CN105109661B - 基于浮空器的监控方法和网络及浮空器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于浮空器的监控方法和网络及浮空器。其中，该方法包括：获取目标浮空器所处源位置的位置信息，其中，位置信息至少包括目标浮空器的经度、纬度；检测目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离；在目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域。本发明解决了由于浮空器之间的相对距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的技术问题。

Description

基于浮空器的监控方法和网络及浮空器

技术领域

本发明涉及航空航天领域，具体而言，涉及一种基于浮空器的监控方法和网络及浮空器。

背景技术

如今，由于地面控制站的监控范围有限，而卫星的监控周期较长，因而，现有技术提出了一种利用体积较小的浮空器执行通信、气象观测、资源勘测等多种任务的监控方式，其中，上述浮空器受地面控制站控制可携带载荷数据在20km-40km范围的平流层高度长期飞行，进一步，在这一高度区间，由于存在随季节稳定变化的大气环流，因而浮空器可沿着大气环流实现在某一纬度区域的环球飞行。

然而，由于目前浮空器只能随大气环流移动，从而使得多个浮空器之间的相对距离就难以得到精确控制，进而导致利用多个浮空器进行监控时，监控的准确性就会大大降低。比如，一方面当多个浮空器被风吹得较为分散，相互之间的距离太远时，则必然会出现气球之间的通信效率下降的问题，此外，还会由于部分被监控区域未被覆盖到，而造成浮空器无法准确获取该区域对应的数据的问题；另一方面当多个浮空器被风吹得较为集中，相互之间的距离太近时，则必然会出现由于局部区域气球过密而造成的资源浪费问题。

针对现有技术中提出的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于浮空器的监控方法和网络及浮空器，以至少解决由于浮空器之间的相对距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于浮空器的监控方法，包括：获取目标浮空器所处源位置的位置信息，其中，上述位置信息至少包括上述目标浮空器的经度、纬度；检测上述目标浮空器与同一监控网络内上述目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离；在上述目标浮空器与上述对象浮空器之间的上述相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制上述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种浮空器，包括：定位装置，用于获取浮空器所处源位置的位置信息，其中，上述位置信息至少包括上述浮空器的经度和纬度；处理器，与上述定位装置连接，用于判断上述浮空器与同一监控网络内除上述浮空器之外的其他浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件；控制器，与上述处理器连接，用于在上述浮空器与上述同一监控网络内除上述浮空器之外的其他浮空器之间的上述相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制上述同一监控网络中的任意一个或多个浮空器来监控预定区域。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种基于浮空器的监控网络，包括多个上述的浮空器。

在本发明实施例中，通过获取目标浮空器所处源位置的位置信息，当检测出目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件时，则控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域，从而实现根据监控网络中的一个或多个浮空器之间的相对距离控制浮空器构成较为稳定的监控网络，利用该监控网络来监控预定区域的监控数据，以克服现有技术中由于浮空器之间的相对距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例一种可选的基于浮空器的监控方法的流程图；

图2是根据本发明实施例一种可选的基于浮空器的监控方法的浮空器分布示意图；

图3是根据本发明实施例另一种可选的基于浮空器的监控方法的浮空器分布示意图；

图4是根据本发明实施例一种可选的浮空器与地面控制站的关系示意图；

图5是根据本发明实施例一种可选的移动控制指令的传输方向的示意图；

图6是根据本发明实施例一种可选的浮空器编队的示意图；

图7是根据本发明实施例另一种可选的移动控制指令的传输方向的示意图；

图8是根据本发明实施例又一种可选的移动控制指令的传输方向的示意图；

图9是根据本发明实施例又一种可选的移动控制指令的传输方向的示意图；

图10是根据本发明实施例一种可选的浮空器的示意图；以及

图11是根据本发明实施例一种可选的基于浮空器的监控网络的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种基于浮空器的监控方法，如图1所示，该方法包括：

S102，获取目标浮空器所处源位置的位置信息，其中，位置信息至少包括目标浮空器的经度、纬度；

S104，检测目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离；

S106，在目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域。

可选地，在本实施例中，上述基于浮空器的监控方法可以但不限于应用于平流层信息系统中，其中，该平流层信息系统一般是指用位于平流层空间轻于空气的、准静止长驻空的浮空器作为平台，并装载一定的有效信息载荷，配合各种地面通信和终端设备所构成的系统。其中，上述平流层平台所处的空间处于各种通信卫星和地面控制站之间，位于距地面高度约17km-22km，上述目标浮空器可以包括但不限于:充氦飞艇、气球、无人机等。上述仅是一种示例，本实施例对此不做任何限定。

需要说明的是，由于现有技术中浮空器只能独立地沿大气环流方向随风飘行，从而使得多个浮空器之间的相对距离就难以得到精确控制，通信距离可能过远或过近，从而导致无法基于浮空器准确获取预定区域内的监控数据的问题。具体而言，通过获取目标浮空器所处源位置的位置信息，再检测目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离，在判断出相对距离满足预定阈值条件的情况下，利用上述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域，从而克服现有技术中由于浮空器随风飘行，无法准确获取浮空器之间的相对距离，使得通信距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的问题。进而实现根据监控网络中的一个或多个浮空器之间的相对距离控制浮空器构成较为稳定的监控网络，利用该监控网络来监控预定区域，获取对应的监控数据。

