CN117897630A - 对用于测距、定时和数据传输的信号的接收 - Google Patents
对用于测距、定时和数据传输的信号的接收 Download PDFInfo
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Abstract
公开了一种设备。在一个或多个示例中,该设备能够包括天线,该天线用于接收包括测距信号和数据信号的信号。该信号能够对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码。该信号能够包括具有第一启动时间的第一脉冲和具有第二启动时间的第二脉冲。该第二启动时间能够是整数个脉冲间间隔加上该第一启动时间之后的编码延迟。该编码延迟能够对数据进行编码。该装置能够包括处理器,该处理器用于响应于该编码延迟来获得该数据。
Description
优先权声明
根据35 U.S.C.§119(e),本申请要求于2021年10月19日提交的序列号为63/262,728的美国临时专利申请“TRANSMISSION OF SIGNALS FOR RANGING,TIMING,AND DATATRANSFER”、于2021年10月19日提交的序列号为63/262,729的美国临时专利申请“TRANSMISSION OF SIGNALS FOR RANGING,TIMING,AND DATA TRANSFER”以及于2021年9月10日提交的序列号为17/447,392的美国专利申请“TRANSMISSION OF SIGNALS FORRANGING,TIMING,AND DATA TRANSFER”的权益,这些专利申请中的每个专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文中。
背景技术
无线电波(例如,基于地面的无线电波)的发射器有时用于广播用于定位、导航或定时的信号。用于发送此类信号的示例性系统是远程导航(LORAN)及其变型形式。
附图说明
通过结合以下附图的详细描述,本公开的示例的目的和优点对于本领域的技术人员将是显而易见的。
图1A示出了根据一个或多个示例的示例性历元的示例性脉冲组。
图1B示出了根据一个或多个示例的示例性脉冲组内的示例性脉冲。
图1C示出了根据一个或多个示例的示例性脉冲。
图1D示出了根据一个或多个示例的表现出对相应符号进行编码的相应编码延迟的三十二个示例性脉冲。
图1E示出了根据一个或多个示例的八个示例性符号。
图1F示出了根据一个或多个示例的四个示例性符号。
图1G示出了根据一个或多个示例的极坐标图中的三十二个示例性符号的启动时间和相位。
图2示出了根据一个或多个示例的脉冲排序方案。
图3示出了根据一个或多个示例的表现出链级抖动的历元内的脉冲组的示例性定时。
图4示出了根据一个或多个示例的随时间的链级抖动的示例。
图5示出了根据一个或多个示例的表现出发射器级抖动和链级抖动的历元内的脉冲组的示例性定时。
图6示出了根据一个或多个示例的随时间的发射器级抖动的示例。
图7示出了根据一个或多个示例的随时间的遮蔽抖动的示例。
图8A示出了根据一个或多个示例的表示示例性脉冲的正相位编码脉冲的曲线图。
图8B示出了根据一个或多个示例的表示包括(例如,图8A的)正相位编码脉冲和(例如,图8C的)负相位编码脉冲的示例性脉冲组的图。
图8C示出了根据一个或多个示例的表示示例性脉冲的负相位编码脉冲的曲线图。
图9示出了根据一个或多个示例的用于在生成用于测距脉冲和数据脉冲的无线电波(例如,射频地波)时执行一种或多种所公开技术的系统的示例。
图10是根据一个或多个示例示出了被配置为在生成用于脉冲的射频地波时执行一种或多种所公开技术的系统1000的逻辑块的示例的功能框图。
图11是根据本公开的各种示例的示例性方法的流程图。
图12是根据本公开的各种示例的另一示例性方法的流程图。
图13是根据本公开的各种示例的又一示例性方法的流程图。
图14是根据本公开的各种示例的又一示例性方法的流程图。
图15是根据本公开的各种示例的又一示例性方法的流程图。
图16是根据本公开的各种示例的又一示例性方法的流程图。
图17是根据本公开的各种示例的又一示例性方法的流程图。
图18是示出根据一个或多个示例的接收器的功能框图。
图19是示出根据一个或多个示例的包括发射器和接收器的系统的功能框图。
图20是示出根据一个或多个示例的可在接收器处发生的一个或多个操作的功能框图。
图21是示出根据一个或多个示例的可在接收器处发生的一个或多个操作的功能框图。
图22是示出根据一个或多个示例的用于接收无线电波和用于解码由无线电波编码的数据的方法的流程图。
图23是示出根据一个或多个示例的用于接收无线电波和用于解码由无线电波编码的数据的方法的流程图。
图24是示出根据一个或多个示例的用于接收无线电波和用于解码由无线电波编码的数据的方法的流程图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中,参考了形成本公开的一部分的附图,并且在附图中以举例的方式示出了可以实践本公开的示例中的具体示例。充分详细地描述了这些示例,以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而,可利用本文已启用的其他示例,并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构、材料和流程变化。
本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图,而仅仅是用于描述示例的理想化表示。在一些情况下,为了读者的方便,各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号;然而,编号的相似性并不一定意味着结构或部件在尺寸、组成、构造或任何其他属性方面是相同的。
以下描述可包括示例以帮助使得本领域的普通技术人员能够实践本发明所公开的示例。使用术语“示例性的”、“通过示例”和“例如”是指相关描述是说明性的,虽然本公开的范围旨在涵盖示例和法律等同形式,但使用此类术语并不旨在将本公开的示例的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。
应当容易理解,如本文一般所述并且在附图中示出的示例的部件可被布置和设计成多种不同的配置。因此,对各种示例的以下描述并不旨在限制本公开的范围,而是仅代表各种示例。虽然这些示例的各个方面可在附图中给出,但附图未必按比例绘制,除非特别指明。
此外,所示出和描述的特定实施方式仅为示例,并且不应理解为实施本公开的唯一方式,除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出,以便不以不必要的细节模糊本公开。另外,块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是,本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下,已省略了关于定时考虑等的细节,其中此类细节不需要获得本公开的完全理解,并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。
本领域的普通技术人员将会理解,可使用多种不同技术和技法中的任何一者来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述,一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解,信号可表示信号集合,其中集合可具有多种位宽度,并且本公开可在包括单个数据信号在内的任意多个数据信号上实现。
结合本文所公开的示例描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑部件、分立硬件部件或设计成实施本文所描述的功能的其任何组合来实现或实施。通用处理器(在本文还可以称为“主机处理器”或简称“主机”)可以是微处理器,但在替代方案中,该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算设备的组合,诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。在通用计算机被配置为执行与示例相关的计算指令(例如,软件代码,但不限于此)时,包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。
示例可以根据被描绘为流程图、流程示意图、结构图或框图的过程来描述。虽然流程图可将可操作动作描述为连续过程,但是这些动作中的许多动作可按照另一序列、并行地或基本上同时地执行。除此之外,可重新安排动作的顺序。本文中的过程可对应于方法、线程、函数、过程(procedure)、子例程、子程序、其他结构或它们的组合。此外,本文公开的方法可通过硬件、软件或这两者来实现。如果在软件中实现,这些函数可作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者,该通信介质包括有利于将计算机程序从一个位置传递到另一个位置的任何介质。
使用诸如“第一”、“第二”等名称对本文的元件的任何引用不限制那些元件的数量或顺序,除非明确陈述此类限制。相反,这些名称可在本文中用作在两个或更多个元件或元件的实例之间进行区分的便利方法。因此,提及第一元件和第二元件并不意味着在那里只能采用两个元件,或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。此外,除非另外指明,一组元件可包括一个或多个元件。
如本文所用,涉及给定参数、属性或条件的术语“基本上”是指并且包括在本领域的普通技术人员将会理解的给定参数、属性或条件满足小程度的方差的程度,诸如例如在可接受的制造公差内。以举例的方式,取决于基本上满足的具体参数、属性或条件,参数、属性或条件可至少满足90%、至少满足95%、或甚至至少满足99%。
在20世纪50年代开发的远程导航(LORAN或仅“Loran”)信号是在低频(通常在90千赫兹(kHz)与110kHz之间)处广播射频(RF)地波的测距信号,其可用于定位、导航和/或定时(“PNT”)。此类测距信号可穿过空气、构筑物、地球和水行进超过1,000英里并且可以是作为非限制性示例的全球定位系统(GPS)信号的最高至10,000倍。在20世纪90年代,Loran技术(并且更具体地,被称为“Loran-C”的中间技术)进行了升级,从而导致了增强型Loran(“eLoran”)导航系统。此外,eLoran导航系统包括与协调世界时(UTC)同步的发射器站点、使用传输时间(TOT)控制而不是由Loran导航系统使用的系统区域监视器(SAM)控制、将Loran数据信道(LDC)添加到测距信号来提供时间、改善的定位精度和增加的完整性。
eLoran型测距信号的典型广播是振荡信号的eLoran型脉冲(例如,具有与eLoran相关联的包络的振荡信号的脉冲)的脉冲串。脉冲串中的每个脉冲的脉冲包络包括开始于第一静止点(即,振荡信号的能量为零或忽略不计)处并且上升直到其达到最大振幅点(脉冲的“峰”)的前缘,以及开始于峰处并且下降直到其达到第二静止点的尾缘。在标准eLoran脉冲中,基本上在前缘的部分期间限定的脉冲的一部分用于相位跟踪(在标准eLoran中,通常是振荡信号的第六个过零点)来将定时信息编码到脉冲中,并且更具体地用于PNT。接收器可使用定位技术(作为非限制性示例,包括多点定位位置估计或双曲线位置估计计算)来基于接收的eLoran类型测距信号复原PNT信息。另外,在一些情况下,eLoran信号可用于编码数据。
本公开的发明人已知的标准eLoran配置中的发射器可被定位成相隔数百英里并且有时相隔超过一千英里。每个发射器可能有数百英尺高(例如,局部地平面以上625英尺)。
尽管在eLoran中有机会,但在21世纪10年代美国减少了用于实现eLoran导航系统的资金转而支持GPS系统,并且如今仅有若干个发射器塔保持存在。
本公开的发明人一般认识到,过度依赖GPS用于PNT。廉价的GPS干扰器和信号欺骗器的可用性引发对脆弱性的担忧,尤其是对于关键基础设施、关键资源和生命安全的应用。因此,业界和政府实体认识到,需要针对GPS的补充/备份导航系统——如果没有,则在一些环境中或对于一些应用需要替换。
为了提供针对GPS的合适备份或替换,本公开的发明人认识到需要:对eLoran PNT服务的访问控制;支持不同水平的PNT服务;增加的数据传输速率(相比于常规的eLoran)来提供附加的、单向(即,单向的)通信能力;以及具有改善的对干扰和欺骗攻击的免疫力。
一个或多个示例一般涉及在脉冲组的某些脉冲之间的编码延迟中对数据进行编码。例如,脉冲组可包括十三个脉冲。标称地,脉冲可以在时间上被标称脉冲间间隔分离。这些脉冲中的某些脉冲可以通过标称脉冲间间隔加上或减去编码延迟而与前一脉冲分离。编码延迟可用于对数据进行编码。例如,可选择编码延迟的持续时间以对数据的一个或多个位进行编码。
附加地或另选地,一个或多个示例一般涉及对指示在测距信号的脉冲组中的特定发射器的信息进行编码。更具体地,一个或多个示例涉及对指示在脉冲组的脉冲间间隔中的发射器的信息进行编码。
附加地或另选地,一个或多个示例一般涉及布置信息传输装置来降低接收器处的突发错误的影响,并且在各种示例中更具体地,根据被选择用于改善前向纠错(FEC)技术(包括使用里德-所罗门FEC块用于纠错的那些技术)的功效的算法。
附加地或另选地,一个或多个示例一般涉及根据信号的特定接收人已知的脉冲相位特征图计划表来发送测距信号。作为非限制性示例,根据脉冲相位特征图计划表来传输测距信号可至少部分地反击欺骗测距信号的企图。
附加地或另选地,一个或多个示例涉及根据抖动计划表来延迟对测距信号的传输,使得测距信号的接收人可能在他们使用测距信号而无需抖动计划表的能力方面受到限制。例如,基于延迟的测距信号计算的PNT信息可能是不准确的。而且相比之下,具有抖动计划表的接收器可能够校正延迟。
