM吸收熱能量時(shí)，溫度開始上升到其熔點(diǎn)。一旦熔化已經(jīng)在PCM中開始，溫度就會(huì)在相變期間保持恒定。這種情況發(fā)生是因?yàn)閬碜詿嵩吹臒崮芰勘挥脕韺⒉牧系南鄰墓虘B(tài)變成液體，或者反之亦然。PCM的選擇和定尺寸取決于所期望的溫度和功率放大器所生成的熱能量的量。圖33圖示PCM可以如何捕獲廢熱然后隨著時(shí)間緩慢耗散它的方法。圖34示出集成到航空器的剩余部分中的功率放大器的安裝點(diǎn)，包括在PCM和航空器之間的熱控制接口表面。熔解熱和熔點(diǎn)的目標(biāo)是接近20℃（示例150W功率放大器的高效操作溫度）。具有熱吸引性質(zhì)的PCM是具有28℃的熔點(diǎn)和752kJ/kg的高熔解熱的氯化膦[參考文獻(xiàn)13]。為L頻帶天線面選擇特殊材料，其需要將地平面和微帶貼片天線元件的輻射元件分開的介質(zhì)結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用在紅外線中光學(xué)透明的材料，諸如硒化鋅。另一策略包括選擇具有高導(dǎo)熱性的電介質(zhì)，諸如氮化鋁。圖35中示出航空器概念設(shè)計(jì)。在優(yōu)選實(shí)施例中，為了簡化，航空器架構(gòu)基本上是平的并且深度集成。微帶貼片天線陣列面向一側(cè)上的天敵，平的太陽能陣列面向相反的方向，并且電池組和熱相變材料的塊體量被夾在中間。塊體材料的量與衛(wèi)星的期望功率輸出成比例。航空器尺寸和星座架構(gòu)被耦合。軌道高度和衛(wèi)星間間距與太陽能生成的地球日蝕時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間、以及有效載荷、交叉鏈路和饋送鏈路天線孔徑面積相匹配。面向太陽的航空器在恢復(fù)時(shí)段期間變化以提供最大功率，從而在熱功率和與有效載荷有關(guān)的功能之間進(jìn)行優(yōu)化。一方面，太陽/背對太陽取向使熱輻射器成角遠(yuǎn)離地球并且開發(fā)可用的太陽能以及外太空的背對太陽冷熱輻射背景。另一方面，有效載荷相控陣物理和/或電地朝向GPS衛(wèi)星取向以便像CRPA那樣以接收模式行動(dòng)來使在軌道和時(shí)鐘校準(zhǔn)期間對衛(wèi)星人為干擾的影響最小化。圖36示出如早期針對民用和商業(yè)應(yīng)用開發(fā)的對于軍用快速獲取準(zhǔn)確性和完整性的操作的概念。防御配置的高功率輸出向厘米級(jí)準(zhǔn)確性和高完整性的基于LEO的快速獲取提供同時(shí)的附加抗人為干擾（在10-7完整性風(fēng)險(xiǎn)下1m的警戒限度）。該系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)一步補(bǔ)充超緊耦合的慣性輔助和相干抗人為干擾、CRPA抗人為干擾、機(jī)會(huì)信號(hào)，并且與現(xiàn)有打擊用例一致。發(fā)射機(jī)定位圖37示出操作的發(fā)射機(jī)地理定位概念。在中心處，多個(gè)發(fā)射機(jī)（故意人為干擾機(jī)和/或其他干擾源）使定位混亂。SurePointTM衛(wèi)星天底天線下行鏈路寬帶經(jīng)由地球終端向發(fā)射機(jī)定位操作中心處的中央服務(wù)器采樣。衛(wèi)星軌道和時(shí)鐘解實(shí)現(xiàn)采樣的厘米級(jí)位置和時(shí)間配準(zhǔn)。中央服務(wù)器中的處理器使各采樣互相關(guān)并且使用到達(dá)時(shí)間差（TDOA）處理產(chǎn)生發(fā)射機(jī)位置的實(shí)時(shí)估計(jì)。圖38示出發(fā)射機(jī)地理定位配置幾何結(jié)構(gòu)的物理視圖。在該示例中，三個(gè)SurePointTM衛(wèi)星（每一個(gè)都利用收集具有快速角運(yùn)動(dòng)的附帶好處的采樣）同時(shí)感測多個(gè)發(fā)射機(jī)。當(dāng)基于空間的測量結(jié)果和地面的測量結(jié)果組合時(shí)，附加的敏感性是可能的。如圖37中所示，精確調(diào)查的無線電站傳感器可以被合并到該解決方案中。采樣以及它們的精確時(shí)間配準(zhǔn)被傳達(dá)給操作中心。如果GPS不可用，則SurePointTM饋送鏈路還可以被用于時(shí)間配準(zhǔn)，因?yàn)樗贕PS頻帶之外。在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)定位功能是重要補(bǔ)充或獨(dú)立能力。