低频/中频（LF/MF）多模式天线/接收器的利记博彩app

全球定位系统(GPS)干扰和GPS停机(outage)的实例已经增加，所以在导航系统中具有位置和时间的替代(备用)的源变得更加重要。已经提议将增强的长距离(eLORAN)作为空运和海运应用的精确导航与时间(aPNT)的替代的源。eLORAN无线电导航信号是高功率、低频的，并且在以100.000kHz操作的系统中使用。将eLORAN能力添加至现有交通工具(例如飞行器或船只)可能是昂贵的，因为eLORAN需要新的天线和新的导航接收器硬件。当天线被添加至交通工具时，交通工具结构被修改，这是昂贵的。另外的天线将气动阻力(aerodynamic drag)添加到交通工具。

技术实现要素：

本申请涉及一种天线接收器系统，包括：具有全方位模式的交通工具上的E场天线；具有关于在前向方向上的交通工具取向的余弦方位模式的交通工具上的第一H场天线；具有关于在前向方向上的交通工具取向的正弦方位模式的交通工具上的第二H场天线；第一天线射频路径，以将来自第一H场天线的第一输出放大、滤波并转换至第一信号；第二天线射频路径，以将来自第二H场天线的第二输出放大、滤波并转换至第二信号；第三天线射频路径，以将来自E场天线的第三输出放大、滤波并转换至第三信号。第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收下面中的至少两个：从eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号；来自交通工具的范围(range)内的闪电(lightning)的电磁(EM)脉冲；以及下面中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站接收的连续波(CW)非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的振幅调制(AM)CW信号。天线接收器系统还包括：至少一个处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号，并且输出指示下面中的两个或更多的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位(ligntning bearing)和闪电范围(ligntning range)；以及根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位。

附图说明

应理解的是，附图仅描绘示例性实施例并且因此不被视为在范围方面的限制，将通过附图的使用以另外的特性和细节来描述示例性实施例，其中：

图1示出了根据本申请的关于地面站的交通工具上的天线接收器系统的实施例；

图2示出了根据本申请的关于地面站的交通工具上的天线接收器系统的实施例；

图3示出了根据本申请的交通工具上的天线接收器系统的实施例；

图4示出了根据本申请的包含E场天线、第一H场天线和第二H场天线的封装的实施例的斜视图；

图5示出了图4的封装的实施例的侧视图；

图6示出了根据本申请的具有三个射频路径和数字处理器的天线接收器的实施例；

图7示出了根据本申请的具有三个射频路径和模拟处理器的天线接收器的实施例；

图8示出了根据本申请的实现天线接收器系统的方法的实施例；以及

根据一般惯例，各种描述的特征未按比例绘制，而是被绘制来强调与示例性实施例有关的特定特征。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中作为例证来示出具体的说明性实施例。然而，应理解的是，可利用其它实施例并且可进行逻辑、机械和电气改变。此外，绘图和说明书中提出的方法并不被解释为限定其中各个步骤可以被执行的次序。因此，下面的详细描述并不以限制性意义来进行。

此本申请描述了天线接收器系统，其中eLORAN无线电导航信号接收有利地与已经在交通工具上的被配置成接收其它类型的信号的其它天线(例如，自动定向仪(ADF)天线和闪电检测天线)集成。这样，不存在对改变交通工具的结构以增加eLORAN无线电导航信号接收的需要。本文描述的天线接收器系统以节省成本的方式接收下面中的两个或更多：eLORAN无线电导航信号、用于闪电检测的电磁脉冲(EM)脉冲、以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AM CW信号。

用于自动定向仪(ADF)的现有的天线具有垂直极化电场天线和垂直极化正交磁场天线两者。ADF天线和放大器是固有宽带的，然而进行一些调谐以在本文描述的技术的eLORAN中使用的100.000kHz处获得最佳性能可能是必要的。ADF天线是覆盖无方向信标(NDB)的200-415kHz或AM无线电的550-1600kHz的范围的E和H天线。当前可用的闪电天线(lightning antenna)是宽带的、有源的E和H天线。当前可用的eLORAN天线是具有100.00kHz中心频率和20kHz带宽的E或H天线。

在过去的LORAN中，地面站已主要为沿海区域附近的船只或者为在大的湖上的导航提供导航信号。本文描述的技术允许使用eLORAN信号作为GPS的备用(back-up)，同时实现已经在交通工具上的ADF天线和/或闪电天线。GPS信号的损耗可对国家具有严重的金融影响，所以LORAN信号已被增强，从而除了纬度和经度之外增加时间的广播(UTC)，使得eLORAN可以被用作GPS的备用，不仅用于导航，而且作为时间源。

本文描述的技术将用于闪电检测和ADF的较老技术的硬件、软件和固件与更新的技术eLORAN集成。天线组件包括第一H场天线、第二H场天线和E场天线，其被输入到通过对全部信号的整个波段进行采样和处理来允许接收全部的所需信号(例如，eLORAN无线电导航信号、EM脉冲、以及下面中的一个或多个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AM CW信号)的相同的接收器。在本实施例的一个实施方式中，三个天线和接收器被收容(house)在一起。在此类型的实施方式中，接收器被构建到天线组件中，因此仅存在一个线可更换单元(LRU)。在这个实施例的另一实施方式中，天线和接收器在更传统的系统中是分开的。本文描述的技术的全部实施例有利地降低了交通工具主体上的天线数目并且降低了交通工具中的LRU的数目。特别地，不存在将单独的ADF天线、eLORAN天线和闪电检测天线附着到交通工具的需要。这降低了由于交通工具上多个天线引起的阻力(drag)。

