CN106911342B - 浮空无线信号收发装置、系统以及角度调整方法 - Google Patents

浮空无线信号收发装置、系统以及角度调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浮空无线信号收发装置、系统以及角度调整方法，其中，该浮空无线信号收发装置包括：浮空驻留平台；信号收发设备，与地面设备连接，并通过角度调节设备固定在浮空驻留平台上，其中，信号收发设备用于将地面设备发送的网络信号进行转换后向预定地面区域发射；角度调节设备，用于在信号收发设备的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度调节到预定范围之内。本发明解决了现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题。

Description

浮空无线信号收发装置、系统以及角度调整方法
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，具体而言，涉及一种浮空无线信号收发装置、系统以及角度调整方法。
背景技术
系留球通常用于广告宣传、摄影摄像以及气象观测等领域，系留球作为一种浮空设备也可在其上安装无线信号收发装置用于向地面发射无线信号。然而在实际应用中，由于气象因素等的影响，系留球在空中工作时其位置会随风不断运动或摆动，从而导致收发天线无法对准目标区域，使收发天线的增益大大降低，无线链路通讯质量难以保证，最终使系留球在无线信号收发领域的应用受到限制。
针对现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种浮空无线信号收发装置、系统以及角度调整方法，以至少解决现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题。
为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种浮空无线信号收发装置，包括：浮空驻留平台；信号收发设备，与地面设备连接，并通过角度调节设备固定在浮空驻留平台上，其中，信号收发设备用于将地面设备发送的网络信号进行转换后向预定地面区域发射和/或接收来自预定地面区域的传输信号；角度调节设备，用于在信号收发设备的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种浮空无线信号收发系统，该浮空无线信号收发系统包括：浮空无线信号收发装置；地面设备，其中，地面设备包括服务器和供电设备，服务器通过通信线路与浮空无线信号收发装置连接，供电设备通过电力线路与浮空无线信号收发装置连接；以及至少一个终端设备，其中，终端设备设置在预定地面区域内，用于接收浮空无线信号收发装置的发送的无线信号和/或向浮空无线信号收发装置发送传输信号。
根据本发明实施例的又一个方面，还提供了一种用于浮空无线信号收发装置的角度调整方法，该浮空无线信号收发装置的角度调整方法包括：获取浮空无线信号收发装置中浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域的位置坐标；根据浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域的位置坐标判断信号收发设备的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围；在信号收发设备的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内。
在本发明的实施例中，在信号收发设备的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内，这样在浮空驻留平台位置不断变动的情况下，天线始终在预定的角度范围内指向预定地面区域，从而解决了现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题，进而达到了在系留球位置变动的情况下也能保证准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的技术效果。
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可选的一种浮空无线信号收发装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例可选的另一种浮空无线信号收发装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例可选的一种信号收发设备结构框图；
图4是根据本发明实施例可选的一种角度调节设备结构框图；
图5是根据本发明实施例可选的一种浮空无线信号收发系统的结构框图；以及
图6是根据本发明实施例可选的一种用于浮空无线信号收发装置的角度调整方法的流程图。
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。
本发明实施例提供了一种浮空无线信号收发装置。
如图1所示，一种浮空无线信号收发装置，包括：浮空驻留平台1、信号收发设备2和角度调节设备3。在本实施例中，信号收发设备2与地面设备连接，并通过角度调节设备3固定在浮空驻留平台1上，其中，信号收发设备2用于将地面设备发送的网络信号进行转换后向预定地面区域发射和/或接收来自预定地面区域的传输信号；角度调节设备3用于在信号收发设备2的天线与上述预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与上述预定地面区域之间的角度位于上述预定范围之内。
在本实施例中，上述预定地面区域内可以设置有一个或多个终端设备，其中，上述一个或多个终端设备用于向浮空无线信号收发装置发送上述传输信号和/或接收上述浮空无线信号收发装置发送的上述无线信号。可选地，上述终端设备可以但不限于包括以下至少之一：基站、中继站、移动终端(例如，手机，平板电脑等)。
在本实施例中，在信号收发设备2的天线22与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线22的位置，使得调节位置后的天线22与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内，这样在浮空驻留平台1位置不断变动的情况下，天线22始终在预定的角度范围内指向预定地面区域，从而解决了现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题，进而达到了在系留球位置变动的情况下也能保证准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的技术效果。