如上文在前一章節(jié)中所描述的，魯棒的PNT功能以多達(dá)20dB實(shí)時(shí)防御干擾以便確保未受干擾的操作。同時(shí)，發(fā)射機(jī)定位功能使得有關(guān)部門能夠迅速定位和移除干擾源?？臻g向最佳有利地形提供超幾何結(jié)構(gòu)和無障礙視線。此外，在大角度LEO衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)上跟蹤發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。對于窄帶發(fā)射機(jī)，周期模糊度可以產(chǎn)生假裝成真實(shí)源位置的圖像解決方案。LEO快速角運(yùn)動(dòng)提供對解決模糊性的有意義的手段。LEO快速角幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)真正跟蹤任意發(fā)射機(jī)波形。無線電掩蔽當(dāng)視線掩蔽大氣層和電離層時(shí)跟蹤LEO衛(wèi)星上的GPS已經(jīng)變成了對于天氣的寶貴儀器。示例是GPS/MET、COSMIC和PlanetIQ。在現(xiàn)有技術(shù)中，從GPS衛(wèi)星發(fā)射器到LEO接收器的視線深深插入地球大氣層以產(chǎn)生相位分布測量密度。雙頻測量結(jié)果使得電離層分量被分離出，僅留下作為密度的指示符的大氣折射。不幸地是，密度是溫度、壓力和水汽的組合，以使得它們單獨(dú)的貢獻(xiàn)不能被完全分解。如圖39中所示，在優(yōu)選實(shí)施例中，通過在各相鄰SurePointTM衛(wèi)星之間發(fā)射和接收并利用K頻帶交叉鏈路，新的觀測值變得可用。在18GHz和26.5GHz之間的K頻帶主要被水汽吸收。H20諧振峰值在22.24GHz處。圖40示出在K頻帶的水汽吸收線[參考文獻(xiàn)14]。通過將K頻帶和L頻帶接收幅度相比較，可以直接估計(jì)水汽分量。為了構(gòu)建全面的操作數(shù)據(jù)集，包括SurePointTM納米衛(wèi)星的LEO接收器仍可以采用GPS來提供補(bǔ)充掩蔽。此外，GPS可以繼續(xù)為SurePointTM納米衛(wèi)星的時(shí)間和空間配準(zhǔn)做貢獻(xiàn)。納米衛(wèi)星可以在它們穿越一個(gè)區(qū)域時(shí)扮演多種角色。例如，在與相鄰納米衛(wèi)星的掩蔽事件期間，發(fā)射納米衛(wèi)星還可以在陸地區(qū)域上方進(jìn)行廣播，如圖39中所示。一般來說，SurePointTM納米衛(wèi)星通過軌道相位切換角色以呈現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)級(jí)功能，如在下面的章節(jié)中進(jìn)一步描述的。全球和區(qū)域性敏捷。在系統(tǒng)級(jí)，SurePointTM納米衛(wèi)星的星座提供可以同時(shí)處理多個(gè)全球功能的敏捷架構(gòu)。各種操作功能可以通過軌道相位接通和斷開以將多個(gè)角色假定為給定衛(wèi)星正行進(jìn)到地球上的哪里的功能。圖41示出物理網(wǎng)絡(luò)的表示的時(shí)間演進(jìn)。由實(shí)心點(diǎn)指示在最初時(shí)期每個(gè)SurePointTM納米衛(wèi)星并且由空心點(diǎn)指示在稍后的短隨后時(shí)間每個(gè)SurePointTM納米衛(wèi)星。地球被劃分成同時(shí)進(jìn)行至少三個(gè)單獨(dú)操作的區(qū)域。在左上角，軍用操作在進(jìn)行中。在中心下方，民用和商業(yè)用戶利用廣播。并且在右部，系統(tǒng)被用來地理定位干擾。圖42示出網(wǎng)絡(luò)在最初時(shí)間的物理表示。為了清楚起見，沒有示出SurePointTM納米衛(wèi)星發(fā)射線和后續(xù)位置。在軍用操作區(qū)中，假定交叉鏈路和饋送鏈路要被人為干擾，所以所描繪的區(qū)域性SurePointTM納米衛(wèi)星基于它們的自由運(yùn)行時(shí)鐘獨(dú)立地廣播。對于民用和商業(yè)實(shí)例，交叉鏈路提供位置和時(shí)間參考。交叉鏈路被進(jìn)一步追蹤到GPS，但是僅針對可在民用和商業(yè)操作區(qū)域之外接收到的GPS衛(wèi)星，在該民用和商業(yè)操作區(qū)域中PNT納米衛(wèi)星發(fā)射器不會(huì)操作。