一个或多个示例一般涉及解码在脉冲组的某些脉冲之间的编码延迟中编码的数据。例如,脉冲组可包括十三个脉冲。标称地,脉冲可以在时间上被标称脉冲间间隔分离。这些脉冲中的某些脉冲可以通过标称脉冲间间隔加上或减去编码延迟而与前一脉冲分离。编码延迟可用于对数据进行编码。例如,可选择编码延迟的持续时间以对数据的一个或多个位进行编码。一个或多个示例可一般涉及解码在编码延迟中编码的数据。
附加地或另选地,一个或多个示例可一般涉及从测距信号的脉冲组解码信息。该信息可指示特定发射器,例如传输测距信号的发射器。因此,一个或多个示例可以涉及响应于在脉冲组中编码的信息来标识发射器。更具体地,一个或多个示例可以涉及响应于脉冲组的脉冲间间隔(例如,标称脉冲间间隔)来标识发射器。标识发射器可以帮助计算PNT信息。附加地或另选地,标识发射器可用于验证测距信号。
附加地或另选地,一个或多个示例涉及根据脉冲排序方案来标识历元的脉冲。可根据脉冲排序方案在测距信号的历元中对脉冲进行排序以尤其降低突发错误的影响。
附加地或另选地,一个或多个示例涉及通过将测距信号的脉冲的相位与脉冲相位特征图进行比较来验证测距信号。验证测距信号可至少部分地反击欺骗测距信号的企图。
附加地或另选地,一个或多个示例涉及对添加到测距信号的延迟进行校正。例如,测距信号可能已根据抖动计划表而被延迟。一个或多个示例涉及计算此类测距信号的传输时间,该传输时间考虑该延迟。例如,一个或多个示例可使用抖动计划表来校正测距信号中根据抖动计划表被添加到测距信号的延迟。
虽然本文可在eLoran PNT系统的上下文中讨论示例,但是本领域的普通技术人员将会知道,这仅仅是其中可以部署和实现所公开示例的情境的示例;并且与其他情境一起使用不超出本公开的范围。
如本文所用,术语“测距信号”是指可用于确定PNT信息的、由发射器提供(例如,广播)的信号。另外,如本文所用,“测距信号”可用于传输包括时间信息和/或消息的数据。附加地或另选地,“数据信号”可用于传输包括时间信息和/或消息的数据。测距信号可包括用于确定范围和/或位置信息的测距脉冲。测距信号和/或数据信号可包括用于传输数据的数据脉冲和/或用于传输时间信息的定时脉冲。如本文所用,术语“测距脉冲”及类似术语可以指可用于确定范围和/或位置信息的脉冲。如本文所用,术语“数据脉冲”和“数据消息脉冲”可以指可对数据进行编码的脉冲。如本文所用,术语“时间脉冲”、“定时脉冲”、“时间消息脉冲”和“定时消息脉冲”可以指可对定时信息进行编码的脉冲。
如本文所用,术语“脉冲组”是指由同一发射器在同一组重复间隔内生成的两个或更多个脉冲。
如本文所用,“脉冲间间隔”是指限定在脉冲组的连续脉冲的启动(即,起始时间)之间的持续时间。
如本文所用,“组重复间隔”是指限定在来自同一发射器的连续脉冲组的起始(即,起始时间)之间的持续时间。
如本文所用,术语“广播周期”和“历元”是指不一定由同一发射器生成的两个或更多个脉冲组。在一些实例中,术语“广播周期”可用作指代广播周期的持续时间的简写。每广播周期的脉冲组的数量通常会在规格中限定。作为非限制性示例,在基于eLoran的系统中,每广播周期的脉冲组的数量可基于针对消息的期望位的数量来限定。在这种情况下,每广播周期的脉冲组的数量基于用于针对消息的期望位数的脉冲组的数量。
图1A示出根据一个或多个示例的测距信号的示例性历元116的示例性脉冲组。例如,图1A示出了在历元116中的三个不同发射器(TX)的两个脉冲组(PG)。更具体地,图1A示出了第一发射器的第一脉冲组(TX1的PG1 102)、第二发射器的第一脉冲组(TX2的PG1104)、第三发射器的第一脉冲组(TX3的PG1 106)、第一发射器的第二脉冲组(TX1的PG2108)、第二发射器的第二脉冲组(TX2的PG2 110)以及第三发射器的第二脉冲组(TX3的PG2112)。另外,图1A示出了第二历元124的第一脉冲组(TX1的PG1 114)。虽然历元116被示出为包括来自三个发射器中的每个发射器的两个脉冲组,但历元可包括来自任意数量的发射器的任意数量的脉冲组。
历元116的持续时间通常对应脉冲组(例如,TX1的PG1 102、TX2的PG1 104、TX3的PG1 106、TX1的PG2 108、TX2的PG2 110、TX3的PG2 112以及附加脉冲组(例如,来自第一发射器、第二发射器和第三发射器))在此期间可以/被发送的时间。历元(诸如历元116)的持续时间可与每历元的期望的脉冲组的数量以及每地理区域或发射器组(在本领域中可被称为“链”)的发射器的数量相关。如图1A所示,历元116由在历元116的起始122处的“开始”(或由如下所述的标称启动时间)和在第二历元124的起始处的“结束”(或由如下所述的下个历元的标称起始)限定。历元的结束对应于后续历元的起始,依此类推。
图1A示出了两个示例性组重复间隔:TX1组重复间隔118被限定在第一发射器的第一脉冲组(例如,TX1的PG1 102)的起始与第一发射器的第二脉冲组(例如,TX1的PG2 108)的起始之间。TX3组重复间隔120被限定在第三发射器的第一脉冲组(例如,TX3的PG1 106)的起始与第三发射器的第二脉冲组(例如,TX3的PG2 112)的起始之间。
图1A示出了一个脉冲组间间隔154,即,在脉冲组的起始与紧接其后的脉冲组(其可属于不同发射器)的起始之间的持续时间。例如,脉冲组间间隔154是在TX2的PG1的起始与TX3的PG1的起始之间的持续时间。
值得注意的是,在不超出本公开的范围的情况下,可以使用任何合适的标记物来限定组重复间隔或标称脉冲组间间隔,诸如峰、前缘的开始、预先指定的过零点或它们的组合,但不限于此。作为非限制性示例,相应脉冲组的第一个或最后一个脉冲的峰、相应脉冲组的第一个或最后一个脉冲的前缘的开始、相应脉冲组的第一个或最后一个脉冲的振荡信号的预先指定的过零点以及它们的组合可用于限定组重复间隔或标称脉冲组间间隔。除非另有说明,在示例中用于限定间隔的标记物是感兴趣的脉冲的前缘的开始。在一些情况下,尾缘的结束可不用作标记物,因为尾部可振铃输出。
图1B示出了根据一个或多个示例的测距信号的脉冲组152的脉冲P1至PN。在一个或多个示例中,由各种发射器利用的相应脉冲间间隔可不同,并且因此相应脉冲间间隔可用于识别发送相应脉冲组的发射器。脉冲间间隔128将发射器标识编码到脉冲组152中。
图1B示出了可为本文所述的脉冲组中的任一个脉冲组的部分的脉冲,诸如图1A中所示出的,但不限于此。本公开不限于由图1B所示出的P1至PN的脉冲包络的形状。具体地设想了其它形状的脉冲包络(诸如由图1C所示出的脉冲包络的形状,但不限于此)的使用,并且不超出本公开的范围。
图1B示出了限定在脉冲组152的两个连续脉冲之间(例如,P1和P2之间)的脉冲间间隔128(例如,标称脉冲间间隔)。值得注意的是,在不超出本公开的范围的情况下,可以使用任何合适的标记物来限定脉冲间间隔128,作为非限制性示例,起始时间、峰、尾缘的结束、前缘的开始、振荡信号的预先指定的过零点以及它们的组合。
在各种示例中,第一发射器(例如,TX1)的相应脉冲间间隔128可不同于另一个发射器(例如,TX3)的相应脉冲间间隔128。例如,脉冲间间隔128的持续时间可指示从其发出脉冲组的发射器。例如,TX1的相应脉冲间间隔128对于TX1可以是唯一的(或者在地理区域内是唯一的)。并且,TX3的相应脉冲间间隔128对于TX3可以是唯一的(或者在地理区域内是唯一的)。因此,脉冲组的脉冲间间隔可指示从其发出脉冲组的发射器。因此,在各种示例中,发射器可被配置为传输由指示发射器的脉冲间间隔128分离的脉冲(例如,在脉冲组内)。
图1B示出了脉冲组持续时间126,其为限定在脉冲组的第一脉冲的起始(例如,脉冲组152的起始130)与下一脉冲组的第一脉冲的起始(图1B中未示出)(例如,脉冲组152的结束132)之间的持续时间。
在各种示例中,预先指定的标称脉冲间间隔可能对发射器和接收器是已知的,并且可以使用相对于预先指定的标称脉冲间间隔的偏移来对发射器标识进行编码和解码。相对于预先指定的标称脉冲间间隔的偏移可被称为“编码延迟”。
图1C示出了根据一个或多个示例的示例性脉冲148。脉冲148恰好是标准eLoran脉冲。脉冲148可被编码有定时信息,例如,脉冲中的点可指示定时事件。作为非限制性示例,第六过零点(例如,过零点140)可由接收器用作定时事件(例如用于针对定位技术(作为非限制性示例,包括多点定位或双曲线位置估计计算)的定位、导航或定时)的指示。另外,脉冲组内的脉冲148的位置可对数据进行编码。作为非限制性示例,脉冲148可经脉冲位置调制以对数据进行编码。在图1D中给出关于利用脉冲位置调制对数据进行编码的附加描述。
图1C进一步示出了脉冲起始点136,其可为脉冲148起始(例如,从静止点移动,或正或负)的时间点。图1C还示出了脉冲结束点138,其可为脉冲148结束(例如,返回到稳定静止点)的时间点。脉冲起始点136和脉冲结束点138一起限定脉冲148的脉冲持续时间134。因为在脉冲148中的某一点之后的传输可包括振铃,所以脉冲结束点138可为脉冲起始点136之后的限定持续时间。例如,脉冲通常可以具有300μs的限定持续时间。因此,脉冲结束点138可为脉冲起始点之后的300μs,无论脉冲148是否已经返回到稳定静止点。
图1C进一步示出了脉冲振幅142,其可为脉冲148从负峰值到正峰值的振幅。另外,图1C示出了脉冲包络144,其可为在其中拟合脉冲148的振荡的振幅包络。
在图1C中,对持续时间的指示是作为示例给出的而不是限制性的。例如,第六过零点140可能出现在脉冲起始点136之后的大约30μs,并且峰值振幅可能出现在脉冲起始点136之后的大约65μs。脉冲148的振荡可具有100kHz载波。
可利用相位编码(每个脉冲的载波为+1或-1)对脉冲进行二元相位编码以帮助信号采集。关于对脉冲的二元相位编码的进一步细节参照图8A至图8C给出。
图1D示出了根据一个或多个示例的表现出对相应符号进行编码的相应编码延迟的三十二个示例性脉冲。例如,图1D示出了32个示例性脉冲随时间的脉冲位置,这些脉冲对测距信号的经脉冲位置调制的符号进行编码。在本公开中,术语“脉冲位置”可以指相对于脉冲的标称启动时间的脉冲的启动时间。例如,图1D示出了32个脉冲,每个脉冲具有相对于标称脉冲启动时间149的不同位置,或者换句话说,每个脉冲以相对于标称脉冲启动时间149的不同编码延迟启动。例如,图1D示出了表示第一符号的第一示例性脉冲150,其例如具有编码延迟零,或者换句话说,在标称脉冲启动时间149处开始。图1D还示出了表示第二符号的第二示例性脉冲151,其例如具有编码延迟147,或者换句话说,在标称脉冲启动时间149加上编码延迟147处开始。图1D还示出了三十个其他脉冲(未标记),其示出了具有三十个其他相应编码延迟的三十个其他符号。在测距信号中,一次可传输一个脉冲。因此,测距信号可包括图1D中所示出的三十二个脉冲中的一个脉冲作为脉冲组中的每个脉冲。
脉冲组的脉冲可在相应标称脉冲启动时间处或在相应标称脉冲启动时间加上相应编码延迟处开始。例如,脉冲组的第一脉冲可在标称第一脉冲启动时间处(例如,在脉冲组的开始处(例如,在图1B的130处))开始。脉冲组的第二脉冲可在标称第二脉冲启动时间(其可为标称第一脉冲启动时间之后的脉冲间间隔,例如在图1B的132处)处开始。另选地,第二脉冲可在标称第二脉冲启动时间加上第一编码延迟处开始。第二脉冲可基于相对于标称第二脉冲启动时间的第二脉冲的启动时间(即,基于第一编码延迟)来对数据进行编码。
脉冲组的第三脉冲可在标称第三脉冲启动时间(其可为标称第二脉冲启动时间之后的脉冲间间隔或者标称第一脉冲启动时间之后的两个脉冲间间隔)处开始。无论第二脉冲是在标称第二脉冲启动时间处开始还是在标称第二脉冲启动时间加上第一编码延迟处开始,第三脉冲都可以在标称第三脉冲启动时间处开始。另选地,第三脉冲可在标称第三脉冲启动时间加上第二编码延迟处开始。第三脉冲可基于相对于标称第三脉冲启动时间的第三脉冲的启动时间(即,基于第二编码延迟)来对数据进行编码。
在一些示例中,脉冲组的第一脉冲可在标称第一脉冲启动时间处开始,使得可相对于标称第一脉冲启动时间测量脉冲组的其他脉冲。在此类示例中,脉冲组的后续脉冲中的每个后续脉冲可在整数个脉冲间间隔后开始,或者在整数个脉冲间间隔加上相应编码延迟后开始。
表1记载了针对32个符号的脉冲的可能编码延迟(例如,相对于脉冲的标称启动时间的时间偏移)的示例。因此,单个数据脉冲可对32个符号中的一个符号进行编码。对32个符号中的一个符号的编码可提供每脉冲5位的数据。符号的数量是作为示例选择的而不是限制性的。同样,图1D中所示出的启动时间之间的延迟是作为示例给出的而不是限制性的。
作为非限制性示例,表1列出了32个状态的脉冲位置、5位表示以及相对于标称启动时间的以微秒为单位的对应时间延迟。
表1.32状态脉冲位置。
状态 | 位表示 | 相对于标称启动时间的以微秒为单位的延迟 |
1 | 00000 | 0.0 |
2 | 00001 | 1.25 |
3 | 00010 | 2.5 |
4 | 00010 | 3.75 |
5 | 00100 | 5.0 |
6 | 00101 | 6.25 |
7 | 00110 | 7.5 |
8 | 00111 | 8.75 |
9 | 01000 | 50.625 |
10 | 01001 | 51.875 |
11 | 01010 | 53.125 |
12 | 01011 | 54.375 |
13 | 01100 | 55.625 |
14 | 01101 | 56.875 |
15 | 01110 | 58.125 |
16 | 01111 | 59.375 |
17 | 10000 | 101.25 |
18 | 10001 | 102.5 |
19 | 10010 | 103.75 |
20 | 10011 | 105.0 |
21 | 10100 | 106.25 |
22 | 10101 | 107.5 |