图1示出了根据本申请的关于地面站51(1-4)、52(1-3)和53-1的交通工具60上的天线接收器系统20的实施例。在这个示例性实施例中，交通工具60是接近地面50上的着陆跑道40的飞行器60。图1以数字标签55示出了与向量V有关的交通工具60。向量V在本文也被称为“前向方向55上的交通工具取向”并且平行于交通工具60的长度。因为交通工具60可能经历一些侧向移动，所以交通工具60的行进的方向并不一定始终与交通工具在前向方向55上的取向相同(例如，攻角、侧滑角和风向修正角)。

地面站51(1-4)、52(1-3)和53-1包括eLORAN地面站52(1-3)、无方向信标(NDB)无线电地面站51(1-4)和AM地面站53-1。

天线接收器系统20包括天线接收器30、具有全方位模式的E场天线120、具有关于前向方向55上的交通工具取向的余弦方位模式的第一H场天线111、以及具有关于前向方向55上的交通工具取向的正弦方位模式的第二H场天线112。天线接收器30是LF/MF多模天线接收器系统20中的低频/中频(LF/MF)多模天线接收器30。

E场天线120以全方位模式接收从任何方位方向到来的信号。第一H场天线111以余弦方位模式接收从交通工具60的前部和后部到来的信号。如本领域中公知的，交通工具60的前部在矢量55的方向上并且交通工具60后部在交通工具60后面与矢量55相反。第二H场天线112以正弦方位模式接收从交通工具60的右舷和交通工具60的左舷到来的信号。如本领域中公知的，交通工具60的右舷是对于面向向量55的方向的人员而言交通工具60的右侧；交通工具60的左舷是对于面向向量55的方向的人员而言交通工具60的左侧。

如图1中所示，第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120共同位于(co-locate)交通工具60上的单一封装130中。E场天线120、第一H场天线111、第二H场天线112被通信地耦合到天线接收器30。天线接收器30包括处理器和三个射频路径，其在下文被详细地描述。在图1中所示的示例性实施例中，天线接收器30与收容第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120的封装130分开。在这个实施例的另一实施方式中，第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120并不被彼此共同定位。

eLORAN地面站52(1-3)、NDB无线电导航地面站51(1-4)和AM地面站53-1在地面50上。

NDB无线电导航地面站51(1-4)包括地面导航辅助发射器251(在NDB无线电导航地面站52-1中示出)，其发射连续波(CW)非调制信号151或开/关调制信号151。CW非调制信号151或开/关调制信号151被示为箭头，其表示来自相应的NDB无线电导航地面站51(1-4)的在所有方向上广播的信号。“地面导航辅助发射器251”在本文还被称为“第一地面导航辅助发射器251”。通常，NDB无线电导航地面站51(1-4)在190kHz至525kHz之间且在1625kHz至1800kHz之间操作。NDB无线电导航地面站51(1-4)根据导航要求而位于特定位置处。例如，NDB无线电导航地面站51(1-4)被定位成用于在着陆期间使用，以为跑道40提供“最后进场点”，如在图1中所示。NDB无线电导航地面站51(1-4)由FAA建立、设置(site)和保持以提供航空导航。

AM地面站53-1包括发射AM CW信号151的AM发射器251。AM CW信号151被示为箭头，其表示来自AM地面站53-1的全部方向上广播的信号。通过天线接收器系统20计算交通工具60对于NDB无线电导航地面站51(1-4)或AM无线电广播站53-1的方位(bearing)。通常，AM地面站(例如，AM地面站53-1)在525和1625kHz之间操作。AM广播站被用于航空导航，但是因为它们并不在飞行员知晓的位置处，所以如果在海洋上方飞行的话，它们仅被用于朝向城市或朝向陆地的路线导航。例如，跨加勒比海飞行的飞行器60可以使用用于导航的AM广播站，因为它们发射非常高的功率信号并且因此为非常长的距离提供导航信息。

来自NDB无线电导航地面站51(1-4)和AM地面站53-1的信号都被指示为信号151，因为它们都被本文描述的技术用来提供根据发射信号151的地面站(即，NDB无线电导航地面站51(1-4)或AM无线电广播站53-1中的一个)的交通工具60的方位。

