使用无人机/UAV对移动平台的宽带接入制造技术

使用一或多个实体诸如无人机/无人驾驶飞行器(UAV)的网络向移动平台诸如车辆、飞机和便携装置提供宽带互联网接入的系统和方法。在一个实施方式中，无人机通信系统包括天线子系统、无线电子系统和数据交换子系统。移动平台包括天线和无线电子系统，以与无人机通信，检测移动平台的方位变化和标高变化，并且调整移动平台的天线波束以补偿定向变化，从而最佳地指向无人机。示例性移动平台进一步包括检测是否需要切换至不同的无人机并执行所述切换的系统和方法。还公开对在通向无人机网络的路径上可能存在障碍物的移动平台的覆盖加以改进的机制，以及以成本有效的方式向便携装置提供可靠互联网接入的设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权申请本申请要求2014年3月21日提交且标题为“使用无人机/UAV的移动平台的宽带接入(BROADBAND ACCESS TO MOBILE PLATFORMS USING DRONE/UAV)”的共同拥有、共同待决的美国专利申请序列号14/222,497的优先权权益，所述申请要求2014年2月28日以阿哈默德·加拉里(Ahmad Jalali)名义提交的标题为“使用无人机/UAV的移动平台的宽带接入(BROADBAND ACCESS TO MOBILE PLATFORMS USING DRONE/UAV)”的美国临时申请序列号61/946,575的优先权，并且本申请要求2014年3月24日提交的标题为“经由无人机/UAV平台的宽带接入系统(BROADBAND ACCESS SYSTEM VIA DROVE/UAV PLATFORMS)”的共同拥有、共同待决的美国申请序列号14/223,705的优先权权益，所述申请要求2014年2月17日以阿哈默德·加拉里(Ahmad Jalali)名义提交的标题为“经由无人机/UAV平台的宽带接入系统(BROADBAND ACCESS SYSTEM VIA DROVE/UAV PLATFORMS)”的美国临时申请序列号61/940,805的优先权，前述申请中的每个全文以引用的方式并入本文。背景
本公开描述使用实体诸如无人机/无人驾驶飞行器(UAV)作为互联网接入平台向移动平台诸如车辆和飞机以及便携装置诸如手机和平板电脑提供宽带互联网接入的系统的方面。相关技术描述近几年中，已开发并部署许多飞机互联网接入系统。一些系统诸如由Row提供的系统是基于卫星的。这些系统在向乘客提供连接性方面已经相当成功。然而，对应用的数据速率要求一直增加，并存在对更高数据速率和更低成本的需要。主要部署在Ka波段的新多波束卫星系统可提供高容量。然而，这种卫星系统是昂贵的，因为空间部分的成本高以及接收终端卫星天线的成本高。为了连接到地球静止(或地球同步)卫星，需要大到0.6米直径的大型碟形天线。在车辆上放置如此大的天线是相当昂贵的，而且在大多数情况下，并不实际。另一方面，小型卫星天线(适于车辆使用)支持低数据速率，这仅够用于发送短消息(如货运业所使用)。车辆可通过蜂窝系统连接到互联网。然而，蜂窝系统一般不能用于偏远地区。此外，飞机(以及其他快速移动车辆如火车等)以无法维持通信操作的速度通过蜂窝覆盖区；大量时间都花在发起切换上。需要用于向飞机(以及其他大宗运输和/或高速车辆)提供更高数据速率的改进解决方案。更一般地，需要用于提供对移动平台宽带接入的改进解决方案。理想的是，这种解决方案应当在某些条件下提供与宽带接入相当的数据速率，这对现有卫星和蜂窝解决方案是不可行的。概述本公开描述使用一或多个无人机或其他平台的网络来实现移动平台宽带接入的系统、设备和方法。在本公开的一方面，公开一种系统。在一个实施方式中，所述系统包括：每个无人机上的至少一个天线装置，所述天线装置被配置成产生朝移动平台的至少一个波束，并且动态地形成波束并且将波束朝向位于广阔区域中的特定移动平台转向；每个无人机上的至少一个无线电子系统，所述无线电子系统具有：接收器，所述接收器被配置成解调并解码从移动平台接收的信号；以及发射器，所述发射器被配置成调制数据并且经由至少一个无人机天线将调制信号传输至移动平台，将至少一个导频信号发送至移动平台，控制并配置无人机天线以将波束在特定方向上转向，并且被配置成执行移动平台与无人机之间的切换。