[发明专利]弹性分布式定位网络

说明书

方法和技术使用频谱和/或时间冗余信标网络来提供安全、低延迟、高精度的定位和定时。将信标从网络节点传输到网络用户、将信标从网络用户传输到网络节点、或者将信标通过网络用户使用弯管转发器转发至网络节点或从网络节点转发。高频谱效率的信标空中接口在传输的信标信号上引入频谱冗余或时间冗余中的至少一个，并且用于利用冗余的装置可以在集中式网络运营中心处以一精度分离信标，该精度取决于高于接收器本底噪声的那些信号的功率，而不是在相同时间和相同频率接收到的其他信标信号。特定的信标传输参数用于确定符合美国联邦航空管理局对1类小型无人驾驶飞机系统的规定的空中网络用户的定位和定时。

交叉引用

本申请要求于2021年1月15日提交的申请号为63/138,300的美国专利申请以及于2020年2月3日提交的申请号为62/969,264的美国专利申请的优先权，上述两个美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

下文涉及使用信标发射器网络进行定位和定时的方法、系统和设备，该方法、系统和设备可以提供高精度、针对尤其由于信标在相同时间和相同频率信道上传输而造成的同信道干扰的恢复能力以及针对干扰和欺骗攻击的安全性的组合。

背景技术

高精度、低延迟的定位、导航和定时(Positioning,Navigation,and Timing，PNT)对用于小型无人机系统(Small Unmanned Aerial Systems，sUAS)和自动驾驶汽车的管理和导航的下一代室外系统的成功而言至关重要，并且该高精度、低延迟的定位、导航和定时用于下一代室内系统以便使工业物联网(Industrial Internet of Things，IIoT)成为可能并且满足联邦通信委员会(Federal Communications Commission，FCC)对室内E911手机通话强制执行的±3米第80个百分位的Z轴要求(正处于审查以减少到±2米)。在新兴的商用无人机行业，随着sUAS的普及，对1类(商用类)小型无人机系统(sUAS)之间以及sUAS与其他物体之间的碰撞检测和规避已经成为一个问题。随着诸如亚马逊和谷歌等商业企业推出其无人机送货服务，使得这些飞行器的密度以及对用于将它们导航到目的地的超视距(Beyond-Visual-Line-of-Sight，BVLOS)命令和控制(Command and Control，C2)程序的需求急剧增加，解决这些问题将变得至关重要。出于这个原因，快速、准确和跨空域共享的PNT将成为下一代UAS交通管理(UAS Traffic Management，UTM)系统的关键组成部分，该系统在诸如由NASA开发的UTM试点项目(UTM Pilot Project，UPP)之类的常规空中交通管理(Air Traffic Management，ATM)系统之下和之外运行。由于1类sUAS的低海拔高度和雷达横截面使得它们难以使用传统的ATM雷达来进行检测和定位，因此UTM概念依赖于来自sUAS本身的位置报告，该位置报告在sUAS运行期间定期地进行或者应监控运行的UTM服务供应商(UTM Service Suppliers，USS)的要求而进行。随着sUAS的数量和密度的增长，对这种定位信息的时效性和精度要求也会越来越高。