(57)【要約】  受信機１６に干渉を起こす送信機１０からの信号強度の測定方法が、衛星２４及び２８若しくは航空機Ａ１及びＡ２を介して送信機１０の地理的位置を特定することを含む。受信機１６は、衛星で実施される全地球ナビゲーション衛星システムの一部である。地理的位置の特定は、送信機の信号の複写間での相関ピークを見つけ、送信機の位置を計算する、時間及び周波数オフセットの差を決定する。送信機の信号強度Ｐ１は、衛星２４及び２８からの送信機の距離Ｄ１及びＤ２、送信波長λ、各々の衛星の受信システム及びアンテナの全雑音温度ＴＮ、相関ピークの信号ノイズ比ＳＮＲＣ、衛星の受信アンテナ利得ＧＳ、衛星の受信機のＡＤＣの出力における標本バンド幅Ｂ及び相関積算時間Ｔを含む係数を持つ二次方程式の解である。本方法は、各々の相関ピークが観測され、強度が測定される複数の送信機を用いて、実施されるようにすることができる。【選択図】    図１
2010540922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星及び航空機の少なくとも一方に搭載される複数の監視基地によって、実施される相関ピーク発見技術を使用する送信機の地理的位置を特定することによって、干渉を起こす送信機の強度を測定し、
前記監視基地からの前記送信機の距離、相関処理利得及び相関ピークの信号ノイズ比を含む係数を持つ二次方程式の解として、前記強度を導出する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記二次方程式は、
2010540922.tif 000015
であり、
ａ）ＰIは、Ｗを単位とする前記干渉を起こす送信機の強度であり、
ｂ）ＧIは、ｄＢｉを単位とする前記干渉を起こす送信機のアンテナの利得であり、
ｃ）Ｄ1及びＤ2は、それぞれ、ｍを単位とする前記干渉を起こす送信機と二つの監視基地との距離であり、
ｄ）λは、ｍを単位とする干渉を起こす送信機の信号の波長であり、
ｅ）ＧSは、（同等の利得と仮定される）前記監視基地の各々の受信アンテナの利得であり、
ｆ）Ｔは、ｓを単位とする積算時間、すなわち、（後で記載される）干渉を起こす送信機の位置を特定する処理の一部として相関操作が実行される時間であり、
ｇ）ｋは、ボルツマン定数、１．３８０６６２ｘ１０-23ＪＫ-1であり、
ｈ）ＴNは、各々の衛星に搭載された受信システム及びアンテナの合計システム雑音温度であり、
ｉ）ＳＮＲCは、相関操作において取得される相関ピークの信号ノイズ比であり、
ｊ）Ｂは、Ｈｚを単位とする、ＡＤＣがアナログデジタル変換機を意味し、各々の衛星の受信機のＡＤＣの出力の標本バンド幅である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機を利用して、ナビゲーション情報をユーザに供給し、前記ユーザに送信機の干渉の指標を提供することを特徴とする請求項１若しくは２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＧＮＳＳ受信機が、効果的なナビゲーションの補助を中止する一又はそれ以上の拒絶地理領域の指標をユーザに提供することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記拒絶地理領域の指標を用いて、前記受信機が用いられる位置若しくはルートを通知することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記受信機の位置、速度及び時間、並びに、干渉緩和情報を決定し、前記受信機の受信特性を制御することによって、干渉の影響を緩和することを含むことを特徴とする請求項３、４若しくは５に記載の方法。
【請求項７】
前記受信機は、バンド消去フィルタ及び無効アンテナを有し、前記緩和情報を利用して、前記バンド消去フィルタの周波数及びアンテナの無効方向を制御することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＧＮＳＳ受信機は、乗り物内のナビゲーション補助であることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ＧＮＳＳ受信機は、遠隔操作の無人乗り物内のナビゲーション補助であることを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記ＧＮＳＳ受信機は、魚雷若しくは航空機ミサイルにおけるナビゲーション補助であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
送信機の位置及びその信号強度の測定結果を利用して、ＧＮＳＳ衛星からのスポットビームの位置、大きさ及び強度を制御して、干渉を受ける受信機によって、受信される信号強度を増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＧＮＳＳ衛星は、送信機の位置の中心に位置するスポットビームを生成する高利得の狭ビームアンテナを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記衛星は、第一衛星であり、前記方法は、高利得の狭ビームアンテナを伴う少なくとも一つの別のＧＮＳＳ衛星を用いて、前記送信機の位置の中心にスポットビームを又、生成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記送信機の地理的位置を特定するステップは、航空機に搭載された装置を用いて、少なくとも部分的に実施されることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の方法。