进一步，在本实施例中，上述基于浮空器的监控方法可以但不限于应用于监控网络内的任意一个浮空器中，也就是说，同一监控网络内的目标浮空器与对象浮空器是等价的，具有相同的功能作用，其中，本实施例中仅是以将目标浮空器作为待控制的浮空器为例进行示例说明，对象浮空器同样可以实现，本实施例中在此不再赘述。

可选地，在本实施例中，上述位置信息还可以包括但不限于：高度。也就是说，本实施例中基于浮空器的监控方法不仅可以获取目标浮空器的水平位置信息，还可以同时获取目标浮空器的高度。

此外，在本实施例中，上述目标浮空器中还可以包括但不限于：超压囊体、用于承载的支架、航电设备、电源和任务载荷。其中，电源可以包括但不限于以下至少之一：太阳能电池、储能电池。

可选地，在本实施例中，上述基于浮空器的监控方法可以但不限于应用于基于浮空器的监控网络，对于该网络内的浮空器的控制可以包括但不限于以下至少一种控制主体：地面控制站、浮空器自身。进一步，当浮空器检测到自身与邻近浮空器或地面控制站之间的距离不满足预定条件的情况下，调整目标浮空器与同一监控网络内对象浮空器之间的相对距离。

需要说明的是，属于同一监控网络内的目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离所满足的预定阈值条件中的预定阈值可以但不限于：根据不同的应用场景设置为不同取值，例如，依据飞行高度决定，具体来说，浮空器飞行高度在20km左右，视距范围对应在1100km，则视距范围内的浮空器之间可以实现相互通信，则该范围内的浮空器可以构成一个基于浮空器的监控网络。

可选地，在本实施例中，属于同一监控网络的浮空器的相对距离可以但不限于小于等于预定阈值，如图2所示的粗实线圆范围内的浮空器属于同一监控网络。

具体结合图2所示进行说明，假设获取到目标浮空器A所处源位置的位置信息为：经度100度，纬度52度，高度22km，进一步，检测与目标浮空器属于同一监控网络(如图2所示粗实线圆)的对象浮空器，其中，上述预定阈值即粗实线圆的半径可以为1500km，对象浮空器包括浮空器B、C、D、E、F。进一步，分别判断浮空器A与网络内的对象浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件，若满足，则控制上述监控网络内的一个或多个浮空器来监控预定区域。

进一步，上述调整目标浮空器与同一监控网络内对象浮空器之间的相对距离的方式可以包括但不限于以下至少之一：

1)控制目标浮空器从源位置移动到第一目标位置；

2)通知对象浮空器移动到第二目标位置；

3)由地面控制站控制目标浮空器移动到第三目标位置；

4)由备用卫星控制目标浮空器移动到第四目标位置。

需要说明的是，在本实施例中，地面控制站和备用卫星也可以直接控制对象浮空器移动到目标位置，控制移动的方式与目标浮空器的类似，本实施例在此不做任何限定。其中，备用卫星可以但不限于与网络内浮空器形成备用控制链路。

进一步，通过调整到目标位置后的各个浮空器构成的监控网络实现对预定区域的监控，以达到准确控制浮空器的移动距离的目的，进而保证浮空器间的相对距离稳定，实现提高基于浮空器监控的准确性。

可选地，在本实施例中，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域的方式包括以下至少之一：

1)同时控制全部浮空器同步移动，利用移动后的全部浮空器对预定区域进行监控；

2)控制一个主浮空器移动，再由主浮空器控制监控网络内除主浮空器之外的从浮空器同时移动，利用移动后的主浮空器和从浮空器对预定区域进行监控；

3)控制至少包括两个浮空器集合中的任意一个浮空器集合同步移动；利用移动后的浮空器集合对预定区域进行监控。

对应地，上述控制方式对应浮空器的飞行模式分别包括但不限于以下至少之一：编队飞行、主从飞行、分组飞行。

通过本申请提供的实施例，通过获取目标浮空器所处源位置的位置信息，当检测出目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件时，则控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域，从而实现根据监控网络中的一个或多个浮空器之间的相对距离控制浮空器构成较为稳定的监控网络，利用该监控网络来监控预定区域的监控数据，以克服现有技术中由于浮空器之间的相对距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的问题。进一步，还可以保证浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件的情况下的通信效率。

作为一种可选的方案，在检测目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离之后，还包括：

S1，在目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离不满足预定阈值条件的情况下，调整目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离。

需要说明的是，由于现有技术中的浮空器是随风飘行，相对距离过远或过近，并不稳定，从而导致浮空器的通信距离不稳定，无法构成稳定的数据监控网络，进而造成浮空器通信效果差，监控数据的准确性降低的问题。针对上述问题，本实施例通过实时检测并调整目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离，实现实时准确控制目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离，从而保证目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离的稳定性，进而达到提高监控所获取的监控数据的准确性。