還描述了對于無線電掩蔽事件的協(xié)調(diào)K頻帶交叉鏈路的實(shí)例。對于干擾定位實(shí)例，交叉鏈路再次被用于現(xiàn)在以僅接收模式操作的衛(wèi)星的位置和時(shí)間配準(zhǔn)。還示出GPS被用于位置和時(shí)間配準(zhǔn)的示例，強(qiáng)調(diào)從陸地源傳出的干擾不會(huì)壓倒航空器寬帶接收功能的可能性。向下的高速饋送鏈路被用于實(shí)時(shí)干擾定位。圖43示出網(wǎng)絡(luò)在隨后時(shí)間的物理表示，其中所有SurePointTM納米衛(wèi)星已經(jīng)移動(dòng)，因?yàn)榍耙环鶊D是在初始時(shí)間。由每個(gè)區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星來執(zhí)行相同的功能。然而，關(guān)鍵點(diǎn)是為每個(gè)功能服務(wù)的實(shí)際衛(wèi)星是不同的并且隨著時(shí)間迅速變化。圖44示出對于若干個(gè)衛(wèi)星的操作時(shí)間線。紅色間隔指示當(dāng)衛(wèi)星定時(shí)和測距廣播被啟用時(shí)（典型地當(dāng)衛(wèi)星覆蓋區(qū)與用戶相交時(shí)）的調(diào)度時(shí)間。實(shí)際上，所選陸地板塊和/或用戶國家將被指定用于操作，由此根據(jù)衛(wèi)星軌道來定義時(shí)間線。因?yàn)榫o密靠近陸地地實(shí)行大多數(shù)離岸用戶操作，所以這些用戶也可以被容易地覆蓋。藍(lán)色間隔指示發(fā)射器斷電使得機(jī)載接收器能夠耦合到天頂和/或天底天線期間的時(shí)間。藍(lán)色間隔還對應(yīng)于用于軌道確定的天頂GNSS接收器測量結(jié)果收集，因?yàn)闄C(jī)載發(fā)射器不再阻止在同一頻帶上的同時(shí)接收（盡管至少在原理上，電子器件可被設(shè)計(jì)用于同時(shí)接收和發(fā)射）。通過相同準(zhǔn)則，發(fā)射機(jī)地理定位可以出現(xiàn)在藍(lán)色間隔中，包括在其中將回程用作定時(shí)參考來實(shí)行衛(wèi)星時(shí)鐘配準(zhǔn)的實(shí)例。紫色區(qū)域示出在接收和發(fā)射之間具有2ms和20ms之間的時(shí)段的快速循環(huán)，有效地提供有效地同時(shí)接收和發(fā)射能力。只要用戶設(shè)備以這樣的占空比支持定時(shí)和測距信號(hào)，同時(shí)定位和發(fā)射機(jī)地理定位是可能的。綠色條指示在其期間給定的一對衛(wèi)星經(jīng)由交叉鏈路彼此聯(lián)系的時(shí)間。交叉鏈路視線將傾向于在地平線以上上升且沉落，以使得無線電掩蔽事件在每個(gè)間隔的開始和結(jié)束處發(fā)生。就關(guān)于哪個(gè)衛(wèi)星發(fā)射和哪個(gè)衛(wèi)星接收存在判別力來說，該圖示示出已經(jīng)在區(qū)域上進(jìn)行廣播的任何衛(wèi)星如何被同時(shí)用于無線電掩蔽。分布式孔徑就衛(wèi)星天線的時(shí)間和空間對一小部分波長的準(zhǔn)確性已知來說，系統(tǒng)準(zhǔn)許衛(wèi)星組連貫一致地操作以達(dá)到實(shí)現(xiàn)更大PNT啟用的目的。圖45示出適合于區(qū)域性使用的示例配置。在對地同步高度附近的軌道中部署大約3,000個(gè)自由飛行的孔徑元件。平移控制保持元件進(jìn)入其短軸與天底向量對準(zhǔn)且其長軸形成圓形分布的橢圓體高斯剖面的密度。可以命令圓形的半徑以采用跨越幾千米到幾百千米的可變尺寸。將每個(gè)元件的定相被控制為發(fā)射器或接收器以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)波束。對于這里描述的一般的實(shí)施例，分布式孔徑?jīng)]有聚焦在無限遠(yuǎn)處，而是聚焦在地球表面處或地球表面附近。天線的菲涅爾距離參數(shù)F被定義為：其中，D是天線孔徑的表征尺寸，諸如直徑，并且λ是波長。定義菲涅耳區(qū)域（輻射近場），其中F是大約單位1或更大。因此，對于典型的操作參數(shù)值，空載分布式孔徑天線傾向于在菲涅耳區(qū)域中操作。圖46示出為在較低高度處且具有大量元件的全球性使用描繪的分布式孔徑的版本。在所示的應(yīng)用中，來自許多軌道元件的同步發(fā)射一起形成池以效仿GPS信號(hào)廣播。