CN101267612A - 移动通信和数据传输的空中基站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设置在空中的无线移动通讯基站——移动通信和数据传输的空中基站。它克服了有线通讯和地基站无线移动通讯设备繁多、投资巨大、维护和运行机构庞大的缺陷。本发明的技术方案如下：它包括无线移动通讯基站设备，它还包括悬停于空中的、高度在10至30公里且内部充有氦气的飞艇，无线移动通讯基站设备承载于飞艇上。本发明还包括另一种技术方案：一种移动通信和数据传输的空中基站，它包括无线移动通讯基站设备，它还包括飞行高度在10至30公里、飞行速度20至400公里/小时且盘旋半径不大于80公里的无人驾驶飞机，无线移动通讯基站设备承载于无人驾驶飞机上。空基站信号对地面的覆盖直径大，可替代多座地基站。

Description

移动通信和数据传输的空中基站
技术领域
本发明涉及一种设置在空中的无线移动通讯基站。
背景技术
目前世界上通信和信息传输采用两种方式：第一种采用设置在地面的电缆、光缆进行通信、信息传输，称做有线通讯；第二种按照信号能到达的范围模拟蜂窝形状来分布设立地面塔台，进行通信、信息传输，称做地面无线移动通讯基站，以下简称地基站。为了使无线移动通讯所能覆盖的有效面积更大，往往设立较多的地基站。因此有线通讯和地基站无线移动通讯设备繁多投资巨大，维护和运行机构庞大，成本极高，从而造成用户使用费用过高的问题出现。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动通信和数据传输的空中基站，以克服有线通讯和地基站无线移动通讯设备繁多、投资巨大、维护和运行机构庞大的缺陷。本发明的技术方案如下：一种移动通信和数据传输的空中基站，它包括无线移动通讯基站设备H，它还包括悬停于空中的、高度在10至30公里且内部充有氦气的飞艇M，无线移动通讯基站设备H承载于飞艇M上。
本发明还包括另一种技术方案：一种移动通信和数据传输的空中基站，它包括无线移动通讯基站设备，它还包括飞行高度在10至30公里、飞行速度20至400公里/小时且盘旋半径不大于80公里的无人驾驶飞机，无线移动通讯基站设备承载于无人驾驶飞机上。
本发明是将移动通信和信息传输用的设备，装置在无人驾驶飞机或气球飞艇上，建成空中移动通信和信息传输基站，以下简称空基站，完成从空中对用户传输信息的任务。空基站在指定空域飞行，飞行高度在20公里左右，空基站信号对地面的覆盖直径可达400km以上，覆盖面积可达125600平方公里以上，一架空基站可替代1600座地基站。按目前地基站每座建站费用为200万元计算，1600座需投资32亿元。空基站按值班、换班和备用三台架的组成计算，每架造价2500万元，每组造价为7500万元，仅为地基站投资的2.34％。如果将全国通讯系统的运行和维护费用进行计算，每年将省百亿元。本发明具有设备少、投资省和维护简单的优点，具有较大应用价值。实际工作时空基站由值班机(艇)、换班机(艇)和备用机(艇)三台架组成，以保证信号的不间断传输。
附图说明
图1是本发明实施方式一的示意图，图2是本发明实施方式一中飞艇的结构示意图，图3是图2的俯视图，图4是图2的E-E剖视图，图5是实施方式二中无人驾驶飞机的结构示意图，图6是图5的侧视图，图7是图6的俯视图，图8是图7的A-A剖视图，图9是图7的B-B剖视图，图10是实施方式二中发动机进气筒的剖视图，图11是图10的C向视图，图12是发动机进气筒敞开状态的示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图1至图4具体说明本实施方式。本实施方式由无线移动通讯基站设备H和悬停于空中的、高度在10至30公里且内部充有氦气的飞艇M组成，无线移动通讯基站设备H承载于飞艇M上。如图1所示，无线移动通讯基站设备H作为无线移动通讯的信号传输设备，可以完成与移动电话30、应用GPRS服务的个人计算机31、3G网络32、Internet网络33和Intranet网络34的互联，尤其3G网络，是电信、广播电视和计算机三网融合的产物，应用了本发明的空中的无线移动通讯基站后，更有利于其推广。
