用于移動平臺的多天線系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于移動平臺的多天線系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求于2013年2月11日申請的美國臨時申請?zhí)?1/763，350和于2013年11月8日申請的美國臨時申請?zhí)?1/901，848的優(yōu)先權(quán)，他們通過引用被并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請一般涉及使用適合用在不同區(qū)域的不同天線提供與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多區(qū)域通信的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及安裝在移動平臺上具有適合用在第一區(qū)域的第一天線和適合用在第二區(qū)域的第二天線的通信器，所述天線被控制以在移動平臺從第一區(qū)域移動到第二區(qū)域時優(yōu)化訪問衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0004]自飛機(jī)動力飛行開始，飛機(jī)上的人能夠與地面上的人員通信一直是至關(guān)重要的。隨著技術(shù)進(jìn)步，這種通信包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及模擬聲音信號。另外的改進(jìn)帶來這樣一種技術(shù)，該技術(shù)允許航空器與衛(wèi)星通信以便與地面站中繼信息，使得航空器能夠繼續(xù)在陸地和海洋上在全世界的任何地方通信。最近，航空器上的乘客已經(jīng)可以訪問這些衛(wèi)星系統(tǒng)，特別是使用衛(wèi)星系統(tǒng)來訪問互聯(lián)網(wǎng)。航空器可以借助適合與衛(wèi)星系統(tǒng)通信的天線或天線陣列訪問衛(wèi)星系統(tǒng)。然而，地球上不同位置可能要求有不同類型的天線來優(yōu)化通信，這樣，如果安裝收發(fā)器的移動平臺在全球移動的話，只具有單一類型天線的衛(wèi)星收發(fā)器不可能提供充分的服務(wù)。具體地，飛行橫貫大陸的航線的航空器在從兩極瑋度向赤道運(yùn)動時可能與衛(wèi)星系統(tǒng)通信的能力降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，創(chuàng)建包括多種不同類型天線的系統(tǒng)是有利的，其中，不同的天線適合用在不同的地理區(qū)域以及不同的大氣條件。系統(tǒng)可以包括控制器或處理器以確定使用哪個天線與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信。
[0006]在一個實(shí)施例中，用于與衛(wèi)星集群通信的安裝于移動平臺的移動通信器包括:第一天線，所述第一天線優(yōu)化為在第一地理區(qū)域中使用頻帶操作；第二天線，所述第二天線適于在第二地理區(qū)域中使用或者所述第一頻帶或者第二頻帶操作；控制器或處理器，所述控制器或處理器被配置成基于一個或多個地理指示器或信號指示器，確定激活哪個天線；以及一個或多個外殼或天線罩，所述外殼或天線罩用于所述安裝于平臺的移動通信器。
[0007]在另一實(shí)施例中，使用移動平臺與衛(wèi)星集群通信的方法包括:使用第一天線在第一頻帶上與所述衛(wèi)星集群通信，其中，所述第一天線優(yōu)化為在第一地理位置操作；通過處理器基于地理指示器或信號指示器之一，確定終止通過所述第一天線通信，開始通過第二天線通信，其中，所述第二天線優(yōu)化為在第二地理位置操作；以及使用所述第二天線或者在所述第一頻帶上或者在第二頻帶上與所述衛(wèi)星集群通信。
