CN111066261A - 用于产生用于在地球的整个表面上提供特别是互联网的网络的方法、实现实施所述方法的有效负载和飞行器 - Google Patents

用于产生用于在地球的整个表面上提供特别是互联网的网络的方法、实现实施所述方法的有效负载和飞行器 Download PDF

Info

Publication number
CN111066261A
CN111066261A CN201880055120.8A CN201880055120A CN111066261A CN 111066261 A CN111066261 A CN 111066261A CN 201880055120 A CN201880055120 A CN 201880055120A CN 111066261 A CN111066261 A CN 111066261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aircraft
payload
ground
several
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880055120.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111066261B (zh
Inventor
M·布卡里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
M Bukali
PRADOS
Prodose SARL
Original Assignee
M Bukali
PRADOS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by M Bukali, PRADOS filed Critical M Bukali
Publication of CN111066261A publication Critical patent/CN111066261A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111066261B publication Critical patent/CN111066261B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502Airborne stations
    • H04B7/18504Aircraft used as relay or high altitude atmospheric platform
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/008Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with a particular shape
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502Airborne stations
    • H04B7/18506Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
    • H04B7/18508Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service with satellite system used as relay, i.e. aeronautical mobile satellite service
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H04W4/42Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for mass transport vehicles, e.g. buses, trains or aircraft
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04TPC
    • H04W52/18TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/28TPC being performed according to specific parameters using user profile, e.g. mobile speed, priority or network state, e.g. standby, idle or non transmission
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04TPC
    • H04W52/18TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/28TPC being performed according to specific parameters using user profile, e.g. mobile speed, priority or network state, e.g. standby, idle or non transmission
    • H04W52/283Power depending on the position of the mobile
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/02Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06Airborne or Satellite Networks
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073Shielding materials
    • H05K9/0081Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • H05K9/0088Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising a plurality of shielding layers; combining different shielding material structure
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073Shielding materials