可选地，在本实施例中，上述调整目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离的方式可以包括但不限于以下至少之一：

1)控制目标浮空器从源位置移动到第一目标位置；

2)通知对象浮空器移动到第二目标位置；

3)由地面控制站控制目标浮空器移动到第三目标位置；

4)由备用卫星控制目标浮空器移动到第四目标位置。

具体结合以下示例进行说明，假设获取到目标浮空器A所处源位置的位置信息为：经度100度，纬度52度，高度22km，进一步，检测与目标浮空器属于同一监控网络(如图2所示粗实线圆)的对象浮空器，其中，上述预定阈值即粗实线圆的半径可以为1500km，如图2所示，对象浮空器包括浮空器B、C、D、E、F。进一步，分别判断浮空器A与网络内的对象浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件，假设预定阈值条件为是否小于等于1100km，即，可以如图3所示，以浮空器A为中心，以1100km为半径的虚线圆，判断对象浮空器是否位于虚线圆内，若不满足，则调整目标浮空器与任意一个对象浮空器之间的相对距离，从而避免浮空器之间的距离过远或过近，实现对浮空器的移动距离的准确控制，进而保证浮空器之间以稳定的相对距离的保持飞行。

需要说明的是，在上述示例中仅以目标浮空器为浮空器A为示例进行说明，进一步，在本发明的发明构思下，还可以分别以监控网络内的对象浮空器(即浮空器B、C、D、E、F)作为新的目标浮空器，例如，以浮空器B作为目标浮空器，判断浮空器B与其他浮空器(如浮空器C、D、E、F)的相对距离是否满足预定阈值条件。以此类推，本实施例中在此不再赘述。

通过本申请提供的实施例，通过实时根据检测结果调整浮空器之间的相对距离，从而实现通过调整浮空器之间的相对距离，保证浮空器之间的通信距离及监控网络的稳定性，进而达到保证浮空器之间的通信质量，提高基于浮空器的监控网络进行监控的准确性。

作为一种可选的方案，调整目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离包括：

S1，控制目标浮空器从源位置移动到第一目标位置，其中，移动到第一目标位置的目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件。

具体结合以下示例进行说明，假设预定阈值条件为是否小于等于1100km，例如图3所示的虚线圆，以浮空器A为中心，以1100km为半径，判断对象浮空器是否位于虚线圆内。进一步，假设检测到目标浮空器A与对象浮空器B之间的距离为1400km，如图3所示，浮空器B位于虚线圆外，即不满足预定阈值条件，需要对其进行调整，则可以通过控制目标浮空器A向对象浮空器B的方向移动相应的距离，即，目标浮空器A由源位置移动到目标浮空器A的第一目标位置，以避免浮空器之间的距离过远或过近，保证通信距离及监控网络的稳定性。上述仅以目标浮空器为浮空器A为示例，在调整完当前的目标浮空器(即浮空器A)的位置后，还可以分别依次利用相同的方法将对象浮空器(即B、C、D、E、F)作为新的目标浮空器，判断其位置是否需要被调整，本实施例在此不再赘述。

通过本申请提供的实施例，通过准确控制目标浮空器由源位置移动到第一目标位置，以实现对浮空器的移动距离的准确控制，从而保证浮空器之间的通信质量，进而保证基于浮空器的监控网络的稳定性，提高基于浮空器进行监控的准确性。

作为一种可选的方案，调整目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离包括：

S1，通知对象浮空器移动到第二目标位置，其中，目标浮空器与移动到第二目标位置的对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件。

具体结合以下示例进行说明，假设预定阈值条件为是否小于等于1100km，例如图3所示的虚线圆，以浮空器A为中心，以1100km为半径，判断对象浮空器是否位于虚线圆内。进一步，假设检测到目标浮空器A与对象浮空器B之间的距离为1400km，如图3所示，浮空器B位于虚线圆外，即不满足预定阈值条件，需要进行调整，则可以通过通知对象浮空器B向目标浮空器A的方向移动相应的距离，即对象浮空器移动到第二目标位置，以避免浮空器之间的距离过远或过近，保证通信距离及监控网络的稳定性。上述仅是一种示例，本实施例并不限于此。

通过本申请提供的实施例，通过通知对象浮空器向目标浮空器的方向移动到第二目标位置，以实现对浮空器的移动距离的准确控制，从而保证浮空器之间的通信质量，进而保证基于浮空器的监控网络的稳定性，提高基于浮空器进行监控的准确性。

作为一种可选的方案，在检测目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离之后，还包括：

S1，在目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离不满足预定阈值条件的情况下，将目标浮空器所处的源位置的位置信息发送给地面控制站，并控制目标浮空器根据地面控制站发送的第一控制指令移动到第三目标位置，其中，移动到第三目标位置的目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件。