【請求項１５】
干渉を起こす送信機の強度を測定するための装置であって、
相関ピーク発見技術を実施するように構成される、衛星及び航空機の少なくとも一方に付けられる複数の監視基地と、
前記監視基地からの送信機の距離、相関処理利得及び相関ピークの信号ノイズ比を含む係数を持つ二次方程式の解として、前記強度を導出する手段と、
を備える装置。
【請求項１６】
前記二次方程式は、
2010540922.tif 000016
であり、
各記号は、前述のように定義される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ナビゲーション情報をユーザに供給し、前記ユーザに送信機の干渉の指標を提供するように構成されるＧＮＳＳ受信機を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
効果的なナビゲーションの補助を中止する一又はそれ以上の拒絶地理的領域の指標を前記ユーザに提供するように構成される前記ＧＮＳＳ受信機を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記受信機の受信特性を制御して、干渉の影響を緩和し、前記受信機の位置、速度及び時間、並びに、干渉緩和情報を決定するように構成されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記受信機は、無効アンテナを有し、前記受信機の受信特性は、前工程におけるバンド消去フィルタの周波数及びアンテナの無効方向を備えることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ＧＮＳＳ受信機は、乗り物内のナビゲーション補助であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記ＧＮＳＳ受信機は、遠隔操作の無人乗り物内のナビゲーション補助であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記遠隔操作の無人乗り物は、魚雷若しくは航空機ミサイルにおけるナビゲーション補助であることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
送信機の強度及び位置の測定結果に応答して制御可能な位置、大きさ及び強度を有するスポットビーム持つＧＮＳＳ衛星を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２５】
前記ＧＮＳＳ衛星は、前記送信機の中心に位置するスポットビームを生成するための高利得の狭ビームアンテナを有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記送信機の中心に位置するスポットビームを又生成するための高利得の狭ビームアンテナを有する少なくとも一つの別のＧＮＳＳ衛星を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記送信機の地理的位置を識別することは、航空機に搭載された装置によって、少なくとも部分的に実施されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉強度測定器に関するものであり、（次のものに制限されるわけではないが、）特に、全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＰＳＳ）といった、衛星を用いて実施されるナビゲーションを補助するための広い範囲、若しくは、地球全体を包含する領域に対する干渉強度測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、全地球測位システム（ＧＰＳ）を利用して、衛星によって実施されるナビゲーションの用途が、大きく成長している。ＧＰＳは、米国国防省によって管理される軍事システムであるが、世界中で利用される用途の大部分は、民間によるものである。ＧＰＳによって実証されるように、全地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信機を利用することが容易で低コストになった結果として、独立した欧州のシステムＧＡＬＩＬＥＯが開発された。民間の用途としては、携帯電話サービス、航空機及び道路の利用者に対する課金が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
