專利名稱：基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，尤其是一種基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，屬通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
與其他通信方式相比，微波通信具有傳輸可靠性高、建設(shè)周期短、抗自然環(huán)境異常變化能力強(qiáng)、不容易遭受人為破壞，跨越山河方便等獨(dú)到的特點(diǎn)，在通信領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著通信技術(shù)、微電子技術(shù)、天線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛躍發(fā)展，微波通信技術(shù)速率更高，設(shè)備體積更小，功耗更低，安裝更方便，使用的范圍更廣，方式更靈活、敏捷，正在從衛(wèi)星通信、長距離微波干線傳輸、無線廣播向蜂窩移動(dòng)通信和無線寬帶網(wǎng)方向發(fā)展，成為當(dāng)今通信領(lǐng)域和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。
我國是海洋大國，漁業(yè)資源豐富。隨著海上漁業(yè)作業(yè)，特別是遠(yuǎn)海漁業(yè)作業(yè)的增加，漁民海上遇險(xiǎn)事故呈逐年上升趨勢(shì)。但是，海上的通信條件非常落后，出海漁船得不到有效的信息服務(wù)，遇險(xiǎn)后也無法盡快將遇險(xiǎn)消息準(zhǔn)確地上報(bào)給海事搜救部門，給漁民的生命財(cái)產(chǎn)造成很大的損失。因此，急需建設(shè)海上通信系統(tǒng)。
由于衛(wèi)星通信設(shè)備造價(jià)太高，不適合中小型漁船使用。而在海上只能采用無線通信方式，因此，微波無線通信成為構(gòu)建海上通信網(wǎng)的首選方式。海南新博海通科技有限公司開發(fā)了海上無線通信網(wǎng)和南海漁業(yè)海上安全管理系統(tǒng)，采用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)作為鏈路支撐，為漁船提供定位導(dǎo)航、實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警、語音通信、遠(yuǎn)程教育、信息服務(wù)、數(shù)據(jù)庫等綜合服務(wù)，為南海漁業(yè)海上安全保駕護(hù)航。在本系統(tǒng)中，從漁船離港時(shí)起船上的通信終端模塊會(huì)實(shí)時(shí)將船只的位置信息發(fā)送到系統(tǒng)管理中心，系統(tǒng)管理中心能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控并存儲(chǔ)所有船只的航跡信息；當(dāng)某船只遇險(xiǎn)失蹤后，系統(tǒng)管理中心可以通過軌跡回放確定出事船只的位置，并向出事點(diǎn)周圍的船只發(fā)出救援信息，前去支援。若漁船安全返港，管理系統(tǒng)則將該船的航行信息存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫中，以備查詢。
頻率高于300MHz的無線電波稱之為微波，具有直線傳輸?shù)奶匦?。通常在沒有障礙的兩點(diǎn)間(稱為可視距離)建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸叫視距傳輸。由于地球是球形，地球表面任何兩點(diǎn)間都有一定的凸起，凸起的地球表面會(huì)擋住視線。因此，可視距離與天線高度的關(guān)系如圖1所示，理論計(jì)算公式是d≈(r+h1)2-r2+(r+h2)2-r2]]>其中h1是發(fā)射天線高度；h2是接收天線高度；r＝6376公里，是地球半徑；d是可視距離。
在實(shí)際工程建設(shè)中，確定天線高度不僅要考慮地球表面的突起，還要考慮地形、地物(建筑物、樹林)以確保兩站間要滿足視距傳輸要求。在陸地上，一般把微波天線安裝在鐵塔上，以增加通信距離。鐵塔越高，可視距離越遠(yuǎn)，但造價(jià)也高。因此，鐵塔高度與可視距離要平衡考慮。在平原地區(qū)微波站距離一般在30～45公里，鐵塔高度在50～60米，才能滿足視距的要求。有時(shí)候?yàn)楣?jié)省投資往往把微波站設(shè)在山頭上或高層建筑上。在海面上，微波傳輸方式主要依靠直射波傳輸，海上基本沒有反射體，海面的反射對(duì)信號(hào)傳輸影響不大，傳輸距離主要是取決于收發(fā)天線的架設(shè)高度。根據(jù)我們的調(diào)查，普通中小型漁船的船載天線高度一般不超過10米，根據(jù)上面的公式，兩個(gè)漁船間的理論通信距離為22.584公里。很難滿足漁船海上作業(yè)的需要，特別是遠(yuǎn)海作業(yè)的需要。
在廣闊的海洋中，除了少數(shù)的島礁，很難建設(shè)大型的基站，也沒有可利用的山頭和高層建筑，因此，只能提高漁船自身天線的高度，以增加傳輸距離。但是，漁船的承載能力有限，在漁船上架設(shè)過高的天線既不經(jīng)濟(jì)，也不現(xiàn)實(shí)。因此天線高度問題是海上無線通信的一個(gè)關(guān)鍵問題。