具体结合以下示例进行说明，假设目标浮空器A所处源位置的位置信息为：经度100度，纬度52度，高度22km，与目标浮空器A通信的地面控制站的位置信息为：经度100度，纬度50度。如图4实线所示，将目标浮空器所处的源位置的位置信息发送给地面控制站402，同理，还可以将对象浮空器所处源位置的位置信息发送给地面控制站402，在地面控制站402判断出目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离不满足预定条件后，控制目标浮空器根据地面控制站发送的第一控制指令移动到第三目标位置，以使移动后的目标浮空器A与对象浮空器B之间的相对距离满足预定阈值条件，不会过远或过近，保证通信距离及监控网络的稳定性。上述仅是一种示例，本实施例中仅以目标浮空器为浮空器A为示例，进一步，还可以将监控网络内的对象浮空器作为新的目标浮空器进行判断控制，本实施例中在此不再赘述。

需要说明的是，地面控制站402还可以控制对象浮空器移动，本实施例中，对目标浮空器和对象浮空器的控制方式类似，本实施例在此不再赘述。

通过本申请提供的实施例，通过地面控制实现对目标浮空器和/或对象浮空器的移动距离的准确控制，从而保证浮空器与地面控制站保持相对稳定的距离，进而保证基于浮空器的监控网络的稳定性，提高基于浮空器进行监控的准确性。进一步，保证地面控制站与浮空器之间的通信质量。

作为一种可选的方案，在控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域之前，还包括：

S1，若未检测到目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离，则将目标浮空器所处源位置的位置信息发送给卫星，并根据卫星发送的第二控制指令将目标浮空器移动到第四目标位置，其中，移动到第四目标位置的目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件。

可选地，在本实施例中，若未检测到目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离，也就是说，可能浮空器之间的距离过远，而无法实现正常的通信或检测。因而，在本实施例中，提供了备用卫星构成的备用链路，实现对浮空器的移动控制，以避免浮空器之间的相对距离过远，而无法保证通信距离，进而导致通信效果变差的问题。

通过本申请提供的实施例，通过与卫星连接，形成发送控制指令的备用链路，从而实现在浮空器之间，或浮空器与地面控制站之间产生故障无法通信时，利用卫星传输控制指令，从而提高了浮空器通信的可靠性。

作为一种可选的方案，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：

S1，监控网络内的全部浮空器同时接收到移动控制指令，其中，移动控制指令用于指示全部浮空器同步移动；

S2，通过移动后的监控网络内的全部浮空器监控预定区域。

具体结合如下示例进行说明，当同时控制全部浮空器时，如图5所示，网络内包括浮空器A、B、C、D、E、F，则可同时向全部浮空器发送相同的移动控制指令，其中，图5中箭头用于指示移动控制指令的接收方向，当浮空器A、B、C、D、E、F同时接收到上述移动控制指令后，将响应上述移动控制指令按照该移动控制指令同步移动到对应的目标位置，例如，通过控制浮空器同步移动，实现对浮空器的编队飞行控制，例如，如图6所示，均已2m/s向前匀速飞行，保持三角形编队飞行。

通过本申请提供的实施例，监控网络内的全部浮空器同时接收到移动控制指令，通过这种控制全部浮空器同步飞行，以实现对浮空器的统一编队控制。

作为一种可选的方案，浮空器的数量为多个，包括一个主浮空器及除主浮空器之外的从浮空器，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：

S1，监控网络内的主浮空器接收到第一移动控制指令，其中，第一移动控制指令用于指示主浮空器移动；

S2，监控网络内除主浮空器之外的从浮空器依次或同时接收到主浮空器发送的第二移动控制指令，其中，第二移动控制指令用于指示从浮空器移动；

S3，通过移动后的监控网络内的主浮空器和从浮空器监控预定区域。

需要说明的是，在本实施例中，上述第一移动控制指令所指示的移动方式与第二移动控制指令所指示的移动方式一致，其中，上述移动控制指令所指示的移动方式中包括以下内容：移动方向、移动距离及移动速度。或，上述移动控制指令还可以直接指示目标位置的坐标，本实施例中对此不做任何限定。

具体结合如下示例进行说明，监控网络内包括主浮空器A，还包括除主浮空器A之外的从浮空器，如浮空器B、C、D、E、F，当控制上述浮空器飞行时，可以先控制一个主浮空器A，再控制其他从浮空器。如图7所示，图7中箭头用于指示控制指令的接收方向，当主浮空器A接收到上述第一移动控制指令后，则响应第一移动控制指令，按照该第一移动控制指令控制主浮空器A移动到对应的目标位置，进一步，主浮空器A依次向从浮空器B、C、D、E、F间接转发第二移动控制指令，以使从浮空器B、C、D、E、F根据主浮空器A的指令移动到对应的目标位置，从而实现对监控网络内浮空器进行主从飞行控制。例如，图6所示的三角形编队飞行的浮空器中，主浮空器A接收第一移动控制指令向东南方向移动10km，进一步，主浮空器A将向编队中的其他从浮空器B、C、D、E、F转发第二移动控制指令，控制其他从浮空器B、C、D、E、F向东南方向移动10km，从而达到通过主从控制的方式，实现对监控网络内的多个浮空器的高效率控制。