    • H05K9/0081Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • H05K9/0092Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising electro-conductive pigments, e.g. paint, ink, tampon printing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于产生用于在地球的整个表面上提供互联网型数据信号和/或电视型数据信号的网络的方法,所述方法通过数字无线链路将至少一个飞行器(300)一方面与地球站(200)连接并且另一方面与固定的或由至少一个用户(400)承载的至少一个发送和接收构件连接,所述飞行器部署在小于或等于所述地球的表面上方10千米的高度并且配备有一个或多个通过所述飞行器(300)的能量供电的有效负载,配备的方式为用作用于在所述地球的所述表面上提供至少一种类型的信号的发送和接收继电器。所述方法值得注意的是,所述有效负载发射的信号(辐射)的功率被调制以根据所述飞行器(300)的高度而变化并且因此可以从地上的0%变化到巡航飞行中的100%。本发明还涉及实现实施所述方法的有效负载和飞行器。应用:无线网络提供。

Description

用于产生用于在地球的整个表面上提供特别是互联网的网络 的方法、实现实施所述方法的有效负载和飞行器
技术领域
本发明涉及互联网型网络实施领域,并且具体地说,涉及实现在最佳条件下跨整个陆地表面提供此服务的定制。
背景技术
在法国,按照定义电视播放服务(例如,视频信号、音频信号和像图文电视一样的数据)的传输方法的DVB(数字视频广播)标准以数字方式广播电视播送信号。此标准是定制的并且指定用于每种广播方法。
存在若干个数字无线链路解决方案使用数字数据信号通过无线通信向整个陆地表面提供互联网。
例如,存在人造卫星星座和人造卫星星座程序向全球陆地表面提供互联网和对数字数据的空对地/地对空传输。
这些卫星经典地配备有:
-确保对卫星的电力供应、推进和高度维持的功能的平台。
-包含由以下元件构成的一个或若干个中继器的有效负载:
·源自一个或若干个地面站的一个或多个地对空数据接收天线,
·用于从地面接收的信号的一个或若干个放大模块和极化模块,
·用于向地面发射经过放大的信号的一个或若干个空对地发射天线。
然而,这些人造卫星有此后描述的若干个缺点。
它们在地球周围的空间中产生大量碎片(目前超过2万个碎片),并且在自1957年以来发射的5000个卫星中,在2016年只有1400个在运行,其余的那些卫星不运行并且使空间变得杂乱无章。
它们的功率也有限。事实上,目前,最大卫星的最大功率是22千瓦。
这些人造卫星致力于其单一功能。
它们的生产成本和发射成本非常高。
一旦它们被发射到太空并在其轨道上旋转,就不可能对其进行维修或更换有缺陷的零件。
它们在固定的高度旋转并且绕地球沿轨道运行。
考虑到发射装置和发射成本的技术的限制,有效负载的重量非常有限(目前,最大重量为8吨,其中有效负载小于5吨)。因此,例如,最大卫星的中继器的目前最大数量小于70个。
空对地数据传输流较弱。
为了避免到达地球的信号丢失并且考虑到这些卫星绕地球旋转超过100千米的事实,空对地发射天线的张角非常小(小于90度)。
考虑到这些卫星所处的环境非常恶劣,保护有效负载和卫星平台需要使用贵金属。
还有使用氦气填充的气球或在平流层(介于14千米与20千米之间)飞行的无人驾驶太阳能飞机的空对地互联网提供项目,但这些项目有卫星星座所具有的缺点中的许多缺点,例如:
-较低但不可忽略的成本,
-专用功能,
-有限的覆盖面积(在地球上小于100千米)和非常低的发射功率(小于1千瓦)。
文件US 6285878描述了商用飞行器编队(已经存在)用于取代低地球轨道(LEO)通信卫星的新用途。本文件描述了低成本、点对点、通过使用和改造商用飞行器上存在的具有低功率微波、轻型且低成本的小型设备创建的无线宽带通信基础设施。每个配备的飞行器具有到一个或多个邻近飞行器或地面站的无线宽带链路(在其范围内)并且构成跨整条路线提供无线宽带通信网关的机载中继器的连续链。贯穿商用飞行器的飞行轨迹,还向登上航班的客户以及向在外面的客户提供无线宽带通信服务。
此类***提供了针对卫星网络的替代性通信解决方案,但是还具有包含以下的缺点:
-***未基于飞行器高度调整通信功率,
-***既未处理起飞并上升到巡航高度期间的通信,也未处理降落阶段直至着陆期间的通信,
-***未解决与乘客或用户周围产生了波相关的技术问题。
发明内容
从这一点开始,搜索人员进行了以提供致力于创建互联网和/或电视的无线数据网络的卫星或另外的飞行器的部署的替代方案为目标的研究。
研究的最大成果是设计并创建了一种用于跨整个陆地表面提供互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号的网络创建过程,
其中所述表面接收
用于发射和接收互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号的至少一个地面站。
所述过程通过无线链路将至少一个飞行器一方面与所述用于发射和接收互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号的地面站连接并且另一方面与用于互联网型和/或电视型信号的至少一种发射和接收方法连接,所述信号是单独的或集体的,所述至少一种方法是固定的或由至少一个用户承载的,
所述飞行器将移动到小于或等于所述全球陆地表面上方10千米的高度,
并且配备有一个或若干个有效负载(如先前科学说明中所定义的),配备的方式为使用用于在所述全球陆地表面上提供至少一种类型的信号的发射和接收继电器。
根据本发明,所述过程的显著之处在于所述有效负载发射的信号(辐射)的功率被调制以根据所述飞行器的所述高度而变化并且可以从地面上的0%变化到巡航期间的100%。
所述飞行器可以是巡航高度不超过10千米的飞机、无人机、气球等。
此特征特别有益的地方在于:
-所述过程基于飞行器高度改变通信功率,
-所述过程处理了起飞并上升到巡航高度期间以及降落阶段直至着陆期间的通信,
-所述过程解决了与乘客或用户周围产生波相关的技术问题。
本发明实现了得到由飞行器星座构成的网络,每个星座代表与发射和接收地面站通信的发射和接收模块。
所述过程解决了当前网络中未指定的若干个新技术难点。
事实上,考虑到飞行器的飞行高度不是固定的并且对于同一个飞行器,此高度在0千米(地面上)与10千米(巡航时)之间变化,通过基于高度提供对功率发射的调制,这种过程对于地面上的信号发射和接收是不利的。
不断地测量飞行器的高度,并且因此将所述高度作为已经可用于实施基于此高度导致功率变化的过程的数据。
考虑到飞行器的飞行高度非常低(低于10千米)并且考虑到有效负载天线具有大的发射功率,此调制有助于保护动物和人免受从地面接收的辐射和源自飞行器上的有效负载的辐射。