本發(fā)明針對(duì)地面通信載體天線高度低，通信距離短的問題，提出基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)(以下簡稱基于系留氣球的有源天線系統(tǒng))的實(shí)現(xiàn)方法，以系留氣球作為天線的載體，可以將天線高度提高到10至150米，若地面通信載體為水上載體且遇險(xiǎn)下沉?xí)r，系留氣球隨船漂浮，使球載的報(bào)警模塊繼續(xù)工作，為搜救提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。
系留氣球，是指系留于地面物體上、直徑大于1.8米或者體積容量大于3.2立方米、輕于空氣的充氣物體。系留氣球的結(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)我國“通用航空飛行管制條例”第三十七條規(guī)定，系留氣球升放的高度不得高于地面150米，但是低于距其水平距離50米范圍內(nèi)建筑物頂部的除外。如果以此作為天線高度變化范圍，本發(fā)明可以使?jié)O船海上通信距離提高到50-80公里以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，如圖3所示。它采用系留氣球作為有源天線的載體，在10-150米高空實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的發(fā)送和接收，有效提高無線信號(hào)的傳輸距離，特別是漁船在海上的通信距離。其中系留繩由可導(dǎo)電系留繩和純繩兩部分組成?？蓪?dǎo)電系留繩的功能有三個(gè)方面，一是系留氣球，二是給球載的通信模塊提供供電鏈路，三是在球載通信模塊和地面通信載體攜帶的通信模塊間傳送數(shù)據(jù)。球載有源天線系統(tǒng)還能夠在電池供電方式下，通過無線信道與地面通信載體進(jìn)行通信。純繩為可導(dǎo)電系留繩的延長部分，當(dāng)作業(yè)地面通信載體為水上載體且遇險(xiǎn)下沉?xí)r，純繩隨船釋放，確保系留氣球永遠(yuǎn)漂浮在海平面上空，并且能夠自動(dòng)發(fā)送遇險(xiǎn)船只報(bào)警信息。本發(fā)明的天線伸縮范圍在10-150米之間，上升高度可調(diào)節(jié)，信號(hào)傳輸效果好，并且使用靈活、方便。本發(fā)明適用于那些在無線通信網(wǎng)信號(hào)覆蓋不好的廣大地區(qū)使用，特別是漁船海上作業(yè)、海洋開發(fā)、登山、旅游探險(xiǎn)等活動(dòng)中使用。
本發(fā)明的特征在于該方法包括以下步驟1、當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體與基站或其它通信載體距離較近(0至22公里范圍內(nèi))，通過低高度天線(天線1)接收到的無線信號(hào)質(zhì)量好時(shí)，本發(fā)明自動(dòng)采用方式A進(jìn)行通信。
2、當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體與基站或其它通信載體距離較遠(yuǎn)(22至150公里)，通過天線1接收到的無線信號(hào)質(zhì)量差時(shí)，釋放系留氣球，本發(fā)明自動(dòng)采用方式B或C進(jìn)行通信。
3、當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體為水上載體且遇險(xiǎn)下沉?xí)r，釋放系留氣球及系留繩中備用的純繩部分，本發(fā)明自動(dòng)采用方式D進(jìn)行通信。
方式A的步驟包括A1地面通信載體的終端設(shè)備輸出的信號(hào)依次進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊和變頻模塊1，成為中心頻率為F11的信號(hào)；A2中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭1和天線1，向空間輻射；A3天線1接收的信號(hào)進(jìn)入高頻頭1，成為中心頻率為F12的信號(hào)；A4中心頻率為F12的信號(hào)，依次進(jìn)入變頻模塊1、調(diào)制解調(diào)模塊和終端設(shè)備。
方式B的步驟包括B1釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球，系留氣球攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度(10-150米，卡盤控制)；B2地面通信載體通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜給球載的有源天線系統(tǒng)供電；B3地面通信載體的終端設(shè)備輸出的信號(hào)依次進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊和變頻模塊21，成為中心頻率為F21的信號(hào)；B4中心頻率為F21的信號(hào)通