飞艇M由一次艇身1、二次艇身2、碟形舵面3、热喷气动力装置4和两块永磁体5组成，中空的圆盘形一次艇身1由龙骨1-1及覆盖在龙骨外的蒙皮1-2组成，其直径可以达到30至50米，由蒙皮组成的封闭的二次艇身2连接在一次艇身1的上部并通过气阀2-1连通于一次艇身1内，碟形舵面3环绕在一次艇身1腰部处，两块永磁体5分别固定在一次艇身1两侧的碟形舵面3上并使两块永磁体5的磁极方向相同且磁力线通过一次艇身1的圆心，热喷气动力装置4由喷嘴4-1、燃烧器4-2、燃气供应装置4-3和氧气供应装置4-4组成，燃气供应装置4-3和氧气供应装置4-4的出口都连接在燃烧器4-2的入口上，燃烧器4-2的出口连通喷嘴4-1的一端，喷嘴4-1的另一端伸出在一次艇身1外，热喷气动力装置4固定在一次艇身1内，多个热喷气动力装置4沿一次艇身1的圆周方向均匀分布并位于碟形舵面3的下方，每个喷嘴4-1都指向一次艇身1的圆周外方向。
永磁体5利用地球磁场指南针原理，可使燃气动力飞艇在空中自动保持固定朝向。固定朝向的飞艇有利于太阳能电池的安装，有利于检测和控制系统的使用，有利于各种定向定位设备的工作和安装，是稳定飞艇飞行有力的技术保障。
热喷气动力装置4的燃料可采用轻柴油或液化气，助燃剂采用液态氧。燃料和助燃剂的贮罐应通过连管和可控阀门联接到燃烧器，在燃烧室内点火，通过喷嘴喷出，产生反作用力。
本发明的飞艇中还可以设置自动控制系统和检测飞行高度、飞行速度、飞行姿态、飞行航向、飞行定位、大气压力、空气密度、风速等各种检测仪器和自身的通信系统，从而能把飞行情况远传到地面控制中心，从而实现地面控制中心控制飞艇的一次艇身1向二次艇身2充气升高，控制把二次艇身2排空从而使飞艇返回地面。另外还可以控制每个燃烧器4-2的点火、燃气供应装置4-3和氧气供应装置4-4的供应量，从而控制飞艇的飞行方向和飞行速度。
具体实施方式二：下面结合图5至图12具体说明本实施方式。本实施方式由无线移动通讯基站设备和飞行高度在10至30公里、飞行速度20至400公里/小时且盘旋半径不大于80公里的无人驾驶飞机组成，无线移动通讯基站设备承载于无人驾驶飞机上。
无人驾驶飞机由无人驾驶飞机本体、襟翼12和襟翼伸缩控制装置13组成，所述无人驾驶飞机本体包括机身11-1、机翼11-2、垂直尾翼11-3、水平尾翼11-4、涡扇发动机11-5和发动机进气筒，襟翼12沿机翼11-2的长度方向设置并通过机翼11-2后部的长槽插在机翼11-2中，襟翼伸缩控制装置13设置在机翼11-2中并与襟翼12相连接以控制襟翼12伸出在机翼11-2的宽度，发动机进气筒的前端部由三块均等的筒片11-6-1围成，筒片11-6-1的后端铰接在发动机进气筒的筒体11-6-2上，筒片11-6-1的外圆表面上通过铰接杆11-6-3连接在液压缸11-6-4的活塞杆上，液压缸11-6-4固定在发动机进气筒的筒体11-6-2上。液压缸11-6-4活塞杆的伸缩能使筒片11-6-1绕铰接点转动，能够调节发动机进气筒的进气量，实现涡扇发动机的涡轮增压。涡扇发动机11-5的水平位置低于水平尾翼11-4的水平位置以防止发动机的尾气引燃水平尾翼。如图9所示，无线移动通讯基站设备的接收天线20和发射天线21可以设置在机身11-1的下部。