衛星からダウンリンクする信号が、地上若しくは空中の受信機によって受信される場合には、該信号は比較的弱いので、不幸なことに、ＧＰＳ若しくはＧＡＬＩＬＥＯといった衛星ナビゲーションシステムは、干渉に対して脆弱である。送信機が、ＧＮＳＳ信号と干渉を引き起こす信号を生成する場合には、ユーザのＧＮＳＳ受信機は、ナビゲーションを補助する効果に中断を生じる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、衛星及び航空機の少なくとも一つに備えられる複数の観測基地によって実施される相関ピーク発見技術を利用して送信機の地理的位置を特定し、衛星からの送信機の距離、処理利得の相関性、及び、ピーク信号とノイズ比の相関を係数として含む二次方程式の解として、送信機が引き起こす干渉強度を導出することによって、干渉強度を測定する方法を提供する。
【０００５】
本発明は、深刻な干渉を引き起こす送信機の位置を特定することができ、適切な対策手段の実施を補助する。
【０００６】
本発明による方法においては、二次方程式は、
2010540922.tif 000003
とすることができ、ここで、
ＰIは、Ｗを単位とする干渉を起こす送信機の信号強度であり、
Ｄ1及びＤ2は、それぞれ、ｍを単位とする、干渉を起こす送信機と、干渉を起こす送信機の地理的位置の特定において利用される監視基地との間の距離を示し、
λは、ｍを単位とする、干渉を起こす送信機の信号の波長であり、
Ｇsは、（等しいと仮定した）監視基地の受信アンテナの利得の各々であり、
Ｔは、ｓを単位とする積算時間、すなわち、（後で記載される）干渉を起こす送信機の位置を特定する処理の一部として相関操作が実行される時間であり、
ｋは、ボルツマン定数、１．３８０６６２ｘ１０-23ＪＫ-1であり、
ＴNは、衛星に搭載された受信システム及びアンテナの各々の合計システム雑音温度であり、
ＳＮＲCは、相関操作において取得される相関ピークの信号ノイズ比であり、
Ｂは、Ｈｚを単位とする、ＡＤＣがアナログデジタル変換機を意味し、衛星の受信機のＡＤＣの出力の各々における標本バンド幅である。
【０００７】
干渉を起こす送信機は、全方向アンテナに対応する、利得０ｄＢｉ（数値１と等しい）のアンテナを持つと仮定する。
【０００８】
ＧＮＳＳ受信機を用いて、ナビゲーション情報をユーザに供給し、送信機の干渉の指標をユーザに提供する。本発明の方法は、ＧＮＳの受信機がナビゲーションを補助する効果に中断を生じる一又は複数の拒絶性の地理的領域に関する指標をユーザに提供することを含むようにすることもできる。拒絶性の地理的領域に関する指標を用いて、受信機が用いられる位置若しくはルートを導出することができる。受信機の位置、速度及び時間、並びに、緩和情報を判断して、受信機の受信特性を制御することによって、干渉の影響を緩和することができる。受信機は、帯域消去フィルタ及び無効化アンテナを有するものとすることができ、緩和情報は、バンド消去フィルタの周波数及びアンテナが無効化する方向を制御するためのものとすることができる。ＧＮＳＳ受信機は、例えば、魚雷、若しくは、飛行ミサイルのような遠隔的に操作される無人乗り物といった乗り物におけるナビゲーションを補助することができる。
【０００９】
本発明による方法は、送信機の干渉する強度及びその場所を用いて、ＧＮＳＳ衛星からのスポットビームの力及び方向を制御し、干渉を受ける受信機によって受信される信号の強度を増加させる、追加的なステップを含むようにすることができる。ＧＮＳＳ衛星の各々は、干渉を起こす送信機の位置の中心に高い強度のスポットビームを発生させるための高い利得の狭ビームアンテナを有してもよい。
【００１０】
別の側面として、本発明は、干渉を引き起こす送信機の力を測定する装置であって、衛星及び航空機の内の少なくとも一つに基づく、相関ピーク発見技術を実施するように構成される複数の監視基地と、該監視基地からの送信機の距離、処理利得の相関、及び、ピーク信号とノイズ比の相関を係数として含む二次方程式の解として、送信機が原因となる力を導出する手段とを備える装置を提供する。
【００１１】
本発明による装置における、二次方程式は、
2010540922.tif 000004
とすることができ、記号は、上述のように定義される。
【００１２】
本発明による装置は、ナビゲーション情報をユーザに供給し、送信機の干渉の指標をユーザに提供するように構成されるＧＮＳＳ受信機を含んでもよい。この装置は、ＧＮＳＳ受信機が、ナビゲーションを補助する効果を中止する位置、又はそれ以上の拒絶性の地理的領域に関する指標をユーザに提供するように構成してもよい。この装置はまた、受信機の受信特性を制御し、干渉の効果を緩和し、受信機の位置、速度及び時間を判断するように構成してもよい。受信機は、バンド消去フィルタ及びゼロ化アンテナを備えるものとすることができ、受信機の受信特性は、バンド消去フィルタの周波数及びアンテナの０方向に対応するようにしてもよい。ＧＮＳＳ受信機は、例えば、魚雷、若しくは、飛行ミサイルのような遠隔的に操作される無人乗り物といった乗り物におけるナビゲーションを補助するものとすることができる。
【００１３】
本発明による装置は、干渉を起こす送信機の信号強度及び位置に応じて、ＧＮＳＳ衛星からのスポットビームの強度及びビーム方向を制御し、受信機によって受信されるＧＮＳＳ信号の強度を増加させるように配置することができる。ＧＮＳＳ衛星の各々は、高い利得の狭ビームアンテナを持ち、干渉を起こす送信機の位置の中心にスポットビームを生成することができる。
【００１４】