如图2和图3所示，信号收发设备2包括：无线收发控制单元21、天线22和无线传输设备23，其中，无线传输设备23采用无线网桥。无线收发控制单元21包括：数据转换模块2102和数据传输模块2104，数据传输模块2104直接与地面设备连接，接收由地面设备通过有线方式传输的网络信号，数据转换模块2102与数据传输模块2104连接，用于将由数据传输模块2104传送的网络信号转换为无线网络信号；天线22通过无线传输设备23与数据转换模块2102连接，数据转换模块2102将经过转换后的无线网络信号通过无线传输设备23，即无线网桥发送至天线22，再由天线22向下方的预定地面区域进行发射。此外，天线22还可以接收来自上述预定地面区域内的终端设备的传输信号。
在本实施例中，在浮空驻留平台1位置不断变动的情况下，如果上述信号收发设备2的天线22与上述预定地面区域之间的角度超出预定范围，则可以调节天线22的位置，例如，调节天线22在水平方向的偏转角度和/或调节天线22在俯仰方向的偏转角度，以便使得调节位置后的天线22与上述预定地面区域之间的角度位于上述预定范围之内，从而保证信号收发设备2与预定地面区域之间信号传输的稳定性。
如图2和图4所示，为了对天线22的发射角度实时进行调节，需要实时获取浮空驻留平台1所处的位置坐标和姿态信息以及地面预定区域的位置坐标。因此，角度调节设备3包括：定位单元31、云台32和云台控制器33，定位单元31用于获取浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息；可选地，可以但不限于采用以下至少之一来实现定位单元31：惯性导航和陀螺仪系统、GPS全球定位系统、GLONASS导航系统、北斗导航系统。云台32包括：水平角度调节单元3202和俯仰角度调节单元3204，俯仰角度调节单元3204设置在水平角度调节单元3202上，天线22安装在俯仰角度调节单元3204上，水平角度调节单元3202和俯仰角度调节单元3204分别设置有驱动电机，驱动电机与云台控制器33连接，云台控制器33与定位单元31连接，实时获取浮空驻留平台1所处的位置坐标和姿态信息，同时，云台控制器33还通过系留电缆4中的通信线路地面设备连接，获取来自地面设备的控制信号，该控制信号中同时携带有预定地面区域的位置坐标信息，云台控制器33根据浮空驻留平台1的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域内位置坐标进行计算，以得到天线22与预定地面区域的相对位置和角度等调节参数，根据该调节参数云台控制器33对水平角度调节单元3202和俯仰角度调节单元3204的两个驱动电机进行控制，驱动电机分别驱动水平角度调节单元3202和俯仰角度调节单元3204来控制云台32转动，水平角度调节单元3202用于调节天线22在水平方向的偏转角度，以调节上述天线的位置；俯仰角度调节单元3204，用于调节天线22在俯仰方向的偏转角度，以调节设置在所述云台32上的天线22的角度，从而在浮空驻留平台1位置不断变动的情况下，天线22始终在预定的角度范围内指向预定地面区域，消除浮空驻留平台1由于位置和角度变化对于无线网络覆盖的影响，使天线22在高增益的情况下也能实现广域大范围无线信号覆盖。可选地，上述驱动电机可以但不限于为伺服电机，采用伺服电机能够对天线22角度的调节更加准确。
地面设备为了向设置在浮空驻留平台1上的信号收发设备2传送网络信号，以及向角度调节设备3发送控制信号，同时，要为信号收发设备2和角度调节设备3进行供电，因此，如图1和图2所示，在浮空无线信号收发装置下方设置有系留电缆4与地面设备连接，系留电缆4包括：通信线路和电力线路；通信线路分别与信号收发设备2和角度调节设备3连接，用于向信号收发设备2传送网络信号以及向角度调节设备3传送控制信号；电力线路分别与信号收发设备2和角度调节设备3连接，用于为信号收发设备2和角度调节设备3进行供电。
本发明实施例还提供了一种浮空无线信号收发系统。
如图5所示，本发明实施例的浮空无线信号收发系统包括：上述实施例的浮空无线信号收发装置、地面设备以及至少一个终端设备。在本实施例中，地面设备包括服务器和供电设备；服务器通过通信线路与浮空无线信号收发装置中的信号收发设备和角度调节设备连接，用于为浮空无线信号收发装置提供网络信号和控制信号；供电设备通过电力线路与浮空无线信号收发装置中的信号收发设备和角度调节设备连接，用于为浮空无线信号收发装置进行供电。终端设备设置在上述预定地面区域内，用于接收浮空无线信号收发装置的无线信号和/或向浮空无线信号收发装置发送传输信号。可选地，终端设备可以但不限于包括以下至少之一：基站、中继站、移动终端(例如，手机，平板电脑等)。
在本实施例中，在浮空无线信号收发装置的信号收发设备的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内，这样在浮空驻留平台位置不断变动的情况下，天线始终在预定的角度范围内指向预定地面区域，从而解决了现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题，进而达到了在系留球位置变动的情况下也能保证准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的技术效果。
基于上述实施例所提供的浮空无线信号收发装置和浮空无线信号收发系统，本发明实施例还提供了一种用于上述实施例的浮空无线信号收发装置的角度调整方法。
如图6所示，该方法包括如下步骤S102至步骤S106：
步骤S102，获取浮空无线信号收发装置中浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域的位置坐标；
步骤S104，根据浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域的位置坐标判断浮空无线信号收发装置的天线与预定地面区域之间的角度是否超出预定范围；
步骤S106，在浮空无线信号收发装置的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内。
在本实施例中，在浮空无线信号收发装置的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内，这样在浮空驻留平台位置不断变动的情况下，天线始终在预定的角度范围内指向预定地面区域，从而解决了现有技术中由于系留球位置变动所导致的系留球上设置的无线信号收发装置无法准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的问题，进而达到了在系留球位置变动的情况下也能保证准确向预定地面区域提供无线信号覆盖的技术效果。