沿軌道分布的孔徑同時(shí)合成多個(gè)像GPS的信號(hào)。軍用優(yōu)勢被建立，因?yàn)閺V播的源是散開的并且對攻擊有彈性。此外，增大的功率可以被集中于用戶以得到抵抗GPS人為干擾的改進(jìn)的可用性。然而，在菲涅耳區(qū)域中操作的收斂的凹的波陣面是唯一的。然而，信號(hào)被設(shè)計(jì)成如下與現(xiàn)有GPS接收器兼容：假定虛構(gòu)發(fā)射器操作在指定焦點(diǎn)r0，其生成從焦點(diǎn)放射的出站球面波，幅度為A且波數(shù)為。有可能明確地計(jì)算在其已知位置處的分布式孔徑內(nèi)每個(gè)孔徑元件i的天線點(diǎn)處的所得到的假定信號(hào)的預(yù)期的接收幅度和復(fù)相：。反向的波函數(shù)Uinbound被定義成在相反的方向上傳播。然后每個(gè)孔徑元件處的波值定義對于朝向焦點(diǎn)傳播的這樣的波必須滿足的邊界條件：。為了產(chǎn)生遍及笛卡爾克空間x的波的物理可實(shí)現(xiàn)的模型φ，可以命令每個(gè)發(fā)射器元件生成如下與入站波邊界條件一致的傳出球面波陣面：。聚合來自所有孔徑元件的貢獻(xiàn)，然后如下給出所得到的波：。通過惠更斯-菲涅耳原理，當(dāng)發(fā)射器的數(shù)目增加時(shí)，聚合廣播波陣面逼近朝向焦點(diǎn)傳播的入站球面波陣面?；谝徽丈涞牟僮鲄^(qū)的尺寸和位置來選取焦點(diǎn)。還可同時(shí)采用多個(gè)AoA。接收信號(hào)的用戶設(shè)備能夠跟蹤傳入信號(hào)，除了焦點(diǎn)扮演作為虛擬衛(wèi)星的新角色之外。圖47示出從具有在對地同步高度附近操作的隨機(jī)分布的3,000個(gè)元件的區(qū)域性分布式孔徑獲得的模式的示例，其中焦點(diǎn)在菲涅耳區(qū)域中，其中柵瓣被抑制到30dB水平。圖48示出與其他空間元件結(jié)合以形成較大的分布式孔徑系統(tǒng)的自包含自由飛行的空間元件。航空器設(shè)計(jì)是上文針對高功率PNT納米衛(wèi)星描述的一個(gè)變體。優(yōu)選實(shí)施例形狀因子是平盤，其孔徑直徑被定尺寸成與將支持多個(gè)同時(shí)波束的地球上的表面面積一致。在圖中，微帶貼片天線陣列允許使得單個(gè)航空器的相控陣能夠以最小的溢出照射地球。然后將由協(xié)調(diào)一致行動(dòng)全分布式陣列來形成的窄的點(diǎn)波束。業(yè)務(wù)天線一般是寬帶的以支持一系列防御和智能任務(wù)，盡管如果任務(wù)的主要目的與GPS軍用頻帶有關(guān)，則天線被專門設(shè)計(jì)以支持GPSL1和L2。一組短的機(jī)械平衡物（standoff）使得多個(gè)盤能夠被堆疊用于發(fā)射且以低相對能量部署。嵌入式的反應(yīng)輪實(shí)現(xiàn)三軸姿態(tài)控制。每個(gè)面上的太陽能單元提供功率，其中相對側(cè)上的大多數(shù)單元來自業(yè)務(wù)天線。盡可能地，指向策略主要將業(yè)務(wù)面指向地球并且太陽能面板主要面向太陽，經(jīng)歷下面更詳細(xì)描述的太陽能航行控制特權(quán)。還被嵌入在每個(gè)面上的相控陣交叉鏈路天線實(shí)現(xiàn)高帶寬通信以及相對位置和姿態(tài)了解。太陽、地球和星星成像器提供姿態(tài)估計(jì)的輔助手段。角動(dòng)量太陽能壓力扭矩配平片產(chǎn)生能夠用于管理角動(dòng)量的不對稱性。圍繞盤周長運(yùn)行的當(dāng)前環(huán)路還實(shí)現(xiàn)也被用于動(dòng)量管理的殘余磁場。圖49示出如何利用簡單的高可靠性方法且在沒有消耗品的情況下管理動(dòng)量。航空器本身被設(shè)計(jì)成大大對稱的，由此使攝動(dòng)力矩最小化。通過使用反應(yīng)輪圍繞太陽線為各個(gè)時(shí)鐘角處的太陽能壓力配平片取向來對太陽能壓力力矩進(jìn)行調(diào)制以實(shí)現(xiàn)期望的動(dòng)量控制。圍繞航空器主體的周長運(yùn)行的當(dāng)前環(huán)路產(chǎn)生還可以結(jié)合地球的磁場用于動(dòng)量控制的電磁動(dòng)量。為了繞太陽線產(chǎn)生可控的“風(fēng)車”，還可以采用碰巧在圓盤上也處于平坦?fàn)顟B(tài)以保持形狀因子的有源器件。候選包括安裝在低剖面鋸齒表面上的液晶和數(shù)字微鏡器件（DMD）。總得來說，各種方法提供關(guān)于所有三個(gè)軸的動(dòng)量控制。