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜，進(jìn)入變頻模塊22，成為中心頻率為F11的信號(hào)；B5中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭2和天線2，向空間輻射；B6天線2接收的信號(hào)進(jìn)入高頻頭2，成為中心頻率為F12的信號(hào)；B7中心頻率為F12的信號(hào)，進(jìn)入變頻模塊22，成為中心頻率為F22的信號(hào)；B8中心頻率為F22的信號(hào)，通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜，依次進(jìn)入變頻模塊21、調(diào)制解調(diào)模塊和終端設(shè)備。
方式C的步驟包括C1釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球，系留氣球攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度(10-150米，卡盤控制)；C2球載的有源天線系統(tǒng)采用電池組供電工作方式；C3地面通信載體的終端設(shè)備輸出的信號(hào)依次進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊和變頻模塊31，成為中心頻率為F31的信號(hào)；C4中心頻率為F31的信號(hào)，通過地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道，進(jìn)入變頻模塊32，成為中心頻率為F11的信號(hào)；C5中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭2和天線2，向空間輻射；C6天線2接收的信號(hào)進(jìn)入高頻頭2，成為中心頻率為F12的信號(hào)；C7中心頻率為F12的信號(hào)，進(jìn)入變頻模塊32，成為中心頻率為F32的信號(hào)；C8、中心頻率為F32的信號(hào)，通過地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道，依次進(jìn)入變頻模塊31、調(diào)制解調(diào)模塊和終端設(shè)備。
方式D的步驟包括D1釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球，系留氣球攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度(10-150米，卡盤控制)；D2球載的有源天線系統(tǒng)采用電池組供電工作方式；D3自動(dòng)報(bào)警模塊輸出的報(bào)警信息，依次進(jìn)入調(diào)制模塊、變頻模塊4，成為中心頻率為F11的信號(hào)；
D4中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭2和天線2，向空間輻射。
4、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于采用系留氣球作為有源天線系統(tǒng)的載體。
5、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于使用可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜，地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道、變頻模塊21、變頻模塊22、變頻模塊31、變頻模塊32、變頻模塊4、高頻頭2、天線2、自動(dòng)報(bào)警模塊、調(diào)制模塊和電池組進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線通信和報(bào)警信息發(fā)布。
6、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于變頻模塊22、變頻模塊32、變頻模塊4、高頻頭2、天線2、自動(dòng)報(bào)警模塊、調(diào)制模塊和電池組為球載的通信模塊。
7、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于所述方式A適用于在正常通信模式下的近距離無線通信(0至22公里范圍內(nèi))。
8、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于所述方式B適用于在正常通信模式下增加通信距離。
9、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于所述方式C適用于地面通信載體供電系統(tǒng)異?；蚩蓪?dǎo)電系留繩中的伴隨電纜斷裂的情況。
10、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于所述方式D適用于應(yīng)急情況下球載通信模塊自動(dòng)報(bào)警。
11、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于天線2的高度為系留氣球上升的高度。