本発明をより深く理解するために、本発明の実施形態が、添付の図を参照して、例示のみの目的で、以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＧＮＳＳのナビゲーション信号に干渉を引き起こし、二つの衛星を介して検出可能な送信機を概念的に示す。
【図２】本発明の実施形態における、ナビゲーションを補助するものとして用いられるＧＮＳＳ受信機の中で実行される処理のブロック図である。
【図３】干渉が起きる領域を回避するために、ＧＮＳＳナビゲーションを用いて、乗り物の経路を切り替える様子を示す。
【図４】干渉の影響を緩和するための、高強度のスポットビームを搭載したＧＮＳＳ衛星の使用状況を示す。
【図５】一又は複数の干渉発生源の地理的位置を特定する航空機の装置の使用状況を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照すると、地球表面１２上の送信機１０は、１４といった矢印によって示される全方向放射パターンを生成する。地球表面１２上の受信機１６は、ＧＮＳＳの中間地球軌道（ＭＥＯ）ナビゲーション衛星２０からの矢印付き鎖線１８によって示されるナビゲーション信号を受信している。送信機１０からの放射１４は、受信機１６によって受信され、ＧＮＳＳナビゲーション信号１８との干渉を引き起こす。この干渉は、取り消し線２２によって示されるように、受信機１６によるＧＮＳＳナビゲーション信号１８の検出を失敗させるのに十分なものである。
【００１７】
地面に置かれた送信機１０からの放射は又、静止軌道（ＧＥＯ）に位置するか、或いは、代替的に、低高度地球軌道（ＬＥＯ）又は中高度地球軌道（ＭＥＯ）上、若しくは、それらの組み合わせの軌道上に位置することもある、二つの傍受衛星２４及び２８に達する。衛星２４及び２８は、送信機１０への見通し線上にある基地を監視し、各々は、送信機１０からの放射の幾らかをアップリンクとして傍受する。二つの地面に置かれた受信機３０及び３２は、それぞれ、衛星２４及び２８を介してそれらに中継されてくる信号を監視する。受信機３０及び３２は、説明をわかりやすくするために、地面に置かれたものとして、示されるが、代わりに、衛星２４及び２８上にあってもよく、この代替的配置は、後で計算の目的のために使用することを想定したものである。
【００１８】
二つの衛星２４及び２８を用いて、地面に置かれた送信機１０の地理的位置を特定する方法は、既知である。ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｖｏｌ．ＧＥＳ−１８，Ｎｏ．２，Ｍａｒｃｈ  １９８２において、Ｐ  Ｃ  Ｃｈｅｓｔｎｕｔが、送信機から、独立信号軌道に沿って、受信機に中継される信号の複数の複製の到着時間の差（ＴＤＯＡ）及び／又は到着周波数の差（ＦＤＯＡ）によってそのような送信機の位置を特定することを開示している。ＴＤＯＡ及びＦＤＯＡは又、時間差オフセット（ＤＴＯ）及び周波数差オフセット（ＤＦＯ）若しくはドップラー差と呼ばれる。ＤＴＯ及びＤＦＯの決定は、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ  Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．ＡＳＳＰ−ｗ９，Ｎｏ．３，Ｊｕｎｅ  １９８１において、Ｓ  Ｓｔｅｉｎによる“Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”に記載されている。これは、他方に対する試験時間のずれ及び周波数オフセットに受信信号を相関させることについての記載を含んでいる。相関を最大化する時間のずれ及び周波数オフセットは、要求されたＤＴＯ及びＤＦＯであり、アップリンクとダウンリンクとの間で衛星において導出された時間遅延及び周波数シフトに対して修正をしなければならない。米国特許５００８６７９号に開示されるように、ＤＴＯ及びＤＦＯから、地球表面上の送信機の位置を求める（地理的位置を特定する）ことができる。異なる時間によって決定されるＤＴＯ若しくはＤＦＯの複数の値を、ＤＴＯ及びＤＦＯの両方の代わりに使用することができる。米国特許６０１８３１２号は、位相のそろった参照信号を用いる地理的位置の特定方法について開示している。米国特許６６１８００９号は、時間変化ＤＴＯ及びＤＦＯを伴う地理的位置の特定に関し、米国特許６６７７８９３号は、周波数敏捷送信機の地理的位置の特定に関する。
【００１９】
検出及び地理的位置の取得を達成するために、衛星２４及び２８のそれぞれは、以下のものを搭載しなければならない。
（ｉ）  （ａ）ＧＮＳＳ周波数幅に渡るアップリンクの周波数範囲及び（ｂ）これらの周波数幅の外にダウンリンク周波数をもっており、データ処理のために地面に置かれた別の受信機にデータを中継するユーザから見えない中継装置、若しくは、
（ii）  衛星とデータ処理機との間におけるデータを数値化し、交換するために搭載されたハードウェアを備え、ＧＮＳＳ周波数幅に渡るアップリンク周波数の範囲を持つ受信機であり、この場合には、検出、位置特定及び別の処理が、地面に位置するシステムを用いることなく、搭載された衛星において達成されるもの、若しくは、