基于优选的但非限制性应用,本发明由使客运飞行器承载有效负载的功能等效物直至现在通过卫星承载组成。这些飞行器具有舱并且因此具有运输这种另外的有效负载所需的功率,所述飞行器运输超过500千克的乘客和/或货物,所述飞行器运输至少一个人。一个或多个有效负载通过飞行器的能量供电。也就是说,例如当一个或多个有效负载使用电力时,所述一个或多个有效负载由飞行器的电力供电,或者所述一个或多个有效负载的发动机或致动器使用与飞行器相同的燃料。
操作乘客飞行器以提供通信网络具有多个优势。
目前有几万民用客运飞行器每天进行几十万次飞行,几乎覆盖了高度位于0千米与10千米之间的空间的整个全球陆地表面。
通过为所有这些飞行器配备如上文指定的类型的有效负载,使得为人造卫星配备技术调整(改造),本发明的目的是建造飞行器星座,所述飞行器星座将以相对于人造卫星最低的成本(成本降低百倍到千倍)提供跨整个全球陆地表面的客运和空对地/地对空互联网连接提供。这种网络可以取代已经存在的网络或另外加到已经存在的网络上。
本发明因此实现了通过使用当前的客运飞行器和未来的客运飞行器并且通过基于技术调整(改造)为这些飞行器配备人造卫星中使用的类型的有效负载来提供跨整个全球陆地表面的互联网连接。
当然,目前有客运飞行器被配备成通过从地面站或卫星接收信号来向乘客(多达500名乘客)提供互联网。然而,这些类型的飞行器未被配备成像本发明提出的在地面上提供互联网。
飞行器还配备有其导航不可缺少的方法(防撞、警报、维护)。这些方法是用于接收地对空信号的方法、用于发射空对地信号的方法和用于空对空信号的方法。这些导航方法未被调整并且不旨在向全球陆地表面提供互联网(空对地)。然而,这些方法将实现通过构成网络的发射和接收地面站来跟踪飞行器。
本发明实现了通过在操作当前民用飞行器和未来民用飞行器时提供新的盈利来源来规划新的经济方法。
通过操作用于客运和/或货运的飞行器,本发明避免了交通拥堵以及由于卫星碎片和卫星在其使用寿命结束时造成的天空和空间污染。
基于百倍到千倍,本发明实现了减少生产成本、卫星的有效负载的操作以及用于数字数据的空对地传输***和地对空传输***。例如,不再必需使用贵金属来保护用于数字数据的空对地传输装置中的有效负载。
本发明因此以最低的成本向整个全球人口推广互联网接入。
有效负载的功能等效物将直接使用来自飞行器或其燃料的电力。不再必需为此(像为卫星)提供平台。飞行器有效负载因此可以提供500千瓦以上。
另外,飞行器操作提供了一旦飞行器着陆就维修有效负载并更换有缺陷的零件的可能性。飞行器可以运输配备若干个发射和接收天线、可以达到50吨到100吨的有效负载。此外,中继器的数量的限制少得多并且在每个飞行器中可以多达几千个。
因此,空对地/地对空数字数据传输流增加。增加也是由于与卫星轨道相比(超过100千米),运输有效负载的飞行器飞行不超过10千米。天线的张角可以增加到高达180度。
另外,传输具有功能性并且甚至在起飞后的爬升阶段和在着陆前的下降阶段是定制的,如与先前科学提供的相反的。
本发明还涉及一种实现实施这种过程的装置,即有效负载。
根据本发明的另一个特别有利的特征,所述有效负载包含到所述全球陆地表面的一个或若干个数字数据信号发射天线。
本发明的另一个尤其有益的特征是所述天线具有达到180度的巨大张角,从而使所述天线覆盖非常大的到地表的传输,所述地表可以达到70万平方千米。
本发明的一个更有益的特征是通过为所述天线配备的张角变化方法,所述张角可以基于高度而变化。
本发明的提供了显著益处的另一个另外的特征是用于所述张角的所述变化方法,其连接到设置在所述飞行器和/或有效负载中的高度测量传感器。
本发明的另一个重要的有利特征是当所述高度降低时,所述张角在向上的方向上发生变化,以实现无论所述飞行器的高度如何,所述天线具有相同的辐射地表。
根据本发明的另一个尤其有益的特征,最大张角为180度。
根据本发明的另一个尤其有益的特征,所述张角的最大值介于90度与180度之间。
本发明的另一个重要的有利特征是所述天线由电力单元组成,所述电力单元用于对所述天线进行从最大供应电力(最大高度时的电力)的0%(在地面上)到100%(最大高度)的总体电力供应,所述总体电力供应的方式为使得无论所述飞行器的所述高度如何,所述天线覆盖的所述地表的每个点接收相同的辐射功率并且一旦所述飞行器着陆就关闭来自所述天线的辐射。
根据本发明的另一个特别有益的特征,所述天线由若干个同心圆蜂窝组成,每一个同心圆蜂窝配备有单独的电力单元,所述电力单元实现了基于每个蜂窝相对于中央蜂窝的位置定制每个蜂窝的电力供应,使得每个蜂窝的单独电力供应的值从所述中央蜂窝到***蜂窝增加,以得到与在地面上接收的相同的辐射功率,无论数字信号接收点在被覆盖的陆地表面上的位置如何。
因此,本发明实现了提供高效通信网络,尽管构成所述网络的各个飞行器有高度变化。
本发明的另一个特征是到所述有效负载的最大电力供应达到500千瓦。
本发明的又一个特征是到所述有效负载的最大电力供应介于2千瓦与500千瓦之间。
本发明的又一个特征是到所述有效负载的最大电力供应介于23千瓦与500千瓦之间。
本发明的又一个特征是到所述有效负载的最大电力供应介于30千瓦与500千瓦之间。
本发明还涉及一种实现实施所述过程的客运飞行器和/或货运飞行器。
所述飞行器的显著之处在于其运输超过500千克的乘客和/或货物并且配备有由用于发射和接收信号的飞行器的功率供电的至少一个有效负载,以及除了飞行器的导航需要的并且根据以下技术中的至少一种技术实施的天线之外的若干个另外的天线:
-喷涂或印刷到所述飞行器的机身和/或机翼和/或竖直尾翼上的天线,
-覆盖所述飞行器的所述机身和/或机翼和/或竖直尾翼中的全部或一部分的“贴片”型平面天线。
为了保护乘客和团队成员免受有效负载发射的强辐射,由于特别有益的特征,将吸收所述信号发射的电磁辐射的至少一个涂料涂层涂敷到所述飞行器的外表面。市场上存在具有这些吸收特征的涂料,但是使用它们来保护运输发射源的飞行器上的乘客是新颖的。
根据特别有利的特征,此层吸收涂料是先涂敷的涂料之一。
此层吸收涂料确保了其保护功能,同时授权在外层使用天线。此层吸收涂料保护飞行器内部免受从其它飞行器发出的辐射。
根据本发明的也辅助保护的另一个特别有益的特征,将吸收电磁辐射的隔音材料和隔热材料涂敷到所述飞行器的内表面。市场上存在具有这些吸收特征的涂料,但是使用它们来保护运输发射源的飞行器上的乘客是新颖的。
根据本发明的另一个特别有利的特征,所述飞行器的内壳面板由吸收电磁辐射的材料制成。
根据本发明的另一个特别有利的特征,窗户由吸收电磁辐射的材料制成。
根据本发明的另一个特别有利的特征,所述飞行器运输2名到1000名乘客。
根据本发明的另一个特别有利的特征,所述飞行器运输50名到1000名乘客。
吸收电磁辐射还防止了对飞行器设备的干扰。因此,当飞行器是飞机时,本发明的在此功能中使用的另一个特别有益的特征是所述飞行器运输的有效负载的发射频率是不同的,即,所述发射功率与导航设备的那些发射频率不相同。
本发明的另一个特别有利的特征是在所述过程通过无线数字链路互连若干个飞行器的情况下,所述过程在于通过利用数字无线链路将所述若干个飞行器连接来使所述信号发射和接收地面站与其与之通信的多个飞行器中最高的飞行器通信。此特征通过提供给出最宽覆盖范围的飞行器来使通信合理化。此类特征还通过选择实施网络的飞行器来参与辐射防护。
