CN111547224B - 一种高空气球安全控制和定位回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置及方法，其中，高空气球安全控制和定位回收装置，包括：供电单元、切割单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元。通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
Description
技术领域
本发明涉及无动力浮空器技术领域，尤其涉及一种高空气球安全控制和定位回收装置及方法。
背景技术
高空气球又称高空科学气球，是指在平流层飞行的无动力浮空器，是开展高空科学观测或实验及高空极限探险的一种运载工具。近些年来，随着材料、测控等技术的发展，高空气球探测在基础学科、航天、环境等领域发挥着越来越大的作用，被广泛应用于各种科学研究。
现有技术中高空气球在飞行时，采用视距链路作为主份通信链路，飞行结束时发送切割器切割指令，分离球体和吊舱，吊舱在降落伞的减速下，降落至地面。由于高空气球飞行高度较高，一次试验飞行距离较远，视距链路由于作用距离有限和周围山体地面设施遮挡，会在吊舱落地前1-5km时链路丢失，吊舱位置数据无法回传，导致吊舱回收困难。考虑到视距链路可能出现中断故障的问题，增加定时钟作为备份切割设备。在高空气球发放前设置计时时间，高空气球放飞后，定时钟到达计时时间后，激活切割器，分离球体和吊舱。但由于定时钟设置好时间后，不重新启动，计时时间无法延长或缩短，高空气球的飞行时长无法人工控制，并且使用的电子定时钟，抗冲击为10g加速度，大于阈值会有误动风险。
因此，如何提供一种高空气球安全控制和定位回收装置及方法，使其能够实现位于地面的控制人员自主控制球体与吊舱的切割分离，在吊舱落地后实时回传吊舱定位信息以便吊舱回收，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置及方法。
第一方面，本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，包括：供电单元、切割单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元；
所述供电单元用于向切割单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电，并接收控制单元发送的切割供电指令；
所述切割单元与控制单元连接，在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
所述卫星信息接收和发送单元与控制单元连接，用于接收地面卫星管理站的控制指令并发送给控制单元，以及将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站；
所述定位信息采集单元与控制单元连接，用于获取高空气球的定位信息，并将所述定位信息发送给控制单元。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述供电单元，包括设备锂电池和切割锂电池；
所述设备锂电池用于向卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电；
切割锂电池用于在接收控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述切割单元，包括继电器和切割器；
所述切割单元在供电单元供电后，继电器打开，电流流向切割器，激发火药爆炸，完成对所述高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述卫星信息接收和发送单元，包括铱星模块；
所述铱星模块与控制单元连接，用于通过卫星通信链路接收地面卫星管理站的控制指令发送给控制单元，以及通过卫星通信链路将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述铱星模块输出GPS射频信号，与GPS模块共用一根天线。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述控制单元，接收定位信息采集单元发送的所述高空气球的定位信息后，每隔固定时间通过所述卫星信息接收和发送单元向地面卫星管理站回传所述高空气球的定位信息。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述供电单元，还包括保温板；
所述保温板设置于设备锂电池和切割锂电池外，对所述设备锂电池和切割锂电池进行包裹；
还包括保温层，所述保温层设置于供电单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元外，仅留一个孔洞用于使天线穿过。
可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述保温层的制作材料为保温材料；
所述保温材料包括：聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫、聚氯乙烯泡沫和聚乙烯泡沫中的一种或多种。
第二方面，本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收系统，
包括上述高空气球安全控制和定位回收装置，还包括地面卫星管理站和移动终端；
所述地面卫星管理站通过互联网服务器与移动终端相连，所述移动终端通过地面卫星管理站完成与所述高空气球安全控制和定位回收装置的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传。
