一種用于高空氣球載荷回收定位的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置，其包括：保溫泡沫上蓋、保溫泡沫下蓋、軸承、滑動導(dǎo)軌、GPS信號接收天線、衛(wèi)星通信天線、信標(biāo)裝置及滑塊；其中，所述軸承布設(shè)在所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋之間；所述滑動導(dǎo)軌為圓環(huán)軌道，其通過所述軸承旋轉(zhuǎn)；所述信標(biāo)裝置通過所述滑塊安裝在所述滑動導(dǎo)軌的圓環(huán)內(nèi)部，所述滑塊在滑動導(dǎo)軌上可以自由滑動；所述GPS信號接收天線和衛(wèi)星通信天線安裝在信標(biāo)裝置之上，分別用于接收GPS定位信息和向外部發(fā)送定位信息。
【專利說明】一種用于高空氣球載荷回收定位的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空測控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于高空氣球飛行試驗結(jié)束，載荷落地后回收定位的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高空氣球，是指在平流層飛行的無動力浮空器，是開展高空科學(xué)觀測或?qū)嶒灱案呖諛O限探險的一種運(yùn)載工具。
[0003]圖1示出了高空氣球系統(tǒng)的組成示意圖。所述高空氣球由氣球、分離裝置、回收傘和吊籃組成。它的飛行高度雖然不如衛(wèi)星，但卻比飛機(jī)高得多，一般可達(dá)30-50km。由于高空氣球造價低廉、組織飛行方便、試驗周期短，因此越來越受到科學(xué)工作者的青睞，并被廣泛應(yīng)用于高能天體物理、宇宙線、紅外天文、大氣物理、大氣化學(xué)、地面遙感、空間生物和遺傳、微重力實驗等方面的研究，同時也大量應(yīng)用于外層空間宇宙設(shè)備的預(yù)研和試飛以及軍事方面等。
[0004]由于高空氣球飛行高度較高，一次試驗飛行距離較遠(yuǎn)，很可能超過視距測控鏈路的有效范圍，即使在測控鏈路范圍內(nèi)，如果距離太遠(yuǎn)，考慮地球曲率的影響，視距通信也會受到限制，所以在下降段僅僅依靠視距測控鏈路無法準(zhǔn)確獲知氣球載荷的位置，這就會為載荷設(shè)備的回收帶來麻煩。傳統(tǒng)的回收定位裝置僅僅依靠無線電定位，由于載荷已經(jīng)落地，受地形和近地面無線電信號多徑因素的影響，無線電傳輸距離非常有限，考慮到回收搜索過程較長，又不能一味增大發(fā)射機(jī)的功率來提高傳輸距離，(增大功率意味著更大的能源消耗，相應(yīng)又要增加電源的重量，這對航空產(chǎn)品來說是很不合理的)，而且載荷落地地點一般不會在平坦的地面，可能造成回收裝置的天線指向地面或者水平，進(jìn)一步影響接收機(jī)信號搜索。專利201110102738.5提出了使用多個天線，根據(jù)觸地點選通相應(yīng)位置的天線以達(dá)到較好的傳輸效果，雖然比傳統(tǒng)的方法有所改進(jìn)，但無線電依然受近地面多徑的影響，傳輸距離依然很有限。
[0005]衛(wèi)星通信簡單地說就是地球上(包括地面和低層大氣中)的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星通信的特點是:通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi)，從任何兩點之間都可進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害的影響(可靠性高)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置，以準(zhǔn)確定位高空氣球飛行試驗結(jié)束，載荷落地后的位置?；厥斩ㄎ谎b置采用衛(wèi)星通信終端，這樣只要保持全向天線的極化方向始終垂直向上，即可保證通信鏈路的暢通，為回收人員及時提供準(zhǔn)確的位置信息。
[0007]本發(fā)明公開的采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置，其包括:保溫泡沫上蓋(1)、保溫泡沫下蓋(2)、軸承(3)、滑動導(dǎo)軌(4)、GPS信號接收天線(5)、衛(wèi)星通信天線(6)、信標(biāo)裝置(7)及滑塊(8);其中，所述軸承布設(shè)在所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋之間；所述滑動導(dǎo)軌為圓環(huán)軌道，其通過所述軸承旋轉(zhuǎn)；所述信標(biāo)裝置通過所述滑塊安裝在所述滑動導(dǎo)軌的圓環(huán)內(nèi)部，所述滑塊在滑動導(dǎo)軌上可以自由滑動；所述衛(wèi)星天線安裝在信標(biāo)裝置之上，用于向外部發(fā)送定位信息。
[0008]所述信標(biāo)裝置內(nèi)裝有GPS接收模塊，通過GPS信號接收天線獲取高空氣球的高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)。