根据本发明的另一个特别有利的特征,所述过程是显著的,因为所述信号发射和接收地面站通过所述无线数字链路仅连接到最强的信号。
为此,一个或多个地面站的天线配备有实现测量所接收信号的功率的构件。基于本发明,天线连接到具有最高功率值的信号。
基于本发明的另一个特别有益的特征,所述过程是显著的,因为当存在若干个强信号时,所述用于发射和接收数字信号的地面站通过无线链路连接到这些多个信号,但是使用测量方法作为用于从这些信号中分离的方法,这实现了识别:
不同的极化,
不同的频率,
方位目标以跟踪来源。
根据本发明的另一个尤其有利的特征,用于地面接收的设备由双天线组成:
-一个在操作时并且连接到最强的信号,
-一个等待连接,但是不断地寻找强信号。
实现了在最佳条件下从可用信号中进行选择的特征实现了解决与飞行器随机运动相关的技术问题。
根据本发明的另一个尤其有益的特征,数据信号仅仅是互联网型的。
根据本发明的另一个尤其有益的特征,数据信号仅仅是电视型的。
根据本发明的另一个尤其有益的特征,数据信号包含电信型信号。
根据本发明的另一个特别有利的特征,通过电线或通过数字无线将互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号发射和/接收地面站连接到一个或若干个互联网接入供应商或电视信号接入供应商。
事实上,由于飞行器在空中的运动(轨迹)被简单地协调以避免碰撞,因此在实施本发明的过程期间存在干扰的问题:
-在地面上部分或全部回收在地面上接收到的和由各个飞行器的有效负载发射的各个辐射,
-飞行器之间的辐射干扰。
基于非限制性完成方法,构成可能实施本发明过程的装置的其他元素如下:
-一个或若干个互联网接入供应商,
-用于利用飞行器从一个或多个互联网接入供应商发射和接收信号的一个或若干个地面站,所述一个或若干个地面站一方面连接到一个或若干个互联网接入供应商并且另一方面连接到用于信号的地对空发射和空对地接收的一个或若干个天线,其中地面基地配备有一个或若干个飞行器跟踪装置,并且其中发射或接收天线可以有两组:一组天线连接到飞行的飞行器并且另一组天线监听和搜索新的飞行器以进行连接,
-一个或若干个飞行器,所述一个或若干个飞行器一方面连接到一个或若干个地面站;另一方面连接到配备发射构件和接收构件的在地面上的用户,其中可以将飞行器连接在所述构件之间以扩大覆盖面积或覆盖整个陆地表面,
-一个或若干个卫星(根据本发明的另一个特征),所述一个或若干个卫星一方面连接到用于将一个或多个接入供应商与一个或多个卫星互连的一个或若干个地面站,另一方面连接到一个或若干个飞行器,所述一个或若干个飞行器中的飞行器进而连接到配备有发射构件和接收构件的在地面上的用户。
-在地面上的若干个用户,所述若干个用户配备有用于向飞行器地对空发射信号并空对地接收源自飞行器的信号的构件。
根据另一个发明过程特征,一个或若干个地面站通过无线数字链路连接到一个或若干个卫星,所述一个或若干个卫星中的卫星然后通过无线数字链路连接到一个或若干个飞行器,所述一个或若干个飞行器中的飞行器然后通过无线数字链路连接到配备有发射构件和接收构件的在地面上的用户。
根据另一个发明过程特征,用于向飞行器地对空发射信号并空对地接收源自为地面上的用户配备的飞行器的信号的方法包含用于地对空发射并空对地接收信号的若干个天线并且配备有一个或若干个飞行器跟踪装置,并且其中发射天线或接收天线可以有两组:一组天线连接到飞行中的飞行器并且另一组天线监听和搜索新的飞行器以进行连接。
根据本发明的另一个特征,可以将地面上的用户连接到地面站和/或地面站之间,而非直接连接到飞行器。
上文已经以最简单的格式描述了本发明的基本概念,在阅读以下描述并检查附图时,其它细节和特征应当更加清楚,所述细节和特征给出了在符合本发明的过程的基础上获得的若干种网络创建方法的非限制性实例。
附图说明
图1示出了与本发明一致的互联网通信网络的第一创建方法;
图2示出了与本发明一致的互联网网络的第二创建方法;
图3示出了与本发明一致的互联网网络的第三创建方法;
图4示出了与本发明一致的互联网网络的第四创建方法;
图5示出了与本发明一致的互联网网络的第五创建方法;
图6示出了位于一定高度的天线在地面上的辐射场;
图7a是利用天线的命令模块创建具有与本发明一致的有效负载的天线的方法的前视图的示意图;
图7b是图7a中的天线的截面图的示意图。
具体实施方式
如图1中的附图所示,R1网络包含一个或若干个100互联网接入供应商。此互联网接入供应商或这些互联网接入供应商在发射和接收互联网信号的一个或若干个200地面站处互连。
这些200地面站与用于运输乘客的300飞行器星座(仅展示了一个)通信,为此,飞行器配备有互联网信号发射和接收有效负载。这些飞行器可以运输2名到600名以上的乘客。
所述站配备有若干个互联网信号发射和接收(地对空/空对地)天线。所述天线配备有飞行器跟踪装置。这些多个天线分成两组:
-一组天线连接到飞行中的飞行器,并且
-一组天线监听并搜索新的飞行器以进行连接。
与本发明一致地,在站和飞行器的高度的基础上,调制站的发射功率和飞行器的有效负载。通过300飞行器运输的所述有效负载包含用于放大和极化接收的信号的方法。
除了200站之外,自身配备有发射构件和接收构件的在地面上的400用户与所述300飞行器通信并且因此具有互联网服务。
如上文所述,300飞行器具有用以下实现保护其乘客和设备免受辐射的所有设备:
-将针对源自接收的信号的电磁辐射的至少一层吸收涂料涂敷到飞行器的外表面,
-将吸收电磁辐射的隔音材料和隔热材料涂敷到飞行器的内表面上,
-飞行器的内壳面板由吸收电磁辐射的材料制成,
-窗户由吸收电磁辐射的材料制成。
图2中的附图所示的网络R2的创建方法示出了300飞行器和300'飞行器相互连接以扩大覆盖面积并且因此完全覆盖陆地表面的可能性。
图3中的附图所示的网络R3的创建方法示出了400用户和400'用户可以预先连接到200站和200'站,所述站使用300飞行器与两者通信以借助于通过使用单个200站而可获得的100接入供应商来提供互联网。
图4中的附图所示的网络R4的创建方法示出了在连接到200'站之前,400'用户可以相互通信。
图5中的附图所示的网络R5的创建方法整合了存在的至少一个500卫星与至少一个200站和与至少一个300飞行器的连接;飞行器进而连接到在地面上的400用户。
如图6的附图所示,600天线具有大张开角度。通过600天线发射的信号的辐射场分为两个角扇区,所述两个角扇区示出了在地面上接收到的辐射的功率的变化。通过α角定义的以直线绘制的第一610角扇区涉及地面上接收到的辐射的功率最强的扇区。以不连续线绘制并且通过β角定义的比第一角扇区更大的第二620角扇区涉及大于且超过α角的***扇区的在地上接收到的辐射的功率不太强并且较难使用的部分。因此,已知在地面上接收到的辐射的功率在移动远离分布的角扇区的中心时逐渐降低。
还应当理解,当天线移动远离或靠近地面时,此辐射所涉及的表面逐渐增加或减少。