12、本發(fā)明基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)，其特征在于天線2的高度在航空條例規(guī)定的范圍內(nèi)可設(shè)置，即設(shè)置可導(dǎo)電系留繩的長度。
13、根據(jù)步驟2所示的方法，其特征在于系留繩由長度為L1的可導(dǎo)電系留繩和長度為L2的純繩組成；L1的值根據(jù)通用航空飛行管制條例的規(guī)定設(shè)置，L2的值根據(jù)航行水域的平均水底深度設(shè)置。
14、根據(jù)步驟2所示的方法，其特征在于可導(dǎo)電系留繩除用于系留氣球外，還向球載的有源天線系統(tǒng)供電，并在地面通信設(shè)備和球載通信設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)。
15、根據(jù)步驟3所示的方法，其特征在于只有當(dāng)水上載體下沉?xí)r，釋放系留繩的純繩部分；純繩隨載體下沉自然釋放，確保基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)永遠(yuǎn)漂浮在水面上，并自動(dòng)發(fā)射報(bào)警信息。
16、根據(jù)步驟1、2所示的方法，其特征在于終端設(shè)備、調(diào)制解調(diào)模塊、變頻模塊1、高頻頭1和天線1為地面通信載體攜帶的通信模塊，天線1的高度遠(yuǎn)小于天線2的高度。
17、本發(fā)明中的系留氣球，氣球本體采用天然乳膠氣球，表面均涂橙色反光材料，當(dāng)夜晚月光或者搜救人員燈光搜尋時(shí)，便于搜救人員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。
18、本發(fā)明的地面通信載體指地球表面(陸地及海洋)的移動(dòng)或靜止的物體，如車輛、船只、人、房屋。
本發(fā)明提出的基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用系留氣球作為無線通信天線的載體，可以有效提高天線高度，擴(kuò)大地面通信載體與基站或其它通信載體間的通信距離，特別是漁船在海上通信的距離及報(bào)警信息的傳播距離。
2、本發(fā)明的天線的高度可有較大的伸縮性，可以達(dá)到我國“通用航空飛行管制條例”規(guī)定的最大高度。
3、本發(fā)明用于水上載體時(shí)，當(dāng)載體遇險(xiǎn)下沉?xí)r，基于系留氣球的有源天線系統(tǒng)隨船漂浮在海平面上空，并自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息，有利于搜救工作的展開。
4、本發(fā)明定制特定的可導(dǎo)電系留繩索，在繩索中加入伴隨電線，為球載有源天線系統(tǒng)供電，并且具有進(jìn)行持續(xù)的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?br> 5、本發(fā)明中，球載天線系統(tǒng)與地面通信載體間可采用無線和有線兩種傳輸方式。


圖1地球表面天線高度與可視距離關(guān)系示意圖；圖2系留氣球結(jié)構(gòu)圖；圖3本發(fā)明方法的原理框圖；圖4高頻頭工作原理框圖；圖5地面通信載體為水上載體時(shí)本發(fā)明的工作示意圖；圖6水上通信載體下沉?xí)r本發(fā)明的工作示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的可伸縮有源漂浮天線的實(shí)現(xiàn)方法，它采用系留氣球作為有源天線的載體，在10-150m高空實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的發(fā)送和接收，能有效提高無線信號(hào)的傳輸距離，特別是漁船在海上的通信距離。
本發(fā)明中使用的系留氣球及其結(jié)構(gòu)如圖2所示。它由系留氣球1、氣球保護(hù)網(wǎng)2、球載通信模塊3和系留繩4(可導(dǎo)電系留繩+純繩)組成。其中系留氣球1采用天然乳膠氣球。表面均涂橙色反光材料，便于搜救人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。氣球保護(hù)網(wǎng)2，采用國內(nèi)外最新技術(shù)和工藝，以聚乙烯為原材料，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、質(zhì)地柔和、無毒無味的特點(diǎn)，保證氣球在拖拽漂移過程中受力均勻，并對(duì)球載的通信模塊3予以保護(hù)。系留繩4由長度為L1的可導(dǎo)電系留繩和長度為L2的純繩組成?？蓪?dǎo)電系留繩除用于將氣球系留在地面通信載體上外，還用于向球載通信模塊3供電，并在船載通信模塊和球載通信模塊間傳送數(shù)據(jù)。純繩長度為L2，當(dāng)作業(yè)漁船遇險(xiǎn)下沉?xí)r，純繩隨船釋放，確保系留氣球永遠(yuǎn)漂浮在海平面上空。如果在中國南海海域使用，L1和L2的值根據(jù)“通用航空飛行管制條例”和南海海域的海底深度確定。