[0009]其中，所述信標(biāo)裝置內(nèi)還安裝有氣壓高度計，其用于檢測高空氣球的高度。
[0010]本發(fā)明還公開了一種利用上述回收裝置進(jìn)行高空氣球載荷定位回收的方法，其包括:
[0011]步驟1、由氣壓高度計檢測高空氣球的高度，若高度大于預(yù)定值，則轉(zhuǎn)步驟2，否則繼續(xù)檢測；
[0012]步驟2、由GPS天線獲取高空氣球的高度，若高度大于所述預(yù)定值，則狀步驟3，否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)檢測；
[0013]步驟3、由氣壓高度計檢測高空氣球的高度是否小于所述預(yù)定值，若是則進(jìn)入步驟4，否則繼續(xù)檢測；
[0014]步驟4、由GPS天線獲取高空氣球高度，若高度小于所述預(yù)定值，則通過衛(wèi)星通信天線發(fā)送GPS定位信息，否則轉(zhuǎn)步驟3繼續(xù)檢測。
[0015]本發(fā)明公開的上述方案采用短報文衛(wèi)星通信終端傳輸GPS接收模塊的定位信息。根據(jù)GPS高度信息，在高空氣球的平飛段結(jié)束之后，載荷吊籃下落至一定高度才打開衛(wèi)星通信設(shè)備工作，能夠有效節(jié)省電池重量。在裝置落地之后，其獨有的結(jié)構(gòu)能夠保持衛(wèi)星通信天線和GPS接收天線的極化方向始終垂直向上，確保衛(wèi)星通信和導(dǎo)航功能正常工作。裝置的外殼具有被動保溫和防水功能，即使落入水中也能漂浮在水面正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是聞空氣球系統(tǒng)的組成不意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中通過衛(wèi)星通信定位回收裝置的原理示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明中回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明中信標(biāo)裝置的組成原理圖；
[0020]圖5是本發(fā)明中高空氣球載荷回收定位的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]圖2示出了本發(fā)明中通過衛(wèi)星通信定位回收裝置原理圖。其中回收信標(biāo)裝置安裝在高空氣球載荷吊籃上部，在載荷落地之后，該裝置通過衛(wèi)星短報文通信設(shè)備將自身的GPS位置信息發(fā)送出來，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)之后，傳輸?shù)交厥贞犑褂玫氖殖中l(wèi)星接收終端。
[0023]圖3示出了本發(fā)明中回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，回收裝置包括:保溫泡沫上蓋1，保溫泡沫下蓋2，軸承3，滑動導(dǎo)軌4，GPS天線5，衛(wèi)星通信天線6，信標(biāo)裝置7，滑塊8。[0024]所述保溫泡沫上蓋1和保溫泡沫下蓋2均采用了聚苯乙烯的保溫外殼，能適應(yīng)高空的低溫低壓環(huán)境，平均密度低于水，即使落于水中也可漂浮起來。
[0025]所述回收裝置的結(jié)構(gòu)外部包括半球形的保溫泡沫上蓋1和保溫泡沫下蓋2，在保溫泡沫上蓋1和保溫泡沫下蓋2之間布設(shè)有軸承3 ;滑動導(dǎo)軌4為圓環(huán)軌道，滑動導(dǎo)軌4可以通過軸承3旋轉(zhuǎn)；GPS天線5與衛(wèi)星天線6安裝在信標(biāo)裝置7之上，信標(biāo)裝置7通過滑塊8安裝在滑動導(dǎo)軌4的圓環(huán)內(nèi)部，滑塊8可以在滑動導(dǎo)軌4之上自由滑動。因重力作用，信標(biāo)裝置7和GPS天線5及衛(wèi)星通信天線6始終在滑動導(dǎo)軌4最低處，從而保證了天線極化方向始終垂直向上，滑動導(dǎo)軌4為非金屬材料，從而使得天線始終處于無遮擋狀態(tài)，以確保信號暢通。
[0026]其中，所述GPS天線用于獲取高空氣球的GPS定位信息，所述衛(wèi)星通信天線用于向外部的通信衛(wèi)星發(fā)送高空氣球的GPS定位信息。
[0027]圖4示出了本發(fā)明中信標(biāo)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述信標(biāo)裝置包括處理器、氣壓高度計、GPS接收模塊、衛(wèi)星通信模塊和電源。所GPS接收模塊，通過GPS信號接收天線獲取高空氣球的高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)。所述氣壓高度計用于檢測高空氣球的高度。所述衛(wèi)星通信模塊，通過衛(wèi)星通信天線向外部發(fā)送所獲取的高空氣球的高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)。所述電源用于供電。所述處理器用于對氣壓高度計、GPS接收模塊和衛(wèi)星通信模塊的信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。