eLORAN地面站52(1-3)每个包括第二地面导航辅助发射器252(在eLORAN地面站52-1中示出)，其发射eLORAN无线电导航信号152。来自三个或更多相应的eLORAN地面站52(1-3)的三个或更多LORAN无线电导航eLORAN无线电导航信号152被用来确定交通工具60的位置。交通工具60从三个eLORAN地面站52(1-3)接收信号并且通过测量从三个eLORAN地面站52(1-3)接收的信号的到达的时间差来对交通工具位置进行三角测量。这样，eLORAN无线电导航信号152被用来确定交通工具60的精确地理位置(即，纬度和经度)。这是由全球定位系统(GPS)使用的相同原则，并且从早期LORAN导出。交通工具60必须具有关于eLORAN发射地面站52(1-3)的精确地理位置的信息，从该eLORAN发射地面站52(1-3)接收eLORAN无线电导航信号152，以便确定其本身的位置。eLORAN发射地面站52(1-3)的地理纬度和经度被编码在脉冲序列上，由每个eLORAN地面站52(1-3)将其作为eLORAN无线电导航信号152来发射。eLORAN地面站52(1-3)被策略性地定位以提供在宽广地理区域上的覆盖并且不必位于机场处。更重要的是它们被仔细计划，使得至少三个eLORAN地面站在所需覆盖区域上的范围内。当eLORAN无线电导航信号152被用作GPS的备用时，覆盖区域是美国大陆。

本文描述的eLORAN无线电导航信号152是各种类型的方位信号中的任何一个，其基于针对标准LORAN(LORAN-A)、LORAN-B、西克兰LORAN(LORAN-C)、或者将来开发的LORAN的指定的标准而被发射和接收。由eLORAN地面站52(1-3)发射的eLORAN无线电导航信号152是高功率、低频率(100kHz)的信号，其由离eLORAN地面站52(1-3)直至500至1000英里之间的交通工具接收。

图1示出了从闪电15发射的EM脉冲16。如果闪电15在交通工具60的范围内，则在第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120处接收EM脉冲16。交通工具60的范围是接收器的灵敏度的函数。

天线接收器系统20同时接收下面中的至少两个：eLORAN无线电导航信号152；来自交通工具60的范围内的闪电的电磁(EM)脉冲16；以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4之一接收的CW非调制信号151；从NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4之一接收的开/关调制信号151；或者从AM无线电广播站53-1接收的AM CW信号151。

E场天线120以全方位模式接收从任何方位方向到来的信号151、152和任何EM脉冲16。交通工具60上的全向E场天线120同样良好地从全部方向(在方位方面)接收信号151、152和EM脉冲16(如果存在的话)。第一H场天线111以余弦方位模式来接收从交通工具60的前部和后部到来的信号151、152和任何EM脉冲16。第二H场天线112在第一H场天线处以正弦方位模式接收从交通工具的右舷和左舷到来的信号151、152和任何EM脉冲16。

E场天线120在垂直于E场天线120的轴线(长度)的平面上具有全方位辐射模式。因此，它可以在垂直于天线120的轴线的全部方向上发射相等的能量或者以相等的增益接收从垂直于天线120的轴线的全部方向到来的信号。第一H场天线111和第二H场天线112具有增益模式，其分别与到达角的余弦或到达角的正弦成比例。第一H场天线111和第二H场天线112的增益与方向性乘以常数成比例，其与第一H场天线111和第二H场天线112中的回路的尺寸和回路中的匝数以及所接收信号的波长/频率成比例。H场天线111/112的增益与eLORAN无线电导航信号152、信号151和EM脉冲16的到达角的方位的余弦或正弦成比例。

正弦增益模式在相对第一H场天线111和第二H场天线112的回路的轴线的0度和180度处具有零点(null)，并且在相对于第一H场天线111和第二H场天线112的回路的轴线的90度和270度的方位角处具有单一方向性(unity directivity)。

第一H场天线111(即，余弦天线111)优先地接收源自交通工具60前面或后面的信号。第二H场天线112(即，正弦天线112)优先地接收来自交通工具160的左(左舷)侧或右(右舷)侧的信号151、152和任何EM脉冲16。在角度之间中的方向性遵循角度的正弦。在感兴趣的频率下，90度或270度处的最大增益远小于1。

在这个实施例的一个实施方式中，第一H场天线111和第二H场天线112被组合在交叉回路天线中，其中两个多匝回路天线111和112的轴线被彼此正交地取向，即正弦和余弦回路彼此处于90度。通常将这些回路围绕铁氧体砖缠绕。按照定义，回路天线具有作为相对回路轴线的辐射或接收的角度的函数的正弦形状辐射模式。所以两个正交取向的回路天线具有关于它们的轴线的正弦模式，或者如果一个天线的轴线被用作回路的公共参考点，则就是说具有正弦形状的辐射模式，并且其它垂直回路具有余弦形状的辐射模式。

图2示出了根据本申请的关于地面站51(1-4)、52(1-3)和53(1-2)的交通工具60-1和60-2上的天线接收器系统20的实施例。交通工具60-1是飞行器。交通工具60-2是以水为基础的交通工具，其在图2中在湖55上示出。图2中的天线接收器系统20与图1中的天线接收器系统20的不同在于天线接收器30在封装130内，接近第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120。

图3示出了根据本申请的交通工具60上的天线接收器系统20的实施例。天线接收器系统20包括第一H场天线111、第二H场天线112和通信地耦合到天线接收器30/31的E场天线120。天线接收器30(或者替代地天线接收器31)包括至少一个处理器340和三个射频路径301、302和303(或者替代地射频路径306、307和308)，每个具有放大的一级或多级。

第一天线射频路径301/306将来自第一H场天线111的第一输出H_cos放大、滤波并转换至第一信号371。第二天线射频路径302/307将来自第二H场天线112的第二输出H_sin放大、滤波并转换至第二信号372。第三天线射频路径303/308将来自E场天线120的第三输出E放大、滤波并转换至第三信号373。