襟翼伸缩控制装置13由连杆13-2和液压缸13-3组成，连杆13-2的一端铰接在襟翼12的内侧端部上，连杆13-2的另一端铰接在液压缸13-3的活塞杆上，液压缸13-3固定在机翼11-2内，襟翼12夹在滑道13-1与机翼11-2顶部的内壁之间。液压缸13-3能通过连杆13-2控制襟翼12伸出在机翼11-2外的宽度。本处只举此种液压传动的例子，实际应用中可以不限于此例，比如还可以使用机械传动的方式控制襟翼2的伸缩。
无人驾驶飞机具有飞行高度、飞行速度、飞行姿态、飞行航向、飞机定位、大气压力、空气密度、风速等各种检测仪器和系统，能够自动绘制三维航空图，和飞行情况一起远传到地面站与航控中心。无人驾驶飞机内部的自动控制系统能设置起飞、升空、巡航和降落等过程的自动驾驶的控制程序并完成控制，无人驾驶飞机能检测发动机工作情况，如主轴转数、温度，燃料使用情况等并输送给自动控制系统。无人驾驶飞机具有人工控制系统，以备地面站人员判断和变更并完成地面人员手动控制。以上所述都是现有无人驾驶飞机都能实现的功能，属于已有技术。

Claims (4)

1. 一种移动通信和数据传输的空中基站，它包括无线移动通讯基站设备(H)，其特征在于它还包括悬停于空中的、高度在10至30公里且内部充有氦气的飞艇(M)，无线移动通讯基站设备(H)承载于飞艇(M)上。
2. 根据权利要求1所述的一种移动通信和数据传输的空中基站，其特征在于飞艇(M)由一次艇身(1)、二次艇身(2)、碟形舵面(3)、热喷气动力装置(4)和两块永磁体(5)组成，中空的圆盘形一次艇身(1)由龙骨(1-1)及覆盖在龙骨外的蒙皮(1-2)组成，由蒙皮组成的封闭的二次艇身(2)连接在一次艇身(1)的上部并通过气阀(2-1)连通于一次艇身(1)内，碟形舵面(3)环绕在一次艇身(1)腰部处，两块永磁体(5)分别固定在一次艇身(1)两侧的碟形舵面(3)上并使两块永磁体(5)的磁极方向相同且磁力线通过一次艇身(1)的圆心，热喷气动力装置(4)由喷嘴(4-1)、燃烧器(4-2)、燃气供应装置(4-3)和氧气供应装置(4-4)组成，燃气供应装置(4-3)和氧气供应装置(4-4)的出口都连接在燃烧器(4-2)的入口上，燃烧器(4-2)的出口连通喷嘴(4-1)的一端，喷嘴(4-1)的另一端伸出在一次艇身(1)外，热喷气动力装置(4)固定在一次艇身(1)内，多个热喷气动力装置(4)沿一次艇身(1)的圆周方向均匀分布并位于碟形舵面(3)的下方，每个喷嘴(4-1)都指向一次艇身(1)的圆周外方向。
3. 一种移动通信和数据传输的空中基站，它包括无线移动通讯基站设备，其特征在于它还包括飞行高度在10至30公里、飞行速度20至400公里/小时且盘旋半径不大于80公里的无人驾驶飞机，无线移动通讯基站设备承载于无人驾驶飞机上。
4. 根据权利要求3所述的一种移动通信和数据传输的空中基站，其特征在于无人驾驶飞机由无人驾驶飞机本体、襟翼(12)和襟翼伸缩控制装置(13)组成，所述无人驾驶飞机本体包括机身(11-1)、机翼(11-2)、垂直尾翼(11-3)、水平尾翼(11-4)、涡扇发动机(11-5)和发动机进气筒，襟翼(12)沿机翼(11-2)的长度方向设置并通过机翼(11-2)后部的长槽插在机翼(11-2)中，襟翼伸缩控制装置(13)设置在机翼(11-2)中并与襟翼(12)相连接以控制襟翼(12)伸出在机翼(11-2)外的宽度，发动机进气筒的前端部由三块均等的筒片 (11-6-1)围成，筒片(11-6-1)的后端铰接在发动机进气筒的筒体(11-6-2)上，筒片(11-6-1)的外圆表面上通过铰接杆(11-6-3)连接在液压缸(11-6-4)的活塞杆上，液压缸(11-6-4)固定在发动机进气筒的筒体(11-6-2)上。
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