（iii） 数値化するため、及び、数値化されたデータのデータ処理用の地面に位置する受信機に中継するために搭載されたハードウェアを有し、ＧＮＳＳ周波数幅に渡るアップリンク周波数の幅を持つ受信機である。
【００２０】
送信機１０から衛星２４及び２８を介して、地面に位置する受信機３０及び３２で受信される信号が処理され、例えば、米国特許６０１８３１２号に記載されるように、送信機１０の地理的位置を特定する。このことは、時間及び周波数の相対的オフセットを伴い、一方を他方に相関させる前に、３０及び３２で受信された信号を数値化し、記録することを含む。このことは、交差あいまい関数（ＣＡＦ）処理と呼ばれる。時間及び周波数のオフセットの各々について、試験値の範囲が、信号の間に適用され、相関強度ピークが、実際のＤＴＯ及びＤＦＯの値に対応する試験値に対して取得される。ＣＡＦ  Ａ（τ，ν）が、数１によって定義される。
【数１】
2010540922.tif 000005
ここで、ｓ1及びｓ2は、共通要素を含む二つの信号の複素振幅であり、アスタリスクは、複素数の共役を示す。τ及びνは、ＤＴＯ及びＤＦＯのそれぞれの試験値を示し、Ｔは、積算時間である。ＣＡＦのモジュール｜Ａ（τ，ν）｜は、あいまいな表面として参照される表面を定義する。あいまいな表面における相関ピークは、衛星２４及び２８によって傍受される、干渉を生成する送信機からの信号を示す。ＤＴＯ及びＤＦＯの値によって、地球表面上の送信機１０の位置を計算することができる。そのようなピークは、既知の数学的技術を用いて特定される。各々のピークに対するＤＴＯ及びＤＦＯの値によって、各々の送信機の位置を計算することができる。
【００２１】
ＣＡＦ処理は、信号ノイズ比（ＳＮＲ）ＳＮＲcをもった送信機に対する相関ピークを導出する。このことは、衛星受信機３０及び３２の各々に備えられたアナログデジタル変換機（ＡＤＣｓ）の出力における線形ＳＮＲ値であるＳＮＲ1及びＳＮＲ2と、以下の数２に示される時間バンド幅の積２ＢＴとに依存する。
【数２】
2010540922.tif 000006
2010540922.tif 000007
ここで、Ｔは、既に定義されたものである。Ｂは、Ｈｚを単位とする、衛星受信機ＡＤＣの出力の各々の標本バンド幅である。バンド幅の範囲内に、干渉を起こす送信機の信号があり、該信号が検出されるようにしなければならない。干渉を起こす送信機の信号が検出される時点で、正確な強度の測定結果を取得するために、標本バンド幅は、可能な限り干渉を起こす送信機のバンド幅に近づけて設定されるべきであり、送信機の中心周波数に合わせられるべきである。２ＢＴの記号は、処理利得ＰＧと呼ばれる。相関ピークＳＮＲcの大きさは、地球表面１２上の送信機の信号強度に依存する。送信機１０が検出される時点で、既に記載されるように、地理的位置が特定されるようにすることができる。
【００２２】
干渉を起こす送信機のバンド幅が未知である場合には、相関ピークの幅から、バンド幅が衛星受信機のＡＤＣの出力における最初の標本バンド幅よりも小さいものであると、判断される。干渉を起こす送信機の中心周波数は、より小さい標本のバンド幅の間隔を用いる周波数バンドに渡って、徐々に増える信号のＣＡＦ処理を実行し、最も大きい相関ピークを示す間隔を識別することによって、推定される。干渉を起こす送信機のバンド幅及び中心周波数が既知になった時点で、ＡＤＣの出力における標本バンド幅は、可能な限り干渉を起こす送信機の信号のバンド幅に近づけて設定され、ノイズ要素を最小化するべきである。干渉を起こす送信機のバンド幅が、未知である場合には、相関ピークから、バンド幅が、衛星受信機のＡＤＣの出力最初の標本バンド幅よりも小さいと判断される。干渉送信機の中心周波数は、より小さい標本バンド幅の間隔を用い、最も大きい相関ピークを示す間隔を識別する周波数バンドに渡って信号を増加させるＣＡＦ処理を実行することによって、想定されるようにすることができる。干渉を起こす送信機のバンド幅及び中心周波数が既知になる時点で、ＡＤＣの出力における標本バンド幅は、干渉送信機の信号のバンド幅に可能な限り近づけて設定し、ノイズ要素を最小化すべきである。さらに、干渉を起こす送信機の信号は、ＡＤＣの標本バンド幅内に収めるべきである。次いで、前述されたように、干渉を起こす送信機の地理的位置を特定することができる。干渉を起こす送信機が検出され、該送信機の位置が特定された時点で、地球表面上での信号の強度が、測定された量である相関ピークのＳＮＲcから計算される。信号が、衛星２４及び２８上において（つまり、グラウンドに配置された受信機３０及び３２によるのではなく）、処理される場合には、地球表面上で干渉を起こす送信機の同等出力は、以下に示す数（３）を用いて計算される。この式は、干渉する地面に配置される送信機から衛星２４及び２８にアップリンクするためのものとして示される。
【数３】
2010540922.tif 000008
【数４】
2010540922.tif 000009
ここで、
ＰIは、Ｗを単位とする干渉を起こす送信機の信号強度であり、
ＧIは、ｄＢｉを単位とする干渉を起こす送信機のアンテナの利得であり、
Ｄ1及びＤ2は、それぞれ、ｍを単位とする干渉を起こす送信機と衛星２４及び２８との距離であり、
λは、ｍを単位とする干渉を起こす送信機の信号の波長であり、