本發(fā)明方法的原理如圖3所示。其中，地面通信載體攜帶的通信模塊包括終端設(shè)備、調(diào)制解調(diào)模塊、變頻模塊1、高頻頭1、天線1、變頻模塊21和變頻模塊31。系留氣球攜帶的通信模塊包括變頻模塊22、變頻模塊32、變頻模塊4、高頻頭2、天線2、自動(dòng)報(bào)警模塊、調(diào)制模塊和電池組。地面通信載體攜帶的通信模塊與系留氣球攜帶的通信模塊通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜或地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道進(jìn)行通信。具體工作方式是當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體與基站或其它通信載體距離較近(0至22公里范圍內(nèi))，通過低高度天線(天線1)接收到的無線信號(hào)質(zhì)量好時(shí)，不釋放系留氣球，直接通過地面通信載體攜帶的通信模塊(終端設(shè)備、調(diào)制解調(diào)模塊、變頻模塊1、高頻頭1和天線1)進(jìn)行通信。當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體與基站或其它通信載體距離較遠(yuǎn)(22至150公里)，通過低高度天線(天線1)接收到的無線信號(hào)質(zhì)量差時(shí)，釋放系留氣球，地面通信載體攜帶的通信模塊通過有線信道(可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜)或無線信道(地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道)，與系留氣球攜帶的通信模塊進(jìn)行通信。有線方式使用的通信模塊包括終端設(shè)備、調(diào)制解調(diào)模塊、變頻模塊21、可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜、變頻模塊22、高頻頭2和天線2；無線方式使用的通信模塊包括終端設(shè)備、調(diào)制解調(diào)模塊、變頻模塊31、地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道、變頻模塊32、高頻頭2、天線2和電池組。當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體為水上載體且遇險(xiǎn)下沉?xí)r，釋放系留氣球，使用自動(dòng)報(bào)警模塊、調(diào)制模塊，變頻模塊4、高頻頭2、天線2和電池組發(fā)布報(bào)警信息。
本發(fā)明中高頻頭1和高頻頭2的工作原理如圖4所示。低端模塊輸入的信號(hào)進(jìn)入高頻頭，經(jīng)上變頻和放大后，由天線向外輻射。天線接收到的無線信號(hào)進(jìn)入高頻頭，經(jīng)低噪聲放大和下變頻，輸出給低端模塊。
地面通信載體為水上載體時(shí)本發(fā)明的工作示意圖如圖5所示。假設(shè)地面通信載體為海上漁船。當(dāng)漁船距離海上無線網(wǎng)基站或其它船只距離較遠(yuǎn)(22至150公里)，接收信號(hào)質(zhì)量比差時(shí)，釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球1，系留氣球1攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度。船上的動(dòng)力系統(tǒng)(電源系統(tǒng))通過可導(dǎo)電系留繩9中的伴隨電纜給球載通信模塊3供電。船載通信模塊5輸出的信號(hào)經(jīng)過調(diào)制和變頻成為中心頻率為F21的信號(hào)。通過可導(dǎo)電系留繩9中的伴隨電纜，發(fā)送至球載通信模塊3，經(jīng)過一系列的變頻和放大后，從球載通信模塊3的天線向外輻射，進(jìn)入海上無線通信網(wǎng)6。同時(shí)，球載通信模塊3中的天線接收的信號(hào)經(jīng)過一系列放大和變頻后，成為中心頻率為F22的信號(hào)。中心頻率為F22的信號(hào)通過可導(dǎo)電系留繩9中的伴隨電纜，傳送至船載通信模塊5，再經(jīng)過變頻和解調(diào)，成為終端設(shè)備可識(shí)別的信號(hào)。當(dāng)漁船的電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無法給球載通信模塊3供電時(shí)，或者當(dāng)可導(dǎo)電系留繩9中的伴隨電纜出現(xiàn)故障，無法有效傳輸信號(hào)時(shí)，本發(fā)明可在系留氣球1和漁船間采用無線信道10傳輸信號(hào)。無線信道10上下行的中心頻率分別為F31和F32。
本發(fā)明水上通信載體下沉?xí)r的工作示意圖如圖6所示。假設(shè)水上通信載體為海上漁船，當(dāng)漁船遇險(xiǎn)下沉至海底8過程中，船上工作人員棄船前釋放載有球載通信模塊3的系留氣球1，切斷可導(dǎo)電系留繩9中的伴隨電纜，打開自動(dòng)報(bào)警模塊，并釋放可導(dǎo)電系留繩9和純繩11。純繩11隨漁船下沉自然釋放，系留氣球1和球載通信模塊3隨船漂流，不會(huì)沉沒。球載通信模塊3中的自動(dòng)報(bào)警模塊發(fā)出的報(bào)警信息經(jīng)過調(diào)制變頻放大后，通過球載通信模塊3中的天線向空間輻射，進(jìn)入海上無線通信網(wǎng)6。
