CN101039138A - 电缆馈电式浮动信息收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆馈电式浮动信息收发系统。由安装在空中悬浮体上的信息中继器、地面或水面载体上的电源和信息处理终端、连接空中装置和地面或水面载体装置的电力电缆线组成。信息中继器与信息处理终端间的数据交换可以用光缆、电缆或无线传输方式进行。该电缆馈电式浮动信息收发系统能够提高信号、信息的收发距离和覆盖范围，同时能够解决维持信号中继器的能量等问题。该系统可用作通信基站、直放站、雷达、电子侦察预警、电子对抗、通讯、导航定位、传感技术、光学和红外成像等领域。

Description

电缆馈电式浮动信息收发系统

【技术领域】

本发明涉及一种电缆馈电式的浮动信息收发系统。可用作通信基站、直放站、雷达、电子侦察预警、电子对抗、通讯、导航定位、传感技术、光学和红外成像等领域。

【背景技术】

在各种各样通信基站、直放站、雷达、电子侦察预警、电子对抗、通讯、导航定位、传感技术、光学和红外成像等领域中，为了达到作用距离远、覆盖范围大的目的及完成各种信息和信号的感知、收发、中继、目标探知和侦察，常常在地面上或舰船等移动载体上搭建铁塔的方式来实现，这种高架铁塔方式的最大缺点是高度有限，视距和覆盖范围有限，灵活机动性能欠佳；在军用方面、常常使用预警飞机、预警直升机和无人飞机完成上述任务。上述传统的几种方式已被广泛应用。可是不论飞机方式，或者气球、飞艇方式实现上述功能时，至今为止的最大问题是未能解决空中装置长时间能量供给的问题、高成本的问题、体积庞大的问题。此外上述方式和装置造价昂贵、体积庞大，快速补充替代能力差、其整体抗摧毁能力差。

本发明是一种电缆馈电式的浮动信息收发系统，可以较好地实现信息作用距离远、覆盖范围大；可完成各种信息的感知、收发、中继、目标探知和侦察。解决了空中装置长时间无间断性的能量供给问题、高成本的问题、体积庞大的问题。本发明以其低成本、可大量重复备用、快速补充替代的方式，增强了其整体抗摧毁能力。

【发明内容】

为了实现在各种各样通信基站、直放站、雷达、电子侦察预警、电子对抗、通讯、导航定位、传感技术、光学和红外成像等领域中信息传递距离远、覆盖范围大及完成各种信息和信号的感知、收发、中继、目标探知和侦察的目的，发明了一种电缆馈电式浮动信息收发系统。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种电缆馈电式浮动信息收发系统，其包括：悬浮体(1)；连接在悬浮体上的信息中继器(2)；载体(4)；安装在载体(4)上的电源(6)；其特征在于：该电缆馈电式浮动信息收发系统还包括一个电力电缆线(3)，该电力电缆线(3)一端与信息中继器(2)相连接，另一端与载体(4)上的电源(6)相连。

悬浮体(1)可以是气球、飞艇、带有直升螺旋桨的悬浮物、带有直升螺旋桨和方向舵的悬浮物或它们的组合；电源(6)通过电力电缆线(3)也可以向悬浮体(1)供电。

这个悬浮体(1)可以装有类似直升机方向舵的装置用来调整悬浮体(1)的方向，在悬浮体(1)内还可安装有方向传感器，精确地测试和改变悬浮体(1)的方向，达到固定或调整信息中继器(2)的收发信息方向的目的；也可以通过载体(4)来控制悬浮体(1)和信息中继器(2)的收发信息方向；也可以直接在信息中继器(2)上安装上方向传感器和螺旋桨方向舵，用来调整信息中继器(2)的收发信息方向。

载体(4)可以是地面、地面的固定载体、地面的移动载体或水面载体。

信息中继器(2)可以安装在悬浮体内或悬浮体外。

信息中继器(2)向外发射信息、接收外部信息，同时完成与信息数据终端(5)之间的信息传递。信息数据终端(5)可安装在载体(4)上，比如地面的工作车内或舰船的工作室内，减少空中设备的重量和风险。

本发明的有益效果是：通过悬浮体(1)，可自由地设置信息中继器(2)的高度，增大其探测距离和探测范围。由地面、地面载体或水面载体上的电源(6)，通过电力电缆线(3)，向悬浮体(1)和信息中继器(2)提供能量，可以省去或减小悬浮体(1)上的能源设备比如发电设备和电池等，大大减小悬浮体(1)的重量、体积和成本，解决了空中长期电能供应的问题。其成本远远低于预警机，容易架设，可昼夜工作。还例如，将悬浮物(1)制成带有直升螺旋桨的悬浮物，其体积可以做的小而轻，将信息中继器(2)悬浮在空中，增加空中滞留时间。由于有固定连接线，可防止悬浮物(1)的漂移，防止其被风吹走。