需要说明的是，图7所示的传输控制指令的方式仅是一种示例，在本实施例中，主浮空器还可以同时向从浮空器发送第二移动控制指令，如图8所示。

通过本申请提供的实施例，监控网络内的一个主浮空器先接收到第一移动控制指令，接着，监控网络内的从浮空器将依次或同时由主浮空器接收到转发的第二移动控制指令，通过这种对监控网络内浮空器进行主从飞行控制，实现对监控网络内的多个浮空器的高效率控制。

作为一种可选的方案，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：

S1，监控网络内的浮空器至少包括两个浮空器集合，其中，两个浮空器集合至少接收到第三移动控制指令与第四移动控制指令，第三移动控制指令用于指示两个浮空器集合中的一个浮空器集合移动，第四移动控制指令用于指示两个浮空器集合中的另一个浮空器集合移动；

S2，通过移动后的监控网络内的两个浮空器集合监控预定区域。

可选地，在本实施例中，还可以控制监控网络内不同的浮空器集合，通过分组控制进一步提高对浮空器控制的效率，进而提高基于浮空器监控预定区域的监控效率。

具体结合如下示例进行说明，监控网络内包括三个浮空器集合，其中，浮空器A和浮空器D为第一浮空器集合，浮空器B和浮空器E为第二浮空器集合，浮空器C和浮空器F为第三浮空器集合。当控制监控网络内的上述浮空器飞行时，可以先分别控制各个浮空器集合中的一个主浮空器，再控制各个浮空器集合中的其他从浮空器。如图9所示，图9中箭头用于指示控制指令的接收方向，当第一浮空器集合中主浮空器A接收到上述第三移动控制指令后，将响应第三移动控制指令，按照该第三移动控制指令控制主浮空器A移动到对应的目标位置，进一步，主浮空器A向同一浮空器集合中的从浮空器D转发第三移动控制指令，以使从浮空器D根据第三移动控制指令移动到对应位置，与浮空器A保持一致。同理，当第二浮空器集合中主浮空器B接收到上述第四移动控制指令后，将响应第四移动控制指令，按照该第四移动控制指令控制主浮空器B移动到对应的目标位置，进一步，主浮空器B向同一浮空器集合中的从浮空器E转发第四移动控制指令，以使从浮空器E根据第四移动控制指令移动到对应位置，与浮空器B保持一致。此外，第三浮空器集合中的浮空器C和浮空器F的控制方式同上，在此不再赘述。

通过本申请提供的实施例，通过对监控网络内的浮空器进行分组，并对不同分组发送对应的移动控制指令，以使不同浮空器集合中的浮空器分别执行不同的任务，从而达到通过分组控制的方式，实现对监控网络内的多个浮空器的高效率控制。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述基于浮空器的监控方法的浮空器，如图10所示，该浮空器包括：

1)定位装置1002，用于获取浮空器所处源位置的位置信息，其中，位置信息至少包括浮空器的经度和纬度；

2)处理器1004，与定位装置1002连接，用于判断浮空器与同一监控网络内除浮空器之外的其他浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件；

3)控制器1006，与处理器1004连接，用于在浮空器与同一监控网络内除浮空器之外的其他浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制同一监控网络中的任意一个或多个浮空器来监控预定区域。

可选地，在本实施例中，上述浮空器可以但不限于应用于平流层信息系统中，其中，该平流层信息系统一般是指用位于平流层空间轻于空气的、准静止长驻空的浮空器作为平台，并装载一定的有效信息载荷，配合各种地面通信和终端设备所构成的系统。其中，上述平流层平台所处的空间处于各种通信卫星和地面控制站之间，位于距地面高度约17km-22km，上述浮空器可以包括但不限于:充氦飞艇、气球、无人机等。上述仅是一种示例，本实施例对此不做任何限定。可选地，在本实施例中，上述浮空器可以但不限于为实施上述基于浮空器的监控方法的目标浮空器。

需要说明的是，由于现有技术中浮空器只能独立地沿大气环流方向随风飘行，从而使得多个浮空器之间的相对距离就难以得到精确控制，通信距离可能过远或过近，从而导致无法基于浮空器准确获取预定区域内的监控数据的问题。具体而言，通过获取目标浮空器所处源位置的位置信息，再检测目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离，在判断出相对距离满足预定阈值条件的情况下，利用上述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域，从而克服现有技术中由于浮空器随风飘行，无法准确获取浮空器之间的相对距离，使得通信距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的问题。进而实现根据监控网络中的一个或多个浮空器之间的相对距离控制浮空器构成较为稳定的监控网络，利用该监控网络来监控预定区域，获取对应的监控数据。

进一步，在本实施例中，同一监控网络内的目标浮空器与对象浮空器是等价的，具有相同的功能作用，其中，本实施例中仅是以将目标浮空器作为待控制的浮空器为例进行示例说明，对象浮空器同样可以实现，本实施例中在此不再赘述。