第一、第二和第三天线射频路径301-303(或306-308)中的滤波器足够宽以同时地接收下面中的至少两个：从至少三个eLORAN地面站52(1-3)接收的eLORAN无线电导航信号152；来自交通工具60的范围内的闪电15的EM脉冲16；以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4中的一个接收的CW非调制信号151；从NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4中的一个接收的开/关调制信号151；或者从AM无线电广播站53(1-2)中的一个接收的AM CW信号151。通常，NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4发射CW非调制信号151或开/关调制信号151。足够宽以同时接收从NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4中的一个接收的CW非调制信号151的第一、第二和第三天线射频路径301-303(或306-308)中的滤波器还足够宽以同时接收从NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3和51-4中的另一个接收的开/关调制信号151。

处理器340表示被配置成处理第一信号371、第二信号372和第三信号373的至少一个处理器。至少一个处理器340输出指示下面中的两个或更多的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-3)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具60的地理纬度和经度位置；当在交通工具60的范围内发生闪电15时的根据交通工具60的闪电15的方位(即，闪电方位)，和根据交通工具60的闪电15的范围(即，闪电范围)；以及根据NDB无线电导航地面站52-1或AM无线电广播站53-1中的一个的交通工具的方位。

如上面提到的，由从三个或更多eLORAN地面站52(1-4)接收的eLORAN无线电导航信号152导出交通工具60的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-4)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152。从发射CW非调制信号151或开/关调制信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器251之一、或者从发射AM CW信号151的AM地面站中的AM发射器253导出交通工具60的方位。术语“CW非调制信号151或开/关调制信号151”在本文被称为“CW非调制信号-开/关调制信号151”。指示方位和位置的信息独立于GPS系统来被生成，并且因此天线接收器系统20可以在GPS卡住(jam)或另外对交通工具60不可用的情况下被用作备用导航系统。

在这个实施例的一个实施方式中，接收器系统30/31包括：在第一射频路径301/306、第二射频路径302/307和第三天线射频路径303/308中的滤波器，其足够宽以同时接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151和eLORAN无线电导航信号150。在这种情况下，至少一个处理器340处理第一信号371、第二信号372和第三信号373，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-3)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具60的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-3)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152；以及根据发射CW非调制信号-开/关调制信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器251之一、或者根据发射AMCW信号151的AM地面站中的AM发射器253的交通工具60的方位。

在这个实施例的另一实施方式中，接收器系统30/31包括在第一射频路径301/306、第二射频路径302/307和第三天线射频路径303/308中的滤波器，其足够宽以同时接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151和来自发生在交通工具60的范围内的闪电15的EM脉冲16。在这种情况下，至少一个处理器340处理第一信号371、第二信号372和第三信号373，并且输出指示如下的信息：根据发射CW非调制信号-开/关调制信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器251中的一个、或者根据从AM发射器253发射AM CW信号151的AM地面站的交通工具60的方位；以及当在交通工具60的范围内发生闪电16时的根据交通工具60的闪电方位和闪电范围。

在这个实施例的又一实施方式中，接收器系统30/31包括：第一射频路径301/306、第二射频路径302/307和第三天线射频路径303/308中的滤波器，其足够宽以同时接收eLORAN无线电导航信号152和来自在交通工具60范围内发生的闪电15的EM脉冲16。在这种情况下，至少一个处理器340处理第一信号371、第二信号372和第三信号373，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-3)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具60的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-3)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152；以及当在交通工具60的范围内发生闪电16时的根据交通工具60的闪电方位和闪电范围。

在此实施例的又一实施方式中，接收器系统30/31包括：第一射频路径301/306、第二射频路径302/307和第三天线射频路径303/308中的滤波器，其足够宽以同时接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151、eLORAN无线电导航信号152、以及来自在交通工具60的范围内发生的闪电15的EM脉冲16。在这种情况下，至少一个处理器340处理第一信号371、第二信号372和第三信号373，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-3)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具60的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-3)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152；当在交通工具60的范围内发生闪电16时的根据交通工具60的闪电方位和闪电范围；以及根据发射CW非调制信号-开/关调制信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器251中的一个，或者根据发射AMCW信号151的AM地面站中的AM发射器253的交通工具60的方位。

处理器340可以是现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)或微型计算机。在这个实施例的一个实施方式中，处理器340被配置成根据LORAN、LORAN-A、LORAN-B、LORAN-C或未来发展的LORAN标准中的一个来处理eLORAN无线电导航信号152。在这个实施例的另一实施方式中，处理器340被配置成根据LORAN、LORAN-A、LORAN-B、LORAN-C或未来发展的LORAN标准中的两个或更多来处理eLORAN无线电导航信号152。

图4示出了根据本申请的包含第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120的封装130的实施例的斜视图。在图4中示出的天线接收器系统20的实施例中，第一H场天线111和第二H场天线112、E场天线120、第一天线射频路径301/306、第二天线射频路径302/307、第三天线射频路径303/308和处理器340被共同定位在封装130中。