如图7a中的附图所示,为了缓和在地面上接收到的非均匀辐射功率的此缺点,天线600具有特定的结构并且与700命令模块相关联。
此700命令模块包含来自天线的720总电源的710电力单元或适配器,所述总电源可以从当飞行器在地面上时的0%上升到当飞行器达到其最大高度时的100%。为此,710电力单元连接到730高度测量数据接收器。
因此,无论飞行器的高度如何,600天线辐射到的在地面上的表面的每个点接收相同的辐射功率。另外,一旦飞行器在地面上,600天线的辐射停止。
另外,600天线由若干个630同心圆蜂窝组成,每一个同心圆蜂窝配备有单独的711电力单元,所述电力单元实现了基于每个蜂窝相对于640中央蜂窝的位置定制每个蜂窝的电力供应,使得每个蜂窝的单独电力供应的值从中央蜂窝到***蜂窝增加,以得到与在地面上接收到的相同的传输功率,无论数字信号接收点在辐射到的地表上的位置如何。
因此,通过使用所发明的天线,接收到的辐射功率几乎是相同的,无论其是在610中央分布区域还是在更***的620。
应当理解,获得的过程和网络、上文描述并示出的有效负载和飞行器与其说是限制,不如说是启示。当然,在不脱离本发明的范围的情况下,可以对以上实例进行各种布置、修改和改进。

Claims (29)

1.一种用于跨整个陆地表面提供互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号的网络创建过程,
其中所述表面接收
用于发射和接收互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号的至少一个地面站(200),
所述过程通过无线链路将至少一个飞行器(300)一方面与所述用于发射和接收互联网型数字数据信号和/或电视型数字数据信号的地面站(200)连接并且与至少一种互联网型和/或电视型数据信号发射和接收方法连接,所述数据信号是单独的或集体的,所述至少一种互联网型和/或电视型数据信号发射和接收方法是固定的或由至少一个用户(400)承载,
所述飞行器将移动到小于或等于全球陆地表面上方10千米的高度,并且
配备有一个或若干个有效负载,配备的方式为使用用于在所述全球陆地表面上提供至少一种类型的信号的发射和接收继电器,
其特征在于,所述有效负载发射的信号(辐射)的功率被调制以根据所述飞行器(300)的所述高度而变化并且可以从地面上的0%变化到巡航期间的100%。
2.根据权利要求1所述的过程,其中所述飞行器是飞机,其特征在于所述飞行器(300)运输的有效负载的发射频率与导航设备的发射频率不相同。
3.根据权利要求1所述的过程,其是通过数字无线链路将若干个飞行器互连的类型,其特征在于,所述过程涉及通过数字无线链路使用于发射信号和接收信号的地面站(200)与其与之通信的所述若干个飞行器中最高的飞行器(300)通信。
4.根据权利要求1所述的过程,其特征在于,所述用于发射和接收信号的地面站(200)未通过数字无线链路连接到最强的信号。
5.根据权利要求1所述的过程,其特征在于,当存在若干个强信号时,所述用于发射和接收数字信号的地面站通过无线链路连接到这些多个信号,但是使用测量方法作为用于从这些信号中分离的方法,这实现了识别:
不同的极化,
不同的频率,
方位目标以跟踪来源。
6.根据权利要求1所述的过程,其特征在于,在地面上从所述用于发射和接收信号的地面站(200)接收的设备,所述设备由双天线制成:
一个在操作时并且连接到最强的信号,
一个等待连接,但是不断地寻找强信号。
7.根据权利要求1所述的过程,其特征在于,通过电线或通过数字无线将所述用于发射和/接收互联网型数字数据和/或电视型数字数据的地面站(200)连接到一个或若干个互联网接入供应商(100)或电视信号供应商。
8.根据权利要求1所述的过程,其特征在于,一个或若干个地面站通过无线数字链路连接到一个或若干个卫星,所述一个或若干个卫星中的卫星然后通过无线数字链路连接到一个或若干个飞行器,所述一个或若干个飞行器中的飞行器然后通过无线数字链路连接到配备有发射构件和接收构件的在地面上的用户。
9.根据权利要求1所述的过程,其特征在于,用于向飞行器地对空发射信号和空对地接收源自为地面上的用户配备的飞行器的信号的方法包含用于地对空发射信号和空对地接收信号的若干个天线并且配备有一个或若干个飞行器跟踪装置,并且其中发射天线或接收天线可以有两组:一组天线连接到飞行中的飞行器并且另一组天线监听和搜索新的飞行器以进行连接。
10.一种实现实施根据权利要求1所述的过程的有效负载,其特征在于,其包含到所述全球陆地表面的一个或若干个数字数据信号发射天线。
11.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,所述天线具有达到180度的大张角,所述张角使所述天线能够通过地面上的辐射覆盖非常大的表面,所述表面可以达到70万平方千米。
12.根据权利要求10或11所述的有效负载,其特征在于,由于为所述天线配备张角变化方法,所述张角基于高度能够变化。
13.根据权利要求12所述的有效负载,其特征在于,将所述张角变化方法连接到设置在飞行器和/或有效负载中的高度测量传感器。
14.根据权利要求12所述的有效负载,其特征在于,当所述高度降低时,所述张角在向上的方向上发生变化,以实现无论所述飞行器的高度如何,所述天线在地面上具有相同的辐射表面。
15.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,最大张角为180度。
16.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,所述张角的最大值介于90度与180度之间。
17.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,所述天线(600)由电力单元组成,所述电力单元用于对所述天线进行从最大供应电力(最大高度时的电力)的0%(在地面上)到100%(最大高度)的总体电力供应,所述总体电力供应的方式为使得无论所述飞行器的所述高度如何,所述天线辐射到的地表的每个点接收相同的辐射功率并且一旦所述飞行器着陆就关闭来自所述天线的辐射。
18.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,所述天线(600)由若干个同心圆蜂窝(630)组成,每一个同心圆蜂窝配备有单独的电力单元(711),所述电力单元实现了基于每个蜂窝(630)相对于中央蜂窝(640)的位置定制每个蜂窝的电力供应,使得每个蜂窝(630)的单独电力供应的值从所述中央蜂窝(640)到***蜂窝增加,以得到与在地面上接收的相同的辐射功率,无论数字信号接收点在被覆盖的地表上的位置如何。
19.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,其最大电力供应为500千瓦。
20.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,所述电力供应的最大值介于2千瓦与500千瓦之间。