可选地，在本实施例中，上述位置信息还可以包括但不限于：高度。也就是说，本实施例中浮空器不仅可以获取目标浮空器的水平位置信息，还可以同时获取目标浮空器的高度。

此外，在本实施例中，上述目标浮空器中还可以包括但不限于：超压囊体、支撑结构、航电设备、电源和任务载荷。其中，电源可以包括但不限于以下至少之一：太阳能电池、储能电池。

可选地，在本实施例中，上述浮空器可以但不限于应用于基于浮空器的监控网络，对于该网络内的浮空器的控制可以包括但不限于以下至少一种控制主体：地面控制站、浮空器自身。进一步，当浮空器检测到自身与邻近浮空器或地面控制站之间的距离不满足预定条件的情况下，调整目标浮空器与同一监控网络内对象浮空器之间的相对距离。

需要说明的是，属于同一监控网络内的目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离所满足的预定阈值条件中的预定阈值可以但不限于：根据不同的应用场景设置为不同取值，例如，依据飞行高度决定，具体来说，浮空器飞行高度在20km左右，视距范围对应在1100km，则视距范围内的浮空器之间可以实现相互通信，则该范围内的浮空器可以构成一个基于浮空器的监控网络。

可选地，在本实施例中，属于同一监控网络的浮空器的相对距离可以但不限于小于等于预定阈值，如图2所示的粗实线圆范围内的浮空器属于同一监控网络。

具体结合图2所示进行说明，假设获取到目标浮空器A所处源位置的位置信息为：经度100度，纬度52度，高度22km，进一步，检测与目标浮空器属于同一监控网络(如图2所示粗实线圆)的对象浮空器，其中，上述预定阈值即粗实线圆的半径可以为1500km，对象浮空器包括浮空器B、C、D、E、F。进一步，分别判断浮空器A与网络内的对象浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件，若满足，则控制上述监控网络内的一个或多个浮空器来监控预定区域。

进一步，上述调整目标浮空器与同一监控网络内对象浮空器之间的相对距离的方式可以包括但不限于以下至少之一：

1)控制目标浮空器从源位置移动到第一目标位置；

2)通知对象浮空器移动到第二目标位置；

3)由地面控制站控制目标浮空器移动到第三目标位置；

4)由备用卫星控制目标浮空器移动到第四目标位置。

需要说明的是，在本实施例中，地面控制站和备用卫星也可以直接控制对象浮空器移动到目标位置，控制移动的方式与目标浮空器的类似，本实施例在此不做任何限定。其中，备用卫星可以但不限于与网络内浮空器形成备用控制链路。

进一步，通过调整到目标位置后的各个浮空器构成的监控网络实现对预定区域的监控，以达到准确控制浮空器的移动距离的目的，进而保证浮空器间的相对距离稳定，实现提高基于浮空器监控的准确性。

可选地，在本实施例中，控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域的方式包括以下至少之一：

1)同时控制全部浮空器同步移动，利用移动后的全部浮空器对预定区域进行监控；

2)控制一个主浮空器移动，再由主浮空器控制监控网络内除主浮空器之外的从浮空器同时移动，利用移动后的主浮空器和从浮空器对预定区域进行监控；

3)控制至少包括两个浮空器集合中的任意一个浮空器集合同步移动；利用移动后的浮空器集合对预定区域进行监控。

对应地，上述控制方式对应浮空器的飞行模式分别包括但不限于以下至少之一：编队飞行、主从飞行、分组飞行。

通过本申请提供的实施例，通过获取目标浮空器所处源位置的位置信息，当检测出目标浮空器与同一监控网络内目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件时，则控制监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域，从而实现根据监控网络中的一个或多个浮空器之间的相对距离控制浮空器构成较为稳定的监控网络，利用该监控网络来监控预定区域的监控数据，以克服现有技术中由于浮空器之间的相对距离不稳定所造成的基于浮空器监控的准确性较低的问题。进一步，还可以保证浮空器之间的相对距离满足预定阈值条件的情况下的通信效率。

作为一种可选的方案，浮空器还包括：

1)推进控制装置，与处理器连接，用于在浮空器与同一监控网络内除浮空器之外的其他浮空器之间的相对距离不满足预定阈值条件的情况下，控制浮空器移动。

可选地，在本实施例中，上述浮空器可以但不限于为实施上述基于浮空器的监控方法的目标浮空器。

需要说明的是，由于现有技术中的浮空器是随风飘行，相对距离过远或过近，并不稳定，从而导致浮空器的通信距离不稳定，无法构成稳定的数据监控网络，进而造成浮空器通信效果差，监控数据的准确性降低的问题。针对上述问题，本实施例通过推进控制装置实时调整浮空器移动，以实现实时准确控制目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离，从而保证目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离的稳定性，进而达到提高监控所获取的监控数据的准确性。

可选地，在本实施例中，上述推进控制装置包括：矢量控制器，用于控制浮空器的移动角度和/或移动速度。其中，上述矢量控制器可以但不限于控制浮空器加减速、水平调整，从而保证浮空器之间的相对距离较为稳定。其中，上述矢量控制可以但不限于矢量发动机。