ＧSは、衛星２４及び２８の各々の受信アンテナの利得（同等の利得と仮定されるもの）であり、
ｋは、ボルツマン定数、１．３８０６６２ｘ１０-23ＪＫ-1であり、
ＴNは、各々の受信機のシステム及びアンテナの総和システム雑音温度であり、
Ｂは、Ｈｚを単位とする各々の衛星の受信機のＡＤＣの出力における標本バンド幅である。
【００２３】
干渉を起こす送信機のアンテナの利得ＧIは、全方向アンテナに対応する（数値１に等しい）０ｄＢｉである。
【００２４】
計算を単純化するために、数３及び４は、受信機３０及び３２が地面にある場合である図１に示されるものとは異なる、受信機が衛星に組み込まれている場合として計算される。
【００２５】
数３及び４を用いて、数２は、ＳＮＲ1及びＳＮＲ2を以下のように置き換えることによって、書き換えられる。
【数５】
2010540922.tif 000010
数５は、以下に示されるような鑑賞する送信機の信号強度ＰIに対する二次表現に置き替えられる。
【数６】
2010540922.tif 000011
数６において、パラメータは、数２における同様に定義される。衛星受信機アンテナの利得Ｇs、積算時間Ｔ、送信波長λ及びシステム全体のノイズ温度ＴNは、取得可能なシステムパラメータである。干渉を起こす送信機のバンド幅を用いて、衛星受信機のＡＤＣの出力における標本バンド幅Ｂを設定することができ、干渉を起こす送信機及び衛星２４及び２８との間の距離Ｄ1及びＤ2は、前述のように、送信機１０の地理的位置によって、決定される。ｋは、既知である。その結果として、数６の角かっこ内の表現を、評価することができ、数６を、ＰIの二つの値について、解くことができる。これらの値の一方は負であり、他方は正である。正の値が、ＰIに対する正しい解である。
【００２６】
相関ピークを紛れなく識別するために、ピークは、誤ったピークを引き起こす背景ノイズよりも、有意なだけ大きくなければならない。その結果として、ＳＮＲCの最小値が少なくとも２０ｄＢであることが望ましく、この最小値は、測定され得る干渉を起こす送信機の最少の信号強度を定める。ＳＮＲCの個々の測定間には、典型的には数ｄＢといった、有意な変動があってもよい。多くの個々の測定から取得されるＳＮＲCの平均値によって、干渉を起こす送信機の強度ＰIのより正確な値を測定することができる。多くの測定値から取得されたデータを用いて、特に衛星の位置が有意に変化する場合に、複数のピークの存在による位置の不明瞭さを解決する有益な解を求めることができる。
【００２７】
ユーザから見えない中継装置を用いて、信号を中継するダウンリンクを地面で行われる信号処理のための基地局に提供する衛星のため、ダウンリンクのＳＮＲは又、ＰIの計算において、考慮される。これを求めるために、数２の解析を数６への拡張することは、容易であり、記載されない。
【００２８】
上述の実施形態は、広範な領域若しくは全地球を監視し、一又はそれ以上の干渉を起こす送信機を検出する、自動的でリアルタイム（若しくは概ねリアルタイム）で動作するシステムを提供するために、継続的に作動するように実施してもよい。
【００２９】
送信機は、その周囲の空間容積内で、該送信機から放射方向に、信号強度が深刻な干渉を生じるほど十分な大きさから不十分な大きさまでの強さで通過する距離だけ離れた範囲において、干渉を引き起こす。従って、そのような空間の容積内にあるＧＮＳＳ受信機は、ナビゲーションを補助する効果を中断させるのに十分なほどの有害な影響を性能に与える干渉環境の中にある。十分なＧＮＳＳ信号を追尾することができなくなる結果として、この干渉環境は、受信機に失敗を引き起こすことがある。受信機は、下記のように（ｄＢ単位で）定義される、受信機の位置における干渉と信号の比（ＩＳＲ）の比をもつ。
【数７】
2010540922.tif 000012
ここで、Ｓは、地球表面上でのＧＮＳＳ信号の強さ、ｄは、干渉を起こす送信機とＧＮＳＳ受信機との間の距離、ＧRは、ＧＮＳＳ受信機のアンテナの利得であり、その他の記号は、前述のように定義される。ＧＮＳＳ受信機は、受信機が失敗する前の許容されることができるＩＳＲの臨界値であるＩＳＲCを持ち、ＩＳＲCは、予め決定される。この実施形態において、ＩＳＲCは、ＧＮＳＳ受信機内に格納されるパラメータとして計算のために利用される。失敗を回避するために、干渉を引き起こす送信機から受信機が、どの程度離れる必要があるかを決定する数８において、ＩＳＲcは、用いられる。数８は、数７を変形したバージョンであり、別のパラメータ記号として、ｄを表示する。ここで、ｄは、ＧＮＳＳ受信機の失敗を回避するために要求される、干渉を起こす送信機とＧＮＳＳ受信機との間の最少距離ｄminに置き換えられ、その結果として、臨界値ＩＳＲCが、ＩＳＲの代わりに用いられる。
【数８】
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ｄminの値が取得された時点で、この値は、決定されるようにすることもできる送信機周囲の拒絶三次元地理的容量と共に、地球表面上の拒絶地理的領域を定義する。ここで拒絶とは、ＧＮＳＳ受信機の能力が拒絶されることを示す。
【００３０】