第三方面，本发明实施例提供一种基于上述高空气球安全控制和定位回收装置实现的高空气球安全控制和定位回收方法，包括，
飞行中的高空气球卫星信息接收和发送单元接收到地面卫星管理站发送的切割控制指令，并将所述切割控制指令发送给控制单元；
控制单元接收到切割控制指令后，向供电单元发送切割供电指令；
所述供电单元接收到控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电；
所述切割单元在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
控制单元接收到切割信息后，接收定位信息采集单元发送的高空气球位置信息，并向卫星信息接收和发送单元发送所述切割信息和所述高空气球位置信息；
卫星信息接收和发送单元将所述切割信息和所述高空气球位置信息反馈给地面卫星管理站。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置及方法，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的装置保温结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收系统结构示意图；
图4为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收系统数据传输示意图；
图5为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收装置结构示意图，如图1所示，该装置包括：供电单元、切割单元5、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元；
所述供电单元用于向切割单元5、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电，并接收控制单元发送的切割供电指令；
所述切割单元5与控制单元连接，在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆2的切割，并向控制单元反馈切割信息；
所述卫星信息接收和发送单元与控制单元连接，用于接收地面卫星管理站的控制指令并发送给控制单元，以及将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站；
所述定位信息采集单元与控制单元连接，用于获取高空气球的定位信息，并将所述定位信息发送给控制单元。
具体的，高空气球包括：气球1、连接绳缆2、降落伞3和吊舱4；所述供电单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元位于气球1的顶部。
所述供电单元与切割单元5、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元相连接，用于向切割单元5、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电，并接收控制单元发送的切割供电指令；
所述切割单元5与控制单元连接，在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆2的切割，并向控制单元反馈切割信息；
所述卫星信息接收和发送单元与控制单元连接，通过卫星通信链路实现与地面接收卫星管理站的信息交互，用于接收地面卫星管理站的控制指令并发送给控制单元，以及将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站；
所述定位信息采集单元与控制单元连接，用于获取高空气球的定位信息，并将所述定位信息发送给控制单元。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
基于上述实施例，可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述供电单元，包括设备锂电池和切割锂电池；
所述设备锂电池用于向卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电；
切割锂电池用于在接收控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电。
具体的，为保证高空气球在飞行过程中，不会出现因为设备用电导致电压逐渐降低，以至于供电单元在接收到控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电时由于电池容量不够，无法切割，以至于高空气球球体和吊舱无法顺利分离的情况。
供电单元包括设备锂电池和切割锂电池，实现对切割单元的独立供电，所述设备锂电池经DC-DC模块转换，得到电压不同的电流，向卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电；切割锂电池用于在接收控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电。以使得高空气球接收到地面接收卫星管理站发送的切割指令后能够快速响应。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。通过设置两路供电线路，避免切割单元供电时由于电池容量不够，无法切割，以至于高空气球球体和吊舱无法顺利分离的情况，使得高空气球接收到地面接收卫星管理站发送的切割指令后能够快速响应。
基于上述实施例，可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述切割单元5，包括继电器和切割器；