23 | 10110 | 108.75 |
24 | 10111 | 110.0 |
25 | 11000 | 151.875 |
26 | 11001 | 153.125 |
27 | 11010 | 154.375 |
28 | 11011 | 155.625 |
29 | 11100 | 156.875 |
30 | 11101 | 158.125 |
31 | 11110 | 159.375 |
32 | 11111 | 160.625 |
天波干扰可以是多路径干扰,即,接收器可接收测距信号的多个实例,多个实例中的每个实例已穿越发射器与接收器之间的不同路径。测距信号的多个实例可相长地和/或相消地彼此干扰。标称启动时间可相对于超标称启动时间提前固定的时间量,以减少对随后的脉冲的前缘的天波干扰量。超标称启动时间可以是在没有改变考虑天波干扰的情况下的标称启动时间。
图1E示出了根据一个或多个示例的八个示例性脉冲位置。图1E可以是图1D的一部分的放大视图,例如,图1E可以是图1D的前50μs的放大视图。如图1E所示,八个示例性脉冲位置相对于彼此随时间而延迟。图1E的八个示例性脉冲位置可以是测距信号的前八个示例性符号。例如,图1E示出了表示第一符号的第一脉冲152和表示第二符号的第二脉冲153。第一脉冲152可在标称脉冲启动时间145处开始。第二脉冲153可在标称脉冲启动时间145加上编码延迟143处开始。图1E中所示出的时标和图1E中所示出的符号之间的时间延迟是作为示例给出的。在测距信号中,一次可传输一个脉冲。因此,测距信号可包括图1E中所示出的八个脉冲中的一个脉冲作为脉冲组中的每个脉冲。
图1F示出了根据一个或多个示例的四个示例性符号。例如,图1F示出了根据一个或多个示例的信号的示例性符号1、9、17和25随时间的脉冲位置。例如,图1F示出了表示第一符号154、第九符号155、第十七符号156和第二十五符号157的脉冲。图1F的四个示例性符号可以是图1D中所示出的三十二个符号中的四个符号的示例。图1F中所示出的时标和图1F中所示出的符号之间的时间延迟是作为示例给出的。
图1G示出了根据一个或多个示例的极坐标图中的三十二个示例性符号的启动时间和相位。例如,图1G示出了全部32个符号的极坐标图,其中角度是相位并且半径是延迟。例如,因为脉冲是周期性的,所以脉冲可被认为在时间和相位中的任一者或两者上具有延迟。因此,脉冲可被描述为被延迟了一定时间(例如,如图1G中由半径所示)和一定相位(例如,如图1G中由角度所示)。例如,图1G示出了表示第一符号160、第八符号161、第十六符号162和第二十四符号163的脉冲。
图2示出了根据一个或多个示例的脉冲排序方案200例如,图2包括被指派到历元的脉冲组中的相应脉冲时隙204的脉冲的脉冲类型206的一个示例性布置,以示出可如何将不同类型的脉冲(例如,测距脉冲、经脉冲位置调制的时间消息脉冲和经脉冲位置调制的数据消息脉冲,但不限于此)布置在历元中的脉冲组202中。改变在历元内的脉冲类型的布置可降低突发错误对数据传输的影响,并且更具体地,可改善前向纠错(FEC)技术的性能。可根据任何合适的算法(作为非限制性示例,改善里德-所罗门类型FEC块的性能的算法)来选择脉冲排序方案。
图2示出了根据一个或多个示例的可被编码在测距信号的脉冲中(例如,通过将脉冲位置调制(PPM)或另一调制技术应用于脉冲的一部分,但不限于此)的三种不同类型的数据。作为非限制性示例,图2示出了测距脉冲(“R”)、时间消息PPM脉冲(“T”)和数据消息PPM脉冲(“D”)。附加地或另选地,使用较少类型的脉冲或其他类型的脉冲作为本文所述的那些脉冲,不超出本公开的范围。
测距脉冲一般用于提取脉冲的到达时间。接收器可使用脉冲的到达时间来确定范围(例如,从接收器到发射器的距离),该范围可用于确定接收器的位置。
时间消息脉冲可共同地对定时信息进行编码(例如,通过对脉冲中的每个脉冲的脉冲位置调制)。作为非限制性示例,发射器可被配置为保留历元的计数(例如,作为“历元数”)并且可传输在每个历元的时间消息脉冲中编码的历元数。例如,根据里德-所罗门纠错方案,时间消息脉冲可附加地或另选地包括一个或多个纠错位。此外,时间消息脉冲可包括闰秒信息(例如,闰秒计数和/或闰秒标志)和/或发射器时钟状态信息(例如,发射器时钟状态位)。
作为对定时信息进行编码的示例,历元数可以是32位数,并且历元的20个时间消息脉冲可共同地对历元数、一个或多个纠错位、闰秒信息和发射器时钟状态信息进行编码。每个时间消息脉冲可对5个位进行编码(例如,每个脉冲可对关于图1D和表1所描述的32个符号中的一个符号进行编码)。在(例如,各自携带五个编码的20个脉冲的)100个位中,32个位可用于对历元数进行编码,6个位可用于对闰秒信息进行编码,2个位可用于对发射器时钟状态信息进行编码,并且60个位可用于对纠错位进行编码。
数据消息脉冲可共同地对数据消息进行编码(例如,通过对脉冲中的每个脉冲的脉冲位置调制,但不限于此)。数据消息脉冲可传送消息,例如,从eLoran系统的系统运营商到eLoran接收器的用户。经由数据消息脉冲传输的信息的非限制性示例包括差分校正、针对发射器和差分监视器的历书信息或消息(作为非限制性示例,包括紧急警报或天气警报)。数据消息脉冲可包括一个或多个纠错消息脉冲,例如根据里德-所罗门纠错方案的FEC块。例如,每个数据消息脉冲可对数据消息的5个位进行编码(例如,每个脉冲可对关于图1D和表1所描述的32个符号中的一个符号进行编码)。此外,在数据消息脉冲中编码的位中的一些位可以是纠错位。
作为非限制性示例,图2示出了十个脉冲组202,每个脉冲组包括13个脉冲时隙204。因此,图2示出了历元的一百三十个脉冲时隙204。“脉冲时隙”是脉冲组的有序脉冲集合内的测距脉冲、时间消息脉冲或数据消息脉冲的相对位置(相对于时间)。
在每个历元期间,发射器可根据脉冲排序方案(诸如脉冲排序方案200)来传输该历元的全部脉冲。通过根据脉冲排序方案200布置不同脉冲类型206,接收器可能够确定哪些脉冲是哪种类型。因此,例如,接收器可能够基于脉冲顺序来确定哪些脉冲是测距脉冲、时间消息脉冲和数据消息脉冲。
此外,通过根据脉冲排序方案200布置不同脉冲类型206,发射器可降低可由重复或突发干扰(例如,来自另一个发射器)引起的错误的影响。作为非限制性示例,如果在具有高度干扰的情况下(例如,由于附近发射器或闪电)接收一连串的两个或更多个相邻(在时间上)脉冲,则可降低对编码在历元的脉冲组中的全部信息的影响,因为不同脉冲类型206可由于由脉冲排序方案引入的可变性而受到影响。通过减小突发错误对任何特定类型的脉冲的影响,可使纠错(例如,里德-所罗门纠错)能够更有效地起作用。因此,脉冲排序方案的一个方面是相同类型的脉冲的组可由不同类型的脉冲分离,例如以减少成系列地广播的相同类型的脉冲的数量,例如数据消息PPM脉冲可彼此分离并且/或者时间消息PPM脉冲可彼此分离。
在各种示例中,在时间消息脉冲中的历元数或在数据消息脉冲中的数据可被加密。例如,被编码到时间消息脉冲中的历元数可在编码之前被加密。又如,被编码到数据消息脉冲中的数据消息可在编码之前被加密。单个加密的数据消息可跨越一个或多个历元。对历元数或数据消息的加密可使得在没有加密密钥的情况下历元数或数据消息可以是无法破译的。因此,历元的全部脉冲的接收人(具有脉冲排序方案200但不具有加密密钥)可能够复原由时间消息脉冲或数据消息脉冲编码的符号,但可能无法解密历元数或数据。
另选地,在各种示例中,定时信息可不被加密,例如,可以明文方式发送定时信息。不加密定时信息可使得时间消息脉冲的接收器能够在没有加密密钥的情况下获得定时信息(例如,历元数)。允许接收器在没有加密密钥的情况下获得历元数可允许该接收器获得信息(例如,通过校正抖动来获得更准确的定时信息,这将在下文中更详细地描述)。
然而,以明文方式发送定时信息可使定时信息更容易受到欺骗的攻击。在各种示例中,可以明文方式发送定时信息(例如,在时间消息脉冲中),并且可在数据消息脉冲中发送、加密第二定时信息。第二定时信息可以被加密,并且因此比以明文方式发送的定时信息更不容易受到欺骗的攻击。
此外,第二定时信息可包括未被包括在定时信息中的附加定时信息,例如,闰秒计数。将附加定时信息包括在数据消息脉冲中传输、加密的第二定时信息中可允许具有加密密钥的接收器获得比能够由不具有加密密钥的接收器获得的定时信息更详细或更准确的定时信息。此外,将附加定时信息包括在第二定时信息中可允许时间消息脉冲的定时信息不包括附加定时信息,这可允许时间消息脉冲的数量减少或者允许时间消息脉冲包括附加纠错位。
附加地或另选地,一个或多个示例一般涉及控制测距信号的可用性以通过添加具有抖动校正的特定接收人可在使用测距信号之前校正的时间偏移(被称为“抖动偏移(dither offset)”、“抖动偏移(dithering offset)”或仅“抖动”)来将测距信号的准确使用限制到某些接收人。作为非限制性示例,控制可用性可便于对测距信号和使用该测距信号的导航系统的私有化。
图3是示出根据一个或多个示例的具有抖动的脉冲组的示例性定时的时序图300。例如,图3示出了三个历元(历元1、历元2和历元3)的脉冲组的定时。在历元1期间出现的脉冲组例如相对于标称历元启动时间302A不被抖动。(在本公开中,在历元期间出现的脉冲组可被称为该历元“的”脉冲组)。历元2的脉冲组相对于标称历元启动时间302B被延迟,并且历元3的脉冲组相对于标称历元启动时间302C被提前。
图3示出了标称历元启动时间302(包括可以是历元1的标称启动时间的标称历元启动时间302A、可以是历元2的标称启动时间的标称历元启动时间302B、以及可以是历元3的标称启动时间的标称历元启动时间302C)。标称历元启动时间302A、标称历元启动时间302B和标称历元启动时间302A可被统称为标称历元启动时间302。图3还示出了标称后续历元启动时间320(包括可以是历元1的结束和后续历元的启动时间的标称后续历元启动时间320A、可以是历元2的结束和后续历元的启动时间的标称后续历元启动时间320B、以及可以是历元3的结束和后续历元的启动时间的标称后续历元启动时间320C)。标称后续历元启动时间320A、标称后续历元启动时间320B和标称后续历元启动时间320C可被统称为标称后续历元启动时间320。在各种示例中,历元1、历元2和历元3可以是顺序的或非顺序的。换句话讲,历元2可以在或可以不在历元1之后。标称后续历元启动时间320可在标称历元启动时间302之后有历元持续时间306(即,历元的持续时间)。标称后续历元启动时间可以是前一历元的结束。历元的标称启动时间可以是前一历元的标称后续历元启动时间。例如,如果历元2在历元1之后,则标称启动时间302B将是标称后续历元启动时间320A。
历元1的脉冲组被示出为没有抖动。例如,第一发射器的第一脉冲组(“TX1的PG1”)被示出为在标称历元启动时间302A处开始,即,TX1的PG1未从标称历元启动时间302A抖动(延迟或提前)。第一发射器的第二脉冲组(“TX1的PG2”)在标称历元启动时间302A之后的组重复间隔310处开始。另外,第二发射器的第一脉冲组(“TX2的PG1”)在标称第二脉冲组启动时间304A处开始,即,TX2的PG1未从标称第二脉冲组启动时间304A抖动。另外,TX2的PG2在标称第二脉冲组启动时间304A之后的组重复间隔314处开始。在各种示例中,组重复间隔310可以是与组重复间隔314相同或不同的持续时间。
历元2的脉冲组从标称历元启动时间302B延迟了延迟偏移312。例如,历元2的TX1的PG1从标称历元启动时间302B延迟了延迟偏移312。相似地,历元2的TX2的PG1从标称第二脉冲组启动时间304B延迟了延迟偏移312。同样,历元2的全部脉冲组延迟了延迟偏移312。脉冲组(例如,抖动或未抖动)的定时同样应用于脉冲组的全部脉冲。例如,历元2的TX1的PG1的全部脉冲延迟了延迟偏移312。可将抖动应用于历元的全部脉冲组的全部脉冲。因此,脉冲组的全部脉冲可能延迟了延迟偏移。相比之下,可将编码延迟应用于如关于图1D、图1E、图1F和表1所描述的脉冲组内的一些脉冲。可通过抖动和编码延迟来延迟(或提前)脉冲。
尽管有历元2的延迟,后续历元在标称后续历元启动时间320B处开始,而不是在标称后续历元启动时间320B加上延迟偏移312处开始。为了防止来自不同历元的脉冲被同时传输,在各种示例中,延迟偏移312可被选择为短于在历元的最后脉冲组的最后脉冲的结束与后续历元的第一脉冲组的第一脉冲的开始之间的标称持续时间的一半。
历元3的脉冲组提前了提前偏移318。例如,历元3的TX1的PG1从标称历元启动时间302C提前了提前偏移318。相似地,历元3的TX2的PG1从标称第二脉冲组启动时间304C提前了提前偏移318。同样,历元3的全部脉冲组提前了提前偏移318。尽管有这种提前,后续历元名义上将在标称后续历元启动时间320C处开始,而不是在标称后续历元启动时间320C减去提前偏移318之后开始。为了防止不同历元的脉冲被同时传输,在各种示例中,提前偏移318可被选择为短于在历元的最后脉冲组的最后脉冲的结束与后续历元的第一脉冲组的第一脉冲的开始之间的标称持续时间的一半。
术语“链级抖动间隔”可指一组发射器(可被称为链)的全部发射器的全部脉冲组的全部脉冲(相对于标称定时)延迟或提前的时间间隔。链级抖动间隔(例如,延迟偏移312或提前偏移318)可应用于历元的持续时间。在后续历元中,一组发射器的全部发射器的脉冲组可延迟或提前不同的链级抖动间隔,或者根本没有延迟或提前。链级抖动是发射器链在历元内以链级抖动间隔进行的抖动。
作为抖动的示例,图4示出了链的3个发射器的发射延迟的随时间的抖动偏移400。术语“发射延迟”可以指从标称启动时间(包括例如标称历元启动时间)的延迟或提前的持续时间。例如,图4示出了链的第一发射器的第一发射延迟402、链的第二发射器的第二发射延迟404以及链的第三发射器的第三发射延迟406。抖动偏移400(包括第一发射延迟402、第二发射延迟404和第三发射延迟406)可包括由链级抖动、发射器级抖动和遮蔽抖动产生的偏移。然而,由于链级抖动与发射器级抖动之间以及链级抖动与遮蔽抖动之间的量值差异,在图4中,发射器级抖动和遮蔽抖动可能不明显。因此,图4被缩放以特别示出链级抖动。(下面更全面地解释发射器级抖动和遮蔽抖动。)
