具有多个空中无人机的动态无线通信网络制造技术

一种用于与多个自主飞行器(诸如无人机)建立动态无线通信网络的系统和方法。无人机可以动态地改变通信网络的尺寸和可用性，并且与现有通信网络(诸如蜂窝电信或互联网协议网络)一起工作。因此无人机可以响应于各种需求(诸如紧急响应区域或大型体育赛事)创建和维护强健的网络。此外，无人机可以为移动设备建立通信热点，也可以替代地被配置为创建数据管线。

Dynamic wireless communication network with multiple UAVs

A system and method for establishing a dynamic wireless communication network with multiple autonomous aircraft, such as UAVs. UAVs can dynamically change the size and availability of communication networks and work with existing communication networks, such as cellular telecommunications or internet protocol networks. So UAVs can create and maintain robust networks in response to various needs, such as emergency response zones or large sports events. In addition, UAVs can set up communication hotspots for mobile devices and alternatively be configured to create data pipelines.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个空中无人机的动态无线通信网络
技术介绍
诸如蜂窝电信网络和无线互联网协议网络的无线通信网络通常从地理上固定的无线电塔台或其他无线电波传播和接收设备来配置。固定设备将具有特定通信协议中的双向无线电信号，诸如用于蜂窝电信的“时分多址”(TDMA，也是GSM的一部分)或“码分多址”(CDMA)，或用于互联网网络的TCP/IP。在TCP/IP协议中，固定设备也可以动态分配网络地址给正在使用网络的其他通信设备。一些固定设备包括支持多种类型的多个无线网络的设备，例如GSM和CDMA网络两者，或蜂窝网络和诸如那些使用WiMAX(IEEE802.16)标准的无线互联网网络。基于地理上固定的通信设备的无线网络中出现的一个问题是存在分配给使用无线网络的设备的固定数量的通信信道、时隙和/或地址。如果大量通信设备需要同时使用网络，诸如发生在紧急响应区域或诸如体育赛事或音乐会的大型事件中，则对于存在于无线通信网络的地理区域中的所有设备，通信信道和地址不足。在最坏的情况下，固定设备的设备可能会因来自移动设备的通信请求而变得不堪重负，并且完全失败。另一个问题发生在存在几乎没有或没有无线通信资源的地理区域，并且需要动态创建和维护无线网络(诸如远程紧急响应或搜索和救援站点)时。事先确定维护无线网络所需的资源非常困难，因为不优先存在所需的使用率或总带宽。存在现有的便携式和临时无线通信设备，其可以为地理区域建立和维护无线网络，并且在某些情况下，可以为现有的无线通信网络提供额外的支持。这些设备的示例是移动无线电塔台，它们被驱动到地理区域并被设置以托管(host)网络，通常是用于即按即说(push-to-talk)或其他手持设备的单向或双向紧急频率无线电通信网络。便携式和临时塔台也可以托管蜂窝电信并且可以支持现有的固定地理无线网络设备。还有使用诸如飞机、直升机、软式飞艇和卫星的飞行器为地理区域创建基于空中的(aerial-based)无线网络的空中设备。基于陆地和空中两者的临时无线网络设备的问题在于它们具有有限的资源，并且不能使网络动态地适应网络使用量的急剧增长。如果无线网络提供设备正在移动或者与其他移动无线网络设备协调，这些设备也不能解决地理网络中的变化，以快速且有效地处理临时无线网络所需增加的网络带宽或其他地理移位的问题。附图说明参照附图阐述具体实施方式。图1是具有多个空中无人机的动态无线通信网络的一个实施例，示出了多个无人机为几个地理区域中的移动通信设备创建若干无线热点，其中无人机将信号中继到陆基无线电塔台和其他基于空中的卫星。图2是与固定无线电塔台和其他无人机交互以保证地理区域的最小无线覆盖的多个无人机的一个实施例的代表图。图3是使用一系列定向排列的无人机的系统的一个实施例的代表图，所述无人机被配置为创建到位于远程地理区域中的其他热点创建无人机的通信数据管线。图4是托管多个无人机的蜂窝基站塔台的一个实施例的代表图，所述多个无人机可以在塔台处再充电并且被部署以在需要时增加蜂窝网络的带宽和/或地理范围。图5是用于维护具有如图2所示的多个无人机的地理无线网络的算法的一个实施例的流程图。图6是用于为如图3所示的其他无人机创建通信数据管线的算法的一个实施例的流程图。图7是用于利用无人机结合如图4所示的固定蜂窝塔台的算法的一个实施例的流程图。图8是在移动设备处使用的算法的一个实施例的流程图，所述移动设备可以发送信号以请求一个或更多个无人机前往移动设备的地理区域以在移动设备位置处创建临时无线热点。具体实施方式现在更详细地参考描述本系统和方法的附图，图1是动态无线通信网络102的一个实施例的代表图，具有多个空中无人机104、106，在若干地理区域中创建用于诸如智能电话114和蜂窝电话116的移动通信设备的若干无线热点118、120，其中无人机104、104将信号中继到诸如塔台108之类的陆基无线电塔台以及诸如卫星110之类的其他基于空中的卫星。无人机104、106被示出为通常使用的四轴无人机，但是可以是任何自主或半自主飞行器，诸如单轴无人机或多轴无人机、固定翼飞机或软式/轻型飞行器。优选的是，无人机104、106在飞行中至少是半自主的，使得如这里所描述的飞行无人机104、106所需的计算开销或飞行员资源保持到最小。