所述切割单元5在供电单元供电后，继电器打开，电流流向切割器，激发火药爆炸，完成对所述高空气球连接绳缆2的切割，并向控制单元反馈切割信息。
具体的，所述切割单元5，包括继电器和切割器，切割单元5在供电单元供电后，电路控制电路板上继电器开断，继电器打开，电流流向切割器，激发火药爆炸，火药爆炸导致高空气球连接绳缆2被切割断裂，实现高空气球球体和吊舱的分离，电路采用继电器输出，光耦采集反馈的输出-反馈电路，电路采集输出电压作为切割信息，并将切割信息反馈至控制单元。控制单元进一步通过卫星信息接收和发送单元将切割信息反馈至地面卫星管理站。
在此基础上，还可采用两路继电器串联输出的形式，防止误操作。地面人员发送独立的两条命令，两条命令设备均接受并执行后，才输出电流，进行安全控制切割，每条命令执行均有电压反馈采集，进一步提高安全控制执行电路的可靠性。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。通过切割单元完成对高空气球球体和吊舱的分离，并能够向地面卫星管理站反馈切割信息，使得位于地面的控制人员能够实时检测高空气球处于飞行或降落的状态。
基于上述实施例，可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述卫星信息接收和发送单元，包括铱星模块；
所述铱星模块与控制单元连接，用于通过卫星通信链路接收地面卫星管理站的控制指令发送给控制单元，以及通过卫星通信链路将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站。
具体的，所述卫星信息接收和发送单元，包括铱星模块，铱星作为低轨道卫星通信系统，在全球部署大约60颗卫星，是全球唯一可全球提供通信服务的卫星通信系统，所述铱星模块与控制单元连接，用于通过卫星通信链路接收地面卫星管理站的控制指令发送给控制单元，如切割指令。以及通过卫星通信链路将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站，如向地面卫星管理站发送高空气球定位信息和完成切割后向地面卫星管理站反馈切割信息。
由于高空气球飘飞时，经过16km-18km低温区时，外界环境温度可达-75℃。并且20km高空，外界环境一般也低于-50℃，且气球落地时吊舱姿态不定。为确保球体飞行中通信正常，且落地后不会因吊舱姿态变化，影响铱星链路回传吊舱定位信息。必须选择耐低温全向天线。
在本实施例基础上，由于使用卫星通信链路能够不受距离和视距遮挡的限制，本方案可与主份视距微波通信链路互为切割备份，作为高空气球在视距链路中断故障时，作为安全控制和定位回收的保障。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
基于上述实施例，可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述铱星模块输出GPS射频信号，与GPS模块共用一根天线。
具体的，定位信息采集单元使用GPS模块，铱星模块可选取铱星9602模块，所述铱星9602模块，可以输出GPS射频信号，可以与GPS模块共用一根天线，通过射频跳线，将射频信号从9602模块转接入GPS模块。
需要说明的是，在本实施例中采用的铱星模块为铱星9602模块，还可采用其他能够输出GPS射频信号的铱星模块，具体使用的铱星模块具体型号可以根据实际情况进行调整，本实施例对此不做限定。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。通过使用能够输出GPS射频信号，与GPS模块共用一根天线的铱星模块，实现高空气球携带设备的精简，节约资源。
基于上述实施例，可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述控制单元，接收定位信息采集单元发送的所述高空气球的定位信息后，每隔固定时间通过所述卫星信息接收和发送单元向地面卫星管理站回传所述高空气球的定位信息。
具体的，定位信息采集单元使用GPS模块，GPS模块实时采集高空气球的定位信息，包括经度、纬度、高度、定位标志和三向速度信息，并将其发送给控制单元。所述控制单元，接收定位信息采集单元发送的所述高空气球的定位信息后，每隔60s通过所述卫星信息接收和发送单元向地面卫星管理站回传所述高空气球的定位信息。
需要说明的是，在本实施例中卫星信息接收和发送单元向地面卫星管理站回传所述高空气球的定位信息的时间间隔，以及GPS模块采集的定位信息种类可以根据实际情况进行调整，本实施例对此不做限定。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
基于上述实施例，可选的，图2为本发明实施例提供的装置保温结构示意图，如图2所示，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述供电单元，还包括保温板；
所述保温板设置于设备锂电池和切割锂电池外，对所述设备锂电池和切割锂电池进行包裹；
还包括保温层，所述保温层设置于供电单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元外，仅留一个孔洞用于使天线穿过。
具体的，由于高空气球飘飞时，经过16km-18km低温区时，外界环境温度可达-75℃。并且20km高空，外界环境一般也低于-50℃。因此高空气球安全控制和定位回收装置需能够满足临近空间-75℃低温。
经试验，电子线路耐低温特性较好，但一般电池在-20℃时，放电效率会大为降低。因此需对装置进行保温，尤其需要对供电单元进行保温。
本实施例中供电单元，还包括保温板；如图2所示，所述保温板设置于设备锂电池和切割锂电池外，对所述设备锂电池和切割锂电池进行包裹，实现对电池的被动保温。