第三发射延迟406相对于第二发射延迟404延迟了标称发射延迟(例如,20,000微秒)。标称发射延迟可以是脉冲组间间隔(例如,图1A的脉冲组间间隔154)的示例。相似地,第二发射延迟404相对于第一发射延迟402延迟了标称发射延迟。图4示出了第一发射延迟402、第二发射延迟404和第三发射延迟406中的每一者是基本上平行的。第一发射延迟402、第二发射延迟404和第三发射延迟406是基本上平行的,因为全部第一发射延迟402、第二发射延迟404和第三发射延迟406在每个历元都延迟了相同的链级抖动间隔。
在各种示例中,链随时间的抖动变化(即,由发射器的链发送的全部脉冲组的全部脉冲的抖动变化)可沿循趋势。例如,图4示出了在若干个点(例如,伪随机选择的点)之间沿循斜坡模式的链的抖动变化。例如,由抖动偏移400表现出的链级抖动可具有若干随机值,并且可沿循在若干随机值之间的斜坡。因此,在图4中所示出的示例中,在任何两个历元之间,相对于许多历元(例如,50,000个历元)的变化,抖动变化可较小。例如,在历元1处,链级抖动可以是0微秒,在历元2处,链级抖动可以稍长(例如,长0.4微秒),并且在历元50,000处,链级抖动可以是20,000微秒。因此,当考虑许多历元时,链级抖动的量值可以是大约数万微秒,而在任何两个历元之间的变化的量值可以小得多(例如,1微秒或更小)。
除了链级抖动之外,各个发射器可以单独地抖动脉冲组的定时。例如,图5示出了发射器级抖动和链级抖动。发射器级抖动可类似于链级抖动,因为发射器级抖动可涉及抖动历元的全部脉冲组的全部脉冲。然而,相比于链级抖动,发射器级抖动可由发射器单独地应用,而不是由发射器链一起应用。
图5示出了包括链级抖动和发射器级抖动两者的历元4。图5示出了标称历元启动时间502。图5示出了链(例如,TX1和TX2)的全部脉冲组(包括例如TX1的PG1、TX2的PG1、TX1的PGN和TX2的PGN)对于历元4的持续时间提前的链级抖动间隔504。即,基于链级抖动间隔,历元4的第一脉冲(TX1的PG1)将在链级抖动启动时间510处开始,其从标称历元启动时间502提前了链级抖动间隔504。
然而,图5示出了TX1的PG1另外延迟了发射器级延迟偏移506。例如,在历元4期间,TX1将其全部脉冲组延迟了发射器级延迟偏移506。
另外,图5示出了TX2的脉冲组(例如,相对于链级抖动第二脉冲组启动时间512)提前了发射器级提前偏移508。发射器级延迟偏移506与发射器级提前偏移508无关。
术语“发射器级抖动间隔”可以是特定发射器的全部脉冲组(相对于标称定时或相对于标称定时和链级抖动)延迟或提前的时间间隔。发射器级抖动间隔可应用于历元的持续时间。在后续历元中,特定发射器的脉冲组可延迟或提前不同的发射器级抖动间隔。在一些情况下,每个历元的每个发射器的全部脉冲组可延迟不同的发射器级抖动间隔或不延迟发射器级抖动间隔。作为在每个历元使用不同的发射器级抖动间隔的示例,图6示出了针对示例性历元1至900的第1发射器的发射延迟的抖动偏移602。发射器级抖动是特定发射器在历元上以发射器级抖动间隔进行的抖动,即通过从标称值开始的发射延迟或提前的抖动。
作为抖动的示例,图6示出了一个发射器的发射延迟的随时间的抖动偏移602。抖动偏移602可包括由链级抖动、发射器级抖动和遮蔽抖动产生的偏移。然而,由于发射器级抖动与链级抖动之间的量值差异,在图6中,链级抖动可表现为总体趋势。此外,由于发射器级抖动与遮蔽抖动之间的差异,遮蔽抖动在图6中可能不明显。因此,图6被特别缩放以示出发射器级抖动。例如,在第0历元到第900历元之间发生的从0微秒延迟到超过200微秒延迟的上升趋势可为链级抖动(例如,图4中特别示出的链级抖动)的结果。具体地,如图6所示的抖动偏移602可以是图4的第一发射延迟402的放大视图。(上文更全面地解释链级抖动并且下文更全面地解释遮蔽抖动。)在与原本是在第0历元到第900历元之间发生的从0微秒延迟到超过200微秒延迟的直线的偏差中可以观察到发射器级抖动。
在各种示例中,发射器随时间的抖动变化(即,由发射器传输的全部脉冲组的全部脉冲的抖动变化)可沿循趋势。例如,抖动偏移602可具有若干随机值,并且可沿循在若干随机值之间的斜坡。例如,图6示出了在若干个点之间沿循斜坡模式的发射器的抖动变化。因此,在图6中所示出的示例中,在任何两个历元之间,相对于许多历元(例如,50个相应历元)的变化,抖动变化可较小。例如,在第300历元处,发射器级抖动可以是60微秒的延迟,在第301历元处,发射器级抖动可以是稍长的延迟(例如,长1微秒),并且在第350历元处,发射器级抖动可以是110微秒的延迟。因此,当考虑许多历元时,发射器级抖动的量值可以是大约数十或数百微秒,而在任何两个相邻历元之间的变化的量值可以小得多(例如,1微秒或更小)。
另外,在各种示例中,由链级抖动间隔随时间引起的变化的量值可以比由发射器级抖动间隔随相同时间引起的变化的量值更大或更小(例如,大一个数量级或更多)。例如,由图4的抖动偏移400引起的变化的量值可在量级上比由图6的抖动偏移602引起的变化的量值大一百倍。换种方式说,就随时间的整体抖动而言,链级抖动对瞬时抖动(即,在两个后续历元之间的抖动)的影响比发射器级抖动对瞬时抖动的影响大100倍。例如,发射器级抖动可以考虑抖动偏移602在历元1至900的过程内的大约数十微秒的变化,而链级抖动可以考虑抖动偏移602在历元1至900的过程内的总体趋势(例如,在0微秒到超过200微秒之间)。
另外,在各种示例中,链级抖动的斜坡的持续时间可不同于发射器级抖动间隔的斜坡的持续时间(例如,相差一个数量级或更多)。例如,链级抖动偏移(图4被特别缩放而示出的链级抖动偏移)可沿循在30,000个历元的持续时间的两个值之间的斜坡,而发射器级抖动偏移(图6被特别缩放而示出的发射器级抖动偏移)可沿循在60个相应历元的持续时间的两个值之间的斜坡。
链级抖动间隔和/或发射器级抖动间隔的量值可被选择为小于在脉冲组(或历元)之间的默认持续时间。例如,链级抖动间隔和发射器级抖动间隔可被选择为使得即使链和发射器在第一历元期间被延迟,并且链和发射器在下一历元期间被提前,也将避免脉冲组的重叠。又如,发射器级抖动间隔可被选择为使得如果第一发射器的脉冲被延迟,并且第二发射器的脉冲被提前,则来自第一发射器和第二发射器的信号将不重叠。
通过在一个或多个历元期间抖动一个或多个脉冲组(例如,如图3和图5所示出的),可以使系统(例如,依赖于定时的系统)的信号私有化。作为非限制性示例,接收器可取决于定时(例如,信号到达接收器的时间)来计算定位、导航或定时信息。如果在一个或多个发射器处发送的信号抖动,则接收器可无法准确地计算定位、导航或定时信息。换句话讲,抖动可在接收器处可计算的定位、导航或定时信息中引入错误。
在各种示例中,发射器中的一个或多个发射器可根据抖动计划表来使信号抖动。抖动计划表可包括预先定义的抖动计划表,其为抖动间隔(例如,链级抖动间隔或发射器级抖动间隔)的计划表以应用于在多个历元期间传输的信号。具有抖动计划表的接收器可能够校正抖动对所接收信号的影响,并由此准确地计算定位、导航或定时信息。没有抖动计划表的接收器可能无法从抖动的信号准确地计算定位、导航或定时信息。
发射器或链可将它们的信号私有化,例如通过准确地使用取决于具有抖动计划表的信号。发射器的运营商可例如在订阅的基础上出售抖动计划表。
在一个或多个示例中,可限定多个服务水平来允许在接收器处可计算的各种精度水平。作为非限制性示例,发射器可包括抖动的两个或多个实例并且单独地出售抖动计划表。附加地或另选地,可出售包括不同准确度的抖动计划表。特定用户接收两个密钥,并且较低级别的用户接收单个密钥。抖动可以是两个项的总和,特定用户可访问这两个项(通过其密钥),并且较低级别的用户可仅访问粗略项(通过其密钥)。
抖动计划表可被加密或仅可与密钥一起使用,使得接收器必须具有密钥来利用抖动计划表。链或发射器处的抖动可与历元数相关。作为非限制性示例,抖动计划表可包括针对每个历元数的抖动间隔。因此,抖动计划表可通过历元数来索引。例如,抖动计划表可包括函数(例如,加密算法),该函数可接受密钥和历元数作为输入,并且可返回针对该历元的一个或多个发射器的抖动校正。接收器可使用该校正来校正在该历元期间接收的脉冲。因此,具有历元数和密钥两者可对于PNT信息的准确计算尤为重要。
在各种示例中,可根据斜坡来选择链级抖动和/或发射器级抖动的量值,使得接收器可能够在对抖动没有完全校正的情况下从传输解码历元数。例如,链级抖动或发射器级抖动的量值可被选择为足够大以使得位置计算不准确,但同时,由于斜坡以及在各个脉冲组的抖动之间的相对小的差异,接收器可能够从广播周期解码历元数。因此,在接收器的初始化期间,接收器可能够获得历元数,该历元数可随后与抖动计划表一起使用以校正脉冲。附加地或另选地,链级抖动或发射器级抖动的量值中的斜坡可防止或使得难以通过在历元上求平均来解决抖动。例如,如果发射器级抖动是随机的,每个历元的平均值为零,则接收器可观察到多个历元并对抖动求平均。
除了链级抖动和/或发射器级抖动之外,在各种示例中,可应用遮蔽抖动。遮蔽抖动可用于遮蔽抖动趋势。具体地,在根据斜坡应用链级抖动和/或发射器级抖动的情况下,遮蔽抖动可以使一个或多个斜坡模糊并且/或者使得预测抖动更加困难或不可能。
遮蔽抖动可包括在每个历元独立地应用于脉冲组(包括应用于脉冲组的全部脉冲)的伪随机抖动。遮蔽抖动可独立于先前历元的抖动而对每个历元采用不同的抖动量。例如,相比于沿循斜坡的抖动,遮蔽抖动可在每个历元独立。因此,与在许多历元上由遮蔽抖动所赋予的偏移相比,由遮蔽抖动所赋予的偏移在一个历元与下一历元之间可能相对高度不同。遮蔽抖动的后续历元的偏移之间的相对高程度的差异可遮蔽链级抖动和/或发射器级抖动的影响,其可沿循斜坡。例如,在不存在遮蔽抖动时,接收器(例如,不具有抖动计划表的接收器)可能够随时间观察链级抖动和/或发射器级抖动的斜坡(假设链级抖动和/或发射器级抖动是根据斜坡的),并且预测未来脉冲组的抖动。然而,在应用遮蔽抖动的情况下,接收器不太能够观察链级抖动或发射器级抖动的斜坡(换句话讲,接收器能够观察链级和/或发射器级抖动的斜坡可能花费更长时间)。
作为抖动的示例,图7示出了一个发射器的发射延迟的随时间的抖动偏移702。抖动偏移702可包括由链级抖动、发射器级抖动和遮蔽抖动产生的偏移。然而,由于遮蔽抖动与链级抖动之间以及遮蔽抖动与发射器级抖动之间的量值差异,在图7中,链级抖动和/或发射器级抖动可表现为总体趋势。因此,图7特别示出了遮蔽抖动。例如,从图7的第200历元到第250历元,总体上升趋势(例如,在50个相应历元之后从70.8微秒偏移到71.7微秒偏移)可以是链级抖动和/或发射器级抖动的结果。因此,如图7所示的抖动偏移702可以是图4的第一发射延迟402的放大视图和图6的抖动偏移602的放大视图。
相比于斜坡抖动(例如,如可通过利用斜坡而应用于链级抖动和/或发射器级抖动中),在每个历元独立地应用遮蔽抖动。遮蔽抖动可以是伪随机抖动(平均值为零)。然而,因为遮蔽抖动在每个历元是独立的,所以遮蔽抖动不会引起抖动随时间的任何趋势。
在各种示例中,遮蔽抖动可通过小于或大于(例如,一个数量级或更多)链级抖动间隔或发射器级抖动间隔的(定时的)量值来改变脉冲组的定时。例如,如图7所示,对于相应历元,遮蔽抖动可使信号抖动大约0.2微秒。然而,因为遮蔽抖动的平均值为零,所以遮蔽抖动不会引起随时间的趋势。换句话讲,遮蔽抖动可以考虑在第1历元和第2历元之间的0.2微秒的摆动,并且遮蔽抖动可以考虑在第1历元和第300历元或第50,000历元之间的0.2微秒的摆动。换句话讲,无论考虑许多历元还是单个历元,遮蔽抖动的量值可以是相同的。
与链级抖动和发射器级抖动一样,遮蔽抖动可被包括在抖动计划表中,使得可在根据抖动的信号计算定位、导航或定时信息之前(例如,由具有抖动计划表的接收器)校正遮蔽抖动。
附加地或另选地,一个或多个示例一般涉及通过在脉冲组的脉冲的相位中编码特征图来提供对脉冲组的验证。
图8A、图8B和图8C示出了根据一个或多个示例的表示通过应用预先指定的相位特征图来对脉冲组800进行相位编码的图。
图8A示出了表示示例性脉冲组800的正相位编码脉冲的曲线图。图8C示出了表示示例性脉冲组800的负相位编码脉冲的曲线图。脉冲,例如,正相位编码脉冲802可包括多个正半周期804和多个负半周期806。脉冲可具有正相位编码(例如,如正相位编码脉冲802所示)或负相位编码(例如,如负相位编码脉冲808(图8C)所示)。作为非限制性示例,正相位编码脉冲802可以正半周期804中的一个正半周期开始,并且负相位编码脉冲808可以负半周期806中的一个负半周期开始。负相位编码脉冲808可与正相位编码脉冲802相差180度。
正相位编码脉冲802和负相位编码脉冲808的过零点可以是相同的,这可与定时(例如用于定位、导航或定时)相关。此外,正相位编码脉冲802和负相位编码脉冲808的频率(或多个频率)可以是相同的。因此,正相位编码脉冲802和负相位编码脉冲808可通过脉冲位置调制和定时来编码相同的信息并且以相同的方式进行解码。
图8B示出了包括正相位编码脉冲810和负相位编码脉冲812的脉冲组800。因此,脉冲组中的全部脉冲的相位可共同用于编码信息(例如,发射器的特征图)。在脉冲组的脉冲的相位中编码信息可能不会影响在脉冲组中包括的定时或其他数据编码。
脉冲组的脉冲的相位可用于允许对信号的验证(以及由此得出的数据)以增加系统的安全性。例如,脉冲组的脉冲的相位可被编码以防止欺骗来自系统的发射器的信号或增加欺骗来自系统的发射器的信号的难度。换句话讲,系统可使用相位编码用于反欺骗的目的。
作为非限制性示例,发射器可对脉冲组的脉冲进行相位调整,使得所传输的脉冲组与脉冲相位特征图相匹配。发射器可根据脉冲相位特征图计划表改变每个历元脉冲相位特征图。作为非限制性示例,发射器可根据脉冲相位特征图计划表发送与在第一历元中的第一脉冲相位特征图相匹配的第一脉冲组,并且根据脉冲相位特征图计划表发送与在第二历元中的第二脉冲相位特征图相匹配的第二脉冲组。