圖50示出太陽帆如何為自由飛行的孔徑元件集群提供所有三個(gè)程度的相對平移控制。為了簡單起見，假定該集群質(zhì)心的位置沒有被控制?；€取向由建立盤關(guān)于太陽線的默認(rèn)角度并且然后圍繞太陽線旋轉(zhuǎn)盤組成。如果所有元件都采用相同的基線配置，則在該集群上不存在同軸或正交的結(jié)果產(chǎn)生的力。如果在沒有改變盤圍繞太陽線旋轉(zhuǎn)的情況下改變盤的角，則根據(jù)沿著太陽線盤的橫截面被增大或減小多少來調(diào)制關(guān)于集群質(zhì)心的同軸力。對于正交力控制，以期望的時(shí)鐘角來暫停圍繞太陽線的旋轉(zhuǎn)或使其變慢。建立該時(shí)鐘角處的有效停留時(shí)間。正交力分量與停留的占空比成比例。其方向與停留的時(shí)鐘角對準(zhǔn)。全球星座的目標(biāo)配置是隨機(jī)等間隔的分布。區(qū)域性集群的目標(biāo)配置是上述橢圓體概率分布。歐拉希爾方程是衛(wèi)星圍繞被假定成為質(zhì)心的標(biāo)稱軌跡或關(guān)于另一衛(wèi)星的漂移的動(dòng)態(tài)模型。將與上文相同的觀測方程應(yīng)用于交叉鏈路測距，觀測方程是：，其中給出從衛(wèi)星i到j(luò)的每個(gè)觀測值，其中再次假定交叉鏈路以雙向模式操作以達(dá)到改進(jìn)的可觀測性。歐拉希爾方程也不會(huì)默認(rèn)支持任意命令的集群分布，更不用說一個(gè)隨機(jī)的了。因此，非靜態(tài)的命令的參考軌道被選擇用于星座，并且最優(yōu)控制規(guī)律繼續(xù)朝向參考引導(dǎo)孔徑元件。最終結(jié)果是至少逼近隨機(jī)橢圓體高斯配置的分布。實(shí)施經(jīng)歷約束角動(dòng)量且適當(dāng)維持航空器姿態(tài)以滿足有效載荷、功率和熱操作約束的位置保持。圖51示出可以如何發(fā)射和部署分布式孔徑。盤形狀的孔徑元件被堆疊在上級(jí)插入火箭上。每個(gè)航空器盤都被嵌入在其基于PCB結(jié)構(gòu)的內(nèi)置平衡物分開。平衡物在張力下沿徑向夾住并且被設(shè)計(jì)成適應(yīng)徑向加載和橫向振動(dòng)。運(yùn)載火箭將該組件插入LEO或橢圓轉(zhuǎn)移軌道中。從那里，高比沖推進(jìn)器將上級(jí)升高到運(yùn)行軌道中。當(dāng)夾具釋放時(shí)，各個(gè)孔徑元件過渡到自由飛行。它們被嵌入平衡物的分離彈簧推動(dòng)遠(yuǎn)離上級(jí)并且彼此遠(yuǎn)離，如圖51中所示。就在那時(shí)上級(jí)的任務(wù)完成了。可替代地，上級(jí)可被設(shè)計(jì)成用作通信中心以便向分布式孔徑提供集中式饋送鏈路和波束成形功能。就軌道碎片是關(guān)注點(diǎn)來說，上級(jí)還可以攜帶針對要在任務(wù)結(jié)束時(shí)使用的孔徑元件的檢索系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^使用孔徑元件的半?yún)f(xié)作操縱來簡化檢索過程?？梢蕴崆懊罾^續(xù)存在的航空器以有序的方式排成一行，以使得然后上級(jí)可以使用簡化的策略來方便地檢索它們。對于規(guī)模，圖51示出對于空載分布式版本的代表性等同陸地孔徑面積。在該示例中，所部署的表面面積與深度空間網(wǎng)絡(luò)34m直徑碟形天線一致，但是具有可以被聚焦以在用于陸地應(yīng)用的菲涅耳區(qū)域中操作的巨大更高分辨率。圖52示出如何組織有效載荷半導(dǎo)體模塊以用于通用應(yīng)用和成本降低。集成的發(fā)射/接收（T/R）模塊包括基于寬帶隙技術(shù)的高功率放大器，諸如GaN和內(nèi)置低噪聲放大器。T/R模塊進(jìn)一步與上/下變頻器以及模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器集成以形成有源天線元件模塊。使用MMIC緊密集成的這樣的模塊形成基本構(gòu)建塊，其使得航空器上的每個(gè)單個(gè)天線能夠生成和接受數(shù)字基帶數(shù)據(jù)。每個(gè)航空器變成經(jīng)由交叉鏈路連接的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的路由器如所尋址的那樣移動(dòng)數(shù)據(jù)分組。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（諸如TCP/IP或UDP）被采用來用于傳輸層。