还包括保温层，所述保温层设置于供电单元锂电池和电路板外，仅留一个孔洞用于使天线穿过，使得在对装置进行保温的同时，不影响正常的功能。所述电路板上设置有卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。使用保温层和保温板双重保温设置，实现对装置的保温，使得高空气球飞行过程中不会由于低温影响高空气球安全控制和定位回收装置的正常使用。
基于上述实施例，可选的，所述高空气球安全控制和定位回收装置，
所述保温层的制作材料为保温材料；
所述保温材料包括：聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫、聚氯乙烯泡沫和聚乙烯泡沫中的一种或多种。
具体的，由于保温层的制作材料为保温材料，所述保温材料使用有机保温材料，例如：聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫、聚氯乙烯泡沫和聚乙烯泡沫中的一种或多种。
有机保温材料具有重量轻、可加工性好、致密性高和保温隔热效果好的特点，有机保温材料重量轻不会给高空气球飞行造成负担，且保温效果好，能满足对装置的保温需求。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收装置，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。使用保温层和保温板双重保温设置，实现对装置的保温，使得高空气球飞行过程中不会由于低温影响高空气球安全控制和定位回收装置的正常使用。
图3为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收系统结构示意图，如图3所示，高空气球安全控制和定位回收系统，
包括上述高空气球安全控制和定位回收装置310，还包括地面卫星管理站320和移动终端330；
所述地面卫星管理站通过互联网服务器与移动终端330相连，所述移动终端330通过地面卫星管理站320完成与所述高空气球安全控制和定位回收装置310的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传。
具体的，图4为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收系统数据传输示意图，如图3和图4所示，位于地面的控制人员，可通过移动终端实时查看高空气球得位置信息，并根据高空气球的飞行状况发送安全控制指令，需设置地面操作和显示台。
高空气球安全控制和定位回收装置310通过卫星信息接收和发送单元将定位信息发送给铱星卫星，铱星卫星通过星间链路将数据回传到地面卫星管理站320，地面卫星管理站320通过互联网，将数据发送到地面人员设置好的邮箱和IP。通过编写的计算机程序和微信公众号显示下传信息。微信公众号仅显示信息，不具备命令上行发送功能。上行命令通过地面编写好的邮箱程序，向铱星邮箱系统发送，铱星服务器将用户命令，发送给指定卫星终端。高空气球安全控制和定位回收装置310中的卫星信息接收和发送单元接收到由铱星卫星发送由位于地面的控制人员的命令并执行，执行完毕后反馈信息。
进一步还可以不通过微信公众号和邮箱，直接通过与互联网服务器与移动终端330相连接，实现数据信息的实时获取以及命令的上传，例如通过网页或App实现。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收系统，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
图5为本发明实施例提供的高空气球安全控制和定位回收方法流程图，如图5所示，基于上述高空气球安全控制和定位回收装置实现的高空气球安全控制和定位回收方法包括，
步骤S1，飞行中的高空气球卫星信息接收和发送单元接收到地面卫星管理站发送的切割控制指令，并将所述切割控制指令发送给控制单元；
步骤S2，控制单元接收到切割控制指令后，向供电单元发送切割供电指令；
步骤S3，所述供电单元接收到控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电；
步骤S4，所述切割单元在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
步骤S5，控制单元接收到切割信息后，接收定位信息采集单元发送的高空气球位置信息，并向卫星信息接收和发送单元发送所述切割信息和所述高空气球位置信息；
步骤S6，卫星信息接收和发送单元将所述切割信息和所述高空气球位置信息反馈给地面卫星管理站。
具体的，步骤S1，位于地面的控制人员通过飞行中的高空气球传送的位置信息，确定需要对飞行中的高空气球的球体和吊舱进行分离，通过地面卫星管理站向飞行中的高空发送切割控制指令，飞行中的高空气球卫星信息接收和发送单元接收到地面卫星管理站发送的切割控制指令后，将切割控制指令发送给控制单元；
步骤S2，控制单元接收到由卫星信息接收和发送单元发送的切割控制指令后，向供电单元发送切割供电指令；
步骤S3，所述供电单元接收到控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电；
步骤S4，所述切割单元在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，实现高空气球与吊舱的分离，并向控制单元反馈切割信息，用于反馈给地面卫星管理站，使得位于地面的控制人员能够检测高空气球的飞行状态；
步骤S5，定位信息采集单元实时采集高空气球位置信息并发送给控制单元，控制单元接收到切割信息后，将定位信息采集单元发送的高空气球位置信息和切割信息一同发送给卫星信息接收和发送单元；