具有脉冲相位特征图计划表的接收器可能够验证发射器发送的信号,例如,通过将所接收的脉冲组的相位与脉冲相位特征图计划表进行比较。此外,脉冲相位特征图计划表可与历元数相关。作为非限制性示例,脉冲相位特征图计划表可包括可由历元数索引的脉冲相位特征图。
脉冲相位特征图计划表可被加密,使得接收器必须具有密钥来利用脉冲相位特征图计划表。例如,脉冲相位特征图计划表可包括函数,该函数可接受密钥和历元数作为输入,并且可返回该历元的期望的脉冲相位特征图。接收器可将接收的脉冲相位与期望的脉冲相位特征图进行比较来验证所接收的信号。
本文已经描述了用于对数据进行编码的多种技术。可(例如,对同一历元的脉冲组的脉冲)同时采用这些技术中的两种或更多种技术。
作为一起采用两种技术的示例,脉冲组可包括脉冲间间隔中的脉冲编码信息,例如,如关于图1B所描述的。脉冲中的一个或多个脉冲可附加地对一个或多个脉冲的数据位置进行编码,例如,如关于图1D、图1E、图1F、图1G和图2所描述的。一个或多个脉冲的位置可相对于如关于脉冲间间隔所限定的标称位置。
作为一起采用两种技术的示例,可(例如,通过链级抖动、发射器级抖动和/或遮蔽抖动)抖动历元的脉冲组(例如,如关于图3至图7所描述的),并且可调制脉冲位置(如关于图1D、图1E、图1F、图1G和图2所描述的)。抖动可以独立于调制。这种独立性的一个原因是因为脉冲位置调制可影响脉冲组内的脉冲,而抖动可均匀地影响历元的全部脉冲组的全部脉冲。
作为一起采用两种技术的示例,独立于如关于图1D、图1E、图1F、图1G和图2所描述的脉冲位置调制,可对脉冲组的脉冲进行相位编码以对特征图进行编码(例如,如关于图8所描述的)。这种情况的一个原因是因为脉冲位置调制影响脉冲的定时,而相位编码影响脉冲的相位。
图9是根据一个或多个示例示出了被配置为在生成用于脉冲的射频地波时执行一种或多种所公开技术的系统900的逻辑块的示例的功能框图。例如,系统900包括控制器902和发射器904。根据一个或多个示例,系统900可被配置为传输信号(例如,在广播周期的脉冲组中的脉冲)。
控制器902可被配置为从例如控制中心接收数据。该数据可包括用于例如在数据消息脉冲(例如,如上文关于图2所描述的)中传输的数据。
附加地或另选地,控制器902可被配置为例如从时间标准接收定时数据。定时数据可包括一天中的时间、每秒脉冲信号或频率参考。
控制器902可计算待传输的信号(例如,在广播周期的脉冲组中的脉冲)的特征(例如,定时、相位或脉冲形状)。控制器902可计算特征,使得信号(作为整体)是根据一个或多个示例的。控制器902可向发射器904提供可指示在发射器904处待传输的信号的指令。
作为非限制性示例,在各种示例中,控制器902可向发射器904提供待传输的脉冲的相位的指示。附加地或另选地,控制器902可向发射器904提供何时传输脉冲的指示(例如,脉冲触发)。
发射器904可传输信号,例如,在广播周期的脉冲组中的脉冲。发射器904可根据来自控制器902的指令来传输脉冲。附加地或另选地,发射器904可传输具有根据由控制器902提供的相位的指示的相位的脉冲。附加地或另选地,发射器904可在由控制器902指示的时间(例如,基于从控制器902接收到脉冲触发)传输脉冲。
作为非限制性示例,控制器902可确定脉冲间间隔,使得系统900具有用于标识发射器904的唯一(或在地理区域内唯一)脉冲间间隔(例如,如上文关于图1B所描述的)。控制器902可提供指令(例如,脉冲触发),使得发射器904传输具有所确定的脉冲间间隔的脉冲组的脉冲。
作为另一非限制性示例,控制器902可例如根据脉冲排序方案(例如,如上文关于图2所描述的)确定在广播周期的脉冲组中的不同类型的脉冲的布置。控制器902可提供指令,使得发射器904根据所确定的布置来传输布置在广播周期的脉冲组中的脉冲。
作为另一非限制性示例,控制器902可例如根据抖动计划表(例如,如上文关于图3至图7所描述的)来计算抖动。控制器902可提供指令(例如,脉冲触发),使得发射器904根据所计算的抖动来传输提前或延迟的(例如,抖动的)脉冲组。
作为另一非限制性示例,控制器902可例如根据脉冲相位特征图计划表(例如,如上文关于图8A至图8C所描述的)来确定用于广播周期的脉冲组的脉冲的相位的相位编码。控制器902可提供相位指令,使得发射器904传输具有根据所确定的相位编码的相位的脉冲。
图10是根据一个或多个示例示出了被配置为在生成用于脉冲的射频地波时执行一种或多种所公开技术的系统1000的逻辑块的示例的功能框图。例如,系统1000包括控制器1002、发射器1004、控制器1006和发射器1008。根据一个或多个示例,系统1000可被配置为传输信号(例如,在广播周期的脉冲组中的脉冲)。具体地,控制器1002可向发射器1004提供传输信号的指令,并且控制器1006可向控制器1006提供传输信号的指令。
控制器1002和控制器1006中的每一者可与图9的控制器902相同、基本上类似和/或执行相同的操作。发射器1004和发射器1008中的每一者可与图4的发射器904相同、基本上类似和/或执行相同的操作。
在一些示例中,控制器1002和发射器1004可以在第一位置处,并且控制器1006和发射器1008可以在远离第一位置的第二位置处。控制器1002和发射器1004可以是可生成第一信号(例如,TX1的PG1 102和TX1的PG2 108)的第一发射器(例如,关于图1A所参考的TX1)。控制器1006和发射器1008可以是可生成第二信号(例如,Tx2的PG1 104和Tx1的PG2108)的第二发射器(例如,关于图1A所参考的TX2)。
在一些示例中,控制器1002和发射器1004可属于与控制器1006和发射器1008相同的链。例如,控制器1002和发射器1004可以根据图4的第一发射延迟402生成脉冲偏移,并且控制器1006和发射器1008可以根据第二发射延迟404生成脉冲偏移。
图11是根据本公开的各种示例的示例性方法1100的流程图。在一些示例中,方法1100的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
在框1102处,可接收用于生成包括测距信号和数据信号的信号的指令。例如,指令可由发射器904例如从控制器902接收。
在框1104处,可传输信号。该信号可经由地面发射器(例如,发射器904)传输。该地面发射器可用于传输具有用于定位、导航和定时中的一者或多者的经编码消息接发信息和定时信息的无线电波。该信号可至少部分地响应于框1102的指令。该信号可包括脉冲组。该脉冲组可包括具有第一启动时间的第一脉冲和具有第二启动时间的第二脉冲。该第二启动时间可以是整数个脉冲间间隔加上该第一启动时间之后的编码延迟。该编码延迟可对数据进行编码,即,编码延迟的持续时间可被解码为数据。
图12是根据本公开的各种示例的示例性方法1200的流程图。在一些示例中,方法1200的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
框1202可与图11的框1102相同。框1204可与图11的框1104相同。
根据框1206(其为可选的),整数是第一整数并且脉冲组包括具有第三启动时间的第三脉冲,该第三启动时间是第一启动时间之后的第二整数个脉冲间间隔。
根据框1208(其为可选的),第一脉冲是第一测距脉冲,第三脉冲(例如,框1206的第三脉冲)是第二测距脉冲,并且第二脉冲是定时脉冲。例如,第一脉冲和第三脉冲的到达时间可用于计算位置、导航和/或定时数据。此外,第二脉冲的编码延迟可对符号(例如,如关于表1所描述的)进行编码。该符号可对定时信息或定时信息的一部分进行编码。
根据框1210(其为可选的),第一脉冲是第一测距脉冲,第三脉冲(例如,框1206的第三脉冲)是第二测距脉冲,并且第二脉冲是数据脉冲。例如,第一脉冲和第三脉冲的到达时间可用于计算位置、导航和/或定时数据。此外,第二脉冲的编码延迟可对符号(例如,如关于表1所描述的)进行编码。该符号可对数据消息或数据消息的一部分进行编码。
根据框1212(其为可选的),框1204的编码延迟是第一编码延迟并且脉冲组包括具有启动时间的第三脉冲,该启动时间是第二整数个脉冲间间隔加上第一启动时间之后的第二编码延迟。该第二编码延迟可对数据进行编码。例如,第二编码延迟可与第一编码延迟相同(这将意味着第二编码延迟对相同符号进行编码),或者第二编码延迟可与第一编码延迟不同(即,对不同符号进行编码)。
根据框1214(其为可选的),第一脉冲是第一测距脉冲,第二脉冲是定时脉冲,第三脉冲是数据脉冲。
图13是根据本公开的各种示例的示例性方法1300的流程图。在一些示例中,方法1300的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
框1302可与图11的框1102相同。例如,发射器1004可从控制器1002接收指令。框1304可与图11的框1104相同。
根据框1306(其为可选的),脉冲间间隔的持续时间指示地面发射器。
在框1308(其为可选的)处,可接收用于生成第二信号的第二指令。例如,发射器1008可从控制器1006接收指令。
在框1310(其为可选的)处,可传输第二信号。可经由用于传输具有用于定位、导航和定时中的一者或多者的经编码消息接发信息和定时信息的无线电波的第二地面发射器来传输该第二信号。该第二信号可至少部分地响应于第二指令。该第二信号可包括脉冲组,该脉冲组包括:具有第三启动时间的第三脉冲;以及具有第四启动时间的第四脉冲。该第四启动时间可以是第三启动时间之后的另外的脉冲间间隔。例如,发射器1008可传输第二信号。
根据框1312(其为可选的),第二脉冲间间隔不同于脉冲间间隔,并且由此指示第二地面发射器。
图14是根据本公开的各种示例的示例性方法1400的流程图。在一些示例中,方法1400的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
框1402可与图11的框1102相同。框1404可与图11的框1104相同。
根据框1406(其为可选的),脉冲组包括将用于确定范围信息的测距脉冲和用于对数据进行编码的数据脉冲,并且其中根据预先指定的脉冲排序方案在该脉冲组中对该测距脉冲和该数据脉冲进行排序。
根据框1408(其为可选的),第一脉冲是测距脉冲并且第二脉冲是数据脉冲。
图15是根据本公开的各种示例的示例性方法1500的流程图。在一些示例中,方法1500的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
框1502可与图11的框1102相同。框1504可与图11的框1104相同。
根据框1506(其为可选的),脉冲组包括对数据进行编码的多个数据脉冲和对定时信息进行编码的多个定时脉冲。此外,根据预先指定的脉冲排序方案在该脉冲组中对该多个数据脉冲和该多个定时脉冲进行排序。
根据框1508(其为可选的),数据在被编码在该多个数据脉冲中之前被加密。
根据框1510(其为可选的),数据脉冲的数据包括附加定时信息。
图16是根据本公开的各种示例的示例性方法1600的流程图。在一些示例中,方法1600的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
框1602可与图11的框1102相同。例如,发射器1004可从控制器1002接收指令。框1604可与图11的框1104相同。
根据框1606(其为可选的),传输信号包括将脉冲组的启动时间偏移抖动间隔。
在框1608(其为可选的)处,接收用于生成第二测距信号的第二指令。例如,发射器1008可从控制器1006接收指令。
在框1610(其为可选的)处,可传输第二测距信号。该第二测距信号可经由第二地面发射器传输。该第二测距信号可至少部分地响应于所接收的第二指令。该第二测距信号可表现出第二脉冲组,其中该第二脉冲组根据另外的抖动间隔表现出偏移启动时间。例如,发射器1008可传输第二测距信号。
根据框1612(其为可选的),其中抖动间隔和另外的抖动间隔是发射器级抖动。
根据框1614(其为可选的),抖动间隔和另外的抖动间隔是链级抖动。
根据框1616(其为可选的),抖动间隔和另外的抖动间隔包括遮蔽抖动和根据斜坡的抖动间隔。
图17是根据本公开的各种示例的示例性方法1700的流程图。在一些示例中,方法1700的至少一部分可由设备或系统执行,诸如图9的系统900、图9的控制器902、图9的发射器904、图10的系统1000、图10的控制器1002、图10的发射器1004、图10的控制器1006、图10的发射器1008或另一设备或系统。尽管示出为离散框,但是根据期望的实施方式,可将各种框划分为附加框,组合成更少的框或者消除。
框1702可与图11的框1102相同。框1704可与图11的框1104相同。
根据框1706(其为可选的),脉冲组包括多个脉冲,该多个脉冲包括第一脉冲和第二脉冲。此外,该多个脉冲中的相应脉冲具有正向相位或负向相位中的任一相位。此外,该脉冲组的该多个脉冲中的相应脉冲的相位是根据脉冲相位特征图的,并且该脉冲相位特征图是针对广播周期和地面发射器预先定义的。
根据框1708(其为可选的),其中脉冲相位特征图是对该多个脉冲中的每个脉冲的相位的指示。
根据框1710(其为可选的),脉冲相位特征图是根据预先定义的脉冲相位特征图计划表的,该预先定义的脉冲相位特征图计划表包括针对多个广播周期的脉冲相位特征图。
在不脱离本公开的范围的情况下,可对方法1100、方法1200、方法1300、方法1400、方法1500、方法1600和方法1700中的任一方法进行修改、添加或省略。例如,方法1100、方法1200、方法1300、方法1400、方法1500、方法1600和方法1700中的任一方法的操作可以不同的顺序实现。此外,概述的操作和动作仅作为示例提供,并且这些操作和动作中的一些操作和动作可以是可选的、被组合成更少的操作和动作、或者扩展成附加的操作和动作。
