CN115790515A

CN115790515A - 一种基于cei的空间非合作卫星测量方法

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Publication number: CN115790515A
Application number: CN202310097793.2A
Authority: CN
Inventors: 高泽夫; 焦义文; 杨文革; 马宏; 吴涛; 毛飞龙; 王育欣; 李雪健; 司一童; 滕飞; 杨卓; 章恩韬; 李超; 陈雨迪; 卢志伟; 冯凯; 谭克松
Original assignee: Peoples Liberation Army Strategic Support Force Aerospace Engineering University
Current assignee: Peoples Liberation Army Strategic Support Force Aerospace Engineering University
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2043-02-10
Also published as: CN115790515B

Abstract

本发明提供了一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法，属于卫星信号测量与处理技术领域；首先构建了基于CEI的非合作卫星测量总体场景；在此基础上，针对不同轨道高度的非合作卫星分别建立了低轨、中轨、高轨非合作卫星的CEI观测模型；针对待进行观测的空间非合作卫星的信号体制和信号频段等关键信息较为欠缺这一问题，本方法初步构建基于前期先验信息和已完成的CEI非合作卫星测量的非合作卫星信息库；并在前几步的基础上，本方法通过针对非合作目标的高精度的时延估计来实现基于CEI的非合作卫星精确测角，建立了低轨、中轨、高轨的基于CEI的非合作卫星的高精度的时延估计方程。

Description

一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法

技术领域

本发明属于卫星信号测量与处理技术领域，具体涉及一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法。

背景技术

相位干涉测量技术是一种基于飞行器下行信号的被动测角跟踪方法,目前主要有“甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry, VLBI)”和“连线干涉测量(connected element interferometry, CEI)”这两类技术。与VLBI相比，CEI的主要优点是：相位延迟测量比较简单，可实现对相位差的快速定轨，几乎可以做到实时测角，设备简单、费用低、维护和管理方便，非常适用于对同步轨道及其以内地球卫星的现有测控手段进行增强和补充。

图1所示为CEI基本原理图，CEI测量相关器处理的高轨卫星信号来自几何上分离的两个地面测站。高轨卫星发出的信号波前到达基线两端的时间差近似为:

(1)

式中，

为时间差，

为从第一个测站到第二个测站带的基线矢量，

为高轨卫星的方向矢量，

与

的夹角为

。根据式(1)，在基线确定的情况下，由

测量误差导致的

测角误差表示为：

(2)

由式(2)可知，测角误差

与基线

的长度成反比，与

的测量误差

成正比。因此，若要获得高精度角度测量，可以通过提高干涉测量时延的测量精度，这也就是CEI高精度测量技术的基本原理。

如图2所示，由于卫星轨道误差绝大部分体现在它在有效基线方向上的投影, 因此两条CEI正交基线便可以决定高轨卫星的二维角坐标及其变化信息, 卫星发出的信号按球面波传播方式建立量测方程。为分析方便，以测站1和2为例建立量测方程，如下所示：

(3)

式中，

和

分别为相位观测量和整周模糊度;

为卫星下行波段的信号波长；

和

,

分别为高轨卫星和基线1两端测站1和2的位置矢量;

为两站钟差的互差;

为站间大气传播延迟的残余误差;

为仪器延迟引起的距离误差;

为观测噪声。

目前，国外卫星数量众多，尤其是美国，其卫星的数量远远超过其他国家。比较常见的就有Quickbird、IKONOS、GeoEye、WorldView、Landsat、EOS(Modis)等等。其他国家的比较常见的卫星有Spot6/7、Alos、Rapideye、IRS-P5/P6等。其中， QuickBird卫星于2001年10月18日由美国DigitalGlobe公司在美国范登堡空军基地发射，是目前世界上最先提供亚米级分辨率的商业卫星，卫星影像分辨率为0.61m。