圖53示出航空器級(jí)數(shù)字路由以及如何利用數(shù)字接口將多個(gè)有源天線元件集成在每個(gè)航空器上來形成相控陣以包括業(yè)務(wù)和回程鏈路。在該背景下，回程鏈路被定義為提供后勤通信以包括交叉鏈路和（如果適用的話）饋送鏈路。對于每個(gè)鏈路都存在航空器級(jí)數(shù)字波束形成器。來自每個(gè)天線陣列的傳入基帶信號(hào)被組合到所得到的輸出中。傳出基帶信號(hào)被指引到適當(dāng)?shù)奶炀€元件。啟用PNT的波束形成控制器在精確到一小部分波長的位置和杠桿臂的知識(shí)上操作。該控制器基于瞬時(shí)航空器精確位置、姿態(tài)和線校準(zhǔn)參數(shù)的知識(shí)來計(jì)算波束形成矩陣元素延遲和權(quán)重。一般來說，可以同時(shí)支持一個(gè)或多個(gè)波束。具有對于每個(gè)波束的相關(guān)聯(lián)的調(diào)制解調(diào)器的交叉鏈路產(chǎn)生星座范圍網(wǎng)絡(luò)以用于數(shù)字通信。路由器與互聯(lián)網(wǎng)路由器操作一致地指引數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的流動(dòng)。數(shù)字流數(shù)據(jù)在它可以代表什么的方面是靈活的，包括信息和合成波形。定制波形的數(shù)字表示通過網(wǎng)絡(luò)流式傳輸，或者每個(gè)航空器可以在廣播點(diǎn)處僅根據(jù)調(diào)制定制波形的數(shù)據(jù)來合成經(jīng)過調(diào)制的波形。該架構(gòu)適應(yīng)多個(gè)同時(shí)的波束。連接到每個(gè)航空器路由器的是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口。該接口的目的是用于（1）源（source）波形、（2）組合基帶信號(hào)、（3）匯（sink）基帶信號(hào)、（4）源回程數(shù)據(jù)、以及（5）匯回程數(shù)據(jù)。波形源可以來源于任何航空器并且可以從同一或不同航空器中的一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)鏈路廣播。組合器將來自多個(gè)航空器的業(yè)務(wù)信號(hào)相加，由此促進(jìn)分布式波束形成。需要比其輸入更低的吞吐量的組合器輸出被路由回到網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)其命令的目的地。基帶匯功能從網(wǎng)絡(luò)接收組合的基帶信號(hào)。項(xiàng)（1）和（3）共同用作分布式孔徑的數(shù)字基帶發(fā)射和接收“終端”。接口還使得數(shù)據(jù)能夠經(jīng)由交叉鏈路被路由到任何其他航空器以及從任何其他航空器路由。這樣的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以在其傳送期間遍及一個(gè)或多個(gè)中間航空器路由器。通過基帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)如何遍及空載網(wǎng)絡(luò)被路由和處理來控制星座級(jí)分布式孔徑的宏觀行為。如果分布式孔徑以接收模式操作，則來自每個(gè)業(yè)務(wù)天線元件的基帶采樣被組合在它們的波束形成器中。所得到的孔徑元件基帶信號(hào)進(jìn)一步在對于所選傳入波束的星座級(jí)波束形成元件中經(jīng)歷受控相位和群延遲，然后被收集并與來自其他孔徑元件的那些組合。對于來自分布式孔徑的發(fā)射，該過程反向操作。波形或數(shù)據(jù)流被路由到所有航空器，于是數(shù)字流被調(diào)制成其傳出波形。星座級(jí)波束形成元件控制波形的延遲和權(quán)重，然后經(jīng)由業(yè)務(wù)天線元件廣播它們以包括傳出波束。圖54示出如何實(shí)施集中化波束形成。傳入業(yè)務(wù)信號(hào)根據(jù)期望的傳入波束被每個(gè)孔徑元件中的波束形成控制器延遲。然后基帶業(yè)務(wù)信號(hào)經(jīng)由交叉鏈路被數(shù)字傳送到中心航空器，在那里跨整個(gè)分布式孔徑組合基帶業(yè)務(wù)信號(hào)。如果期望的話，然后可經(jīng)由饋送鏈路將組合的基帶信號(hào)進(jìn)一步中繼到地面站。發(fā)射模式反向操作。