图5示出了图4的封装的实施例的侧视图。如在图5中所示，封装130的第一部分135突出通过交通工具60的外表面61或外皮61，并且封装130的第二部分136在交通工具60内部。第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120位于第一部分135内，使得它们被暴露至CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151、eLORAN无线电导航信号152和从交通工具60的范围内的闪电15发射的任何EM脉冲16。封装130的至少第一部分135由发射CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151、eLORAN无线电导航信号152和EM脉冲16的材料形成。在图4和5中示出的封装130包括天线接收器30/31，其用作系统输入输出(I/O)。在这个实施例的一个实施方式中，封装130是LRU。在这个实施例的另一实施方式中，天线接收器30/31在封装130外部。在这个实施例的又一实施方式中，封装130的形状被设计用于降低交通工具60上的阻力。例如并且如图4中示出的，在与外皮61的交叉(intersection)处的封装130的外围具有带有低风阻的泪珠形状。其它形状是可能的。

图6示出了根据本申请的具有三个射频路径301-303和数字处理器345的天线接收器30的实施例。第一天线射频路径301包括第一滤波器310-1、第一放大器320-1和第一模数转换器330-1。第一滤波器310-1从第一H场天线111输入第一输出H_cos。第一滤波器310-1将信号输出至第一放大器320-1，第一放大器320-1将信号输出至第一模数转换器330-1，并且第一模数转换器330-1将第一数字信号371输出至数字处理器345。

第二天线射频路径302包括第二滤波器310-2、第二放大器320-2和第二模数转换器330-2。第二滤波器310-2从第二H场天线112输入第二输出H_sin。第二滤波器310-2将信号输出至第二放大器320-2，第二放大器320-2将信号输出至第二模数转换器330-2，并且第二模数转换器330-2将第二数字信号372输出至数字处理器345。

第三天线射频路径303包括第三滤波器310-3、第三放大器320-3和第三模数转换器330-3。第三滤波器310-3从E场天线120输入输出E。第三滤波器310-3将信号输出至第三放大器320-3，第三放大器320-3将信号输出至第三模数转换器330-3，并且第三模数转换器330-3将第三数字信号373输出至数字处理器345。信号371-372通过任何类型的通信链路(包括有线链路和/或无线链路)被传达至数字处理器345。

本文描述的滤波器被设计成基于天线接收器系统20的功能来使信号的至少一个频率区域通过。在这个实施例的一个实施方式中，本文描述的滤波器310-1、310-2和310-3被配置成对具有90kHz至1600kHz范围的通带进行滤波。在这个实施例的另一实施方式中，放大器是低噪放大器(LNA)。在这个实施例的又一实施方式中，三个射频路径301-303中的至少一个包括两个滤波器和两个放大器以对信号进行双重滤波。

图7示出了根据本申请的具有三个射频路径306-308和三个模拟处理器340的天线接收器的实施例。射频路径306-308并不包括模数转换器。

第一天线射频路径306包括第一滤波器350-1和第一放大器355-1。第一滤波器350-1从第一H场天线111输入第一输出H_cos。第一滤波器350-1将信号输出至第一放大器355-1，并且第一放大器355-1将第一模拟信号371输出至第一模拟处理器341、第二模拟处理器342和第三模拟处理器343。

第二天线射频路径307包括第二滤波器350-2和第二放大器355-2。第二滤波器350-2从第二H场天线112输入第二输出H_sin。第二滤波器350-2将信号输出至第二放大器355-2，并且第二放大器355-2将第二模拟信号372输出至第一模拟处理器341、第二模拟处理器342和第三模拟处理器343。

第三天线射频路径308包括第三滤波器350-3和第三放大器355-3。第三滤波器350-3从E场天线120输入输出E。第三滤波器350-3将信号输出至第三放大器355-3，并且第三放大器355-3将第三模拟信号373输出至第一模拟处理器341、第二模拟处理器342和第三模拟处理器343。

第一模拟处理器341处理来自相应第一天线射频路径306、第二天线射频路径307和第三天线射频路径308的第一、第二和第三信号371-373，并且输出指示根据下面中的一个的交通工具60的方位的信息：NDB无线电导航地面站51-1、51-2、51-3或51-4；或者AM无线电广播站53-1(图1和2)。

第二模拟处理器342处理来自相应第一天线射频路径306、第二天线射频路径307和第三天线射频路径308的第一、第二和第三信号371-373，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-3)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具60的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-3)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152。

第三模拟处理器343处理来自相应第一天线射频路径306、第二天线射频路径307和第三天线射频路径308的第一、第二和第三信号，并且输出指示如下的信息：当闪电15发生在交通工具60的范围内时的根据交通工具60的闪电方位和闪电范围。

图7中示出的接收器系统31包括：在相应的第一射频路径306、第二射频路径307和第三天线射频路径308中的滤波器350-1、350-2和350-3，其是足够宽的以同时接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号1511、eLORAN无线电导航信号152、以及来自发生在交通工具60的范围内的闪电15的EM脉冲16。在其它实施例中，天线接收器系统并不接收全部三个CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151、eLORAN无线电导航信号152和EM脉冲16。