步骤S6，卫星信息接收和发送单元将所述切割信息和所述高空气球位置信息反馈给地面卫星管理站，位于地面的控制人员通过地面卫星管理站获得切割高空气球连接绳缆后反馈的切割信息，以及当前高空气球的位置信息。
本发明实施例提供的基于上述高空气球安全控制和定位回收装置实现的高空气球安全控制和定位回收方法通过使用上述高空气球安全控制和定位回收装置实现，其具体的实施方式与装置实施方式一致,此处不再赘述。
本发明实施例提供一种高空气球安全控制和定位回收方法，通过设置独立的卫星通信链路，实现与地面卫星管理站的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传，位于地面的控制人员能够实时检测高空气球飞行状态并自主控制球体与吊舱的切割分离，能够通过吊舱在落地后实时回传吊舱定位信息确定吊舱的位置，以便与对吊舱进行回收。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种高空气球安全控制和定位回收装置，其特征在于，包括:供电单元、切割单元、卫星信息接收和发送单元、传统通信模块、定位信息采集单元和控制单元；
所述供电单元用于向切割单元、卫星信息接收和发送单元、
定位信息采集单元和控制单元供电，并接收控制单元发送的切割供电指令；
所述切割单元与控制单元连接，在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
所述供电单元，包括设备锂电池和切割锂电池；
所述设备锂电池经DC-DC模块转换，得到电压不同的电流，用于向卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元供电；
切割锂电池用于在接收控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电；
所述供电单元，还包括保温板；
所述保温板设置于设备锂电池和切割锂电池外，对所述设备锂电池和切割锂电池进行包裹；
还包括保温层，所述保温层设置于供电单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元外，仅留一个孔洞用于使天线穿过；
所述切割单元与控制单元连接，在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
所述切割单元，包括继电器和切割器；
所述切割单元在供电单元供电后，继电器打开，电流流向切割器，激发火药爆炸，完成对所述高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
其中，所述切割单元采用两路继电器串联输出的形式，地面人员发送独立的两条命令，两条命令设备均接受并执行后输出电流，进行安全控制切割；
所述卫星信息接收和发送单元与控制单元连接，用于接收地面卫星管理站的控制指令并发送给控制单元，以及将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站；
所述卫星信息接收和发送单元，包括铱星模块，所述铱星模块通过卫星通信链路传递指令；
所述传统通信模块以视距微波通信链路为主份通信链路；
所述传统通信模块与所述铱星模块互为备份；
所述定位信息采集单元与控制单元连接，用于获取高空气球的定位信息，并将所述定位信息发送给控制单元；
所述供电单元、卫星信息接收和发送单元、定位信息采集单元和控制单元位于气球的顶部。
2.根据权利要求1所述的高空气球安全控制和定位回收装置，其特征在于，
所述铱星模块与控制单元连接，用于接收地面卫星管理站的控制指令发送给控制单元，以及通过卫星通信链路将接收到的由控制单元发送的信息传达给地面卫星管理站。
3.根据权利要求2所述的高空气球安全控制和定位回收装置，其特征在于，
所述铱星模块输出GPS射频信号，与GPS模块共用一根天线。
4.根据权利要求1所述的高空气球安全控制和定位回收装置，其特征在于，
所述控制单元，接收定位信息采集单元发送的所述高空气球的定位信息后，每隔固定时间通过所述卫星信息接收和发送单元向地面卫星管理站回传所述高空气球的定位信息。
5.根据权利要求1所述的高空气球安全控制和定位回收装置，其特征在于，
所述保温层的制作材料为保温材料；
所述保温材料包括∶聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫、聚氯乙烯泡沫和聚乙烯泡沫中的一种或多种。
6.一种高空气球安全控制和定位回收系统，包括权利要求1-5任一项所述的高空气球安全控制和定位回收装置，其特征在于，还包括地面卫星管理站和移动终端；
所述地面卫星管理站通过互联网服务器与移动终端相连，所述移动终端通过地面卫星管理站完成与所述高空气球安全控制和定位回收装置的信息交互，实现高空气球数据信息的实时获取和命令信息的上传。
7.一种基于权利要求1-5任一项所述的高空气球安全控制和定位回收装置实现的高空气球安全控制和定位回收方法，其特征在于，包括，
飞行中的高空气球卫星信息接收和发送单元接收到地面卫星管理站发送的切割控制指令，并将所述切割控制指令发送给控制单元；
控制单元接收到切割控制指令后，向供电单元发送切割供电指令；
所述供电单元接收到控制单元发送的切割供电指令后，向切割单元供电；
所述切割单元在供电单元供电后，完成对高空气球连接绳缆的切割，并向控制单元反馈切割信息；
控制单元接收到切割信息后，接收定位信息采集单元发送的高空气球位置信息，并向卫星信息接收和发送单元发送所述切割信息和所述高空气球位置信息；
卫星信息接收和发送单元将所述切割信息和所述高空气球位置信息反馈给地面卫星管理站。
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