21.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,其最大电力供应介于23千瓦与500千瓦之间。
22.根据权利要求10所述的有效负载,其特征在于,有效负载电力供应的最大值介于30千瓦与500千瓦之间。
23.一种实现实施根据权利要求1所述的网络创建过程的客运飞行器和/或货运飞行器(300),
其特征在于,
所述飞行器(300)运输超过500千克的乘客和/或货物,
并且配备有
通过用于发送信号和接收信号的飞行器的能量供电的至少一个有效负载,以及
除了飞行器(300)的导航需要的并且根据以下技术中的至少一种技术实施的那些天线之外的若干个另外的天线:
喷涂或印刷到所述飞行器的机身和/或机翼和/或竖直尾翼上的天线,
覆盖所述飞行器(300)的所述机身和/或机翼和/或竖直尾翼中的全部或一部分的“贴片”型平面天线。
24.根据权利要求23所述的飞行器,其特征在于,将源自信号的电磁辐射的至少一层吸收涂料涂敷到所述飞行器(300)的外表面。
25.根据权利要求23或24所述的飞行器,其特征在于,将吸收电磁辐射的隔音材料和隔热材料涂敷到所述飞行器(300)的内表面。
26.根据权利要求23到25所述的飞行器,其特征在于,所述飞行器的内壳面板由吸收电磁辐射的材料制成。
27.根据权利要求23到26所述的飞行器,其特征在于,所述飞行器的窗户由吸收电磁辐射的材料制成。
28.根据权利要求23到27所述的飞行器,其特征在于,所述飞行器(300)运输2到1000名乘客。
29.根据权利要求23到28所述的飞行器,其特征在于,所述飞行器(300)运输50到1000名乘客。
CN201880055120.8A 2017-07-27 2018-07-26 在地球的表面上提供网络的***及相关有效负载和飞行器 Active CN111066261B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762537559P 2017-07-27 2017-07-27
US62/537,559 2017-07-27
FR1757121 2017-07-27
FR1757121A FR3069523A1 (fr) 2017-07-27 2017-07-27 Procede de realisation d'un reseau pour la fourniture notamment d'internet sur toute la surface du globe terrestre, avion permettant de le mettre en oeuvre
PCT/FR2018/051930 WO2019020956A1 (fr) 2017-07-27 2018-07-26 Procédé de réalisation d'un réseau pour la fourniture notamment d'internet sur toute la surface du globe terrestre, charge utile et avion permettant de le mettre en oeuvre

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111066261A true CN111066261A (zh) 2020-04-24
CN111066261B CN111066261B (zh) 2022-03-08

Family

ID=65040459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880055120.8A Active CN111066261B (zh) 2017-07-27 2018-07-26 在地球的表面上提供网络的***及相关有效负载和飞行器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11139885B2 (zh)
EP (1) EP3659273A1 (zh)
JP (1) JP7245245B2 (zh)
CN (1) CN111066261B (zh)
BR (1) BR112020001677A2 (zh)
FR (2) FR3069523A1 (zh)
WO (1) WO2019020956A1 (zh)

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04355522A (ja) * 1991-05-31 1992-12-09 Uchu Tsushin Kiso Gijutsu Kenkyusho:Kk 衛星通信方法
CN1298560A (zh) * 1998-03-03 2001-06-06 通用电气公司 用于引导自适应天线阵列的***和方法
US6285878B1 (en) * 1998-06-12 2001-09-04 Joseph Lai Broadband wireless communication systems provided by commercial airlines
US20050108374A1 (en) * 2003-11-14 2005-05-19 Pierzga Wayne F. Airborne radio relay system
US20060060690A1 (en) * 2001-02-15 2006-03-23 Integral Technologies, Inc. Low cost aircraft structures and avionics manufactured from conductive loaded resin-based materials
US20060063529A1 (en) * 1993-07-30 2006-03-23 Seligsohn Sherwin I Sub-orbital, high altitude communications system
US20100248617A1 (en) * 2006-11-03 2010-09-30 Alan Law Mobile telecommunications
US20100311460A1 (en) * 2006-10-25 2010-12-09 Juergen Hofmann Method and arrangement for power control
CN102405675A (zh) * 2009-04-23 2012-04-04 高通股份有限公司 使用注册请求进行毫微微节点功率调整
CN103096450A (zh) * 2011-11-04 2013-05-08 上海瀚讯无线技术有限公司 一种高速移动场景下的功率控制方法
CN103684533A (zh) * 2012-09-17 2014-03-26 深圳市云通时代科技开发有限公司 蓝牙通信距离调整方法及蓝牙中继网关