在一个变体中，系统进一步包括至少一个无人机交换子系统，所述无人机交换子系统被配置成将在无人机处从一组移动平台接收的数据交换至另一组移动平台，将在无人机处从移动平台接收的数据交换至互联网，并且将从互联网接收的数据交换至移动平台；移动平台处的天线子系统，所述天线子系统被配置成动态地将波束指向特定无人机，并且被配置成响应于移动平台定向变化来调整其波束；以及移动平台处的无线电子系统，所述无线电子系统被配置成解调并解码从无人机接收的信号、调制地面终端数据，并具有发射器，所述发射器被配置成经由移动平台天线将信号传输至无人机，将至少一个导频信号发送至无人机，控制并配置移动平台天线以将其波束在特定方向上转向，被配置成确定是否需要切换至不同无人机并且被配置成执行切换，并检测移动平台定向变化。在另一实施方式中，系统用于使用一或多个无人机其他平台的网络为移动平台提供宽带接入，并且包括：一或多个无人机，每个无人机包括：至少一个天线装置，所述天线装置被配置成为一或多个移动平台提供覆盖；至少一个无线电子系统，所述无线电子系统被配置成解调并解码从一或多个移动平台接收的一或多个第一信号，至少一个无线电子系统进一步被配置成调制并传输一或多个第二信号至一或多个移动平台；无人机交换子系统，所述无人机交换子系统被配置成将在每个无人机处接收的数据交换至选自包括以下项的组的另一接收单元：一或多个移动平台和一或多个无人机；以及一或多个移动平台。在一个变体中，每个移动平台被配置成：解调并解码从与之对应的一或多个无人机中的至少一个接收的一或多个第二信号；并且调制并传输一或多个第一信号至一或多个无人机中的至少一个。在本公开的第二方面，公开一种移动平台天线装置。在一个实施方式中，移动平台天线装置包括覆盖所有方位方向和低至中值仰角的多个天线孔隙，以及覆盖高仰角的至少一个天线孔隙。在另一实施方式中，还公开一种移动平台无线电子系统，所述系统在所有天线孔隙上测量无人机导频强度、选择接收最强导频强度的孔隙以形成向与之通信的无人机的波束，并且使用电子波束成形，将波束朝与移动平台通信的无人机来更精细地转向。在又一个实施方式中，移动平台天线装置设计可以机械方式在方位和标高方向上转向，并且可使用电子波束成形，将波束在标高和方位上更精细转向。在本公开的第三方面，公开移动平台无线电子系统。在一个实施方式中，移动平台无线电子系统使用加速计/陀螺仪仪器来监测天线子系统在方位和标高上的定向的变化，测量无人机导频信号强度，并确定是否需要调整移动平台天线子系统的波束以补偿定向变化，以便最佳地指向无人机。在一个变体中，移动平台基于来自加速计/陀螺仪仪器的天线子系统定向变化估计来对其波束作出最初近似调整。调整移动平台波束的系统和方法进一步包括对移动平台天线波束瞄准线的方位和标高反复地产生渐增摄动，移动平台无线电子系统在每个渐增波束位置中进行无人机导频强度测量，并且移动平台处理器在所有摄动间确定最佳波束位置。在本公开的第四方面，公开一种切换机制。在一个实施方式中，切换机制包括移动平台获得移动平台定位位置坐标，在朝向无人机的所有角锥中进行导频强度测量，将导频根据其强度进行排序，并且使用移动平台的置坐标或所测量的无人机导频信号测量结果的知识来确定是否需要切换至具有更强信号的不同的无人机。一旦作出切换决定，所述机制进一步包括移动无线电子系统向与至通信的当前无人机和它意图切换连上的切换候选无人机发送切换发起消息，并向无人机通知切换发生时间。