图18是示出根据一个或多个示例的接收器1802的功能框图。接收器1802包括天线1804和处理器1806。接收器1802可包括存储器1808。存储器1808在接收器1802中是可选的。存储器1808的可选性由使用虚线示出的存储器1808示出。接收器1802可基于所接收信号(例如,根据本文中所描述的示例中的任一示例传输的信号)来确定接收器1802的PNT信息。附加地或另选地,接收器1802可对所接收信号中编码的数据进行解码。
例如,接收器1802的处理器1806可基于所接收信号的一个或多个脉冲来确定定时信息。例如,接收器1802可检测并解释脉冲的过零点作为定时事件(例如用于针对定位技术(作为非限制性示例,包括多点定位或双曲线位置估计计算)的定位、导航和/或定时)的指示。处理器1806可基于所接收的脉冲的子集来确定位置信息,例如,处理器1806可基于例如如根据图2的脉冲排序方案200所标识的测距脉冲来确定定时信息。
处理器1806可对一个或多个脉冲的一个或多个符号进行解码。例如,处理器1806可例如根据图1D、图1E、图1F和图1G以及表1来对脉冲的编码延迟进行解码。
作为非限制性示例,天线1804可接收包括测距信号和数据信号的信号。该信号可对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码。该信号可包括具有第一启动时间的第一脉冲;以及具有第二启动时间的第二脉冲,该第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上该第一启动时间之后的编码延迟。该编码延迟可对数据进行编码。处理器1806可响应于编码延迟来获得数据。
处理器1806可基于所接收信号来标识和/或验证所接收信号的发射器。例如,处理器1806可测量信号的一个或多个脉冲间间隔(例如,标称脉冲间间隔)(例如,图1B的脉冲间间隔128)并且将测得的一个或多个脉冲间间隔与使脉冲间间隔的值与发射器标识相关的列表进行比较,该列表可存储在接收器1802处的存储器1808中并且/或者可由接收器1802安全地访问,例如,由接收器1802通过安全链路检索。处理器1806可基于信号的脉冲间间隔的值与列表中的脉冲间间隔的值之间的匹配来标识或验证传输该信号的发射器。
作为非限制性示例,天线1804可接收对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码的测距信号。该测距信号能够包括脉冲组的第一脉冲、该脉冲组的第二脉冲、以及该第一脉冲的起始与该第二脉冲的起始之间的脉冲间间隔。处理器1806可至少部分地响应于脉冲间间隔来标识测距信号的发射器。存储器1808可存储脉冲间间隔与发射器之间的相关性。处理器1806可响应于该相关性来标识发射器。
附加地或另选地,接收器1802可具有(例如,存储在接收器1802的存储器1808处,但不限于此)例如根据图2的脉冲排序方案200的脉冲排序方案定义。附加地或另选地,脉冲排序方案定义可由接收器1802安全地访问,例如由接收器1802通过安全链路检索。使用脉冲排序方案,接收器1802可以根据脉冲排序方案来确定脉冲组的哪些脉冲是测距脉冲,哪些脉冲是时间消息脉冲,以及哪些脉冲是数据消息脉冲。
接收器1802可具有加密密钥(例如,存储在存储器1808中,但不限于此),并且可利用该加密密钥来解密在数据脉冲和/或定时脉冲中加密的数据。对定时脉冲中的定时信息进行解密可给予接收器1802对接收器1802可用于增加所确定的位置信息的准确性的附加定时信息的访问。附加地或另选地,加密密钥可由接收器1802安全地访问,例如由接收器1802通过安全链路检索。
作为非限制性示例,天线1804可接收对用于定位、导航和定时中的一者或多者的消息接发信息和定时信息进行编码的测距信号。该测距信号可包括脉冲组,该脉冲组包括多个脉冲,其中该多个脉冲中的第一脉冲对第一类型的数据进行编码,并且该多个脉冲中的第二脉冲对第二类型的数据进行编码。处理器1806可至少部分地响应于脉冲组中的第一脉冲和第二脉冲的顺序以及预先指定的脉冲排序方案来标识第一脉冲和第二脉冲。存储器1808可存储预先指定的脉冲排序方案。
接收器1802可具有抖动计划表(例如,存储在存储器1808中,但不限于此)。附加地或另选地,抖动计划表可由接收器1802安全地访问,例如由接收器1802通过安全链路检索。使用抖动计划表,接收器1802可校正抖动对所接收信号的影响。通过校正抖动的影响,接收器1802可增加所计算的定位、导航或定时信息的准确性。接收器1802可校正链级抖动、发射器级抖动和/或遮蔽抖动(例如,如关于图3至图7所描述的链级抖动、发射器级抖动和/或遮蔽抖动)的影响。
作为非限制性示例,天线1804可接收对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码的测距信号。该测距信号可包括脉冲组,该脉冲组从标称脉冲组启动时间延迟了抖动间隔。处理器1806可计算脉冲组的传输时间。处理器1806可调整所计算的传输时间以考虑抖动间隔。存储器1808可存储抖动计划表,并且处理器1806可至少部分地响应于该抖动计划表来确定抖动间隔。
例如,接收器1802可至少部分地基于脉冲组的脉冲相位特征图来标识或验证信号的发射器。例如,接收器1802可确定脉冲组的一个或多个脉冲的相位。接收器1802可将所确定的脉冲相位与脉冲相位特征图计划表进行比较,该脉冲相位特征图计划表可存储在接收器1802处的存储器1808中并且/或者可由接收器1802安全地访问,例如,由接收器1802通过安全链路检索。接收器1802可基于测得的脉冲相位与脉冲相位特征图计划表中的脉冲相位特征图之间的匹配来标识传输信号的发射器。在此类示例中,可能已根据上文关于8A至8C的描述传输信号。
作为非限制性示例,天线1804可接收对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码的测距信号。该测距信号可包括脉冲组,该脉冲组包括多个脉冲,该多个脉冲中的每个脉冲表现出正向相位或负向相位。处理器1806可通过将该多个脉冲的相位与测距信号的发射器的脉冲相位特征图进行比较来验证该发射器。存储器1808可存储脉冲相位特征图。
图19是示出根据一个或多个示例的包括发射器1916和接收器1908的系统的功能框图。发射器1916可以是图9的发射器904、图10的发射器1004和图10的发射器1008中的任一者的示例。接收器1908可以是图18的接收器1802的示例。
作为非限制性示例,信号1902可以是待在发射器1916的发射器天线1904处传输的测距信号。信号1906可以是已经作为射频传输在发射器天线1904处传输的测距信号。可在接收器1908的天线1910处接收信号1906。使用处理器1912,接收器1908可基于信号1906生成数据1914。数据1914可包括位置、导航和/或定时信息。数据1914还可包括消息。
图20是示出根据一个或多个示例的可在接收器处发生的一个或多个操作2000的功能框图。操作2000可在图18的接收器1802和/或图19的接收器1908处发生,并且/或者由其执行。操作2000可以是接收器的操作的采集阶段的一部分。
信号2002可以是在一个或多个相应时间包括一个或多个数据块的所接收信号。作为非限制性示例,信号2002可以是包括一个或多个脉冲或一个或多个历元的脉冲组的测距信号。信号2002可以是在图19的接收器1908处接收的图19的信号1906的示例。
在信号采集2004处,可使用匹配滤波器来采集信号2002。作为非限制性示例,可将一个或多个频率下的所接收信号与一个或多个匹配滤波器的预先确定的模式进行比较以采集表示信号2002的数字样本。在信号采集2004处,可确定历元的启动时间。此外,因为历元的持续时间可为已知的,所以在信号采集2004处,还可确定后续历元的标称启动时间。历元启动时间可直接从信号采集2004提供给脉冲形成2008和/或数据解码2012,或者历元启动时间可被包括在信息2010和/或信息2014中。
提供给信号采集2004的信息2006可以是或者可以包括用于在信号采集2004处采集信号的信息。信息2006可包括一个或多个信号复制品,例如,未知数据少的信号2002(例如,由信号和/或噪声编码的消息)的一部分的复制品。信号复制品可包括一个或多个脉冲和/或一个或多个脉冲组的复制品。在一些示例中,信号复制品可包括脉冲的历元值。信号复制品可被预先计算以供接收器用来与信号2002相关以便采集信号2002。信号复制品可至少部分地基于脉冲间间隔,该脉冲间间隔对于发射器可以是唯一的(例如,如关于图1B所描述的)。该脉冲间间隔对于所采集的信号也可以是唯一的。附加地或另选地,信号复制品可至少部分地基于未加密的脉冲相位特征图(例如,如关于图8A、图8B和图8C所描述的)。该脉冲相位特征图对于所采集的信号也可以是唯一的。
在脉冲形成2008处,可形成复合脉冲。复合脉冲可基于两个或更多个脉冲的平均值。例如,在一些情况下,由于噪声或其他变量,基于单个脉冲计算脉冲的到达时间可能是困难的或不准确的。因此,对若干脉冲求平均以形成复合脉冲可允许更准确地计算复合脉冲的到达时间。关于针对图1C所描述的脉冲,求平均可包括对多个脉冲的前缘求平均。可基于平台动态(例如,接收器的平台的运动)来选择平均间隔。待求平均的两个或更多个脉冲可被选择为不经受编码延迟的脉冲。例如,根据脉冲排序方案(例如,图2的脉冲排序方案200),未被编码延迟延迟的测距脉冲可被选择为在脉冲形成2008处被求平均。
在脉冲形成2008处,可分析在脉冲形成2008处形成的一个或多个脉冲。作为非限制性示例,可标识脉冲包络(例如,图1C的脉冲包络144)。附加地或另选地,可标识相位跟踪点(例如,脉冲中可确定脉冲相位的点)。附加地或另选地,在脉冲形成2008处,可确定脉冲中的一个或多个脉冲的到达时间。信息2024可包括关于一个或多个脉冲(例如包括在脉冲形成2008处形成的复合脉冲)的一条或多条信息。信息2024可包括例如脉冲的启动时间(例如,测距脉冲的启动时间)和/或脉冲间间隔(例如,标称脉冲间间隔)。脉冲形成2008可将信息2024提供给数据解码2012。
信息2010可以是或可包括用于在脉冲形成2008处形成复合脉冲的信息。信息2010可包括历元启动时间。历元启动时间可以是或可以包括到数据向量中的索引。数据向量可与时间相关。
在数据解码2012处,可从信号2002解码历元数2016和消息2018(包括例如时间消息和/或数据消息)。作为非限制性示例,编码延迟(例如,如关于图1D、图1E、图1F和表1所描述的)可被标识和/或解码成数据。例如,可通过将量化的编码延迟与使数据的符号或位与编码延迟的持续时间相关的表(例如,表1)进行比较来标识、量化和/或解码脉冲之间的编码延迟。
附加地或另选地,根据标称脉冲间间隔、唯一脉冲间间隔(例如,如关于图1B所描述的)和/或标称组重复间隔,可在所采集的信号内标识脉冲组和/或各个脉冲。作为非限制性示例,可标识各个脉冲的启动时间和/或结束时间(例如,如图1C所示)。基于启动时间和/或结束时间,可将所采集的信号解析为脉冲。
根据脉冲排序方案(例如,图2的脉冲排序方案200),可从所接收的脉冲中标识测距脉冲、数据脉冲和/或定时脉冲。根据脉冲相位特征图(例如,如关于图8A、图8B和图8C所描述的),可校正每个脉冲的相位(例如,可从脉冲擦除相位编码)。
在数据解码2012处解码的数据的所确定的符号或位可被输入到纠错算法(例如但不限于里德所罗门前向纠错(FEC)算法)中。如果错误的数量使得纠错算法能够校正错误,则纠错算法可以返回正确的消息作为消息2018。如果纠错算法在采集阶段期间拒绝时间消息,则接收器可能未成功采集信号(例如,在信号采集2004处)。如果接收器未成功采集信号,则可采集该信号的后续数据块,并且该过程可以再次开始。
一个或多个时间消息脉冲可被解码成符号和时间消息位。如果纠错算法确定消息没有错误,或者纠错算法确定已经校正了错误,则时间消息位可被解析为要被转发到信号验证2020的历元数2016和/或其他相关联的时间数据。
在数据解码2012处,历元数2016可与密码密钥2022(或者在本文中称为“密钥2022”)组合以解密数据消息。数据消息可被解析为信息,诸如但不限于差分校正和/或数据消息。
信息2014可包括在数据解码2012处用于从所采集的信号解码数据的信息。信息2014可包括密码密钥(例如,用于在数据解码2012处解码数据消息)。附加地或另选地,信息2014可包括脉冲排序方案。附加地或另选地,信息2014可包括历元启动时间。
在信号验证2020处,可例如基于信号2002的脉冲的相位与脉冲相位特征图之间的对应性来验证信号2002。在一些示例中,信号验证2020可向脉冲形成2008提供相位编码和/或历元启动时间。
作为非限制性示例,历元数2016和密钥2022可以是针对信号验证2020的输入。在信号验证2020处,可(例如,至少部分地基于历元数2016)确定脉冲相位特征图的查找表的索引。作为非限制性示例,历元数2016和密钥2022可用作针对密码算法(未示出)的输入,该密码算法返回脉冲相位特征图的查找表的索引。查找表可以(响应于历元数2016和密钥2022)返回脉冲相位特征图。如果信号2002的相位与脉冲相位特征图相匹配,则信号2002可被验证。
在一些示例中,已经通过在传输未加密的脉冲相位特征图的历元期间对时间消息进行解码而获得(在数据解码2012处)的历元数2016可以被递增,并且用于返回信号2002的下一历元的脉冲相位特征图。如果该序列被加密,则加密的脉冲相位特征图与所接收信号2002相关。如果相关性足够正(例如,满足或超过预先确定的阈值,但不限于此),则信号2002被认证,接收器已成功采集并转变到跟踪阶段。
图21是示出根据一个或多个示例的可在接收器处发生的一个或多个操作2100的功能框图。操作2100可在图18的接收器1802和/或图19的接收器1908处发生,并且/或者由其执行。操作2100可以是接收器的操作的跟踪阶段的一部分。操作2100可以在成功完成操作2000中的一个或多个操作之后。