図２は、処理が、ナビゲーションの補助として用いられるＧＮＳＳ受信機５０の内部で実行される本発明の実施形態を示す。受信機５０は、複数の要素アンテナ５２を有しており、衛星（図示せず）からのダウンリンク信号を受信する。処理の第一段５４は、前工程としてのバンド消去（ノッチ）フィルタを含み、予め定められた周波数において、干渉信号を減衰させる。このことは、送信機に干渉する連続的な波若しくは狭いバンドの影響を減少させる。そのようなフィルタは、便宜的に、ラジオ周波数（ＲＦ）及び／又は中間周波数で実施される。この段は又、アンテナの放射パターンを設定し、干渉を引き起こす送信機の方向に対して、無効化（〜０若しくは受信感度より低い）することができる。このことは、アンテナが、受信した干渉信号を少なくとも部分的に無効とすることができるものであることを要求する。バンド消去フィルタ及び無効化アンテナは、必須のものではないが、これらを利用した場合には、性能を改善することができる。
【００３１】
干渉を起こす送信機の位置、信号強度ＰI、並びに、バンド幅及び中心周波数を含む別の関連情報は、例えば、ＧＮＳＳナビゲーションメッセージ内にあるＧＮＳＳ受信機と前方通信するためのＧＮＳＳ衛星にアップリンクされる。この情報は又、適切な種類の代替通信リンクを用いるＧＮＳＳ受信機に提供される。この情報が受信される時点で、ＧＮＳＳ受信機は、情報を処理して、受信機が経験する干渉環境を決定し、このことから得られる結果が、フィードバックされて、後述するように処理５４の第一段を制御する。
【００３２】
処理の第二段５６は、なりすましを防ぐために暗号化されるＧＮＳＳ信号を復調し、該信号の暗号を解読して、ナビゲーションメッセージを取得する。このメッセージは、任意の時間における干渉信号の中心周波数及びバンド幅と共に、干渉を引き起こす通信機の位置情報、つまり、緯度及び経度を含む。暗号化されたＧＰＳコードを取得することにより、なりすまし対抗能力を提供するある種のＧＰＳ受信機によって、暗号を使用することが可能である。将来的には、別のＧＮＳＳの受信機内部でも、暗号化された信号を使用することが可能になるはずである。
【００３３】
処理の第三段５８は、ナビゲーションメッセージ内に与えられる情報を用いる干渉データの処理を実行する。この段は又、ナビゲーションデータを含み、ユーザの位置を取得してもよい。
【００３４】
受信機の位置、速度及び時間（ＰＶＴ）を含む前述の処理段５４から５８までの結果を、処理の第四段６０において用いて、受信機の干渉環境及び情報を判断し、干渉信号の効果を緩和する。緩和情報は、第一段５４にフィードバックされて、受信機の受信特性、つまり、バンド消去フィルタの周波数及びアンテナの無効方向を制御する。この干渉環境は、ＧＮＳＳ受信機のディスプレイに表示され、ユーザに警告し、受信機が効果的にナビゲーションを補助することを中断する拒絶地理的領域を含む、干渉に関する情報の認識を促す。これを用いて、受信機が用いられる位置若しくはルートを知らせることができる。
【００３５】
異なる種類のＧＮＳＳ受信機に対する干渉環境が、ＧＮＳＳ受信機内ではなくＧＮＳＳシステムの動作の一部として、決定されるようにすることができる。例えば、地形データベースは、ラジオ伝播モデル技術と組み合わせて用いられ、送信強度を用いる一又はそれ以上の通信機の拒絶地理的領域、及び、一又はそれ以上の送信機の位置を、より正確で、より確実に決定をする。ＩＳＲCの適切な値は又、異なる種類のＧＮＳＳ受信機に対する干渉環境を決定するために使用される。次いで、送信機の強度及び位置という、より基本的な情報ではなくＧＮＳＳナビゲーションメッセージを使用するＧＮＳＳ受信機に、この干渉環境の情報が提供される。この情報は、復号されたＧＮＳＳナビゲーションメッセージから直接的に取得されるので、このことは、上述の第四段において、干渉環境を決定するための要件を除去する。
【００３６】
図３を参照すると、矢印８０によって示される予め計画された乗り物のルートは、送信機８４が、十分な強度の干渉を生成し、ＧＮＳＳ受信機が乗り物のナビゲーションを誘導するのに有用であることを中断させるようにする領域８２通って、延びる。ＧＮＳＳ受信機によって提供される干渉環境、つまり領域８２の知見を利用して、乗り物は、領域８２に入らないように、領域８２を迂回する第二ルート８６に渡る、道順を再び決められるようにすることができる。このことによって、乗り物が、ＧＮＳＳナビゲーション情報に、妨害されること無くアクセスを維持することが可能になる。本発明は、例えば、環状高速道路、アウトバーン、無料高速道路をもつ主要な都市における乗り物のナビゲーションに関連する。英国のロンドンの周囲にある高速道路Ｍ２５上で、送信機がロンドンの西側で干渉を引き起こした場合には、ナビゲーションのためのＧＮＳＳ受信機を用いる路上の乗り物は、問題を回避するため、Ｍ２５の東側の部分周辺に道順を決められるようにすることができる。
【００３７】
本発明は、路上の乗り物、若しくは、有人の乗り物に制限されるものではない。友人若しくは無人の船舶及び航空機に用いられてもよく、或いは、ＧＮＳＳ、若しくは、全地球測位システム（ＧＰＳ）を用いて、遠隔的に操作される魚雷や飛行ミサイルといった軍需品に用いられてもよい。
【００３８】