經(jīng)由饋送鏈路源自地面的或在中心航空器中的波形或數(shù)據(jù)流經(jīng)由交叉鏈路被分布到各個(gè)孔徑元件。每個(gè)孔徑元件中的調(diào)制器合成廣播波形，其然后被適當(dāng)?shù)亩ㄏ嘁怨﹤鬏斠园總€(gè)傳出波束。圖55示出如何將經(jīng)由交叉鏈路達(dá)到的傳入基帶信號(hào)指引到組合器以及然后到饋送鏈路。還示出相反的路徑。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口用作分布式孔徑的每個(gè)波束的數(shù)字“終端”。圖56示出允許基帶信號(hào)分布式組合和沒有中心的優(yōu)選實(shí)施例。當(dāng)分布式孔徑以接收模式操作時(shí)，單獨(dú)的衛(wèi)星在分布式基礎(chǔ)上實(shí)施組合，因?yàn)榛鶐盘?hào)將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變到分配的目的地模式。發(fā)射模式以相同的方式操作但是從起源節(jié)點(diǎn)反過來。起源或目的地節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口端口用作對應(yīng)分布式孔徑波束的“終端”。通過使用回程或業(yè)務(wù)天線產(chǎn)生特殊分布式孔徑波束或通過直接從地面站對單獨(dú)航空器進(jìn)行尋址來實(shí)施饋送鏈路通信。星座交易空間圖57示出基于期望屬性的星座架構(gòu)的簡化模型。該圖示出對于各個(gè)操作模式作為軌道高度的函數(shù)的所需衛(wèi)星數(shù)目的估計(jì)。為了參考，指示現(xiàn)有GPS星座。綠色曲線示出需要許多衛(wèi)星來保持45度高度遮蔽并且還對應(yīng)于與高功率廣播相關(guān)聯(lián)的衛(wèi)星的數(shù)目?！皺C(jī)會(huì)高度”對應(yīng)于可達(dá)到的最低高度以使得大氣阻力隨著對運(yùn)行軌道估計(jì)的顯著攝動(dòng)而減小。該高度也是可容易訪問的，因?yàn)槟敲炊喟l(fā)射已經(jīng)將該高度作為目標(biāo)。如由用戶看到的LEO星座快速角運(yùn)動(dòng)加速亞分米準(zhǔn)確性和生命安全完整性的獲取。理想的分布式孔徑進(jìn)行分解到任意小的“分子”尺寸級(jí)別（可能采用量子計(jì)算機(jī)），同時(shí)驅(qū)動(dòng)孔徑中元件的總數(shù)朝向大數(shù)目。將來的技術(shù)可能進(jìn)一步使得分布式計(jì)算、時(shí)間和空間配準(zhǔn)以及能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換能夠使用小的元件維度來實(shí)施。在傳統(tǒng)航空器和全球云中部署的這樣的小元件之間的隨機(jī)沖突將是低能量的并因此是無害的。1.4.1分布式孔徑應(yīng)用下面的表展示分布式孔徑的關(guān)鍵應(yīng)用。應(yīng)用新功能通信在沒有VSAT或前沿基礎(chǔ)設(shè)施的情況下在任何地方的智能電話寬帶連接性。通信空分多址。通信頻譜重用。通信實(shí)現(xiàn)在擁擠的陸地頻帶內(nèi)共享的衛(wèi)星頻譜。通信同時(shí)的空間和頻譜擴(kuò)展通信極端的LPI/LPD導(dǎo)航僅使用條狀天空（深的城市或多山的峽谷）的PNT可用性。導(dǎo)航有助于最小附屬效應(yīng)的有效集中的抗人為干擾。導(dǎo)航在擦除（抵消）現(xiàn)有信號(hào)的情況下多個(gè)鄰近同時(shí)的目標(biāo)的空間上可選的獨(dú)立電子欺騙。導(dǎo)航準(zhǔn)確性和完整性的瞬時(shí)獲取。SIGINT（信號(hào)情報(bào)）異常高的空間分辨率加上同時(shí)的抗空間干擾SIGINT使得比米級(jí)準(zhǔn)確性、持續(xù)性、移動(dòng)目標(biāo)跟蹤分辨率、城市或農(nóng)村更好。雷達(dá)全方向的同時(shí)的照明和檢測，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的時(shí)間和空間分辨率以及解混亂（de-clutter）。電子攻擊有效照明和最小附屬效應(yīng)無線電天文學(xué)實(shí)現(xiàn)前所未有的角度分辨率和無限孔徑縮放。