[0008]在另一實(shí)施例中，與安裝到移動平臺的移動通信器通信的方法包括:使用所述移動通信器的第一天線建立與第一衛(wèi)星的通信；通過所述第一天線向所述第一衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)包；接收一個或多個地理指示器或信號指示器；基于所述一個或多個地理指示器或信號指示器，通過處理器確定終止通過所述第一天線通信，開始通過所述移動通信器的第二天線通信；終止通過所述第一天線通信；配置所述第二天線，以建立與所述第一衛(wèi)星或第二衛(wèi)星之一的通信；以及通過所述第二天線向所述第一衛(wèi)星或所述第二衛(wèi)星之一傳送數(shù)據(jù)包。
[0009]在另一實(shí)施例中，衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括:用于在頻帶上通信的第一衛(wèi)星；移動平臺，其中，所述移動平臺能夠從第一區(qū)域移動到第二區(qū)域；以及安裝到移動平臺的移動通信器，所述移動通信器包括用于在第一頻帶或第二頻帶上通信的第一天線陣列；用于在第一頻帶或第二頻帶上通信的第二天線陣列以及通信器的控制器，所述控制器被配置成確定使用第一天線陣列還是第二天線陣列，選擇性使能或禁止第一天線陣列，并選擇性使能和禁止第二天線陣列；以及用于所述移動通信器的外殼。
【附圖說明】
[0010]下面描述的圖描繪本文中公開的系統(tǒng)和方法的各個方面。應(yīng)當(dāng)理解，每幅圖描繪公開的系統(tǒng)和方法的特定方面的實(shí)施例，每幅圖旨在與其可能的實(shí)施例一致。而且，在任何可能的情況下，以下描述指下面的圖中包括的附圖標(biāo)記，其中，多幅圖中描述的特征用一致的附圖標(biāo)記標(biāo)示。
[0011]圖1圖解說明衛(wèi)星集群和移動平臺的框圖，該移動平臺具有安裝于移動平臺的移動通信器，示例性多區(qū)域衛(wèi)星通信方法可以根據(jù)描述的實(shí)施例操作于其上；
[0012]圖2圖解說明安裝于移動平臺的移動通信器的控制器的框圖；
[0013]圖3圖解說明根據(jù)描述的實(shí)施例操作的示例性多區(qū)域衛(wèi)星通信方法；
[0014]圖4圖解說明根據(jù)描述的實(shí)施例操作的示例性天線陣列選擇方法。
【具體實(shí)施方式】
[0015]盡管以下文本陳述了許多不同實(shí)施例的詳細(xì)描述，但應(yīng)理解本發(fā)明的法律范圍由此申請最后列出的權(quán)利要求的語言來限定。詳細(xì)描述解讀為只是示例性的，不描述每個可能的實(shí)施例，因?yàn)槿绻赡艿脑?，描述每個可能的實(shí)施例是不實(shí)際的?？梢允褂卯?dāng)前技術(shù)或此申請的申請日之后開發(fā)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的許多替代性實(shí)施例。
[0016]還要理解，除非在此申請中使用句式“如本文中使用的，詞語“―”在本文中定義為表示……”或相似的句式明確限定一個詞語，否則不旨在明確地或通過暗示超出其普通含義之外限定該詞語的含義，這些詞語不應(yīng)當(dāng)解讀為根據(jù)此申請的任何部分中的陳述對范圍進(jìn)行限制(除權(quán)利要求的語言之外)。在此申請的最后，在權(quán)利要求中引用的任何詞語在此申請中以與單數(shù)含義一致的方式引用，這只是出于簡潔目的，以便不使讀者混淆，也不想要使權(quán)利要求的這種詞語隱含地或者另外局限于單數(shù)含義。最后，除非通過引用詞語“意味著”和不引用任何結(jié)構(gòu)的功能限定權(quán)利要求的元素，否則，不想要使任何權(quán)利要求的元素的范圍基于使用35U.S.C.§ 112，第六段而被解釋。