（1）非合作高轨卫星

高轨非合作卫星的运行轨道高度一般在距离地球表面20000km以上，目前在轨的中轨非合作卫星的运行轨道主要集中在20000-36000 km之间。高轨非合作卫星绕地球运行一周所需时间一般为12-24小时。特别的, 当轨道调度为36000km，非合作卫星的运行与地球的自转是同步的，则称其为地球同步非合作卫星，由于此类非合作卫星相对于星下点的地球表面是静止的，也称静止轨道非合作卫星。由这样的非合作卫星或星座构成的移动通信系统，通常称作静止轨道非合作卫星移动通信系统,此类非合作卫星/卫星系统也是本发明重点测量的一类目标。

由于高轨特别是地球同步轨道上分布着通信导航、数据中继、导弹预警、电子侦查等众多战略级别的非合作卫星，因此，开展非合作高轨卫星的高精度测量非常具有战略意义和研究价值。目前重要的非合作高轨卫星主要包括：GSSAP卫星、GEOStar卫星、Tetra-1（高轨小型卫星分层结构试验系统）、Viasat卫星、Inmarsat卫星。

（2）非合作中轨卫星

中轨非合作卫星的运行轨道高度一般在距离地球表面2000～20000km之间，目前在轨的中轨非合作卫星的运行轨道主要集中在5000-20000公里之间。中轨非合作卫星绕地球运行一周所需时间一般为4-12小时。它属于地球非同步卫星，在全球移动通信和卫星导航系统中具有极大的优势。非合作中轨卫星主要包括：非合作导航卫星、非合作通信卫星和非合作大地测量/空间环境科学卫星。

（3）非合作低轨卫星

低轨非合作卫星的运行轨道高度一般在距离地球表面500-5000公里之间，目前在轨的低轨非合作卫星的运行轨道主要集中在500-2000公里之间。低轨非合作卫星绕地球运行一周所需时间较短，一般为2-4小时。低轨非合作卫星主要用于以下几个方面：

军事目标探测，利用低轨道卫星容易获得目标物高分辨率图像。

卫星移动通信，卫星的轨道高度低使得传输延时短，路径损耗小。多个卫星组成的通讯系统可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效。蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。目前主要的提出低轨道卫星方案的大公司有8家。其中最有代表性的低轨道卫星移动通信系统主要有铱（Iridium）系统、星链系统（Starlink）、全球星系统（Globalstar）、白羊（Arics）系统、低轨卫星（Leo-Set）系统、柯斯卡（Coscon）系统、卫星通信网络（Teledesic）系统等。

以上低轨卫星系统均为非合作目标，即均是本发明的重点测量目标。从技术方面来看，非合作低轨卫星通信系统主要特点包括：卫星星座数量大、星间及星地通讯数据吞吐量大、工作频段高（Ka/Ku/Q/V波段）、高带宽（2GHz以上）、多波束控制（相控阵天线）以及产线化低成本等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法，实现了对于高价值的空间非合作卫星的长期有效监视和观测。

一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法，包括：

步骤1、首先需要构建基于CEI的非合作卫星观测模型，包括：

基于CEI的非合作高轨卫星，具体包括角度测量方程和时延估计方程；

基于CEI的非合作中轨卫星观测模型，具体包括角度测量方程和时延估计方程；

基于CEI的非合作低轨卫星观测模型，具体包括角度测量方程和时延估计方程；

步骤2、对待测量的非合作卫星得的关键信息进行确定，初步构建非合作卫星信息库；所述关键信息包括轨道高度、过境时间、过境区域分布、信号类型及信号频段；

步骤3、对步骤1的时延估计方程进行修正；

步骤4、将获取的非合作卫星测角信息和时延估计信息补充到非合作卫星信息库中；并根据合作卫星测角信息和修正后时延估计计算更准确的信号类型及信号频段信息，补充到非合作卫星信息库中。