信息中继器(2)可以是各种各样通信基站、直放站、雷达、电子侦察预警装置、电子对抗装置、通讯装置、导航定位装置、传感器、光学和红外成像仪等等，可作为无线电信号、光学信号、红外信号的收发的中继装置，起到信息的传递、探测、监视等作用。

信息中继器(2)与信号数据终端(5)间的数据交换可以用光缆或电缆的有线传输方式也可以用无线传输方式来实现。信息中继器(2)也可以通过无线电方式向其他地方的收发信中继、传递和交换信息，而不必仅仅限于图1所示内部的信息中继、传递和交换。例如，在海上的船只载体(4)仅仅是一套小的廉价船只，而发射或接收的一方大型舰只需通过无线电方式连接远离载体(4)。而不宜被敌方发现。位于载体(4)之外的多个信号数据终端(5)可以组成一个区域网，多个区域网可以互联，形成大的信息网络。

本发明为了尽量减小空中信息中继器(2)的体积和重量，对于无线电中继而言的信息中继器(2)可以仅仅是最简单的收发机前端部分，如仅仅安装天线、上变频器、下变频器。如果载频信号损耗比较低的情况下，仅仅安装天线、滤波器、接收用的低噪声放大器、发射用的功率放大器。这时收发机后端部分安装在地面或水面的载体(4)上，用光纤与信息中继器(2)连接。当然信息中继器(2)也可以是收发机整机。

为了防止悬浮体(1)随气流和风的漂移，相对于载体(4)有一个比较固定的位置和距离，悬浮体(1)以及信息中继器(2)与载体(4)间还可以用一根或多根连接线(7)相连接。例如除了电力电缆线(3)外，还可以外加三角形固定点的三根绳索，用以固定悬浮体(1)、信息中继器(2)与载体(4)的相对位置。

电缆馈电式的浮动信息收发系统，还可以通过悬浮体(1)和信息中继器(2)与姿态传感器(8)和姿态控制器(9)结合，用来控制和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)的姿态、方位和方向，实现风向、最佳信息、信号收发方向控制。例如光学摄像头对准目标，无线收发机的天线调整到最佳方位。

此外，悬浮体(1)和信息中继器(2)可以与导航定位装置(10)结合，用来确定、控制和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)的位置、方位和姿态。例如可以在悬浮体(1)和信息中继器(2)上设置类似于直升飞机顶部螺旋桨和尾翼的装置，利用卫星导航定位接收机提供的信息，机动地调整的位置、方位和姿态。

由于可以自地面或水面提供能量，空中的悬浮体(1)和信息中继器(2)体积、成本、重量可以大大减小，由此减小了目标的暴露，不易被侦察到，提高了机动性和抗毁能力。

从本发明更广义的角度来讲，在信息中继器(2)上装备导弹探知器，在对方来袭的时刻，关闭掉发射机和电源，不规则的调整飞行方向和高度，可躲避遭遇攻击。

参照图1到图8，这种电缆馈电式的浮动信息收发系统各部分的符号说明如下：

(1).悬浮体；

(2).信息中继器；

(3).电力电缆线；

(4).载体；

(5).信号数据终端；

(6).电源；

(7).连接线；

(8).姿态传感器；

(9).姿态控制器

(10).导航定位装置

由于本发明可用于通信基站、直放站、雷达、电子侦察预警、电子对抗、通讯、导航定位、传感技术、光学和红外成像等领域，是一种可用于固定与移动载体的电缆馈电式的浮动信息收发系统，在军用和民用等多方面有广泛的应用价值。