[0017]圖1圖解說明使用多天線陣列提供衛(wèi)星集群和移動平臺之間的通信的系統(tǒng)100的實(shí)施例。系統(tǒng)100可以在第一區(qū)域102和第二區(qū)域104之一或其兩者中使用。第一區(qū)域102和第二區(qū)域104可以是具有不同環(huán)境的許多區(qū)域中的任何一個區(qū)域，用于向一個或多個衛(wèi)星發(fā)射信號和從其接收信號。如下文討論的，由于向一個或多個衛(wèi)星發(fā)射信號和從其接收信號的不同環(huán)境，系統(tǒng)100的天線之一可能比系統(tǒng)100的另一天線更加適合。第一區(qū)域102和第二區(qū)域104可以按地理定義。例如，第一區(qū)域102可能是相比赤道更靠近北極或南極的區(qū)域，第二區(qū)域104可能是相比任何一極更靠近赤道的區(qū)域。在另一示例中，第一區(qū)域102可以定義為與最接近衛(wèi)星的視線角比第二區(qū)域104中與最接近衛(wèi)星的視線角相對更高的這樣一個區(qū)域。第一區(qū)域102和第二區(qū)域104還可以由大氣條件定義。例如，第一區(qū)域102可以定義為環(huán)境空氣中的水分含量比第二區(qū)域104中環(huán)境空氣的水分含量相對更高的區(qū)域。在另一示例中，第一區(qū)域102可以定義為對系統(tǒng)100使用的頻帶比在第二區(qū)域102中有更多干擾的區(qū)域。第一區(qū)域102和第二區(qū)域104可以由邊界103分開。邊界103可以是固定的地理邊界(例如北回歸線、南回歸線等)，或者可以是第一區(qū)域102和第二區(qū)域104之間的移動邊界。
[0018]系統(tǒng)100可以包括衛(wèi)星集群，衛(wèi)星集群包括第一衛(wèi)星106和第二衛(wèi)星108。如果區(qū)域102和104是按地理定義的，則衛(wèi)星106和108可以在相應(yīng)的第一區(qū)域102和第二區(qū)域104上的地球靜止軌道中。然而，要理解衛(wèi)星106和108可以以任何大小的高度和速度環(huán)繞地球運(yùn)行，并且可能不在地球靜止軌道上。衛(wèi)星106和108可以是將信息在移動平臺110 (通過如下文討論的連接114和116)和網(wǎng)絡(luò)112 (分別通過連接118和120)之間中繼的通信衛(wèi)星。網(wǎng)絡(luò)112可以是專有網(wǎng)絡(luò)、公共互聯(lián)網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)或一些其它類型的網(wǎng)絡(luò)，諸如專用接入線、普通電話線路、衛(wèi)星鏈接、這些的組合等等。在網(wǎng)絡(luò)112包括互聯(lián)網(wǎng)時，數(shù)據(jù)通信可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)130進(jìn)行。移動平臺110可以是能夠從第一區(qū)域102行進(jìn)到第二區(qū)域104的任何車輛或移動裝置。盡管圖1繪出的移動平臺110是飛機(jī)，但要理解移動平臺110可以是輪船、小船、游艇、潛艇、汽車、卡車、摩托車、直升機(jī)、無人駕駛飛機(jī)或能夠在空氣、陸地或海洋移動的其它裝置。盡管在圖1中示出單個移動平臺110，但要理解衛(wèi)星集群可以用來與數(shù)十、上百、上千的移動平臺110通信。類似地，盡管圖1中繪出只有兩個衛(wèi)星106和108，但要認(rèn)識到衛(wèi)星集群可以包括覆蓋地球的全部或一部分的數(shù)十、上百或任何數(shù)目的衛(wèi)星。而且，網(wǎng)絡(luò)112可以由數(shù)十、上百或任何數(shù)目的子網(wǎng)絡(luò)組成，這些子網(wǎng)絡(luò)可以以已知方式彼此通信或者可以不相互通信。
[0019]系統(tǒng)100可以包括安裝于移動平臺的移動通信器130，移動通信器130包括第一天線陣列132、第二天線陣列134、安裝于移動平臺的移動通信器的控制器136和天線罩外殼138。第一天線陣列132可以優(yōu)化為在第一區(qū)域102中的條件下與衛(wèi)星通信。例如，如果第一區(qū)域102相比赤道更靠近北極或南極，則第一天線陣列132可能更適合靠近極地操作。例如，第一天線陣列132可以是AeroSat HR6400天線系統(tǒng)、KuStream2000天線系統(tǒng)或Auro LE天線，其說明書通過引用被全部并入本文。第一天線