[发明专利]用于在配置环境中定位的系统和方法

权利要求书

1.一种用于提供物理状态信息的系统，包括： 

至少一个发射器，在传输介质中发射配置的能量发射，其中给所述能量发射分配将发射器与发射相关联的相对于伪随机噪声序列码片速率标称频率的指定频率偏移； 

至少一个拦截器，拦截从至少一个发射器穿过传输介质传播的配置的能量发射，其中，所述拦截器被配置为

使用利用非线性运算的频谱压缩，来处理接收到的发射，以产生适用于物理状态估计的与至少一个发射器相关联的一组可观察量；以及

将所述一组可观察量传送到物理状态估计器；以及

物理状态估计器，被配置为：

基于从至少一个拦截器接收到的所述一组可观察量，确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项；以及

基于从至少一个拦截器接收到的所述一组可观察量，报告相对物理状态中的至少一项。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传输介质包括自由空间、气体和弱等离子体中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传输介质包括固体材料。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传输介质包括液体。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，

所述拦截器被配置为同时接收结构化能量发射和非结构化能量发射。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述能量发射包括具有预定一般特性的结构化信号，所述预定一般特性可以在系统配置内表示。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述结构化能量发射包括定位和导航信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述结构化能量发射包括全球导航卫星系统内的信号。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述结构化能量发射包括通信信号。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量发射包括电磁能量。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述电磁能量是射频或光频带。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述能量发射包括声能。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，使用频谱压缩产生的所述一组可观察量包括以拦截到的能量在通过传输介质传播时的振幅、相位和时间导数形式的物理特性中的至少一个，而与能量发射内调制的信息内容的保留无关。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述物理状态估计器被配置为

参考存储的配置数据；以及

在基于从拦截器接收到的所述一组可观察量确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项中，使用所参考的存储的配置数据。

15. 一种用于在配置环境内提供物理状态信息的方法，包括：

从至少一个发射器通过传播介质发射配置的能量发射，其中给所述能量发射分配将发射器与发射相关联的相对于伪随机噪声序列码片速率标称频率的指定频率偏移；

在至少一个拦截器处拦截配置的能暈发射；

使用利用非线性运算的频谱压缩，来处理接收到的能量发射，以产生与发射相关联的一组可观察量；

接收属于发射器和拦截器中的至少一个的部署和配置的配置数据； 

基于所述一组可观察量和配置数据，确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项；以及

报告相对物理状态中的至少一项。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，与发射相关联的所述一组可观察量适用于进行物理状态估计。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，与发射相关联的所述一组可观察量用于确定通过传播介质的发射的至少一个物理特性。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，通过对能量发射进行平方来恢复抑制载波的二次谐波振幅、频率和相位，执行使用频谱压缩处理接收到的能量发射，以产生与发射相关联的一组可观察量。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，通过对包括能量发射内时间间隔上存在的至少一个周期调制的频率、振幅和相位在内的特性的恢复进行延迟相乘，执行使用频谱压缩来处理接收到的能量发射，以产生与发射相关联的一组可观察量。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，

接收到的能量发射是差分载波或调制子载波的产物；以及

通过在其中将能量发射内的至少两个调制相乘以恢复差分载波或调制子载波的频率、振幅和频率的相位的带宽合成，执行使用频谱压缩处理接收到的能量发射，以产生与发射相关联的一组可观察量。

21.根据权利要求15所述的方法，其中，使用频谱压缩处理接收到的能量发射以产生与发射相关联的一组可观察量使用微分来恢复限定时间间隔上存在的任意周期调制的频率、振幅和相位。

22.根据权利要求15所述的方法，其中，

来自发射器的能量发射被第一和第二拦截器拦截；

以及

通过对由第一和第二拦截器拦截的发射进行互相关来产生包括第一和第二拦截器之间的振幅、相位和时间导数在内的干涉响应，来执行使用频谱压缩处理接收到的能量发射以产生与发射相关联的一组可观察量。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，

对于能量发射的至少两个不同的频率信道执行互相关；以及

通过对两个干涉响应进行差分以产生两个信道之间的新的包括振幅、相位和时间导数的一组可观察量，以使得相位模糊间隔由信道间频率分离确定，来进行处理。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，通过根据第一拦截器与第二拦截器之间的物理状态的差异、在时间上将由第一拦截器拦截的能量发射相对于由第二拦截器拦截的能量发射进行偏移，来执行互相关。

25.根据权利要求15所述的方法，其中，使用频谱压缩产生的所述一组可观察量包括以接收到的能量在通过传输介质传播时的振幅、相位和时间导数形式的物理特性中的至少一个，而与能量发射内调制的信息内容的保留无关。

26.根据权利要求15所述的方法，其中，使用所述一组可观察量和配置数据确定发射器的相对物理状态包括：

估计发射器和拦截器中的至少一个相对于指定基准点的物理状态；以及

使用配置数据相对于配置环境来校准基准点的物理状态。

27.根据权利要求15所述的方法，还包括：

估计发射器和拦截器中的至少一个相对于指定基准点的物理状态；以及

更新属于发射器和拦截器中的至少一个在配置环境内的部署和配置的配置数据。

28.根据权利要求15所述的方法，其中，

发射器或拦截器中的至少一个被指定为基准点，其中基准点的物理状态中的至少一项是预定的；以及

发射器或拦截器中的至少一个被指定为物理状态传感器，其中相对于基准点的物理状态来确定物理状态传感器的物理状态。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，

物理状态传感器被指定为第二基准点；以及

发射器或拦截器中的至少一个被指定为第二物理状态传感器，其中相对于第二基准点的物理状态来确定第二物理状态传感器的物理状态。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，相对于外部基准来校准基准点的物理状态，以使得能够相对于外部基准系来估计物理状态传感器的物理状态。

31.根据权利要求28所述的方法，其中，多个基准点被分配到区域，使得所述区域中的所有基准点的相对物理状态关于彼此而被校准。

32.一种用于提供物理状态信息的系统，包括： 

至少一个配置的发射器，在传输介质中发射配置的能量发射，其中给所述能量发射分配将发射器与发射相关联的相对于伪随机噪声序列码片速率标称频率的指定频率偏移；

至少一个拦截器，接收来自至少一个配置的发射器通过传输介质传播的配置的能量发射，其中所述拦截器被配置为：使用利用非线性运算的频谱压缩，来处理接收到的发射，以产生适用于物理状态估计的一组可观察量；以及

将所述一组可观察量传送到物理状态估计器；以及

所述物理状态估计器,被配置为

基于从至少一个拦截器接收到的所述一组可观察量，确定拦截器与发射器之间的相对物理状态中的至少一项；以及

基于从至少一个拦截器接收的所述一组可观察量，报告相对物理状态中的至少一项。

33．根据权利要求32所述的系统，包括多个拦截器，用于接收来自至少一个配置的发射器通过传输介质传播的能量发射。

34.一种用于提供物理状态信息的方法，包括：

从至少一个配置的发射器通过传播介质发射配置的能量发射，其中给所述能量发射分配将发射器与发射相关联的相对于伪随机噪声序列码片速率标称频率的指定频率偏移；

在至少一个拦截器处拦截和处理配置的能量发射；

使用利用非线性运算的频谱压缩，来产生与配置的能量发射相关联的一组可观察量；

基于所述一组可观察量，确定拦截器与发射器之间的相对物理状态的至少一项；以及

报告相对物理状态的至少一项。

35.根据权利要求1所述的系统，包括多个拦截器，用于接收从至少一个发射器通过传输介质传播的配置的能量发射。