可选地，在本实施例中，上述调整目标浮空器与对象浮空器之间的相对距离的方式可以包括但不限于以下至少之一：

1)控制目标浮空器从源位置移动到第一目标位置；

2)通知对象浮空器移动到第二目标位置；

3)由地面控制站控制目标浮空器移动到第三目标位置；

4)由备用卫星控制目标浮空器移动到第四目标位置。

具体结合以下示例进行说明，假设获取到目标浮空器A所处源位置的位置信息为：经度100度，纬度52度，高度22km，进一步，检测与目标浮空器属于同一监控网络(如图2所示粗实线圆)的对象浮空器，其中，上述预定阈值即粗实线圆的半径可以为1500km，如图2所示，对象浮空器包括浮空器B、C、D、E、F。进一步，分别判断浮空器A与网络内的对象浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件，假设预定阈值条件为是否小于等于1100km，即，可以如图3所示，以浮空器A为中心，以1100km为半径的虚线圆，判断对象浮空器是否位于虚线圆内，若不满足，则调整目标浮空器与任意一个对象浮空器之间的相对距离，从而避免浮空器之间的距离过远或过近，实现对浮空器的移动距离的准确控制，进而保证浮空器之间以稳定的相对距离的保持飞行。

通过本申请提供的实施例，通过实时根据检测结果调整浮空器之间的相对距离，从而实现通过调整浮空器之间的相对距离，保证浮空器之间的通信距离及监控网络的稳定性，进而达到保证浮空器之间的通信质量，提高基于浮空器的监控网络进行监控的准确性。

作为一种可选的方案，浮空器还包括：

1)天线，用于接收同一监控网络内除浮空器之外的其他浮空器的位置信息，还用于发送浮空器的位置信息。

可选地，在本实施例中，上述浮空器可以但不限于为实施上述基于浮空器的监控方法的目标浮空器。

可选地，上述天线还可以但不限于用于收发控制指令。也就是说，本实施例浮空器中的定位天线可以执行以下至少一种操作：

1)接收其他浮空器发送的移动控制指令，以响应该移动控制指令移动到目标位置；

2)发送移动控制指令给其他浮空器，以实现对其他浮空器的移动控制；

3)接收其他浮空器发送的源位置的位置信息；

4)发送移动控制指令给其他浮空器。

可选地，在本实施例中，上述天线可以包括但不限于高增益定向天线，从而实现集中能量收发预定方向上的信息。

通过本申请提供的实施例，通过浮空器中的天线准确收发浮空器的位置信息，从而实现浮空器之间，及浮空器与地面控制之间高质量的通信，进而保证准确控制浮空器的移动距离。

实施例3

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述基于浮空器的监控方法的基于浮空器的监控网络，如图11所示，该基于浮空器的监控网络包括：包括多个浮空器1102。

需要说明的是，在本实施例中，上述基于浮空器的监控网络可以但不限于应用于实施例1和实施例2的应用场景中，本实施例中在此不再赘述。

可选地，在本实施例中，上述浮空器可以但不限于为实施上述基于浮空器的监控方法的目标浮空器。

可选地，在本实施例中，上述网络还包括：

1)地面控制站1104，用于接收浮空器所处源位置的位置信息，并发送第一控制指令，其中，第一控制指令用于指示浮空器从源位置移动到目标位置。

通过本申请提供的实施例，通过地面控制实现对目标浮空器和/或对象浮空器的移动距离的准确控制，从而保证浮空器与地面控制站保持相对稳定的距离，进而保证基于浮空器的监控网络的稳定性，提高基于浮空器进行监控的准确性。进一步，保证地面控制站与浮空器之间的通信质量。

可选地，在本实施例中，上述网络还包括：

1)卫星1106，用于接收浮空器所处源位置的位置信息，并发送第二控制指令，其中，第二控制指令用于指示浮空器从源位置移动到目标位置。

通过本申请提供的实施例，通过与卫星连接，形成发送控制指令的备用链路，从而实现在浮空器之间，或浮空器与地面控制站之间产生故障无法通信时，利用卫星传输控制指令，从而提高了浮空器通信的可靠性。

可选地，在本实施例中，同一监控网络内的目标浮空器与对象浮空器是等价的，具有相同的功能作用，其中，本实施例中仅是以将目标浮空器作为待控制的浮空器为例进行示例说明，对象浮空器同样可以实现，本实施例中在此不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基于浮空器的监控方法，其特征在于，包括：

获取目标浮空器所处源位置的位置信息，其中，所述位置信息至少包括所述目标浮空器的经度、纬度；

检测所述目标浮空器与同一监控网络内所述目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离；

在所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域；

其中，所述浮空器的数量为多个，包括一个主浮空器及除主浮空器之外的从浮空器，所述控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：所述监控网络内的主浮空器接收到第一移动控制指令，其中，所述第一移动控制指令用于指示所述主浮空器移动；所述监控网络内除所述主浮空器之外的从浮空器依次或同时接收到所述主浮空器发送的第二移动控制指令，其中，所述第二移动控制指令用于指示所述从浮空器移动；通过移动后的所述监控网络内的所述主浮空器和所述从浮空器监控所述预定区域；或者，