较佳的，所述步骤1中，基于CEI的非合作高轨卫星的角度测量方程为：

其中，

为基于CEI对非合作高轨卫星的观测方向角误差；

为非合作高轨目标相对于CEI阵列的基线张角；

为CEI观测的非合作高轨卫星的方向角；

为非合作高轨卫星到CEI天线阵列的距离，

表示基线长度。

较佳的，所述步骤1中，对于基于CEI的非合作中轨卫星的角度测量方程为：

其中，

为基于CEI对非合作中轨卫星的观测方向角误差；

为非合作中轨卫星相对于CEI阵列的基线张角；

为CEI观测的非合作中轨卫星的方向角；

为非合作中轨卫星到CEI天线阵列的距离，

表示基线长度。

较佳的，所述步骤1中，基于CEI的非合作低轨卫星的角度测量方程为：

其中，

为第i个非合作低轨卫星的观测方向角误差；

为第i个非合作低轨卫星的方向角，

为第i个非合作低轨卫星的基线张角；

为第i个非合作低轨卫星到CEI天线阵列的距离，

表示基线长度；

，

为非合作低轨卫星的数量。

较佳的，所述步骤3中，修正后高轨非合作卫星的时延估计方程为：

；其中，

为系统时延误差；

和

分别为非合作卫星的下行链路信号的载波功率和载波差分相位。

较佳的，所述步骤3中，修正后中轨非合作卫星的时延估计方程为：

；

其中，

为系统时延误差；

和

分别为非合作卫星的下行链路信号的载波功率和载波差分相位；

和

分别表示电离层时延误差和对流层时延误差。

较佳的，所述步骤3中，修正后低轨非合作卫星的时延估计方程为：

；

其中，

和

和

分别表示电离层时延误差和对流层时延误差。

本发明具有如下有益效果：

针对各轨道高度上的非合作卫星的数量、编队方式、信号特征以及所需的调制解调方式均存在显著区别这一问题，本方法首先构建了基于CEI的非合作卫星测量总体场景。在此基础上，针对不同轨道高度的非合作卫星分别建立了低轨、中轨、高轨非合作卫星的CEI观测模型；针对待进行观测的空间非合作卫星的信号体制和信号频段等关键信息较为欠缺这一问题，本方法基于前期的先验信息和已完成的基于CEI的非合作卫星信息库，对待测量的非合作卫星的轨道高度、过境时间、过境区域分布、非合作卫星的主要信号（尤其是下行链路信号）类型及关键信号频段等关键信息进行确定，初步构建基于前期先验信息和已完成的CEI非合作卫星测量的非合作卫星信息库；在本方法的前几步（空间非合作卫星的CEI观测模型、基于前期先验信息和已完成的CEI非合作卫星测量的非合作卫星信息库的初步构建）的基础上，本方法通过针对非合作目标的高精度的时延估计来实现基于CEI的非合作卫星精确测角，建立了低轨、中轨、高轨的基于CEI的非合作卫星的高精度的时延估计方程。

附图说明

图1为CEI测量的基本原理图；

图2为基于正交基线的CEI精确测量示意图；

图3为基于CEI的空间非合作卫星测量方法总流程图；

图4为基于CEI的非合作卫星测量场景概览图；

图5为基于CEI的非合作高轨和中轨卫星观测模型；

图6为基于CEI的非合作低轨卫星观测模型；

图7为基于CEI的非合作卫星信号处理主要流程。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

针对未来空间运用中对于太空态势感知、太空重要资产的健康状况监测和非合作目标的编目和监视等突出问题，传统的监视和观测主要针对的均为空间合作目标，针对空间非合作目标的测量手段和观测方法的研究目前还较为欠缺。本方法基于中短基线干涉测量（CEI）这一方法，利用被动式接收空间非合作卫星的下行链路信号这一方法，设计了一整套基于CEI的空间非合作卫星的测量流程，较为有效的实现了对于高价值的空间非合作卫星的长期有效监视和观测。

本发明的一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法，总体方法流程如下：

步骤1、首先需要构建基于CEI的非合作卫星观测模型，本模型将分别对高轨、中轨和低轨非合作卫星的CEI观测场景进行构建，重点建立不同轨道高度的非合作卫星CEI观测的角度测量方程和时延估计方程。在此基础上，通过分析不同轨道高度的非合作卫星CEI观测的测量误差，引入误差修正方程，进一步修正不同轨道高度的非合作卫星CEI观测方程。以上建立了基于CEI的非合作卫星观测模型。

步骤2、基于CEI的非合作卫星观测模型构建完毕后，需要基于前期的先验观测信息和已构建的基于CEI的非合作卫星信息库，初步确定待进行跟踪测量的非合作卫星的关键先验信息，特别是非合作卫星的轨道高度、过境时间和过境区域等。在确定了上述关键先验信息的基础上，即可开展接下来的基于CEI的非合作卫星精确测角、非合作卫星信号处理和非合作卫星信息库构建等工作。