在这个实施例的一个实施方式中，接收器系统31包括相应的第一射频路径306、第二射频路径307和第三天线射频路径308中的滤波器350-1、350-2和350-3，其是足够宽的以同时接收同时接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151和来自发生在交通工具60范围内的闪电15的EM脉冲16，仅需要两个模拟处理器。在这种情况下，第一模拟处理器341处理第一、第二和第三信号371-373，并且输出指示如下的信息：根据发射信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器的交通工具60的方位；以及第二模拟处理器342处理第一、第二和第三信号371-373并且输出指示如下的信息：当闪电15发生在交通工具60的范围内时的根据交通工具60的闪电方位和闪电范围。

在这个实施例的另一实施方式中，接收器系统31包括相应的第一射频路径306、第二射频路径307和第三天线射频路径308中的滤波器350-1、350-2和350-3，其是足够宽的以同时接收同时接收eLORAN无线电导航信号152和来自发生在交通工具60的范围内的闪电15的EM脉冲16，仅需要两个模拟处理器。在这种情况下，第一模拟处理器341处理第一、第二和第三信号371-373，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-4)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-4)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152；以及第二模拟处理器342处理第一、第二和第三信号371-373，并且输出指示如下的信息：当闪电15发生在交通工具60的范围内时的根据交通工具60的闪电方位和闪电范围。

在这个实施例的又一实施方式中，接收器系统31包括：相应的第一射频路径306、第二射频路径307和第三天线射频路径308中的滤波器350-1、350-2和350-3，其是足够宽的以同时接收同时接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151以及eLORAN无线电导航信号152，仅需要两个模拟处理器。在这种情况下，第一模拟处理器341处理第一、第二和第三信号371-373，并且输出指示根据发射信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器251的交通工具60的方位的信息；以及第二模拟处理器342处理第一、第二和第三信号，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站52(1-4)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具的地理纬度和经度位置，所述eLORAN地面站52(1-4)每个包括第二地面导航辅助发射器252，其发射eLORAN无线电导航信号152。

天线接收器31可以用对从天线接收的信号进行滤波和放大的其它射频路径来实现。在这个实施例的一个实施方式中，放大器355(1-3)是低噪声放大器(LNA)。在这个实施例的又一实施方式中，三个射频路径306-308中的至少一个包括两个滤波器和两个放大器，以对信号进行双重滤波。

图8示出了实现根据本申请的天线接收器系统20的方法800的实施例。方法800可以使用被配置成接收下面中的两个或更多的天线接收器系统20来实现：1)CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151；2)eLORAN无线电导航信号152；和3)EM脉冲16。可以在实现方法800的天线接收器系统20中使用本文公开的第一H场天线111、第二H场天线112、E场天线120和天线射频路径的各种实施例。参考图1、2、6和7来描述方法800。

在块802处，在交通工具60上的E场天线120处以全方位模式接收从任何方位方向到来的信号。在这个实施例的一个实施方式中，E场天线120在E场天线处以全方位模式接收CW非调制信号-开/关调制信号151、eLORAN无线电导航信号152和从任何方位方向到来的EM脉冲16。

在块804处，在交通工具60上的第一H场天线111处以余弦方位模式接收在第一H场天线处从交通工具60的前部和后部到来的信号。在这个实施例的一个实施方式中，第一H场天线111以余弦方位模式接收CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151、eLORAN无线电导航信号152和从交通工具60的行进55的方向到来的EM脉冲16。

在块806处，在交通工具60上的第二H场天线112处以正弦方位模式接收从交通工具60的右舷和左舷到来的信号。在这个实施例的一个实施方式中，第二H场天线112以正弦方位模式接收CW非调制信号-开/关调制信号151、eLORAN无线电导航信号152和从交通工具60的右舷和左舷到来的EM脉冲16。

天线接收器系统20同时处理下面中的至少两个：1)eLORAN无线电导航信号152；2)来自交通工具60的范围内的闪电15的EM脉冲16；以及3)下面中的一个：从NDB无线电导航地面站51接收的CW非调制信号151；从NDB无线电导航地面站51接收的开/关调制信号151；或者从AM无线电广播站53接收的AM CW信号151。天线接收器系统20同时处理第一天线射频路径301/306中、第二天线射频路径302/307中和第三天线射频路径302308中的信号。这是通过在块808-812中描述的过程来完成的。

在块808处，来自第一H场天线111的第一输出H_cos在第一天线射频路径301或306处被滤波、放大并转换至第一信号371。如果第一输出H_sin在第一天线射频路径301处被滤波、放大并转换，则过程包括：将来自第一滤波器310-1的信号输出至第一放大器320-1；将来自第一放大器320-1的信号输出至第一模数转换器330-1；以及将来自第一模数转换器330-1的第一数字信号371输出至处理器345(图6)。

在块810处，来自第二H场天线112的第二输出H_sin在第二天线射频路径302或307处被滤波、放大并转换至第二信号372。如果第二输出H_sin在第二天线射频路径302处被滤波、放大并转换至第二数字信号，则过程包括：将来自第二滤波器310-2的信号输出至第二放大器320-2；将来自第二放大器320-2的信号输出至第二模数转换器330-2；以及将来自第二模数转换器330-2的第二数字信号372输出至数字处理器345(图6)。