可选地，在浮空无线信号收发装置的天线与预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节天线的位置，使得调节位置后的天线与预定地面区域之间的角度位于预定范围之内包括：根据浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域的位置坐标计算浮空无线信号收发装置中的角度调节设备的调节参数；按照调节参数控制云台转动，以调节设置在云台上的天线的位置。
本实施例中所涉及的浮空无线信号收发装置可以与上述实施例所描述的浮空无线信号收发装置一致，在此不再赘述该浮空无线信号收发装置中的组成部件，组成部件之间的连接关系和执行的步骤。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
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 (11)

1.一种浮空无线信号收发装置，其特征在于，包括：
浮空驻留平台；
信号收发设备，与地面设备连接，并通过角度调节设备固定在所述浮空驻留平台上，其中，所述信号收发设备用于将所述地面设备发送的网络信号进行转换后向预定地面区域发射和/或接收来自所述预定地面区域的传输信号；
所述角度调节设备，用于在所述信号收发设备的天线与所述预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节所述天线的位置，使得调节位置后的所述天线与所述预定地面区域之间的角度位于所述预定范围之内；
其中，所述角度调节设备包括：
定位单元，用于获取所述浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息；
云台，其中，所述天线设置在所述云台上；
云台控制器，分别与所述地面设备、所述定位单元和所述云台连接，用于根据所述定位单元获取的所述浮空驻留平台的所述位置坐标和所述姿态信息以及所述地面设备传送的控制信号控制所述云台转动，以调节设置在所述云台上的所述天线的位置；
其中，所述控制信号中携带预定地面区域的位置坐标信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号收发设备包括：
无线收发控制单元，与所述地面设备连接，用于将所述地面设备发送的所述网络信号转换成无线信号传送至所述天线；
所述天线，用于向所述预定地面区域发射所述无线信号和/或接收来自所述预定地面区域的所述传输信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号收发设备还包括：
无线传输设备，其中，所述天线通过所述无线传输设备与所述无线收发控制单元连接，用于将所述无线收发控制单元转换后的所述无线信号传送至所述天线。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述无线收发控制单元包括：
数据传输模块，与所述地面设备连接，用于接收所述地面设备发送的所述网络信号；
数据转换模块，与所述数据传输模块连接，用于将所述数据传输模块接收的所述网络信号转换为所述无线信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位单元包括以下至少之一：
惯性导航和陀螺仪系统、GPS全球定位系统、GLONASS导航系统、北斗导航系统。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述云台包括：
水平角度调节单元，用于调节所述天线在水平方向的偏转角度，以调节所述天线的位置；
俯仰角度调节单元，设置在所述水平角度调节单元上，其中，所述天线设置在所述俯仰角度调节单元上，用于调节所述天线在俯仰方向的偏转角度，以调节所述天线的位置。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述浮空无线信号收发装置还包括：
系留电缆；
所述信号收发设备和所述角度调节设备分别通过所述系留电缆与所述地面设备连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述系留电缆包括：
通信线路，所述地面设备通过所述通信线路分别与所述信号收发设备和所述角度调节设备连接，用于将所述地面设备的所述网络信号发送至所述信号收发设备和/或将所述信号收发设备接收的所述预定地面区域的传输信号返回至所述地面设备；
电力线路，所述地面设备通过所述电力线路分别与所述信号收发设备和所述角度调节设备连接，用于为所述信号收发设备和所述角度调节设备进行供电。
9.一种浮空无线信号收发系统，其特征在于，包括：
权利要求1至8任一项所述的浮空无线信号收发装置；
地面设备，其中，所述地面设备包括服务器和供电设备，所述服务器通过通信线路与所述浮空无线信号收发装置连接，所述供电设备通过电力线路与所述浮空无线信号收发装置连接；以及
至少一个终端设备，其中，所述终端设备设置在预定地面区域内，用于接收所述浮空无线信号收发装置的发送的无线信号和/或向所述浮空无线信号收发装置发送传输信号。
10.一种用于权利要求1至8任一项所述的浮空无线信号收发装置的角度调整方法，其特征在于，包括：
获取浮空无线信号收发装置中浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及预定地面区域的位置坐标；
根据所述浮空驻留平台的所述位置坐标和所述姿态信息以及所述预定地面区域的位置坐标判断所述浮空无线信号收发装置的天线与所述预定地面区域之间的角度是否超出预定范围；
在所述浮空无线信号收发装置的所述天线与所述预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节所述天线的位置，使得调节位置后的所述天线与所述预定地面区域之间的角度位于所述预定范围之内。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述浮空无线信号收发装置的所述天线与所述预定地面区域之间的角度超出预定范围时调节所述天线的位置，使得调节位置后的所述天线与所述预定地面区域之间的角度位于所述预定范围之内包括：
根据所述浮空驻留平台的位置坐标和姿态信息以及所述预定地面区域的位置坐标计算所述浮空无线信号收发装置中的角度调节设备的调节参数；
按照所述调节参数控制所述云台转动，以调节设置在所述云台上的所述天线的位置。
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