步骤3、精确的角度信息是CEI的主要观测量和优势所在，也是提升未来对于各轨道高度的非合作卫星的态势感知和预警侦察等关键太空运用能力的重要增长点。在前期获取的先验观测信息和建立的基于CEI的非合作卫星信息库的基础上，在本步骤中将主要基于CEI这一技术，在（1）中建立的基于CEI的非合作卫星观测模型中，对非合作卫星进行高精度的时延估计，从而实现对于非合作卫星的高精度跟踪和测量。

另外，本步骤还综合多种算法以实现观测噪声最大程度减弱，对非合作卫星的角度测量和时延估计数据的进一步精度提升和非合作卫星的信号质量改善。在此基础上将得到更为精确的非合作卫星测角信息、时延估计信息，基于观测模型进一步外推可得精确的非合作卫星的其他高价值情报信息，从而极大的增强未来的太空态势感知、高价值非合作卫星长时间大范围有效监测和在轨非合作卫星异常行为预警等重要能力。

步骤4、在以上各步获取的精确的非合作卫星测角信息、时延估计信息以及非合作卫星的其他高价值情报信息的基础上，将整编汇总到非合作卫星信息库，实现信息库信息的更新和迭代，将信息库中的现有信息输入到3中，进行下一批次的非合作卫星高精度的角度测量和时延估计。

以下为本发明的一种基于CEI的空间非合作卫星测量方法的具体实现过程，包括：

步骤1、基于CEI的非合作卫星观测模型构建

在基于CEI的空间非合作卫星测量这一方法中，首先要建立基于CEI的不同轨道高度的非合作卫星的观测模型。目前存在的非合作卫星中，主要运行的轨道有三种类型：高轨、中轨、低轨。因此，在本方法中，将依次建立基于CEI的非合作高轨卫星观测模型、基于CEI的非合作中轨卫星观测模型、基于CEI的非合作低轨卫星观测模型，在传统的航天器远场观测模型的基础上，根据CEI测量机理和非合作卫星轨道高度实际，对原有的航天器远场观测模型进行修正，建立如下所示的基于CEI的非合作卫星观测模型。

（1）基于CEI的非合作卫星测量场景概览

图4所示为基于CEI的非合作卫星测量场景概览，由图可知，在本方法中，由于各轨道高度上的非合作卫星的数量、编队方式、信号特征以及所需的调制解调方式均存在显著区别，因此需要针对不同轨道高度的非合作卫星分别建立CEI观测模型，也即基于CEI的非合作高轨、中轨、低轨卫星观测模型。

同时，从图中还可以发现，由于对流层和电离层的存在，使得本方法中的CEI观测信号存在一定程度的误差，研究表明此误差可能会对基于CEI的非合作卫星的精确观测模型带来较大的影响。这将在下面的各轨道高度非合作卫星测量模型中加以修正。

（2）基于CEI的非合作高轨和中轨卫星观测模型

本方法建立的基于CEI的非合作高轨和中轨卫星观测模型如图5所示。为建立模型方便，图5仅展示了构成正交基线的CEI观测阵列的其中一条基线上的两个接收天线。

对于高轨和中轨非合作卫星，其与低轨非合作卫星相比，有两个突出特点：一是轨道高度较高，使得基于CEI的非合作高轨和中轨卫星观测模型只需要在传统的针对合作航天器的远场无线电测量模型基础上，进行修正即可；二是目前的高轨和中轨非合作卫星均以单一卫星编队或者相距较远（星与星之间间距1000Km以上）的卫星星座编队模式为主，使得基于CEI的非合作高轨和中轨卫星观测模型只需要建立针对单一非合作卫星的观测方程即可。

针对高轨和中轨非合作卫星的上述两大特点，基于CEI的非合作高轨和中轨卫星观测方程可建立如下所示。对于传统的针对合作航天器的远场无线电测量模型，认为航天器与接收天线之间的距离与天线阵列之间的距离相比足够远，因此将待观测的航天器到达两接收天线的信号波视为平行波。从而在传统的针对合作航天器的远场无线电测量模型中，航天器的信号达到两接收天线（两者之间距离为D）的路程差为图中的