在块812处，来自E场天线120的输出E在第三天线射频路径303或308处被滤波、放大并转换至第三信号373。如果输出E在第三天线射频路径303处被滤波、放大并转换至第三数字信号373，则过程包括：将来自第三滤波器310-3的信号输出至第三放大器320-3；将来自第三放大器320-3的信号输出至第三模数转换器330-3；以及将来自第三模数转换器330-3的第三数字信号373输出至数字处理器345(图6)。

在块814处，在处理器340处处理第一、第二和第三信号371-373。在这个实施例的一个实施方式中，在数字处理器345处处理第一、第二和第三数字信号371-373(图6)。在这个实施例的另一实施方式中，在第一模拟处理器341、第二模拟处理器342和第三模拟处理器343处处理第一、第二和第三模拟信号371-373(图7)。

在块816处，至少一个处理器输出指示下面中的两个或更多的信息：1)根据发射CW非调制信号151或开/关调制信号151的地面站51中的第一地面导航辅助发射器251中的一个、或者根据发射AM CW信号151的AM地面站中的AM发射器253的交通工具60的方位；2)由从三个或更多地面站52(1-4)接收的eLORAN无线电导航信号152导出的交通工具60的地理纬度和经度位置，所述地面站52(1-4)每个包括发射eLORAN无线电导航信号152的第二地面导航辅助发射器252；以及3)当在交通工具60的范围内发生闪电15时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围。如上所述，图1-3的天线接收器系统20能够处理来自下面的信息：1)CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151和eLORAN无线电导航信号152；2)CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AM CW信号151和EM脉冲16；2)eLORAN无线电导航信号152和EM脉冲16；或者3)CW非调制信号-开/关调制信号151和/或AMCW信号151、eLORAN无线电导航信号152和EM脉冲16。该处理可以针对数字信号或模拟信号来被完成。

通过使用本文描述的系统和方法，不存在对改变交通工具60的结构以允许用自动定向仪系统来实现eLORAN的需要。参考方法800描述的天线接收器系统20用第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120以及具有三个并行处理的射频路径的单一天线接收器30来实现eLORAN和自动定向仪。在这个实施例的一个实施方式中，第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120被彼此共同定位。在这个实施例的另一实施方式中，第一H场天线111、第二H场天线112和E场天线120彼此并且与单一天线接收器30共同定位。

处理器340(图3)包括软件程序、固件或用于执行在天线接收器系统20中使用的各种方法、过程任务、计算和控制功能的其它计算机可读指令或者用其来起作用。处理器340执行使处理器340执行由天线接收器系统20执行的这里描述的处理中的至少一些的算法和/或固件。由天线接收器系统20执行的这样的算法和/或固件的至少一部分和任何相关的数据结构在执行期间被存储在存储介质中。存储器包括现在已知或以后开发的任何适当的存储器，例如诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、和/或在处理器340内的寄存器。在一个实施方式中，处理器340包括微处理器或微控制器。在一个实施方式中，处理器340包括处理器支持芯片和/或系统支持芯片，例如ASIC。

这些指令通常被存储在用于存储计算机可读指令或数据结构的任何适当的计算机可读介质中。计算机可读介质可以被实现为可以由通用或专用计算机或处理器、或任何可编程逻辑设备访问的任何可用的介质。适当的处理器-可读介质可以包括存储或记忆介质，例如磁性或光学介质。例如，存储或记忆介质可以包括传统的硬盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、易失性或非易失性介质，例如随机存取存储器(RAM)(包括但不限于同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双数据速率(DDR)RAM，RAMBUS动态RAM(RDRAM)，静态RAM(SRAM)等)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)和闪存等。适当的处理器-可读介质还可以包括传输介质，例如经由通信介质(例如网络和/或无线链路)输送的电、电磁或数字信号。

示例实施例

示例1包括天线接收器系统，其包括：具有全方位模式的交通工具上的E场天线；交通工具上的第一H场天线，具有关于在前向方向上的交通工具取向的余弦方位模式；交通工具上的第二H场天线，具有关于在前向方向上的交通工具取向的正弦方位模式；第一天线射频路径，以将来自第一H场天线的第一输出放大、滤波并转换至第一信号；第二天线射频路径，以将来自第二H场天线的第二输出放大、滤波并转换至第二信号；第三天线射频路径，以将来自E场天线的第三输出放大、滤波并转换至第三信号，其中第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收下面中的至少两个：从eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号；来自交通工具的范围内的闪电的电磁(EM)脉冲；以及下面中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站接收的连续波(CW)非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的振幅调制(AM)CW信号；以及至少一个处理器，其被配置成处理第一、第二和第三信号，并且输出指示下面中的两个或更多的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围；以及根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站之一的交通工具的方位。

示例2包括示例1的天线接收器系统，其中第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽以同时接收eLORAN无线电导航信号和下面中的一个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AM CW信号，并且其中至少一个处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示以下的信息：根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站之一的交通工具的方位；以及由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置。

示例3包括示例2的天线接收器系统，其中NDB无线电导航地面站包括第一地面导航辅助发射器，其中AM广播站包括AM发射器，并且其中三个或更多eLORAN地面站包括三个或更多相应的第二地面导航辅助发射器，其发射eLORAN无线电导航信号。

示例4包括示例2-3中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器包括：第一模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位的信息；以及第二模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置的信息。