權(quán)利要求
1.一種基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1).當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體與基站或其它通信載體距離在0至22公里范圍內(nèi)，通過低高度天線1接收到的無線信號(hào)質(zhì)量好時(shí)，采用方式A進(jìn)行通信；(2).當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體與基站或其它通信載體距離在22至150公里范圍內(nèi)，通過天線1接收到的無線信號(hào)質(zhì)量差時(shí)，釋放系留氣球，采用方式B或C進(jìn)行通信；(3).當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體為水上載體且遇險(xiǎn)下沉?xí)r，釋放系留氣球及系留繩中備用的純繩部分，采用方式D進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述方式A的步驟包括A1地面通信載體的終端設(shè)備輸出的信號(hào)依次進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊和變頻模塊1，成為中心頻率為F11的信號(hào)；A2中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭1和天線1，向空間輻射；A3天線1接收的信號(hào)進(jìn)入高頻頭1，成為中心頻率為F12的信號(hào)；A4中心頻率為F12的信號(hào)，依次進(jìn)入變頻模塊1、調(diào)制解調(diào)模塊和終端設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述方式B的步驟包括B1釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球，系留氣球攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度10-150米；B2地面通信載體通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜給球載的有源天線系統(tǒng)供電；B3地面通信載體的終端設(shè)備輸出的信號(hào)依次進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊和變頻模塊21，成為中心頻率為F21的信號(hào)；B4中心頻率為F21的信號(hào)通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜，進(jìn)入變頻模塊22，成為中心頻率為F11的信號(hào)；B5中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭2和天線2，向空間輻射；B6天線2接收的信號(hào)進(jìn)入高頻頭2，成為中心頻率為F12的信號(hào)；B7中心頻率為F12的信號(hào)，進(jìn)入變頻模塊22，成為中心頻率為F22的信號(hào)；B8中心頻率為F22的信號(hào)，通過可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜，依次進(jìn)入變頻模塊21、調(diào)制解調(diào)模塊和終端設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述方式C的步驟包括C1釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球，系留氣球攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度10-150米；C2球載的有源天線系統(tǒng)采用電池組供電工作方式；C3地面通信載體的終端設(shè)備輸出的信號(hào)依次進(jìn)入調(diào)制解調(diào)模塊和變頻模塊31，成為中心頻率為F31的信號(hào)；C4中心頻率為F31的信號(hào)，通過地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道，進(jìn)入變頻模塊32，成為中心頻率為F11的信號(hào)；C5中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭2和天線2，向空間輻射；C6天線2接收的信號(hào)進(jìn)入高頻頭2，成為中心頻率為F12的信號(hào)；C7中心頻率為F12的信號(hào)，進(jìn)入變頻模塊32，成為中心頻率為F32的信號(hào)；C8中心頻率為F32的信號(hào)，通過地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道，依次進(jìn)入變頻模塊31、