[0028]圖5示出了本發(fā)明中高空氣球載荷定位回收的方法。如圖5所示，該方法包括:
[0029]步驟1、由氣壓高度計檢測高空氣球的高度，并輸出給處理器，由處理器判斷高度是否大于12km，若是則轉(zhuǎn)步驟2，否則繼續(xù)檢測；
[0030]步驟2、由GPS接收模塊通過GPS天線獲取高空氣球的高度并輸出給出處理器判斷，如果GPS高度也大于12km，則轉(zhuǎn)步驟3，否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)檢測等待；
[0031]步驟3、進(jìn)入試驗階段，由氣壓高度計檢測高空氣球高度并輸出給處理器，如果處理器判斷高度小于12km，則進(jìn)入步驟4，否則繼續(xù)檢測等待。
[0032]步驟4、由GPS接收模塊通過GPS天線獲取高空氣球高度并輸出給處理器，如果處理器判斷高度也小于12km，則進(jìn)入回收階段，并打開衛(wèi)星通信模塊，通過全向衛(wèi)星天線發(fā)送GPS定位信息，如果高度大于12km，則轉(zhuǎn)步驟3繼續(xù)檢測等待。
[0033]由于衛(wèi)星通信設(shè)備在發(fā)射信號時功率較大，所以在高空氣球飛行試驗的過程中，要控制發(fā)射的時機(jī)，只有在試驗結(jié)束下降到12km以下才開始發(fā)射，發(fā)射的頻率可以設(shè)置較低，1?5分鐘發(fā)送一次即可。
[0034]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置，其包括:保溫泡沫上蓋(1)、保溫泡沫下蓋(2)、軸承(3)、滑動導(dǎo)軌(4)、GPS信號接收天線(5)、衛(wèi)星通信天線(6)、信標(biāo)裝置(7)及滑塊(8);其中，所述軸承布設(shè)在所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋之間；所述滑動導(dǎo)軌為圓環(huán)軌道，其通過所述軸承旋轉(zhuǎn)；所述信標(biāo)裝置通過所述滑塊安裝在所述滑動導(dǎo)軌的圓環(huán)內(nèi)部，所述滑塊在滑動導(dǎo)軌上可以自由滑動；所述GPS信號接收天線和衛(wèi)星天線安裝在信標(biāo)裝置之上，分別用于接收GPS定位信息和向外部發(fā)送定位信息。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋分別為半球形狀，且共同構(gòu)成球形的回收裝置外部結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信標(biāo)裝置包括GPS接收模塊，所述GPS接收模塊通過所述GPS信號接收天線獲取高空氣球的定位信息。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述信標(biāo)裝置包括氣壓高度計，其用于檢測高空氣球的高度。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述信標(biāo)裝置還包括衛(wèi)星通信模塊，其通過所述GPS信號接收天線和氣壓高度計檢測高空氣球的高度，并在所述高空氣球的高度經(jīng)歷了預(yù)期的漲落之后，打開所述衛(wèi)星通信模塊，所述衛(wèi)星通信模塊通過所述衛(wèi)星通信天線向外部發(fā)送定位信息。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述GPS信號接收天線和衛(wèi)星通信天線均位于所述信標(biāo)裝置上，且所述GPS天線和衛(wèi)星通信天線在滑塊的滑動下始終保持極化方向垂直向上。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋采用聚苯乙烯保溫材料，所述滑動導(dǎo)軌為非金屬材料。
8.一種利用權(quán)利要求4所述的回收定位裝置進(jìn)行高空氣球載荷定位回收的方法，其包括:步驟1、由氣壓高度計檢測高空氣球的高度，若高度大于預(yù)定值，則轉(zhuǎn)步驟2，否則繼續(xù)檢測；步驟2、由GPS天線獲取高空氣球的高度，若高度大于所述預(yù)定值，則狀步驟3，否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)檢測；步驟3、由氣壓高度計檢測高空氣球的高度是否小于所述預(yù)定值，若是則進(jìn)入步驟4，否則繼續(xù)檢測；步驟4、由GPS天線獲取高空氣球高度，若高度小于所述預(yù)定值，則通過衛(wèi)星通信天線發(fā)送GPS定位信息，否則轉(zhuǎn)步驟3繼續(xù)檢測。
【文檔編號】G01S19/42GK103630921SQ201310226187
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】黃宛寧, 張?zhí)┤A, 姜魯華, 王挺鶴, 周江華 申請人:中國科學(xué)院光電研究院