。而实际上，由于位于中轨和高轨的非合作卫星距进行CEI测量的接收天线阵列的距离不够远，使得非合作卫星的信号达到两接收天线的实际路程差为图中的

，其中

。这使得传统的针对合作航天器的远场无线电测量模型在本方法研究的问题场景中存在较大误差，传统模型与本方法的模型的测量路程差为

。针对这一情况，有如下的一系列关系式：（在本方法建立的模型中，CEI观测目标的方向角为

，与之对比，传统模型中的CEI观测目标的方向角为

；非合作高轨及中轨目标相对于CEI阵列的基线张角为

）

(4)

(5)

由

得：

(6)

由此可得：

(7)

从而有：

(8)

(9)

(10)

设本模型与传统模型相比，基于CEI对非合作高轨和中轨卫星的观测方向角误差为

，则有：

(11)

对于基于CEI的非合作高轨和中轨卫星这一观测场景而言，由于轨道高度（10000Km以上）与CEI阵列的基线长度（一般小于100Km）相比足够大，因此在本场景中，

足够小（研究表明，此时的

一般在mrad量级）。由此，为研究问题方便，可得以下近似关系：

(12)

将式（12）带入式（11）可得：

(13)

比较式（13）和式（10）可得：

(14)

上文已分析，本场景中的

一般在mrad量级，由此，为研究问题方便，可得：

(15)

将式（15）代入式（14）可得：

(16)

在

中，由正弦定理可得：

(17)

其中SB即为基于CEI观测的非合作高轨和中轨卫星到CEI天线阵列的距离，设为

。从而有：

(18)

对于基于CEI的非合作高轨卫星观测这一场景而言，非合作卫星的轨道高度与CEI阵列基线长度相比足够大，使得非合作目标相对于CEI阵列的基线张角

足够小，仿上可得如下关系：

(19)

(20)

由式（16）和（19）可得：

(21)

由式（18）和（20）可得：

(22)

而对于基于CEI的非合作中轨卫星观测这一场景而言，非合作卫星的轨道高度有了显著的降低（从GEO轨道的36000Km降低到几大定位导航系统的12000Km甚至O3b卫星系统的8072Km），这使得非合作目标相对于CEI阵列的基线张角

有了显著的增大，不可以忽略，从而无法进行式（21）和（22）的化简。

对于观测模型中的时延估计方程，可采用传统方法建立，后续再进行修正。

综上，对于基于CEI的非合作高轨卫星观测模型，有：

(23)

对于基于CEI的非合作中轨卫星观测模型，有：

(24)

（3）基于CEI的非合作低轨卫星观测模型

对于低轨非合作卫星，前面已有所论述,其有两个突出特点：一是轨道高度较低，使得基于CEI的非合作低轨卫星观测模型需要在传统的针对合作航天器的远场无线电测量模型基础上进行较大幅度的修正；二是目前的重要低轨非合作卫星均以较为密集的卫星编队甚至大规模卫星星座这一运行模式为主，使得基于CEI的非合作低轨卫星观测模型需要建立针对多个距离较近(一般小于CEI阵列的基线长度)、运行规律（运行轨道平面、运行法向和切向速度、运行加速度等）基本一致（本模型中可视为运行规律相同）的非合作卫星的观测方程。

如图6所示，为建立模型方便，基于CEI观测的非合作低轨目标的方向角仍设为

，基于传统的合作航天器无线电测量远场模型的CEI观测低轨目标的方向角仍设为

，非合作低轨目标相对于CEI阵列的基线张角仍设为

。设在本场景下的观测模型中，有i个低轨非合作卫星需要同一个CEI观测阵列同时进行跟踪测量，将这i个低轨非合作目

相对应的目标方向角和与CEI阵列的基线张角分别设为

和

，基于传统远场模型测得的目标方向角为

,基于CEI观测的非合作低轨卫星到CEI天线阵列的距离为

。

在本场景中，仿照上面的高轨和中轨模型可得如下的关系式：

(25)

(26)