調(diào)制解調(diào)模塊和終端設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述方式D的步驟包括D1釋放載有有源天線系統(tǒng)的系留氣球，系留氣球攜帶有源天線系統(tǒng)升至指定高度10-150米；D2球載的有源天線系統(tǒng)采用電池組供電工作方式；D3自動(dòng)報(bào)警模塊輸出的報(bào)警信息，依次進(jìn)入調(diào)制模塊、變頻模塊4，成為中心頻率為F11的信號(hào)；D4中心頻率為F11的信號(hào)，依次進(jìn)入高頻頭2和天線2，向空間輻射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于采用系留氣球作為有源天線系統(tǒng)的載體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于使用可導(dǎo)電系留繩中的伴隨電纜，地面通信載體與漂浮在空中的氣球間的無線信道、變頻模塊21、變頻模塊22、變頻模塊31、變頻模塊32、變頻模塊4、高頻頭2、天線2、自動(dòng)報(bào)警模塊、調(diào)制模塊和電池組進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線通信和報(bào)警信息發(fā)布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于變頻模塊22、變頻模塊32、變頻模塊4、高頻頭2、天線2、自動(dòng)報(bào)警模塊、調(diào)制模塊和電池組為球載的通信模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于天線2的高度為系留氣球上升的高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于天線2的高度在航空條例規(guī)定的范圍內(nèi)可設(shè)置，即設(shè)置可導(dǎo)電系留繩的長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于系留繩由長度為L1的可導(dǎo)電系留繩和長度為L2的純繩組成；L1的值根據(jù)通用航空飛行管制條例的規(guī)定設(shè)置，L2的值根據(jù)航行水域的平均水底深度設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于可導(dǎo)電系留繩除用于系留氣球外，還向球載的有源天線系統(tǒng)供電，并在地面通信設(shè)備和球載通信設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于只有當(dāng)水上載體下沉?xí)r，釋放系留繩的純繩部分；純繩隨載體下沉自然釋放，確?；谙盗魵馇虻挠性刺炀€系統(tǒng)永遠(yuǎn)漂浮在水面上，并自動(dòng)發(fā)射報(bào)警信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于終端設(shè)備、調(diào)制解調(diào)模塊、變頻模塊1、高頻頭1和天線1為地面通信載體攜帶的通信模塊，天線1的高度遠(yuǎn)小于天線2的高度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于系留氣球本體采用天然乳膠氣球，表面均涂橙色反光材料，當(dāng)夜晚月光或者搜救人員燈光搜尋時(shí)，便于搜救人員發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述地面通信載體指地球表面陸地及海洋的移動(dòng)或靜止的物體，如車輛、船只、人、房屋。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于系留氣球的可伸縮有源漂浮天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。它采用系留氣球作為有源天線的載體，在10－150米高空實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的發(fā)送和接收，有效提高無線信號(hào)的傳輸距離。當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ泡d體為水上載體且遇險(xiǎn)下沉?xí)r，可釋放系留氣球及系留繩中備用的純繩部分，使球載天線系統(tǒng)隨載體漂流并自動(dòng)發(fā)射送報(bào)警信息。本發(fā)明的天線伸縮范圍在10－150米之間，上升高度可調(diào)節(jié)，信號(hào)傳輸效果好，并且使用靈活、方便。本發(fā)明適用于在無線通信網(wǎng)信號(hào)覆蓋不好的廣大地區(qū)使用，特別是漁船海上作業(yè)、海洋開發(fā)、登山、旅游探險(xiǎn)等活動(dòng)中使用。
文檔編號(hào)H04Q7/00GK101064536SQ200710085168
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者馬正新, 鞏曰成, 杜文才, 王春芳 申請(qǐng)人:海南新博海通科技有限公司