所述控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：所述监控网络内的浮空器至少包括两个浮空器集合，其中，所述两个浮空器集合至少接收到第三移动控制指令与第四移动控制指令，所述第三移动控制指令用于指示所述两个浮空器集合中的一个浮空器集合移动，所述第四移动控制指令用于指示所述两个浮空器集合中的另一个浮空器集合移动；通过移动后的所述监控网络内的所述两个浮空器集合监控所述预定区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述检测所述目标浮空器与同一监控网络内所述目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离之后，还包括：

在所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离不满足所述预定阈值条件的情况下，调整所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离包括：

控制所述目标浮空器从所述源位置移动到第一目标位置，其中，移动到所述第一目标位置的所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离满足所述预定阈值条件。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离包括：

通知所述对象浮空器移动到第二目标位置，其中，所述目标浮空器与移动到所述第二目标位置的所述对象浮空器之间的所述相对距离满足所述预定阈值条件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述检测所述目标浮空器与同一监控网络内所述目标浮空器之外的对象浮空器之间的相对距离之后，还包括：

在所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离不满足所述预定阈值条件的情况下，将所述目标浮空器所处的所述源位置的位置信息发送给地面控制站，并控制所述目标浮空器根据所述地面控制站发送的第一控制指令移动到第三目标位置，其中，移动到所述第三目标位置的所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离满足所述预定阈值条件。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域之前，还包括：

若未检测到所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离，则将所述目标浮空器所处所述源位置的位置信息发送给卫星，并根据所述卫星发送的第二控制指令将所述目标浮空器移动到第四目标位置，其中，移动到所述第四目标位置的所述目标浮空器与所述对象浮空器之间的所述相对距离满足所述预定阈值条件。

7.一种浮空器，其特征在于，包括：

定位装置，用于获取浮空器所处源位置的位置信息，其中，所述位置信息至少包括所述浮空器的经度和纬度；

处理器，与所述定位装置连接，用于判断所述浮空器与同一监控网络内除所述浮空器之外的其他浮空器之间的相对距离是否满足预定阈值条件；

控制器，与所述处理器连接，用于在所述浮空器与所述同一监控网络内除所述浮空器之外的其他浮空器之间的所述相对距离满足预定阈值条件的情况下，控制所述同一监控网络中的任意一个或多个浮空器来监控预定区域；

其中，所述控制器执行以下步骤以实现控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域：

所述浮空器的数量为多个，包括一个主浮空器及除主浮空器之外的从浮空器，

所述控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：所述监控网络内的主浮空器接收到第一移动控制指令，其中，所述第一移动控制指令用于指示所述主浮空器移动；所述监控网络内除所述主浮空器之外的从浮空器依次或同时接收到所述主浮空器发送的第二移动控制指令，其中，所述第二移动控制指令用于指示所述从浮空器移动；通过移动后的所述监控网络内的所述主浮空器和所述从浮空器监控所述预定区域；或者，

所述控制所述监控网络中的一个或多个浮空器来监控预定区域包括：所述监控网络内的浮空器至少包括两个浮空器集合，其中，所述两个浮空器集合至少接收到第三移动控制指令与第四移动控制指令，所述第三移动控制指令用于指示所述两个浮空器集合中的一个浮空器集合移动，所述第四移动控制指令用于指示所述两个浮空器集合中的另一个浮空器集合移动；通过移动后的所述监控网络内的所述两个浮空器集合监控所述预定区域。

8.根据权利要求7所述的浮空器，其特征在于，所述浮空器还包括：

推进控制装置，与所述处理器连接，用于在所述浮空器与所述同一监控网络内除所述浮空器之外的其他浮空器之间的所述相对距离不满足所述预定阈值条件的情况下，控制所述浮空器移动。

9.根据权利要求8所述的浮空器，其特征在于，所述推进控制装置包括：

矢量控制器，用于控制所述浮空器的移动角度和/或移动速度。

10.根据权利要求7所述的浮空器，其特征在于，所述浮空器还包括：

天线，用于接收所述同一监控网络内除所述浮空器之外的其他浮空器的位置信息，还用于发送所述浮空器的位置信息。

11.一种基于浮空器的监控网络，其特征在于，包括多个如权利要求7-10中任一项所述的浮空器。

12.根据权利要求11所述的网络，其特征在于，所述网络还包括：

地面控制站，用于接收所述浮空器所处所述源位置的位置信息，并发送第一控制指令，其中，所述第一控制指令用于指示所述浮空器从所述源位置移动到目标位置。

13.根据权利要求11所述的网络，其特征在于，所述网络还包括：

卫星，用于接收所述浮空器所处所述源位置的位置信息，并发送第二控制指令，其中，所述第二控制指令用于指示所述浮空器从所述源位置移动到目标位置。