図４は、ＧＮＳＳシステム自身を用いて、干渉の影響を緩和する本発明の別の実施形態を示す。二つのＧＮＳＳ衛星１００及び１０２は、それぞれ、地球表面１１０上の１０８において、互いに重ね合わさるスポットビーム１０４及び１０６を生成する、搭載型の、高利得の狭ビームアンテナを持つ。送信機の位置及び強度が、地理的位置を特定することによって、決定された時点で、衛星１００及び１０２は、より高い強度のＧＮＳＳ信号を１０８として示される比較的小さい拒絶領域に放射する。拒絶領域の大きさは、数８から計算されるｄminを用いて、決定される。スポットビーム１０４及び１０６は、拒絶領域を包含し、干渉を起こす送信機の位置の中心に位置する。スポットビーム１０４及び１０６の結果より取得されるより高い強度のＧＮＳＳ信号が、その値を超えるとＧＮＳＳ受信機が失敗する臨界値ＩＳＲCより低いか同一の拒絶領域内のＩＳＲ値を増加させる場合には、ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ信号を取得し、再び動作することができるようになる。地球表面上で、拒絶領域内で取得される、ＧＮＳＳ信号の強度の最小値の増加度ΔＳは、数９によって、（ｄＢ単位で）与えられる。
【数９】
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ここで、Ｉは、干渉を起こす送信機の強度であり、Ｓは、地球表面上の最初のＧＮＳＳ信号の強度である。
【００３９】
本実施形態は、広範な領域にわたるか、若しくは全地球の自動干渉緩和技術を提供する。つまり、干渉を起こす送信機の検出において、位置、送信強度及び拒絶領域の大きさを判断し、使用して、その影響を緩和するために要求されるスポットビームの位置、大きさ及び強度に関する情報をＧＮＳＳに提供する。そのような情報によって、ＧＮＳＳは、干渉を自動的に緩和することをユーザの受信機に提供できるようになる。本実施形態は、スポットビームの正確で、時間的にも十分なアプリケーションを補助し、スポットビームが高い強度を要求するので、改善した衛星エネルギーを十分なものにすることができる。複数のスポットビームを用いて、複数の送信機に適用してもよい。
【００４０】
また、一又は複数の干渉源の位置を特定するために基地を監視するものとして、航空機を用いるようにすることができる。この航空機は、有人、若しくは、無人の飛行体（ＵＶＡ）であってもよい。航空機は、衛星の代替物であってもよく、若しくは、衛星に加えられてもよい。つまり、衛星及び航空機は、一緒に用いられてもよく、若しくは、いずれかの一方を他方の代わりに用いてもよい。衛星は、地方及び全地球を対象範囲にする場合に有用である、一方で、航空機は、（広範な領域を対象とする代わりに、）一部の領域のみを対象範囲とする。このことに対して、適切な衛星の集まりが利用できる前に、ＵＡＶは、利用可能であるという融通性を持つ。
【００４１】
図５を参照すると、二つの航空機Ａ1及びＡ2が示され、線が交差する位置を取得することによって、干渉源Ｓ1及びＳ2の位置を特定する。この図は、干渉源Ｓ1の位置を特定する位置ＬｏＰ1及びＬｏＰ2の交差する一対の線のみを示す。干渉源Ｓ1及びＳ2は、上述の地理的位置特定技術によって特定されるそれぞれの位置における不確実性を示す楕円として示される。楕円Ｓ1及びＳ2の中心から航空機Ａ1及びＡ2までの視野線は、矢印付きの鎖線Ｓ1Ａ1、Ｓ1Ａ2、Ｓ2Ａ1及びＳ2Ａ2によって示される。
【００４２】
干渉の一を特定するために必要な航空機の数は、干渉する信号の種類、及び、干渉を監視する一又はそれ以上の地面に配置された（地球上の）傍受基地の利用可能性若しくはその他の要素による。二つの航空機は、相対的に広帯域な信号、若しくは、代替として、一つの航空機及び地上の傍受基地に対して効果がある。しかしながら、ドップラーのみが取得される場合には、三つの航空機が、相対的に狭い帯域若しくはＣＷの信号を放出する目標に対して、要求される。この場合に、代わりに、二つの航空機及び一つの地上の傍受基地を利用することもできる。一つの航空機及び二つの地上の傍受基地を利用することも又できる。しかしながら、航空機のアンテナと比較して、地上のアンテナは、とても限定されたアンテナの範囲になる。
【００４３】
衛星に配置された場所の場合には、航空機に搭載されたアプリケーションにおいて、航空機は、装置を持ち、干渉位置を調整し、本発明のより広い目的の達成を補助する。該装置は、
（ａ）各々の航空機上に、干渉が位置づけられる対象の地上の場所の共通範囲（つまり、両航空機による範囲）を提供するように構成され、この共通範囲の領域は、一又は複数の干渉を含み、数十キロメートルから数百キロメートルの範囲を含むまで延びるアンテナと、
（ｂ）航空機の位置情報を準備するための高い安定的な時間資源及び搭載された慣性のナビゲーションシステム（ＩＮＳ）に合わせて動作する信号取得装置と、
（ｃ）干渉の位置を特定する信号処理基盤として指定される情報を航空機に中継するための航空機間の（例えば、航空機Ａ1及びＡ2間の）通信リンクと、
（ｄ）指定された信号処理基盤からの位置及び干渉情報をＧＮＳＳシステムに中継する通信リンクと、
を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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