本发明具有以下优点：

a.通过电力电缆可以提供充足的电力、适用于中继探测设备空中长时间滞留、大功率覆盖。

b.由于悬浮物的高度可根据需要自由调整，高度可达数千米，因此适用于上述领域的长距离、大面积覆盖。

c.不拘束气球、飞艇的传统概念，可以是带有电力电缆的直升螺旋桨的悬浮物，可以大大减少空中悬浮物的面积和体积。全体目标小，不易被敌方侦察到，提高了机动性和隐蔽能力。

d.成本低，在比较短的时间内大量再生补充，系统的抗打击能力强。

e.信息中继器可以通过无线电方式向其他地方的收发信中继、传递和交换信息，而不必仅仅限于本系统内部的信息中继、传递和交换。可以由多个本发明系统进行组网。

f.还可以辅助完成陆上和水上目标的搜索和救援。

g.气象的监控。

h.电视中继的转播。

i.演习场的中继、监控。

【附图说明】

图1是电缆馈电式浮动信息收发系统概略图。

图2是电缆馈电式浮动信息收发系统的信息处理终端(5)设置在载体(4)上的简略图。

图3是异地信号数据终端组成的区域网的简略图。

图4是悬浮体固定方式的示意图。

图5是信息中继器(2)为光学或红外摄像仪的示意图。

图6是电缆馈电式浮动信息收发系统中使用姿态传感器(8)和姿态控制器(9)的例子。

图7是本系统利用导航定位装置(10)的示意图。

图8是电缆馈电式浮动信息收发系统用在雷达上的实施例图。

【具体实施方式】

请参阅图1，该电缆馈电式的浮动信息收发系统通过一个电力电缆线(3)，一端与固定在悬浮体(1)上的信息中继器(2)相连，另一端与地面或水面载体(4)上的电源(6)相连，可以给信息中继器(2)提供电力。当悬浮体(1)需要电力时，电源(6)也可以向悬浮体(1)供电，比如悬浮体是螺旋桨式悬浮物的话，其电能就是通过电力电缆线(3)来提供。悬浮体(1)可以是气球、飞艇、带有直升螺旋桨式的悬浮物、带有直升螺旋桨式和方向舵的悬浮物或它们的组合。这个悬浮体(1)可以装有类似直升机方向舵的装置用来调整悬浮体(1)的方向，在悬浮体(1)内还可安装有方向传感器，精确地测试和改变悬浮体(1)的方向，达到固定或调整信息中继器(2)的收发信息方向的目的；也可以通过载体(4)来控制悬浮体(1)和信息中继器(2)的收发信息方向；也可以直接在信息中继器(2)上安装上方向传感器和螺旋桨方向舵，用来调整信息中继器(2)的收发信息方向。载体(4)可以是地面、地面的固定或移动载体比如汽车、也可以是水面载体比如船只。信息中继器(2)可发射、接收信息，本身也可以有信息处理功能，也可以是收发机整机。信息中继器(2)可以安装在悬浮体(1)内或悬浮体(1)外。

请参阅图2，信息处理终端(5)与信息中继器(2)间的信息交换可以通过光缆、电缆或无线通信来完成。信息处理终端(5)设置在载体(4)上，比如地面的工作车内或舰船的工作室内，可便于操作、维护，还可减轻悬浮体(1)的载重量。

请参阅图3，信息中继器(2)也可以通过无线电方式向其它地方传递和交换信息，而不必仅仅限于图1所示的信息中继、传递和交换。位于载体(4)之外的多个信号数据终端(5)可以组成一个区域网，多个区域网可以通过有线或无线方式互联，形成大的信息网络。

请参阅图4，为了防止悬浮体(1)随气流和风的漂移，相对于载体(4)有一个比较固定的位置和距离，悬浮体(1)以及信息中继器(2)与载体(4)间还可以用一根或多根连接线(7)相连接。例如除了电力电缆线(3)外，还可以外加三角形固定点的三根绳索，用以固定和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)与载体(4)的相对位置。

为了防止飞机的碰撞，可在悬浮体(1)上安装警告灯或无线电告警装置。

悬浮体(1)为气球或飞艇时，在载体(4)上设置一个气源，通过一个管道向悬浮体(1)送气，可保持或调整其高度；悬浮体(1)的形状可以是圆形，也可以是椭圆形或扁圆形等，目的是便于改变方向和减少风的阻力。

请参阅图5，。信息中继器(2)不但可以作为无线电信号、也可以作为光学信号、红外信号的收发的中继装置，以及它们的混合体。

请参阅图6，它是电缆馈电式的浮动信息收发系统中使用姿态传感器(8)和姿态控制器(9)的例子。用来控制和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)的姿态、方位和方向，实现风向、最佳信息、信号收发方向控制。

请参阅图7，利用导航定位接收机提供的信息，机动地调整的位置、方位和姿态。

请参阅图8，地面载体(4)上的电源(6)通过电力电缆线(3)，向固定在悬浮体(1)上的雷达发射接收器供电。地面载体(4)上的信号数据终端(5)通过光缆与雷达的后端相连。该雷达的天线向外发射和接收信号。用这一方法可以实施普通地面雷达难以达到的远距离、大范围目标捕获、跟踪的效果。