信号2102可与图20的信号2002相同或基本上类似。信号验证2120可与图20的信号验证2020相同或基本上类似,密钥2104可与图20的密钥2022相同或基本上类似,并且历元数2106可与图20的历元数2016相同或基本上类似。
除了关于信号验证2020所描述的操作之外,信号验证2120还可以向脉冲形成2108和/或数据解码2112提供相位编码。作为非限制性示例,在信号验证2120处,信号验证2120可至少部分地响应于信号2102的相位与有效脉冲相位特征图的表的脉冲相位特征图之间的匹配来验证信号2102。附加地或另选地,可在数据解码2112处使用脉冲相位特征图以在解调过程之前擦除相位编码。附加地或另选地,也可在脉冲形成2108处使用脉冲相位特征图以在生成复合或平均脉冲之前擦除相位编码。
脉冲形成2108可与图20的脉冲形成2008相同或基本上类似。信息2110可与图20的信息2010相同或基本上类似。数据解码2112可与图20的数据解码2012相同或基本上类似。信息2114可与图20的信息2014相同或基本上类似。历元数2106、密钥2104和/或历元启动时间可被包括在信息2114中。除了关于数据解码2012所描述的操作之外,数据解码2112还可以生成差分校正2128。差分校正2128可至少部分地基于经解码的数据消息。
在时间计算2116处,可计算信号2102的历元(例如,当前历元)的标称传输时间(TOT)。标称TOT可以是历元数乘以历元持续时间加上特定站的标称发射延迟。
附加地或另选地,在时间计算2116处,可校正抖动。作为非限制性示例,在时间计算2116处,可在针对相关历元确定信号2102的TOT时考虑和/或校正抖动。在时间计算2116处,可例如通过使用历元数2106索引到抖动计划表中来确定一个或多个抖动偏移(例如,如关于图3至图7所描述的)。可将抖动偏移添加到TOT或者从TOT减去抖动偏移以获得不因抖动而失真的TOT。
在时间信息计算2122处,可计算定时信息。作为非限制性示例,可确定本地时钟与协调世界时(UTC)之间的偏移。可基于(例如,如在脉冲形成2108处分析的)信号2102来计算定时信息。作为非限制性示例,在时间信息计算2122处,可至少部分地响应于信号2102的脉冲中的一个或多个脉冲的到达时间(例如,如在脉冲形成2108处所标识的)来计算定时信息。在一些情况下,一个或多个脉冲的到达时间可响应于本地时钟与UTC之间的所确定的偏移而被细化或更新。附加地或另选地,可在时间信息计算2122处至少部分地基于差分校正2128来计算定时信息,该差分校正2128可能已在数据解码2112处被确定。作为非限制性示例,在数据解码2112处,可从时间消息脉冲解码定时信息。该定时信息可包括差分校正。在时间信息计算2122处,可应用差分校正。附加地或另选地,例如在抖动的影响已经被校正(该校正可能已在时间计算2116处发生)之后的传输时间可用于在时间信息计算2122处计算定时信息。
在PNT计算2124处,可计算PNT信息2126。PNT信息2126可包括接收器例如相对于一个或多个发射器的位置。PNT信息2126可包括接收器的纬度和经度。可在PNT计算2124处至少部分地基于来自两个或更多个发射器的信号(包括例如信号2102)的传输时间(这些传输时间可能已在时间计算2116处被计算)与这些信号的到达时间(这些到达时间可能已在脉冲形成2108处被计算并且/或者这些到达时间可能已在时间信息计算2122处被调整或细化)之间的差来计算PNT信息2126。可在PNT计算2124处使用定位技术(作为非限制性示例,包括多点定位位置估计或双曲线位置估计计算)来计算PNT信息2126。
附加地或另选地,在PNT计算2124处,接收器可用于监视、调查或定时目的。例如,接收器可以将所接收的到达时间与根据标准模型预测的所接收时间进行比较。所接收时间与预测的所接收时间之间的差可用于信号监视、调查和/或用于计算差分校正信息。
图22是示出根据一个或多个示例的用于接收无线电波和用于解码由无线电波编码的数据的方法2200的流程图。具体地,方法2200可用于接收由地面发射器广播的无线电波,该无线电波对用于定位、导航和定时中的一者或多者的消息接发信息和定时信息进行编码,并且用于对在无线电波的信号中编码的数据进行解码。方法2200可由接收器(诸如图18的接收器1802或图19的接收器1908)执行。
在操作2202处,可接收包括测距信号和数据信号的信号。该信号可对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码。该信号可包括具有第一启动时间的第一脉冲和具有第二启动时间的第二脉冲,该第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上该第一启动时间之后的编码延迟。该编码延迟可对数据进行编码。在图11的框1104处传输的信号可以是在操作2202处接收的信号的示例。
在操作2204处,可响应于编码延迟来获得数据(例如,由编码延迟编码的数据)。例如,可将编码延迟的持续时间与使编码延迟与数据的位相关的表(例如,表1)中的条目进行比较。
在操作2206(其为可选的)处,可确定编码延迟的持续时间。
在操作2208(其为可选的)处,可响应于编码延迟的持续时间与表中的条目之间的比较来获得数据的一个或多个位。
图23是示出根据一个或多个示例的用于接收无线电波和用于解码由无线电波编码的数据的方法2300的流程图。具体地,方法2300可用于接收由地面发射器广播的无线电波,该无线电波对用于定位、导航和定时中的一者或多者的消息接发信息和定时信息进行编码,并且用于对在无线电波的信号中编码的数据进行解码。方法2400可由接收器(诸如图18的接收器1802或图19的接收器1908)执行。
在操作2302处,可获得包括测距信号和数据信号的信号。该信号可对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码。在图11的框1104处传输的信号可以是在操作2302处接收的信号的示例。
在操作2304处,可在信号内标识具有第一启动时间的第一脉冲。
在操作2306处,可在信号内标识第二脉冲。该第二脉冲可具有第二启动时间,该第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上第一启动时间之后的编码延迟。
在操作2308处,可响应于编码延迟来获得数据。
在操作2310(其为可选的)处,可确定编码延迟的持续时间。
在操作2312(其为可选的)处,可响应于编码延迟的持续时间与表中的条目之间的比较来获得数据的一个或多个位。
图24是示出根据一个或多个示例的用于接收无线电波和用于解码由无线电波编码的数据的方法2400的流程图。具体地,方法2400可用于接收由地面发射器广播的无线电波,该无线电波对用于定位、导航和定时中的一者或多者的消息接发信息和定时信息进行编码,并且用于对在无线电波的信号中编码的数据进行解码。方法2400可由接收器(诸如图18的接收器1802或图19的接收器1908)执行。
在操作2402处,可接收信号。该信号可包括测距信号和数据信号。该信号可对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码。该信号可包括具有第一启动时间的第一脉冲和具有第二启动时间的第二脉冲。该第二启动时间可以是整数个脉冲间间隔加上该第一启动时间之后的编码延迟。在图11的框1104处传输的信号可以是在操作2402处接收的信号的示例。
在操作2404处,可确定编码延迟的持续时间。
在操作2406(其为可选的)处,可响应于编码延迟的持续时间来获得数据。
在操作2408(其为可选的)处,可将编码延迟的持续时间与使编码延迟与位相关的表中的条目进行比较。
在不脱离本公开的范围的情况下,可对图22的方法2200、图23的方法2300和/或图24的方法2400中的任一方法进行修改、添加或省略。例如,图22的方法2200、图23的方法2300和/或图24的方法2400中的任一方法的操作可以不同的顺序实现。此外,概述的操作和动作仅作为示例提供,并且这些操作和动作中的一些操作和动作可以是可选的、被组合成更少的操作和动作、或者扩展成附加的操作和动作而不偏离所公开示例的本质。
如在本公开中使用的,术语“模块”或“部件”可以是指被配置为执行可存储在计算系统的通用硬件(例如,计算机可读介质、处理设备,但不限于此)上或者由通用硬件执行的模块或部件或软件对象或软件例程的动作的特定硬件实施方式。在各种示例中,本公开中描述的不同部件、模块、引擎和服务可以实现为在计算系统上执行的对象或进程(例如,作为单独的线程)。虽然本公开中描述的系统和方法中的一些系统和方法通常被描述为在软件中实现(存储在通用硬件上或者由通用硬件执行),但是特定硬件实施方式或软件和特定硬件实施方式的组合也是可能且可以预期的。
如本公开内容所用,涉及多个元件的术语“组合”可包括所有元件的组合或某些元件的各种不同子组合中的任何一种组合。例如,短语“A、B、C、D或它们的组合”可指A、B、C或D中的任一个;A、B、C和D中的每一者的组合;以及A、B、C或D的任何子组合,诸如A、B和C;A、B和D;A、C和D;B、C和D;A和B;A和C;A和D;B和C;B和D;或C和D。
用于本公开,尤其是所附权利要求书中的术语(例如,所附权利要求书的主体)通常旨在作为“开放”术语(例如,术语“包括”应被解释为“包括但不限于”,术语“具有”应被解释为“至少具有”,术语“包括”应被解释为“包括但不限于”,但不限于此)。如本文所用,“各自”意指一些或全部。如本文所用,“每一个”是指全部。
另外,如果预期特定数量的引入的权利要求表述,则在权利要求中将明确叙述此类意图,并且在不进行此类表述的情况下,不存在此类意图。例如,作为对理解的辅助,以下所附权利要求书可包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求叙述。然而,使用此类短语不应理解为暗示由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求表述将包含此类引入的权利要求表述的任何特定权利要求限定于仅包含一个此类表述的示例,即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词,诸如“一个”或“一种”(例如,“一个”和/或“一种”可被解释为指的是“至少一个”或“一个或多个”);使用定冠词来引入权利要求叙述也是如此。
另外,即使明确叙述了特定数量的所引入的权利要求叙述,本领域技术人员也将认识到,此类叙述应被解译为意味着至少所叙述的数量(例如,无修饰的叙述“两项叙述”在没有其他修饰成分的情况下意味着至少两项叙述,或两项或更多项叙述)。此外,在使用类似于“A、B和C中的至少一者,但不限于此”或“A、B和C中的一者或多者,但不限于此”的惯例的那些实例情况下,此类构造一般旨在包括单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起,但不限于此。
此外,无论在说明书、权利要求书或附图中,呈现两个或更多个替代性术语的任何分离的词或措辞应当理解为考虑包括该术语中的一个术语、该术语中的任意一个术语或两个术语的可能性。例如,短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
本公开的附加的非限制性实施例包括:
实施例1:一种方法,包括:接收用于生成包括测距信号和数据信号的信号的指令;以及至少部分地响应于所述指令,经由用于传输具有用于定位、导航和定时中的一者或多者的经编码消息接发信息和定时信息的无线电波的地面发射器来传输所述信号,所述信号包括脉冲组,所述脉冲组包括:具有第一启动时间的第一脉冲;以及具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟;所述编码延迟对数据进行编码。
实施例2:根据实施例1所述的方法,其中所述整数是第一整数,并且其中所述脉冲组包括具有第三启动时间的第三脉冲,所述第三启动时间是所述第一启动时间之后的第二整数个脉冲间间隔。
实施例3:根据实施例1和2中任一项所述的方法,其中所述第一脉冲包括第一测距脉冲,所述第三脉冲包括第二测距脉冲,并且所述第二脉冲包括定时脉冲。
实施例4:根据实施例1至3所述的方法,其中所述第一脉冲包括第一测距脉冲,所述第三脉冲包括第二测距脉冲,并且所述第二脉冲包括数据脉冲。
实施例5:根据实施例1至4中任一项所述的方法,其中所述整数是第一整数,其中所述编码延迟是第一编码延迟,并且其中所述脉冲组包括具有第三启动时间的第三脉冲,所述第三启动时间是第二整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的第二编码延迟。
实施例6:根据实施例1至5中任一项所述的方法,其中所述第一脉冲包括第一测距脉冲,所述第二脉冲包括定时脉冲,并且所述第三脉冲包括数据脉冲。
实施例7:根据实施例1至6中任一项所述的方法,其中所述脉冲间间隔的持续时间指示所述地面发射器。
实施例8:根据实施例1至7中任一项所述的方法,包括:接收用于生成第二信号的第二指令;以及至少部分地响应于所述第二指令,经由用于传输具有用于定位、导航和定时中的一者或多者的经编码消息接发信息和定时信息的无线电波的第二地面发射器来传输所述第二信号,所述第二信号包括脉冲组,所述脉冲组包括:具有第三启动时间的第三脉冲;以及具有第四启动时间的第四脉冲,所述第四启动时间是所述第三启动时间之后的另外的脉冲间间隔。
实施例9:根据实施例1至8中任一项所述的方法,其中所述另外的脉冲间间隔不同于所述脉冲间间隔,并且由此指示所述第二地面发射器。
实施例10:根据实施例1至9中任一项所述的方法,其中所述脉冲组包括将用于确定范围信息的测距脉冲和用于对数据进行编码的数据脉冲,并且其中根据预先指定的脉冲排序方案在所述脉冲组中对所述测距脉冲和所述数据脉冲进行排序。