此外，当前无人机和切换候选无人机无线电子系统发送消息，所述消息通知当前服务移动平台的互联网网关以及在切换后和切换生效时服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用无人机网络向移动平台提供宽带接入的系统，所述系统包括：一或多个无人机，每个无人机包括：至少一个天线装置，所述天线装置被配置来为一或多个移动平台提供覆盖；至少一个无线电子系统，所述无线电子系统被配置成解调并解码从所述一或多个移动平台接收的一或多个第一信号；其中所述至少一个无线电子系统进一步被配置成调制并传输一或多个第二信号至所述一或多个移动平台；以及无人机交换子系统，所述无人机交换子系统被配置成将在所述每个无人机处接收的数据交换至选自包括以下项的组的另一接收单元：所述一或多个移动平台和所述一或多个无人机；以及一或多个移动平台，每个移动平台被配置成：解调并解码从与之对应的所述一或多个无人机中的至少一个接收的所述一或多个第二信号；以及调制并传输所述一或多个第一信号至所述一或多个无人机中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 US 61/940,805;2014.02.28 US 61/946,575;1.一种使用无人机网络向移动平台提供宽带接入的系统，所述系统包括：一或多个无人机，每个无人机包括：至少一个天线装置，所述天线装置被配置来为一或多个移动平台提供覆盖；至少一个无线电子系统，所述无线电子系统被配置成解调并解码从所述一或多个移动平台接收的一或多个第一信号；其中所述至少一个无线电子系统进一步被配置成调制并传输一或多个第二信号至所述一或多个移动平台；以及无人机交换子系统，所述无人机交换子系统被配置成将在所述每个无人机处接收的数据交换至选自包括以下项的组的另一接收单元：所述一或多个移动平台和所述一或多个无人机；以及一或多个移动平台，每个移动平台被配置成：解调并解码从与之对应的所述一或多个无人机中的至少一个接收的所述一或多个第二信号；以及调制并传输所述一或多个第一信号至所述一或多个无人机中的至少一个。2.如权利要求1所述的系统，其中所述一或多个移动平台进一步包括移动平台天线装置，所述天线装置包括一或多个天线孔隙，所述一或多个天线孔隙中的每一个通过第一方位方向范围和第二仰角范围来表征。3.如权利要求2所述的系统，其中所述移动平台天线装置被配置成将所述一或多个天线孔隙中的每一个在其相应第一方位方向范围和第二仰角范围中机械转向；并且其中所述移动平台天线装置被配置成在所述第一方位方向范围和所述第二仰角范围中将天线波束电气成形。4.如权利要求3所述的系统，其中所述一或多个移动平台中的每一个进一步包括：一或多个传感器，所述传感器被配置成感测所述一或多个移动平台中的每一个在方位和标高上的定向的变化；以及逻辑件，所述逻辑件被配置成至少部分地基于致使所述移动平台天线装置来机械转向和电气调整所述一或多个无人机中的至少一个处的所述波束的所感测变化来确定何时调整所述天线波束。5.如权利要求4所述的系统，其中所述一或多个移动平台中的每一个进一步包括：逻辑件，所述逻辑件被配置成在移动平台天线波束瞄准线的方位设定和标高设定的渐增摄动下测量多个无人机导频强度；和逻辑件，所述逻辑件被配置成基于所测量的多个无人机导频强度来确定最优波束位置。6.如权利要求1所述的系统，其中所述一或多个移动平台中的每一个进一步包括：逻辑件，所述逻辑件被配置成获得所述移动平台的定位位置；逻辑件，所述逻辑件被配置成测量对应于所述一或多个无人机中的至少一个的第一无人机导频强度；逻辑件，所述逻辑件被配置成测量对应于所述一或多个无人机中的至少另一的第二无人机导频强度；以及逻辑件，所述逻辑件被配置成至少部分地基于所获得定位位置和所述第一无人机导频强度测量结果和第二无人机导频强度测量结果来致使切换至所述一或多个无人机中的所述至少另一。7.如权利要求6所述的系统，其中被配置成致使切换的所述逻辑件包括：逻辑件，所述逻辑件被配置成将切换发起消息发送至所述一或多个无人机中的所述至少一个和所述一或多个无人机中的所述至少另一中的至少一个。8.如权利要求6所述的系统，其中被配置成导致切换的所述逻辑件包括：逻辑件，所述逻辑件被配置成将所获得定位位置和所述第一无人机导频强度测量结果和第二无人机导频...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿玛德·贾拉利，
申请(专利权)人：乌贝库米有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US