设本模型与传统模型相比，基于CEI对非合作低轨卫星的观测方向角误差为

，则有：

(27)

对于基于CEI的非合作低轨卫星测量这一观测场景而言，由于轨道高度（1000Km以下甚至500Km以下）与CEI阵列的基线长度（可以达到100Km）已经可比拟，且相比于中高轨非合作卫星的上万公里的轨道高度，本场景的轨道高度大幅下降。因此在本场景中，

和

均有了显著的增大，均不可以忽略，从而无法进行类似于式（13）、（21）和（22）的化简。由此，对于基于CEI的非合作低轨卫星观测模型，有：

(28)

步骤2、基于先验信息的非合作卫星过境时间及区域确定

前面已分析，目前主要的非合作卫星主要集中在高轨、中轨和低轨三个轨道高度。基于前期的先验信息和已完成的基于CEI的非合作卫星信息库，对待测量的非合作卫星的轨道高度、过境时间、过境区域分布、非合作卫星的主要信号（尤其是下行链路信号）类型及关键信号频段等关键信息进行确定，初步构建如下所示的基于前期先验信息和已完成的CEI非合作卫星测量的非合作卫星信息库。由于前期先验信息中无法给出精确的信号类型和信号频段信息，本发明在后面的步骤进一步获得准确的信号类型和信号频段信息。

步骤3、基于CEI的非合作卫星精确测量：

在本方法中，基于CEI的非合作卫星精确测角主要通过针对非合作目标的高精度的时延估计来实现的，基本测量方程如下所示：

(29)

其中

为基于CEI的非合作目标测量中的几何时延估计，

和

分别为非合作卫星的下行链路信号的载波功率和载波差分相位。理论上，由式（29）即可得到基于CEI的非合作目标的高精度的时延估计，但研究表明，在实际测量中，实验估计精度还与CEI测量系统的系统误差以及非合作卫星下行链路传输过程中的信道误差有关。且当非合作卫星的轨道高度较高时，上述误差以系统误差为主；而随着非合作卫星的轨道高度不断降低，上述误差则逐渐以信道误差为主。基于上述分析，可得如下所示的不同轨道高度上的基于CEI的非合作卫星的高精度的时延估计方程。

对于高轨非合作卫星，有（此时的信道误差以系统误差为主）：

(30)

对于中轨非合作卫星，有（此时的信道误差中系统误差和电离层、对流层误差同时起一定作用，可以根据先验信息获得）：

(31)

对于低轨非合作卫星，有（此时的信道误差以电离层、对流层误差为主）：

(32)

本步骤中，还综合了多种算法以实现观测噪声最大程度减弱，对非合作卫星的角度测量和时延估计数据的进一步精度提升和非合作卫星的信号质量改善。研究表明，高轨道非合作卫星信号具有以下特点：信噪比较低，具有复杂噪底，一定带宽范围内具有上百路自带信号；中轨道非合作卫星信号具有以下特点：信号普遍进行了加密，抗干扰性能较强；低轨道非合作卫星信号具有以下特点：信号类型和信号频段复杂多变，有效观测时间较短，卫星变轨带来的信噪比的变化显著，信道传输过程受电离层、对流层等影响较大；与此同时，各轨道高度的非合作卫星信号还具有以下共同特点：非合作信号的调制方式和调制参数复杂多变，由于非合作卫星的机动变轨带来的信号源持续跟踪更为困难。

针对上述各轨道高度的非合作卫星CEI测量的特点和难题，本方法中将融合多种成熟算法从而实现对于复杂多变的非合作卫星的下行链路信号的较为稳定和可靠的处理。具体如图7所示。

步骤4、基于CEI的非合作卫星信息库构建

在以上各步获取的精确的非合作卫星测角信息、时延估计信息以及非合作卫星的其他高价值情报信息的基础上，将整编汇总到第3步中初步创建的非合作卫星信息库，实现信息库信息的更新和迭代。本步骤中，根据卫星测角信息、时延估计信息进一步获得精确的信号类型及信号频段信息，并补充到非合作卫星信息库中。然后将信息库中的现有信息输入到第3步中，进行下一批次的非合作卫星高精度的角度测量和时延估计。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。