实施例11:根据实施例1至10中任一项所述的方法,其中所述第一脉冲是测距脉冲并且所述第二脉冲是数据脉冲。
实施例12:根据实施例1至11中任一项所述的方法,其中所述脉冲组包括对数据进行编码的多个数据脉冲和对定时信息进行编码的多个定时脉冲,并且其中根据预先指定的脉冲排序方案在所述脉冲组中对所述多个数据脉冲和所述多个定时脉冲进行排序。
实施例13:根据实施例1至12中任一项所述的方法,其中所述数据在被编码在所述多个数据脉冲中之前被加密。
实施例14:根据实施例1至13中任一项所述的方法,其中所述多个数据脉冲的所述数据包括附加定时信息。
实施例15:根据实施例1至14中任一项所述的方法,其中传输所述信号包括将所述脉冲组的启动时间偏移抖动间隔。
实施例16:根据实施例1至15中任一项所述的方法,包括:接收用于生成第二信号的第二指令;以及至少部分地响应于所接收的第二指令,经由第二地面发射器来传输所述第二信号,所述第二信号表现出第二脉冲组,其中所述第二脉冲组根据另外的抖动间隔表现出偏移启动时间。
实施例17:根据实施例1至16中任一项所述的方法,其中所述抖动间隔和所述另外的抖动间隔是发射器级抖动。
实施例18:根据实施例1至17中任一项所述的方法,其中所述抖动间隔和所述另外的抖动间隔是链级抖动。
实施例19:根据实施例1至18中任一项所述的方法,其中所述抖动间隔和所述另外的抖动间隔包括遮蔽抖动和根据斜坡的抖动间隔。
实施例20:根据实施例1至19中任一项所述的方法,其中所述脉冲组包括多个脉冲,所述多个脉冲包括所述第一脉冲和所述第二脉冲,其中所述多个脉冲中的相应脉冲具有正向相位或负向相位,其中所述脉冲组的所述多个脉冲中的所述相应脉冲的相位是根据脉冲相位特征图的,并且所述脉冲相位特征图是针对广播周期和地面发射器预先定义的。
实施例21:根据实施例1至20中任一项所述的方法,其中所述脉冲相位特征图包括对所述多个脉冲中的每个脉冲的相位的指示。
实施例22:根据实施例1至21中任一项所述的方法,其中所述脉冲相位特征图是根据预先定义的脉冲相位特征图计划表的,所述预先定义的脉冲相位特征图计划表包括针对多个广播周期的脉冲相位特征图。
实施例23:一种装置,包括:控制器,所述控制器用于:生成用于生成包括测距信号和数据信号的信号的指令,所述信号包括脉冲组,所述脉冲组包括:具有第一启动时间的第一脉冲;以及具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟;所述编码延迟对数据进行编码;以及将所述指令提供给用于传输具有用于定位、导航和定时中的一者或多者的经编码消息接发信息和定时信息的无线电波的地面发射器。
实施例24:一种装置,包括:天线,所述天线用于接收包括测距信号和数据信号的信号,所述信号对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码,所述信号包括:具有第一启动时间的第一脉冲;以及具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟,所述编码延迟对数据进行编码;以及处理器,所述处理器用于响应于所述编码延迟来获得所述数据。
实施例25:根据实施例24所述的装置,其中所述处理器用于确定所述编码延迟的持续时间。
实施例26:根据实施例24和25中任一项所述的装置,其中所述处理器用于响应于所述编码延迟的持续时间来获得所述数据的一个或多个位。
实施例27:根据实施例24至26中任一项所述的装置,其中所述装置包括存储器,其中所述存储器存储表,并且其中所述处理器用于响应于所述编码延迟的持续时间与所述表中的条目之间的比较来获得所述数据的一个或多个位。
实施例28:根据实施例24至27中任一项所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述脉冲间间隔来标识所述测距信号的发射器。
实施例29:根据实施例24至28中任一项所述的装置,其中所述第一脉冲对第一类型的数据进行编码,并且所述第二脉冲对第二类型的数据进行编码;并且其中所述处理器用于:至少部分地响应于所述信号中的所述第一脉冲和所述第二脉冲的顺序以及预先指定的脉冲排序方案,使所述第一脉冲与所述第一类型的数据相关,并且使所述第二脉冲与所述第二类型的数据相关。
实施例30:根据实施例24至29中任一项所述的装置,其中所述处理器用于:计算所述第一脉冲的传输时间;以及调整所计算的传输时间以考虑预先指定的抖动间隔。
实施例31:根据实施例24至30中任一项所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于经调整的所计算的传输时间来确定所述装置的位置。
实施例32:根据实施例24至31中任一项所述的装置,其中所述第一脉冲和所述第二脉冲中的每一者表现出正向相位或负向相位;其中所述处理器用于通过将所述第一脉冲和所述第二脉冲的相位与预先指定的脉冲相位特征图进行比较来验证所述信号的发射器。
实施例33:根据实施例24至32中任一项所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述测距信号来确定所述装置的位置。
实施例34:一种装置,包括:天线,所述天线用于接收包括测距信号和数据信号的信号,所述信号对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码;以及处理器,所述处理器用于:在所述信号内标识具有第一启动时间的第一脉冲;在所述信号内标识具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟;以及响应于所述编码延迟来获得数据。
实施例35:根据实施例34所述的装置,其中所述处理器用于确定所述编码延迟的持续时间。
实施例36:根据实施例34和35中任一项所述的装置,其中所述装置包括存储器,其中所述存储器存储表,并且其中所述处理器用于响应于所述编码延迟的持续时间与所述表中的条目之间的比较来获得所述数据的一个或多个位。
实施例37:根据实施例34至36中任一项所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述脉冲间间隔来标识所述测距信号的发射器。
实施例38:根据实施例34至37中任一项所述的装置,其中所述第一脉冲对第一类型的数据进行编码,并且所述第二脉冲对第二类型的数据进行编码;并且其中所述处理器用于:至少部分地响应于所述信号中的所述第一脉冲和所述第二脉冲的顺序以及预先指定的脉冲排序方案,使所述第一脉冲与所述第一类型的数据相关,并且使所述第二脉冲与所述第二类型的数据相关。
实施例39:根据实施例34至38中任一项所述的装置,其中所述处理器用于:计算所述第一脉冲的传输时间;以及调整所计算的传输时间以考虑预先指定的抖动间隔。
实施例40:根据实施例34至39中任一项所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于经调整的所计算的传输时间来确定所述装置的位置。
实施例41:根据实施例34至40中任一项所述的装置,其中所述第一脉冲和所述第二脉冲中的每一者表现出正向相位或负向相位;其中所述处理器用于通过将所述第一脉冲和所述第二脉冲的相位与预先指定的脉冲相位特征图进行比较来验证所述信号的发射器。
实施例42:根据实施例34至41中任一项所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述测距信号来确定所述装置的位置。
实施例43:一种方法,包括:接收包括测距信号和数据信号的信号,所述信号对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码,所述信号包括:具有第一启动时间的第一脉冲;以及具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟;确定编码延迟的持续时间;以及响应于所述编码延迟的所述持续时间来获得数据。
实施例44:根据实施例43所述的方法,其中响应于所述编码延迟的所述持续时间来获得数据包括将所述编码延迟的所述持续时间与使编码延迟与位相关的表中的条目进行比较。
实施例45:根据实施例43和44中任一项所述的方法,包括至少部分地响应于所述测距信号来确定位置。
虽然本公开关于某些图示示例描述了本发明,但本领域的普通技术人员将认识到并理解本发明不受此限制。相反,在不脱离下文所要求保护的本发明的范围及其法律等同形式的情况下,可对图示示例和所述示例进行许多添加、删除和修改。除此之外,来自一个示例的特征可与另一示例的特征组合,同时仍被包括在发明人所设想的本发明的范围内。
Claims (22)
1.一种装置,包括:
天线,所述天线用于接收包括测距信号和数据信号的信号,所述信号对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码,所述信号包括:
具有第一启动时间的第一脉冲;以及
具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟,所述编码延迟对数据进行编码;和
处理器,所述处理器用于响应于所述编码延迟来获得所述数据。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述处理器用于确定所述编码延迟的持续时间。
3.根据权利要求1所述的装置,其中所述处理器用于响应于所述编码延迟的持续时间来获得所述数据的一个或多个位。
4.根据权利要求1所述的装置,其中所述装置包括存储器,其中所述存储器存储表,并且其中所述处理器用于响应于所述编码延迟的持续时间与所述表中的条目之间的比较来获得所述数据的一个或多个位。
5.根据权利要求1所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述脉冲间间隔来标识所述测距信号的发射器。
6.根据权利要求1所述的装置,其中所述第一脉冲对第一类型的数据进行编码,并且所述第二脉冲对第二类型的数据进行编码;并且其中所述处理器用于:至少部分地响应于所述信号中的所述第一脉冲和所述第二脉冲的顺序以及预先指定的脉冲排序方案,使所述第一脉冲与所述第一类型的数据相关,并且使所述第二脉冲与所述第二类型的数据相关。
7.根据权利要求1所述的装置,其中所述处理器用于:
计算所述第一脉冲的传输时间;以及
调整所计算的传输时间以考虑预先指定的抖动间隔。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于经调整的所计算的传输时间来确定所述装置的位置。
9.根据权利要求1所述的装置,其中所述第一脉冲和所述第二脉冲中的每一者表现出正向相位或负向相位;其中所述处理器用于通过将所述第一脉冲和所述第二脉冲的相位与预先指定的脉冲相位特征图进行比较来验证所述信号的发射器。
10.根据权利要求1所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述测距信号来确定所述装置的位置。
11.一种装置,包括:
天线,所述天线用于接收包括测距信号和数据信号的信号,所述信号对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码;和
处理器,所述处理器用于:
在所述信号内标识具有第一启动时间的第一脉冲;
在所述信号内标识具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟;以及
响应于所述编码延迟来获得数据。
12.根据权利要求11所述的装置,其中所述处理器用于确定所述编码延迟的持续时间。
13.根据权利要求11所述的装置,其中所述装置包括存储器,其中所述存储器存储表,并且其中所述处理器用于响应于所述编码延迟的持续时间与所述表中的条目之间的比较来获得所述数据的一个或多个位。
14.根据权利要求11所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述脉冲间间隔来标识所述测距信号的发射器。
15.根据权利要求11所述的装置,其中所述第一脉冲对第一类型的数据进行编码,并且所述第二脉冲对第二类型的数据进行编码;并且其中所述处理器用于:至少部分地响应于所述信号中的所述第一脉冲和所述第二脉冲的顺序以及预先指定的脉冲排序方案,使所述第一脉冲与所述第一类型的数据相关,并且使所述第二脉冲与所述第二类型的数据相关。
16.根据权利要求11所述的装置,其中所述处理器用于:
计算所述第一脉冲的传输时间;以及
调整所计算的传输时间以考虑预先指定的抖动间隔。
17.根据权利要求16所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于经调整的所计算的传输时间来确定所述装置的位置。
18.根据权利要求11所述的装置,其中所述第一脉冲和所述第二脉冲中的每一者表现出正向相位或负向相位;其中所述处理器用于通过将所述第一脉冲和所述第二脉冲的相位与预先指定的脉冲相位特征图进行比较来验证所述信号的发射器。
19.根据权利要求11所述的装置,其中所述处理器用于至少部分地响应于所述测距信号来确定所述装置的位置。
20.一种方法,包括:
接收包括测距信号和数据信号的信号,所述信号对用于定位、导航和定时中的一者或多者的定时信息进行编码,所述信号包括:
具有第一启动时间的第一脉冲;以及
具有第二启动时间的第二脉冲,所述第二启动时间是整数个脉冲间间隔加上所述第一启动时间之后的编码延迟;
确定编码延迟的持续时间;以及
响应于所述编码延迟的所述持续时间来获得数据。
21.根据权利要求20所述的方法,其中响应于所述编码延迟的所述持续时间来获得数据包括将所述编码延迟的所述持续时间与使编码延迟与位相关的表中的条目进行比较。
22.根据权利要求20所述的方法,包括至少部分地响应于所述测距信号来确定位置。
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