雷达主要包括收发开关、接收机前端、发射机前端和信号处理几大部分，为了减小空中负荷的重量和体积，可以将接收机前端、发射机前端部分和收发开关放在空中信息中继器(2)上，尤其是关系到雷达天线端口输出功率的功率放大器和关系到雷达接收灵敏度的低噪声放大器设置在空中信息中继器(2)上，而信号数据终端(5)和电源(6)则可以安放在载体(4)上。这样的话，在不影响雷达设计性能的前提下，把空中负荷减小到最小程度，减小系统的空中设备部分的体积。通过地面设备提供足够的能量，使雷达能够实现空中长时间工作。

通过悬浮体(1)和信息中继器(2)与姿态传感器(8)和姿态控制器(9)结合，用来控制和调整悬浮体(1)和信息收发器(2)的姿态、方位和方向，实现风向、最佳信息、信号收发方向控制。例如光学摄像头对准目标，无线收发机的天线调整到最佳方位。此外，悬浮体(1)和信息中继器(2)可以与导航定位装置(10)结合，用来确定、控制和调整悬浮体(1)和信息收发器(2)的位置、方位和姿态。也可以在信息中继器(2)上直接安装可改变信息收发方向的螺旋桨方向控制舵。

可以在悬浮体(1)和信息收发器(2)上设置类似于直升飞机顶部螺旋桨和尾翼方向舵的装置，利用卫星导航定位接收机提供的信息，机动地调整悬浮体(1)和信息收发器(2)的位置、方位和姿态，使雷达天线的指向能够自动适应目标跟踪、捕获的需要。

本实施例说明，通过电缆馈电式的浮动信息收发系统的在雷达上的应用，可以代替预警飞机的部分功能，而对场地、时间、条件等环境因素要求很低。同时可以取得普通地面雷达难以达到的远距离、大范围目标捕获、跟踪的效果。

以上仅仅是本发明应用于空中雷达的一个具体实施的范例。除了雷达应用之外，本发明用也可用于通信基站、直放站、电子对抗、通讯、导航定位、传感技术、光学和红外成像等领域，因此是一种可用于固定与移动载体的电缆馈电式的综合浮动信息收发系统，在军用和民用等多方面领域有广泛的应用价值。

Claims (10)

1.一种电缆馈电式浮动信息收发系统，其包括：悬浮体(1)；连接在悬浮体(1)上的信息中继器(2)；载体(4)；安装在载体(4)上的电源(6)；其特征在于：该电缆馈电式浮动信息收发系统还包括一个电力电缆线(3)，该电力电缆线(3)一端与信息中继器(2)相连接，另一端与载体(4)上的电源(6)相连。

2.根据权利要求1所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：悬浮体(1)可以是气球、飞艇、带有直升螺旋桨的悬浮物、带有直升螺旋桨和方向舵的悬浮物或它们的组合；电源(6)通过电力电缆线(3)也可以向悬浮体(1)供电。

3.根据权利要求1或2所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：载体(4)可以是地面、地面的固定载体、地面的移动载体或水面载体。

4.根据权利要求1、2或3所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：信息中继器(2)向外发射信息、接收外部信息；信息中继器(2)可以是无线电信号、光学信号或红外信号的收发的中继装置。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：信息中继器(2)的一端与信息处理终端(5)相连，另一端发射和接收信息；信息处理终端(5)可以设置在载体(4)上，通过光纤、电缆或无线通信与信息中继器(2)进行数据交换。

6.根据权利要求1、2或3所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：信息中继器(2)可以安装在悬浮体(1)内或悬浮体(1)外。

7.根据权利要求1、2或3所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：悬浮体(1)与载体(4)间还可以用一根或多根固定线(7)相连接。

8.根据权利要求1、2或3所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：载体(4)与气球或飞艇间还可以加一根通气管，由载体(4)上的气源向气球或飞艇送气。

9.根据权利要求1、2或3所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：悬浮体(1)或信息中继器(2)可以与姿态传感器(8)和姿态控制器(9)结合，用来控制和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)的姿态、方位和方向；也可以与导航定位装置(10)结合，用来确定、控制和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)的位置、方位和姿态；也可以在信息中继器(2)上直接安装可改变信息收发方向的螺旋桨方向控制舵。

10.根据权利要求1、2或3所述的电缆馈电式浮动信息收发系统，其特征在于：悬浮体(1)可以与导航定位装置(10)结合，用来确定、控制和调整悬浮体(1)和信息中继器(2)的位置、方位和姿态。

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