在一个实施例中，系统102允许固定塔台110的地理无线区域112外部的一个或更多个无线网络热点118、120。如在此进一步示出的，如果网络的移动用户已经使网络饱和，则无人机104、106还可以补充现有塔台108区域112的可用带宽。无人机104、106可以增加至无线网络的现有占地中，诸如扩展TDMA、CDMA、OFS等蜂窝网络，或者可以建立完全不同的通信网络，诸如WIFI或WIMAX互联网协议网络。图2是与固定无线电塔台108和其他无人机208交互以保证地理区域上一系列小区202的最小无线覆盖的多个无人机206的一个实施例的代表图。如此处所示，每个无人机大致位于小区的地理中心，从而可以创建和维护该区域的全面覆盖。无人机206和塔台108可以交互以实现小区202之间正在进行的通信(诸如电话呼叫或数据流)的移动设备切换。此外，塔台108还可以自主方式工作以将无人机移入和移出小区以维护网络，诸如在小区202和204中所示的。所示的无人机212需要返回以进行再充电并离开小区204，并且当无人机210移出时，无人机210从小区202移位以覆盖小区，由此维持小区204中的无线网络完整性。然后新充电的无人机208进入小区202以维持小区202中的无线网络。通过这种方法，最快需要再充电的无人机可以通过小区被路由到无线网络的地理区域的外围，或者到最靠近再充电基站的小区。该系统和方法还可以为在所述地理区域上建立无线网络的所有无人机206编制特定的飞行计划，以确保恒定小区覆盖。在另一个实施例中，无人机206可响应于无人机需要返回基站进行充电或区域故障而实现在其自己之间自主执行覆盖飞行模式。小区202的地理区域可以是通常不具有任何无线网络覆盖的区域或者是需要额外的热点来处理移动设备通信业务的现有覆盖区域。需要的新区域的示例可以是紧急站点或偏远地区的战场。可能需要额外热点支持的现有区域的示例可以是音乐会、城市紧急事件、体育赛事、交通拥堵或大型集会。图3是使用一系列定向排列的无人机310、312、314的系统302的一个实施例的代表图，该一系列定向排列的无人机310、312、314被配置成创建从塔台304到位于远程地理区域306中的其他热点创建无人机316、318的通信数据管线。以这种方式，无人机316、318可以为位于地理区域306中的移动设备308创建无线热点。在该实施例中，诸如无人机310、312、314的多个无人机可以托管仅来自塔台304的单向或双向数据流，以及托管从其他热点创建无人机316、318至塔台304的单向或双向数据流。在该配置中，无人机310、312、314将不托管来自移动设备的任何中间通信业务，以便最大化可用于去往和来自塔台304和由无人机316、318创建的无线网络的数据管线的资源。无线网络的空中配置和创建指定带宽的数据管线所需的无人机的数量以及无线网络所需的无人机的数量可以在塔台304控制侧，可能通过与其通信的其他计算设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由计算设备管理动态无线通信网络的方法，所述方法包括：重复确定所述动态无线通信网络是否应当被创建在新地理区域中或被扩展到新地理区域；在确定所述动态无线通信网络应当被创建在所述新地理区域中或被扩展到所述新地理区域时：确定用于部署的多个自主飞行器以动态地创建用于所述新地理区域的所述动态无线通信网络的一个或更多个小区；以及将所述多个自主飞行器部署到所述新地理区域的所述一个或更多个小区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.15 US 14/884,5181.一种由计算设备管理动态无线通信网络的方法，所述方法包括：重复确定所述动态无线通信网络是否应当被创建在新地理区域中或被扩展到新地理区域；在确定所述动态无线通信网络应当被创建在所述新地理区域中或被扩展到所述新地理区域时：确定用于部署的多个自主飞行器以动态地创建用于所述新地理区域的所述动态无线通信网络的一个或更多个小区；以及将所述多个自主飞行器部署到所述新地理区域的所述一个或更多个小区。2.如权利要求1所述的方法，还包括：在确定需要额外带宽以补充所述动态无线通信网络的地理区域中的现有带宽时，确定多个额外自主飞行器以补充所述现有带宽；以及将所述多个额外自主飞行器部署到已经确定需要所述额外带宽的所述动态无线通信网络的所述地理区域。3.如权利要求1所述的方法，还包括：在确定应当更换所述动态无线通信网络的现有自主飞行器时，部署新的无人机以更换所述现有自主飞行器。4.如权利要求3所述的方法，其中基于以下中的至少一个来确定是否应当更换自主飞行器：(i)所述自主飞行器的电池电量；(ii)所述自主飞行器的燃料水平；(iii)部署所述自主飞行器的时间；以及(iv)环境条件。5.如权利要求1所述的方法，其中所述新地理区域是以下中的至少一个：(i)紧急站点；(ii)事件站点；以及(iii)远程努力站点。6.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或更多个自主飞行器托管来自和去往蜂窝塔台的单向或双向数据流。7.如权利要求1所述的方法，其中所述确定需要额外带宽以补充所述动态无线通信网络的地理区域中的现有带宽是基于从一个或更多个自主飞行器接收到的指令。8.如权利要求1所述的方法，其中所述自主飞行器的所述部署是来自蜂窝塔台。9.一种计算设备，包括：处理器；网络接口，所述网络接口耦合到所述处理器，被配置为使能经由动态无线通信网络的通信；存储设备，所述存储设备用于内容和编程；程序，所述程序存储在所述存储设备中，其中由所述处理器对所述程序的执行配置所述计算设备以执行动作，所述动作包括：重复地确定所述动态无线通信网络是否应当被创建在远程地理区域中或被扩展到远程地理区域；在确定所述动态无线通信网络应当被创建在所述远程地理区域中或被扩展到所述远程地理区域时：确定带宽以适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·奥贝迪，E·W·尤卡姆，
申请(专利权)人：T移动美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US