US20140333491A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Google Inc. Dynamically Adjusting Width Of Beam Based On Altitude
CN104680101A (zh) * 2013-12-03 2015-06-03 天津中兴智联科技有限公司 控制标签识别距离的方法
CN105183959A (zh) * 2015-08-25 2015-12-23 航天东方红卫星有限公司 一种获取卫星在轨进行实传时的数传天线遮挡概率的方法
US20160046387A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Sunlight Photonics Inc. Methods and apparatus for a distributed airborne wireless communications fleet
CN106125094A (zh) * 2009-12-18 2016-11-16 威罗门飞行公司 高空长航时无人驾驶飞机及其操作方法
CN106304300A (zh) * 2015-05-20 2017-01-04 中兴通讯股份有限公司 一种移动覆盖干扰控制装置及方法
CN106341151A (zh) * 2016-11-11 2017-01-18 广东欧珀移动通信有限公司 调整发射功率的方法及装置
CN106767683A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 天津凡旋科技有限公司 一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法
CN106792716A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 北京邮电大学 一种应灾无人机基站的控制方法和装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4153055B2 (ja) * 1997-01-10 2008-09-17 株式会社ジャムコ 電磁波吸収炭素繊維
JP3945139B2 (ja) 2000-10-04 2007-07-18 三菱電機株式会社 コンフォーマルアレーアンテナ
US9397745B2 (en) 2010-05-18 2016-07-19 Qualcomm Incorporated Hybrid satellite and mesh network system for aircraft and ship internet service
JP2016132340A (ja) 2015-01-19 2016-07-25 三菱航空機株式会社 航空機および輸送機械
FR3039328B1 (fr) 2015-07-22 2017-08-25 Thales Sa Dispositif radioelectrique d'emission-reception d'ondes radioelectriques et systeme de radio altimetrie associe
US10443496B2 (en) * 2016-07-18 2019-10-15 The Boeing Company Acoustic paneling

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04355522A (ja) * 1991-05-31 1992-12-09 Uchu Tsushin Kiso Gijutsu Kenkyusho:Kk 衛星通信方法
US20060063529A1 (en) * 1993-07-30 2006-03-23 Seligsohn Sherwin I Sub-orbital, high altitude communications system
CN1298560A (zh) * 1998-03-03 2001-06-06 通用电气公司 用于引导自适应天线阵列的***和方法
US6285878B1 (en) * 1998-06-12 2001-09-04 Joseph Lai Broadband wireless communication systems provided by commercial airlines
US20060060690A1 (en) * 2001-02-15 2006-03-23 Integral Technologies, Inc. Low cost aircraft structures and avionics manufactured from conductive loaded resin-based materials
US20050108374A1 (en) * 2003-11-14 2005-05-19 Pierzga Wayne F. Airborne radio relay system
US20100311460A1 (en) * 2006-10-25 2010-12-09 Juergen Hofmann Method and arrangement for power control
US20100248617A1 (en) * 2006-11-03 2010-09-30 Alan Law Mobile telecommunications
CN102405675A (zh) * 2009-04-23 2012-04-04 高通股份有限公司 使用注册请求进行毫微微节点功率调整
CN106125094A (zh) * 2009-12-18 2016-11-16 威罗门飞行公司 高空长航时无人驾驶飞机及其操作方法
CN103096450A (zh) * 2011-11-04 2013-05-08 上海瀚讯无线技术有限公司 一种高速移动场景下的功率控制方法
CN103684533A (zh) * 2012-09-17 2014-03-26 深圳市云通时代科技开发有限公司 蓝牙通信距离调整方法及蓝牙中继网关
US20140333491A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Google Inc. Dynamically Adjusting Width Of Beam Based On Altitude
CN104680101A (zh) * 2013-12-03 2015-06-03 天津中兴智联科技有限公司 控制标签识别距离的方法
US20160046387A1 (en) * 2014-08-18 2016-02-18 Sunlight Photonics Inc. Methods and apparatus for a distributed airborne wireless communications fleet