示例5包括示例2-4中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器是数字处理器。

示例6包括示例1-5中的任何一个的天线接收器系统，其中，第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收来自发生在交通工具的范围内的闪电的EM脉冲以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AM CW信号，其中至少一个处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位；以及当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围。

示例7包括示例6的天线接收器系统，其中NDB无线电导航地面站包括第一地面导航辅助发射器，并且AM广播站包括AM发射器。

示例8包括示例6-7中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器包括：第一模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位；以及第二模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：根据交通工具的闪电方位和闪电范围。

示例9包括示例6-8中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器是数字处理器。

示例10包括示例1-9中的任何一个的天线接收器系统，其中第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收eLORAN无线电导航信号和来自发生在交通工具的范围内的闪电的EM脉冲，其中至少一个处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；以及当在交通工具的范围中发生闪电时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围。

示例11包括示例10的天线接收器系统，其中至少一个处理器包括：第一模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；以及第二模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示根据交通工具的闪电方位和闪电范围的信息。

示例12包括示例10-11中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器是数字处理器。

示例13包括示例1-12中的任何一个的天线接收器系统，其中，第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收eLORAN无线电导航信号、来自发生在交通工具范围内的闪电的EM脉冲、以及下面中的一个：从NDB无线电导航地面站接收的CW非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的AM CW信号，其中至少一个处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位；由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；以及当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围。

示例14包括示例13的天线接收器系统，其中NDB无线电导航地面站包括第一地面导航辅助发射器，AM广播站包括AM发射器，并且其中三个或更多三个或更多eLORAN地面站包括三个或更多相应的第二地面导航辅助发射器。

示例15包括示例13-14中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器包括：第一模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位的信息；第二模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置的信息；以及第三模拟处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示根据交通工具的闪电方位和闪电范围的信息。

示例16包括示例13-15中的任何一个的天线接收器系统，其中至少一个处理器是数字处理器。

示例17包括一种实现天线接收器系统的方法，该方法包括：在交通工具上的E场天线处以全方位模式接收从任何方位方向到来的信号；在第一H场天线处以余弦方位模式接收从交通工具的前部和后部到来的信号，第一H场天线位于交通工具上；在第二H场天线处以正弦方位模式接收从交通工具的右舷和左舷到来的信号，位于交通工具上的第二H场天线同时接收下面中的至少两个：eLORAN无线电导航信号；来自交通工具范围内的闪电的电磁(EM)脉冲；以及下面中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站接收的连续波(CW)非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者在第一天线射频路径中、在第二天线射频路径中以及在第三天线射频路径中通过以下来从AM无线电广播站接收的振幅调制(AM)CW信号：在第一天线射频路径处将来自第一H场天线的第一输出放大、滤波并转换至第一信号；在第二天线射频路径处将来自第二H场天线的第二输出放大、滤波并转换至第二信号；以及在第三天线射频路径处将来自E场天线的第三输出放大、滤波并转换至第三信号。

示例18包括示例17的方法，进一步包括：在至少一个处理器处处理第一、第二和第三信号；并且从至少一个处理器输出指示下面中的两个或更多的信息：根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位；由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；以及当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围。

示例19包括一种天线接收器系统，其包括：交通工具上的E场天线，E场天线被配置成用全方位模式接收从任何方位方向到来的信号；交通工具上的第一H场天线，第一H场天线被配置成用余弦方位模式来接收从交通工具的前部和后部到来的信号；交通工具上的第二H场天线，第二H场天线被配置成以正弦方位模式接收从交通工具的右舷和左舷到来的信号；第一天线射频路径，以将来自第一H场天线的第一输出放大、滤波并转换至第一信号；第二天线射频路径，以将来自第二H场天线的第二输出放大、滤波并转换至第二信号；第三天线射频路径，以将来自E场天线的第三输出放大、滤波并转换至第三信号，其中，第一、第二和第三天线射频路径中的滤波器足够宽，以同时接收：eLORAN无线电导航信号；来自交通工具的范围内的闪电的电磁(EM)脉冲；以及下面中的一个：从无方向信标(NDB)无线电导航地面站接收的连续波(CW)非调制信号；从NDB无线电导航地面站接收的开/关调制信号；或者从AM无线电广播站接收的振幅调制(AM)CW信号；以及至少一个处理器，被配置成处理第一、第二和第三信号，并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置；当在交通工具的范围内发生闪电时的根据交通工具的闪电方位和闪电范围；以及根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位。

示例20包括示例19的天线接收器系统，其中至少一个处理器是下面中的一个：数字处理器；或者第一模拟处理器、第二模拟处理器和第三模拟处理器中的至少两个，其中第一模拟处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：根据NDB无线电导航地面站或AM无线电广播站中的一个的交通工具的方位，其中第二模拟处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示如下的信息：由从三个或更多eLORAN地面站接收的eLORAN无线电导航信号导出的交通工具的地理纬度和经度位置，并且其中第三模拟处理器被配置成处理第一、第二和第三信号并且输出指示根据交通工具的闪电方位和闪电范围的信息。

尽管本文已经示出和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将认识到的是，可以实现相同目的的任何布置可以代替示出的具体实施例。因此，本文明显旨在本发明仅被权利要求及其等价物限制。