通信雙用應(yīng)用包括：·采用衛(wèi)星新聞采訪的新聞業(yè)·援助機(jī)構(gòu)·急救反應(yīng)和災(zāi)難援助·用于遠(yuǎn)程區(qū)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取的網(wǎng)絡(luò)訪問·遠(yuǎn)程臨時(shí)辦公室·戰(zhàn)術(shù)軍事行動(dòng)·能量，包括石油和天然氣·采礦和大型工程·海上作業(yè)·林業(yè)。對于發(fā)展中國家的應(yīng)用的一個(gè)示例將是“Twittersat”——利用在遠(yuǎn)離陸地基礎(chǔ)設(shè)施的遠(yuǎn)程區(qū)中操作的現(xiàn)有蜂窩電話（具有經(jīng)過修改的軟件）發(fā)送和接收SMS消息的能力。對于商業(yè)用戶的應(yīng)用的一個(gè)示例將是在氣載噴氣飛行器上產(chǎn)生WiFi“熱點(diǎn)”，其中現(xiàn)有移動(dòng)設(shè)備（具有經(jīng)過修改的軟件）通過飛行器的窗口直接與空間基礎(chǔ)設(shè)施通信并且不需要飛行器上的本地中繼器或地面接口基礎(chǔ)設(shè)施。熱點(diǎn)的尺寸可以被設(shè)置成任何尺寸，范圍從幾行座位到整個(gè)飛機(jī)。熱點(diǎn)位置將通過飛行器的ADS-B廣播的閉環(huán)跟蹤、通過消息的內(nèi)容且根據(jù)對ADS-B信號(hào)的空間源的三角測量二者來跟蹤飛行器的位置。類似地，新聞工作者可以將直接來自傳統(tǒng)智能電話（具有經(jīng)過修改的軟件）的實(shí)況HD視頻從遠(yuǎn)離前沿基礎(chǔ)設(shè)施或VSAT的遠(yuǎn)程區(qū)直接流式傳輸?shù)娇臻g基礎(chǔ)設(shè)施中。高級(jí)電子欺騙圖58示出高級(jí)電子欺騙場景。兩架飛行器正彼此接近地運(yùn)行。假定飛行器是位于地球上任何地方的不合作的GNSS用戶。假定飛行器標(biāo)記的物理目標(biāo)的正常運(yùn)行。電子欺騙場景的假定目的是無意地將電子欺騙目標(biāo)操縱到物理目標(biāo)附近。地面參考站的網(wǎng)絡(luò)全球地監(jiān)測GNSS廣播并且將所有信號(hào)參數(shù)校準(zhǔn)到厘米級(jí)。校準(zhǔn)參數(shù)經(jīng)由貫穿分布式孔徑的交叉鏈路被上行鏈路傳輸且散播。因?yàn)槊總€(gè)孔徑元件還可以接收GNSS信號(hào)且估計(jì)位置和時(shí)間，所以校準(zhǔn)使得每個(gè)孔徑元件能夠與相位相干性一起操作到厘米級(jí)。傳統(tǒng)的電子欺騙已采用適于具有目標(biāo)的位置和高度的精確知識(shí)的要求的單個(gè)目標(biāo)的裝置。電子欺騙器立即將所有信號(hào)廣播到目標(biāo)的接收天線，所以存在目標(biāo)檢測到出了差錯(cuò)的信號(hào)屬性的許多機(jī)會(huì)，諸如在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)沒有確切地依賴于接收信號(hào)的情況下。此外，難以避免其他接收器上的附屬效應(yīng)。分布式孔徑根據(jù)電子欺騙器的意圖合成整個(gè)新的GNSS信號(hào)。這些信號(hào)來自于電子欺騙器所要求的具體方向并且對于每個(gè)假衛(wèi)星而言在空間上不同。除了電子欺騙信號(hào)合成之外，精確匹配現(xiàn)有GNSS信號(hào)的新的波可以被定位成180度異相，以便精確的抵消（擦除）聚焦區(qū)（focalregion）內(nèi)的傳入信號(hào)。換言之，在聚焦區(qū)之內(nèi)，原始信號(hào)被新的電子欺騙信號(hào)完美取代。信號(hào)屬性可以以協(xié)調(diào)方式被控制到厘米級(jí)。如果目標(biāo)攜帶慣性導(dǎo)航單元，則位置誤差的簡檔可以被帶入確切匹配慣性偏置漂移的簡檔中，以使得電子欺騙的開始是完全無縫且不可檢測的。對于高級(jí)電子欺騙來說，選擇在其外部不存在附屬效應(yīng)的聚焦區(qū)。多個(gè)獨(dú)立的聚焦區(qū)可以被選擇以便具有整個(gè)不同但同時(shí)出現(xiàn)的效應(yīng)。電子欺騙器不需要知道電子欺騙目標(biāo)的確切位置來放置聚焦區(qū)或精確地替換現(xiàn)有信號(hào)。唯一的要求是電子欺騙器需要命令聚焦區(qū)與開環(huán)協(xié)調(diào)，由此暗示比電子欺騙聚焦區(qū)的所選分辨率更好的電子欺騙目標(biāo)的先驗(yàn)知識(shí)。當(dāng)前第1頁1 2 3