CN106304300A (zh) * 2015-05-20 2017-01-04 中兴通讯股份有限公司 一种移动覆盖干扰控制装置及方法
CN105183959A (zh) * 2015-08-25 2015-12-23 航天东方红卫星有限公司 一种获取卫星在轨进行实传时的数传天线遮挡概率的方法
CN106341151A (zh) * 2016-11-11 2017-01-18 广东欧珀移动通信有限公司 调整发射功率的方法及装置
CN106767683A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 天津凡旋科技有限公司 一种电子信息领域的无人机对地高度的测量装置及方法
CN106792716A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 北京邮电大学 一种应灾无人机基站的控制方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
晏建树: "一种航空自组织网络的通信半径设计与容量分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库-信息科技辑》 *
李哲: "地空无线宽带通信***及其应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库-信息科技辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7245245B2 (ja) 2023-03-23
BR112020001677A2 (pt) 2020-07-21
FR3069525A1 (fr) 2019-02-01
US20200235804A1 (en) 2020-07-23
EP3659273A1 (fr) 2020-06-03
CN111066261B (zh) 2022-03-08
WO2019020956A1 (fr) 2019-01-31
JP2020528720A (ja) 2020-09-24
FR3069523A1 (fr) 2019-02-01
US11139885B2 (en) 2021-10-05
FR3069525B1 (fr) 2021-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9985718B2 (en) Methods for providing distributed airborne wireless communications
CN107017937B (zh) 卫星通信***和用于提供卫星通信的方法
US9083425B1 (en) Distributed airborne wireless networks
US9302782B2 (en) Methods and apparatus for a distributed airborne wireless communications fleet
US8983455B1 (en) Apparatus for distributed airborne wireless communications
US11968022B2 (en) Distributed airborne wireless communication services
US20160050011A1 (en) Distributed airborne communication systems
CA3066691A1 (en) High throughput fractionated satellites for direct connectivity with end user devices and terminals using flight formations of small or very small satellites
CN107431519B (zh) 一种用于改进数据传送的过程和装置
US9991944B2 (en) High altitude platform with multibeam coverage for aero-based terminals
EP3709439A1 (en) Wideband antenna system components in rotary aircraft rotors
CN107689828A (zh) 以无人机复原飞行器内通信传输功能的方法
US20170033458A1 (en) Multi-Beam Antenna System
WO2017019180A1 (en) Active interference avoidance in unlicensed bands
Euler et al. High-altitude platform stations as international mobile telecommunications base stations: A primer on HIBS
WO1995012237A1 (en) Long-duration, remotely powered aircraft system
CN111066261B (zh) 在地球的表面上提供网络的***及相关有效负载和飞行器
Gavan Stratospheric quasi-stationary platforms:(SQ-SP) complementary to radio satellite systems
Werner et al. System design for aeronautical broadband satellite communications
WO2001078256A1 (en) Sub-orbital relays
WO2024003547A1 (en) An antenna assembly and an antenna array comprising the same
Gavan et al. The potential of high altitude platforms (HAPS) for low interference and broadband radio services
Swaminathan Microwave-Powered Unmanned Drone: A poorman's Satellite
Bachtell et al. Satellite voice broadcast. Volume 2: System study

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40028820

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant