DE112018004995T5

DE112018004995T5 - Telekommunikationssystem, das drohnen nutzt

Info

Publication number: DE112018004995T5
Application number: DE112018004995.7T
Authority: DE
Inventors: Kevin Babich
Original assignee: Skywave Networks LLC
Current assignee: Skywave Networks LLC
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-06-10
Also published as: SG11202111569WA; US11515931B2; CN111512572A; EP3701642A4; US20230379042A1; GB2583202A; US20210067239A1; GB202007721D0; US11949491B2; CA3117308A1; EP3701642A2; BR112020008197A2; WO2019084081A2; WO2019084081A3; JP2021501514A

Abstract

Es wird ein Drahtloskommunikationsverfahren über eine erweiterte Entfernung unter Verwendung einer Linie oder eine Reihe von Drohnen bereitgestellt, die sich entlang eines Übertragungspfades zwischen einem Sender und einem Empfänger bewegen. Der Sender sendet ein Datensignal an eine erste Drohne, die sich innerhalb der Reichweite des Senders befindet. Die erste Drohne sendet das Datensignal an eine angrenzende Drohne in der Linie von Drohnen, die das Datensignal weiter an die nächste Drohne in der Linie überträgt. Das Datensignal wird zwischen Drohnen übertragen, bis es eine letzte Drohne innerhalb des Bereichs des Empfängers erreicht. Die letzte Drohne überträgt das Datensignal an den Empfänger. Während sich die Drohnen entlang des Übertragungspfades bewegen, werden neue Drohnen von einem Standort innerhalb der Reichweite des Senders gestartet, um Drohnen zu ersetzen, die nach dem Übertragen eines Datensignals an den Empfänger gelandet sind.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/576,885 , eingereicht am 25. Oktober 2017, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Hochgeschwindigkeitsdrahtloskommunikation über lange Entfernungen kann in einer Reihe von Industries gewünscht sein. Das Sichtlinienverfahren zur Propagation ist zur Drahtloskommunikation über eine kurze Entfernung hilfreich, aber über lange Entfernungen verhindern Hindernisse und die Krümmung der Erde, dass eine Sichtlinienpropagation ein zuverlässiges Verfahren zur Datenübertragung ist. Um Daten in einem Fall an einen Empfänger zu übertragen, in dem eine Sichtlinienpropagation nicht verfügbar ist, gibt es Nichtsichtlinienpropagationsverfahren, die zur Übertragung verwendet werden können. Diese Verfahren können Raumwellenpropagation, Bodenwellenpropagation oder andere Übertragungsverfahren zum Kommunizieren des Datensignals beinhalten. Jedoch sind diese Verfahren möglicherweise nicht dazu in der Lage, Daten mit der durch einen Benutzer gewünschten Geschwindigkeit zu übertragen.
Dementsprechend gibt es einen Verbesserungsbedarf in diesem Gebiet.
KURZDARSTELLUNG
Ein Datenkommunikationssystem steht eine Hochgeschwindigkeitskommunikation über erweiterte Entfernungen bereit. Mit diesem System wird eine Linie von Drohnen sequenziell von einer vorherrschend windaufwärts gelegenen Stelle gestartet und sie bilden eine allgemein gerade geodätische Linie zwischen dem Übertragungspunkt und dem Empfangspunkt und umgekehrt. Die Drohnen mit Flügeln bewegen sich allgemein entlang des geodätischen Pfades und werden durch die vorherrschenden Winde zu einer Landestelle getrieben. Das System ist dazu gestaltet, eine Beabstandung zwischen den Drohnen beizubehalten.
Bei oder nahe der Startstelle wird ein Uplink eingerichtet, um Daten zu der vor Kurzem gestarteten Drohne zu übertragen. Diese Drohne überträgt über eine lenkbare Antenne weiter an die Nächste Drohne in der Line aus Drohnen und die Übertragung und Weiterübertragung setzt sich entlang der Linie aus Drohnen fort, bis sie an oder nahe einer Downlink-Stelle ankommt, die die Übertragung empfängt. In einer Form wird ein Parabolarray für Übertragungen zu und von den Bodenstellen verwendet und es befindet sich eine lenkbare Antenne in den Flügeln der Drohnen zur Übertragung zwischen den Drohnen. Mit diesem System bilden die Drohnen ein virtuelles Transportband aus Übertragungsantennen in der Luft. Bei einer Form werden direkte Sichtlinienübertragungen, wie etwa Mikrowellenübertragungen, verwendet, um zwischen den Drohnen zu übertragen, aber andere Frequenzen können auch verwendet werden. Die lenkbare Antenne kann mechanisch und/oder elektronisch lenkbare Antennen beinhalten.
Es ist denkbar, dass die Drohnen in signifikant größeren Entfernungen beabstandet werden können, da sie sich nicht mit der Krümmung der Erde auseinander setzen müssen. Beispielsweise können die Drohnen etwa 500 Meilen voneinander entfernt beabstandet sein oder können in Abhängigkeit von Umgebungsvoraussetzungen oder anderen Voraussetzungen weiter voneinander entfernt oder näher zueinander beabstandet sein. Die lenkbaren Antennen werden auch dazu verwendet, den Standort der nächsten Drohne zu verfolgen und ferner beim Lokalisieren und Beabstanden der Drohnen voneinander zu helfen. Dieses System hilft dabei, große Mengen an Daten ziemlich schnell zu übertragen. Zudem können die Drohnen, sobald sie gelandet sind, wiederaufbereitet werden und zurück zu der Startstelle zur weiteren Verwendung gesendet werden. Die Drohnen können auch andere Formen von Leistung, wie etwa Solarleistung, einbinden und können weniger Energie verbrauchen, indem sie den vorherrschenden Windmustern folgen.
Während das System unter Bezugnahme auf das Ausführen von Finanzhandelsstrategien beschrieben wird, können dieses System und diese Technik in anderen Situationen oder Industrien verwendet werden, in denen Zeit und/oder Bandbreite von Bedeutung sind. Beispielsweise kann dieses System verwendet werden, um Fernoperationen oder medizinische Diagnosen, wissenschaftliche Instrumente oder Studien (z. B. für Astronomie oder Physik) durchzuführen, verteilte globale Computernetze zu steuern, und/oder für militärische Anwendungen. Bei einem anderen Beispiel kann die Technik für die zugrunde liegende Wartung oder Verbesserung des Kommunikationssystems selbst verwendet werden. Da die Dateien typischerweise groß sind, kann beispielsweise Code zum Programmieren und/oder Reprogrammieren der Drohnen, der Modems, der Antennen und/oder anderer Systemausrüstung über die Drohne und/oder entlang eines anderen links mit hoher Bandbreite und hoher Latenz, wie etwa ein Faseroptikkabel, gesendet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein Teil des Codes oder der gesamte Code über Raumwellenpropagation (z. B. Funk) und/oder über Sichtlinienübertragung, wie etwa Mikrowellen, übertragen werden. Der Code kann ein oder mehrere Programme, Bibliotheken, Daten und/oder Subroutinen zur Steuerung der Ausrüstung in Abhängigkeit von verschiedenen Umständen beinhalten. Die resultierenden Änderungen können Softwareänderungen, die die Funktion der Ausrüstung ändern, und/oder physische Änderungen an der Ausrüstung sein, wie etwa der Höhe und/oder des Winkels des Antennensystems. Später können in Abhängigkeit von den Anforderungen zu dieser Zeit unterschiedliche Subroutinen, Programme, Daten und/oder Bereiche des Codes ausgewählt werden. Aktualisierungen oder Änderungen des Codes können periodisch, kontinuierlich oder nach Bedarf gesendet werden.
Weitere Formen, Objekte, Merkmale, Aspekte, Nutzen, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus einer detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen, die hiermit bereitgestellt sind, ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Systems, das eine Sichtlinienpropagation zum Übertragen von Daten verwendet.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Datenübertragungssystems.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Datenübertragung unter Verwendung des Datenübertragungssystems aus 2 zeigt.
4 ist eine Karte, die einen Kommunikationspfad zur Datenübertragung unter Verwendung des Datenübertragungssystems aus 2 zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Kommunikationspfades.
6 ist eine Karte, die eines geodätischen Pfad für den Kommunikationspfad aus 2 zeigt.
7 ist eine Karte, die einen Teil des geodätischen Pfades aus 6 zeigt.
8 ist eine Karte, die einen Teil des geodätischen Pfades aus 6 zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer Drohne von dem Datenübertragungssystem aus 2.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Versandkonfiguration der Drohne aus 9.

BESCHREIBUNG DER AUSGEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um ein Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen Bezug genommen und wird spezifische Sprache verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Beliebige Veränderungen und weitere Modifikationen in den beschriebenen Ausführungsformen und beliebige weitere Anwendungen der wie hier beschriebenen Prinzipien der Erfindung werden in Betracht gezogen, wie sie normalerweise einem Fachmann in der Technik ersichtlich sind, auf die sich die Erfindung bezieht. Eine Ausführungsform der Erfinder ist ausführlich gezeigt, obwohl es einem Fachmann ersichtlich ist, dass manche Merkmale, die für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, der Klarheit halber möglicherweise nicht gezeigt sind.
Drahtloskommunikation kann verwendet werden, um Daten rasch über eine lange Entfernung zu senden. In manchen Fällen können der Sender und der Empfänger relativ nahe sein und kann eine Sichtlinienkommunikation verwendet werden, um die gewünschten Daten zu übertragen. Sichtlinienpropagation sendet elektromagnetische Wellen in einer geraden Linie von dem Sender an den Empfänger. Jedoch können sich Sichtlinienübertragungen allgemein nicht über den Horizont oder jenseits anderer Hindernisse bewegen. Wenn der Empfänger zu weit von dem Empfänger entfernt ist, funktioniert daher eine Sichtlinienpropagation nicht. Wie in 1 veranschaulicht, können sich ein Sender 104 und ein Empfänger 108 jeweils auf der Erde 112 befinden, können jedoch zu weit voneinander entfernt sein, um eine Sichtlinienpropagation zum Kommunizieren zu verwenden. Aufgrund der Krümmung der Erde 112 wird verhindert, dass eine elektromagnetische Welle 116, die in einer geraden Linie von dem Sender 104 gesendet wird, den Empfänger 108 erreicht. Während eine Stelle als eine „Sender“-Station und die andere als eine „Empfänger“-Station beschrieben wird, können die Stellen des Senders 104 und Empfängers 108 ausgetauscht werden und/oder können einer oder beide als ein Sendeempfänger wirken, um eine Zweiwegekommunikation zu ermöglichen.
Raumwellenpropagation ist ein alternatives Verfahren zum Übertragen von Daten von dem Sender 104 an den Empfänger 108. Raumwellenpropagation verwendet eine Reflexion einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle von der Oberfläche der Erde 112 und eine Reflexion von der Ionosphäre, damit die elektromagnetischen Wellen von dem Sender 104 zu dem Empfänger 108 springen. Dies Prozess kann zuverlässig Daten übertragen; jedoch haben Änderungen der Ionosphäre und der Reflexion der Erde 112 das Potential, eine Verzerrung des übertragenen Datensignals zu verursachen. Außerdem erhöht das Hinzufügen von Reflexionspunkten die Entfernung, die Datensignal von dem Sender 104 zu dem Empfänger 108 überwinden müssen. Die hinzugefügte Entfernung kann eine Latenz und Verzögerung des Empfangs des Datensignals bei dem Empfänger 108 erhöhen. Wie unten erklärt wird, kann Raumwellenpropagation in Verbindung mit des unten beschriebenen drohnenbasierten Datenübertragungssystem verwendet werden.
2 zeigt ein Datenübertragungssystem 200 zum Senden eines Datensignals von dem Sender 104 zu dem Empfänger 108. Das Datenübertragungssystem 200 verwendet eine Linie aus einer oder mehreren Drohnen oder unbemannten Fluggeräten (UAVs: Unmanned Aerial Vehicles) 204 als Relais zum Übertragen des Datensignals. Das Datensignal wird von einem Sender 104 über einen ersten Kommunikationspfad 208 an eine erste Drohne 204 gesendet. Als ein Beispiel kann der Sender 104 ein Parabolarray sein, das sich an einer Bodenstelle befindet, ein Datensignal erzeugt, das an den Empfänger 108 zu senden ist. Das Parabolarray sendet das Datensignal an die nächste Drohne 204. Das Datensignal kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Übertragungsmediums verwendet werden. Weil sich die Drohne 204 relativ nahe zu dem Sender 104 befinden sollte, kann eine Sichtlinienübertragung, wie etwa eine Mikrowellenübertragung, verwendet werden, um das Datensignal von dem Sender 104 an eine Drohne 204 zu senden. Bei anderen Beispielen können Funkwellen verwendet werden, um das Datensignal zu übertragen. Bei anderen Variationen werden andere Arten von Kommunikationspfaden und Techniken in Verbindung mit den Drohnen 204 verwendet. Beispielsweise können Raumwellenpropagation und/oder Faseroptikkommunikationskanäle Daten entlang wenigstens einem der Zweige, zu dem/den, von dem/den und/oder zwischen dem Sender 104, dem Empfänger 108 und/oder den Drohnen 204 übertragen.
Die erste Drohne 204 empfängt das Datensignal, das von dem Sender 104 gesendet wird, über einen Uplink-Kommunikationspfad 208 und leitet das Datensignal über einen Drohne-zu-Drohne-Kommunikationspfad 212 an die nächste Drohne 204 in der Linie weiter. Die nächste Drohne 204 empfängt das Datensignal und leitet das Datensignal über einen neuen Drohne-zu-Drohne-Kommunikationspfad 212 an die nächste Drohne 204 in der Linie weiter. Dieser Prozess wird mit jeder anschließenden Drohne 204 fortgesetzt, wenn das Datensignal zu der letzten Drohne 204 hin vorrückt. Die letzte Drohne 204 leitet das Datensignal über einen Downlink-Kommunikationspfad 216 weiter, wobei das Datensignal durch den Empfänger 108 empfangen wird. Wie zuvor angemerkt, können die Drohne-zu-Drohne-Kommunikationspfade 212 andere Kommunikationsformen beinhalten, wie etwa indirekte Formen wie Raumwellenpropagation. Bei manchen Beispielen können gelegentlich eine oder mehrere der Drohnen 204 mit einem von Menschen bedienten Luftfahrzeug ersetzt werden, das zum Kommunizieren der Datensignale verwendet wird.
Während das Datensignal übertragen wird, bewegen sich die Drohnen in einer Richtung zu dem Empfänger 108 hin. Die Drohnen 204 können von einer windaufwärts gelegenen Stelle gestartet werden, so dass die Drohnen 204 durch vorherrschende Winde getrieben werden, um die zum Bewegen der Drohnen 204 notwendige Leistung zu reduzieren. Bei manchen Ausführungsformen können die Drohnen 204 auch eine Leistungsquelle beinhalten, die mit dem Wind zusammenwirkt, um die Drohne 204 zu dem Empfänger 108 hin zu bewegen. Bei einem Beispiel wird jede Drohne 204 elektronisch geführt, zum Beispiel unter Verwendung von GPS und/oder Transpondern, und/oder kann mechanisch unter Verwendung eines Gyroskops oder eines anderen mechanischen Instruments geführt werden. Die Drohnen 204 in einer Form sind vollständig autonom, aber manche oder alle der Drohnen 204 in anderen Variationen sind halbautonom und/oder durch einen fernen Bediener manuell gesteuert. Wenn sich eine Drohne 204 dem Empfänger 108 annähert, landet die Drohne 204 und kann zu der Startstelle zur Wiederverwendung zurückgebracht werden. Dieser Prozess erzeugt ein virtuelles Transportband von Drohnen 204 zwischen dem Sender 104 und dem Empfänger 108. Wenn sich eine Drohne dem Empfänger 108 annähert und landet, kann eine andere Drohne 204 von einer Position nahe dem Sender 104 gestartet werden, um sicherzustellen, dass die Anzahl an Drohnen 204 in der Luft ausreicht, um das Datensignal von dem Sender 104 zu dem Empfänger 108 weiterzugeben. Nachdem eine Drohne 204 gelandet ist, kann sie wiederaufbereitet werden und zurück zu der Startstelle gesendet werden, wo die Drohne 204 zur Wiederverwendung vorbereitet werden kann.
Bei manchen Ausführungsformen können die Drohnen 204 von der gleichen Stelle wie der Sender 104 gestartet werden. Weil der Sender 104 dazu in der Lage ist, ein Datensignal über eine relativ große Entfernung zu senden, ist es jedoch nicht notwendig, dass die Drohnen 204 an der gleichen Stelle wie der Sender gestartet werden. Bei anderen Ausführungsformen können die Drohnen 204 von einer anderen Stelle gestartet werden, die nahe genug zu dem Sender 104 ist, um innerhalb einer Reichweite des übertragenen Datensignals zu bleiben. Dies kann die Flugzeit für jede Drohne 204 reduzieren, Leistung einsparen und eine Abnutzung der Drohne 204 verringern. Als ein Beispiel kann der Sender 104 in einer Form eine Reichweite von 500 Meilen, daher kann eine Drohne 204 von irgendwo innerhalb des Radius von 500 Meilen gestartet werden und immer noch dazu in der Lage sein, das Datensignal von dem Sender 104 zu empfangen. Gleichermaßen kann die Drohne 204 an der Stelle des Empfängers 108 landen oder kann an einer anderen Stelle landen, nachdem das Datensignal an den Empfänger 108 weitergegeben wurde. Bei einer anderen Variation werden die Drohnen 204 windaufwärts von dem Sender 104 gestartet und landen windabwärts von dem Empfänger 108. Um eine Redundanz bereitzustellen, wird eine Gruppe aus mehreren Drohnen 204 als ein Schwarm von dem gleichen allgemeinen Bereich zu beinahe derselben Zeit gestartet und durch andere Schwarmgruppen gefolgt. Die mehreren Schwarmgruppen aus Drohnen 204 bilden ein Maschennetz zwischen dem Sender 104 und dem Empfänger 108, so dass ein robustes Kommunikationsnetz bereitgestellt wird. Falls eine der Drohnen 204 eine Fehlfunktion erleidet und/oder aus der Reichweite herausfällt, können die anderen Drohnen 204 immer noch den Kommunikations-Link aufrecht erhalten. Diese Fähigkeit der Drohnen 204, als Schwarm zu agieren und ein Maschennetz zu bilden, kann hilfreich sein, wenn die Drohnen 204 für die aktuellen Umgebungsbedingungen (d. h. starke Winde) untermotorisiert sind (oder sogar keinen Antrieb aufweisen). Beispielsweise können die Drohnen 204 Ballone, lenkbare Luftschiffe, Prallluftschiffe, Flugzeuge, Helikopter, Quadrocopter, Segelflugzeuge und/oder andere Arten von Luftfahrzeugen beinhalten.
Das in 3 gezeigte Flussdiagramm 300 beschreibt ein Verfahren zur Datenübertragung, wie in dem Datenübertragungssystem 200 gezeigt. Eine Reihe von Drohnen 204 wird von einer Position gestartet 305, so dass sich wenigstens eine der Drohnen innerhalb des Bereichs eines Senders 104 befindet. Die Drohnen 204 sind voneinander beabstandet und dazu angewiesen, einem Übertragungspfad zwischen dem Sender 104 und einem Empfänger 108 zu folgen. Sobald wenigstens die Reihe von Drohnen entlang des Übertragungspfades angeordnet wurde, wird ein Datensignal von dem Sender 104 an eine Drohne 204, die sich innerhalb der Reichweite des Senders 104 befindet, übertragen 310. Das Datensignal wird dann zwischen angrenzenden Drohnen 204 in der Reihe weitergegeben 315, so dass das Datensignal in der Richtung des Empfängers 108 gesendet wird. Bei anderen Beispielen können die Datensignale an nichtangrenzende Drohnen 204 weitergegeben werden, solange sich die Drohnen 204 in einer Entfernung befinden, die nahe genug ist, um miteinander zu kommunizieren. Wenn das Datensignal eine Drohne 204 erreicht, die sich innerhalb der Reichweite des Empfängers 108 befindet, wird das Datensignal von der Drohne 204 an den Empfänger 108 übertragen 320. Bei einer anderen Variation sind mehrere Drohnen 204 verstreut und/oder sind in einem Schwarm entlang des Übertragungspfades angeordnet, so dass ein Maschennetz erzeugt wird. Diese Maschennetzanordnung stellt mehrere Kommunikationspfade sowie eine Redundanz bereit, so dass das Gesamtsystem robuster gemacht wird. Es versteht sich, dass eine Kommunikation entlang des Übertragungssystems 200 bidirektional sein kann, so dass Signale von dem Empfänger 108 an den Sender 104 und umgekehrt übertragen werden können. Mit anderen Worten können die Datensignale in der entgegengesetzten Richtung zu der übertragen werden, in der die Drohnen 204 fliegen, und/oder in der gleichen allgemeinen Richtung, in der sich die Drohnen 204 bewegen. Andere Daten, wie etwa solche, die zur Modemverwaltung verwendet werden und/oder eine andere Bandbreite (und/oder Latenz) erfordern, können alternativ dazu oder zusätzlich entlang anderer Kommunikationspfade, wie Faseroptikkabeln, Mikrowellentürmen und/oder Raumwellenpropagationspfaden, gesendet werden. Bei weiteren Beispielen decken die Drohnen 204 nur einen Teil des Übertragungspfades ab und werden andere Kommunikationspfade oder -systeme (z. B. Faseroptikkabel, Mikrowellentürme und/oder Raumwellenpropagationspfade) verwendet, um den Kommunikations-Link zu vervollständigen.
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, dass das Datensignal so schnell wie möglich von dem Sender 104 an den Empfänger 108 gesendet wird. Zum Beispiel kann das Datenübertragungssystem 200 von Finanzhandelsfirmen für Hochfrequenzhandeln verwendet werden, wobei Handelsstrategien auf Computern ausgeführt werden, um Handlungen in Bruchteilen einer Sekunde auszuführen. Beim Hochfrequenzhandeln kann eine Verzögerung von lediglich Millisekunden einen Händler Millionen Dollar kosten; daher ist die Geschwindigkeit einer Übertragung von Handelsanweisungen genauso wichtig wie die Genauigkeit der übertragenen Daten. Die Handelsfirma und/oder Drittparteien können Nachrichten, Handelsanweisungen und/oder andere Arten von Daten, die der Handelsfirma beim Treffen von Handelsentscheidungen helfen könnten, unter Verwendung des Datenübertragungssystems 200 von dem Sender 104 an den Empfänger 108 (und umgekehrt) senden. Dieses System 200 und diese Technik können in anderen Situationen oder Industrien verwendet werden, in denen Latenz und/oder Bandbreite von Bedeutung sind. Wieder kann dieses System 200 zum Beispiel verwendet, um eine Fernoperation oder medizinische Ferndiagnose durchzuführen, wissenschaftliche Instrumente oder Studien (z. B. für Astronomie oder Physik) zu bedienen, verteilte globale Computernetze zu steuern, und/oder für Militäranwendungen. Die Technik kann auch für zugrundeliegende Wartung und/oder Verbesserungen an dem System 200 selbst verwendet werden.
Um die Übertragungszeit zu reduzieren, kann es gewünscht werden, dass die Länge des Übertragungspfades reduziert wird, so dass sich die Drohnen 204 entlang des kürzest möglichen Pfades von dem Sender 104 zu dem Empfänger 108 bewegen. Wenn lange Entfernungen abgedeckt werden, repräsentiert eine geodätische Linie die kürzeste Route zwischen zwei Punkten auf der Oberfläche der Erde. Typischerweise ist eine geodätische Linie ein Segment eines Großkreises, der entlang einer Schnittmenge einer Kugel und einer Ebene, die durch das Zentrum der Kugel hindurchgeht, gebildet wird. 4 veranschaulicht eine mögliche Route von Chicago nach London entlang eines Übertragungspfades, der ein geodätischer Pfad 404 ist. Oft scheint eine geodätische Linie gekrümmt zu sein, wenn die geodätische Linie auf eine zweidimensionale Oberfläche, wie etwa eine Karte, projiziert wird. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel bewegt sich jede der Drohnen 204 allgemein entlang eines geodätischen Pfades 404, der der geodätischen Linie zwischen Chicago und London folgt. Die Drohnen 204 können sich allgemein entlang anderer geodätischer Pfade 404 entlang der Erdkugel bewegen, wie etwa von New York City nach London oder von Seattle nach Hong Kong. Das Timing des Starts der Drohnen 204 wird so berechnet, dass eine adäquate Beabstandung zwischen den Drohnen 204 aufrecht erhalten wird. Bei manchen Ausführungsformen kann der Start der Drohnen so gestaltet werden, dass die Drohnen 204 in grob gleichen Entfernungen von der direkt vorangehenden und direkt nachfolgenden Drohne 204 beabstandet gehalten werden. Jedoch können andere Systeme eine ungleichmäßige Beabstandung zwischen den Drohnen 204 haben, die sich entlang des geodätischen Pfades 404 bewegen. Bei noch anderen Beispielen weisen die Drohnen 204 eine Anordnung vom Maschennetztyp entlang des geodätischen Pfades 404 auf, so dass die Drohnen 204 in Wellen und/oder auf einer Zufallsbasis gestartet werden. Das System 200 bei anderen Beispielen kann mehrere Sender 104 und/oder Empfänger 108 aufweisen, die sich allgemein entlang der geodätischen oder anderer Pfade befinden. In diesem Fall können die Drohnen 204 mehrere Kombinationen von Kommunikationskreise zwischen den Sendern 104 und den Empfängern 108 bilden.
Wie in 5 gezeigt, folgen die Drohnen 204 möglicherweise nicht genau dem geodätischen Pfad 404, wenn sie sich zu dem Sender 108 hin bewegen. Stattdessen folgen die Drohnen allgemein dem geodätischen Pfad 404, aber verbleiben innerhalb eines Bandes/oder einer Zone 504, das/die den geodätischen Pfad 404 umgibt. Das Band 504 kann sowohl horizontale als auch vertikale Grenzen beinhalten. In einer Form ist das Band 504 schmal genug, um zu ermöglichen, dass die Drohnen 204 innerhalb des Bandes 504 mit angrenzenden Drohnen 204 kommunizieren. Faktoren, wie etwa Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Startstelle, Stürme und/oder Landestelle können bewirken, dass der Standort der einzelnen Drohne 204 von direkt auf dem geodätischen Pfad 404 abweicht. Weil Windbedingungen an unterschiedlichen Stellen entlang des geodätischen Pfades 404 unterschiedlich sein können, ist es außerdem möglich, dass sich eine Drohne 204 auf einer Seite des geodätischen Pfades 404 befindet, während sich eine angrenzende Drohne 204 auf der anderen Seite des geodätischen Pfades 404 befindet. Die variierenden Windbedingungen können auch den Steuerkurs und/oder die Orientierung angrenzender Drohnen 204 variieren. Die Drohne 204 bei einem Beispiel kann unterschiedliche Gier-, Nick- und Rollwinkel aufweisen. Zum Beispiel kann eine Drohne 204 nach Osten zeigen, während eine angrenzende Drohne 204 nach Nordosten zeigt. Jedoch kann sich jede Drohne 204 aufgrund unterschiedlicher Windrichtungen an unterschiedlichen Stellen immer noch allgemein entlang des gleichen geodätischen Pfades 404 bewegen. Bei einem anderen Beispiel bewegen sich die Drohnen 204 nicht entlang eines Pfades, der von dem geodätischen Pfad 404 verschieden ist. Mit andere Worten bewegen sich die Drohnen 204 bei diesem Beispiel nicht entlang des geodätischen Pfades 404. Das System 200 weist bei weiteren Variationen die Drohnen 204 auf, die sich nur teilweise in dem Band 504 entlang des geodätischen Pfades 404 bewegen. Beispielweise kann für die Drohnen 204 vor dem Start eine Route festgelegt werden und/oder kann eine neue Route während des Fluges festgelegt werden, um aufgrund von Wetterbedingungen, beschränktem Luftraum, Störungen und/oder anderen Bedenken einen oder mehrere andere Pfade zu nehmen, die von dem Band 504 und/oder dem geodätischen Pfad 404 abweichen.
Bei anderen Beispielen bilden die Drohnen 204 mehrere Gruppen, die nur einen Teil des geodätischen Pfades 404 oder anderer Pfade zwischen dem Sender 104 und dem Empfänger 108 zurücklegen. Die Gruppen von Drohnen 204 absolvieren den gesamten Kommunikationspfad. Beispielweise wird eine erste Gruppe von Drohnen 204 auf Art eines Transportbandes entlang eines ersten Zweiges des geodätischen Pfades 404 in Umlauf gebracht und wird eine zweite Gruppe von Drohnen 204 entlang eines zweiten Zweigs des geodätischen Pfades 404 in Umlauf gebracht. Zusammen decken der erste und zweite Zweig der Drohnen 204 den gesamten geodätischen Pfad 404 ab. In jedem Zweig werden die Drohnen 204 von der Landestelle wieder zu der Startstelle für diesen speziellen Zweig zurückgeführt. Bei anderen Beispielen können die Pfade mehr als zwei Zweige beinhalten. Diese Mehrfachzweigkonfiguration kann verwendet werden, um Kraftstoff-, Leistungs-, Wartungs-, Betriebs- und/oder andere Einschränkungen der Drohnen 204 zu adressieren. Außerdem können unterschiedliche Zweige entlang des Pfades in Abhängigkeit von den Anforderungen für unterschiedliche Arten von Drohnen verwendet werden. Beispielsweise können Ballons verwendet werden, um große offene Ozeanzweige abzudecken, während ein Luftfahrzeug mit Antrieb zweige abdecken kann, die sich vollständig oder teilweise über Land erstrecken. Die Drohnen 204 über manchen der Zweige können so gestaltet sein, dass sie auf eine für die Umwelt bevorzugte Weise wegwerfbar sein, so dass die Drohnen 204 dazu in der Lage sind, in den Ozean zu bruchlanden und nicht geborgen werden müssen (aber geborgen werden können, falls dies gewünscht ist). Bei anderen Beispielen können die Drohnen entlang eines landbasierten Zweigs für eine terrestrische Landung gestaltet werden, indem sie ein Landefahrwerk haben, und können Drohnen 204 entlang Wasser(z. B. Ozeane-Zweigen eine Wasserlandevorrichtung, wie etwa Schwimmkörper, haben, die Wasserbergungen der Drohnen 204 erleichtern. Alternativ dazu oder zusätzlich können sich manche oder alle der Drohnen 204 in dem System 200 entlang Multi-Hop-Zweigen bewegen. Anstatt dass sie zu der Startstelle zurückgeführt werden, wird die Drohne 204 beim Landen wiederaufgetankt, gewartet und/oder modifiziert, so dass die Drohne 204 dazu in der Lage ist, sich anschließend entlang des nächsten Zweiges zu bewegen. Bevor, während und/oder kurz nachdem die eine Drohne 204 landet, werden eine oder mehrere andere Drohnen 204 gestartet, um entlang des nächsten Zweiges zu fliegen, so dass sie den Platz der landenden Drohne 204 einnehmen, um Kommunikationsunterbrechungen zu minimieren. Dieser Multi-Hop-Ansatz kann mit dem zuvor beschriebenen Drohnenrückführungszweigansatz kombiniert werden, so dass gewisse Zweige die Drohnen 204 zurückführen, andere Zweige ermöglichen, dass die Drohne zu der nächsten Stufe springt und noch andere Zweige beide Ansätze verwenden. Bei verschiedenen Variationen überlappen mehrere Zweige einander auf eine gestaffelte Weise, um die Netzzuverlässigkeit zu verbessern.
Wie in 5 veranschaulicht, kann, obwohl die Drohnen 204 variierende Steuerkurse und Standorte nahe dem geodätischen Pfad entlang des geodätischen Pfades 404 haben, eine Kommunikation zwischen dem Sender 104, dem Empfänger 108 und den Drohnen 204 sicherstellen, dass das Datensignal 508 zu der korrekten Stelle geleitet wird. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, beinhalten die Drohnen 204 elektronisch und/oder mechanisch lenkbare Antennen, um die Signale zwischen den Drohnen zu leiten. Die lenkbaren Antennen sind dazu in der Lage, Unterschiede des Standortes, der Gier-, Neigungs- und/oder Rollwinkel zwischen den kommunizierenden Drohnen 204 zu kompensieren. Die Drohnen können GPS-Systeme, Transponder und/oder andere Lokalisierungsausrüstung beinhalten, so dass sie beim Zielen der Antennen helfen. Die kommunizierende Drohnen 204 können einander auch ihren Standort, ihre Orientierung, Signalstärke und/oder andere Informationen mitteilen, die einer Kommunikation zwischen den Drohnen 204 helfen würden.
6, 7 und 8 zeigen ein anderes Beispiel für einen geodätischen Pfad 604, der sich zwischen Washington DC, USA, und Mannheim, Deutschland, erstreckt. Dieser geodätische Pfad 604 verläuft in der Nähe vieler großer Finanzzentren. Zum Beispiel zeigt 5, dass der geodätische Pfad 604 nahe Baltimore, Philadelphia, New York und Boston ist. In 6 ist gezeigt, dass der geodätische Pfad 604 auch nahe Dublin, London, Brüssel und Frankfurt ist. Eine Linie, mehrere Zweige und/oder Schwärme von Drohnen 204 können sich allgemein auf dem geodätischen Pfad 604 erstrecken und Zugang zu Sendern und Empfängern in beliebigen dieser Städte bereitstellen. Zum Beispiel können Daten unter Verwendung der Linie der Drohnen auf dem geodätischen Pfad 604 von New York nach London übertragen werden. Nachdem die Daten von New York nach London übertragen wurden, kann es wünschenswert sein, einen weiteren Satz von Daten von Boston nach Frankfurt zu senden. Der Sender in Boston überträgt die Daten an die gleiche Linie von Drohnen auf dem geodätischen Pfad 604 und die Drohnen sind dazu in der Lage, diese Daten an einen Empfänger in Frankfurt weiterzugeben.
Ein Luftfahrzeugsteuerkurs ist die Richtung, in die die Nase des Luftfahrzeugs zeigt. Aufgrund der Kraft, die durch Wind erzeugt wird, ist die Richtung einer Bewegung des Luftfahrzeugs, oder sein Weg, nicht die gleiche wie sein Steuerkurs. Der Driftwinkel ist der Winkel zwischen dem Steuerkurs des Luftfahrzeugs und seinem Weg und der Schiebewinkel ist die Menge einer Korrektur, um die ein Luftfahrzeug in den Wind gedreht werden muss, um seinen gewünschten Kurz beizubehalten. Der Schiebewinkel ist allgemein bezüglich der Richtung entgegengesetzt zu dem Driftwinkel und für allgemein kleinere Winkel betragsmäßig näherungsweise gleich. Um Leistung einzusparen können die Drohnen 204 einen Pfad nehmen, der von dem geodätischen Pfad 604 variiert. Die Leistung, die zum Aufrechterhalten des Schiebewinkels der Drohne 204 notwendig ist, kann die Menge an Energie erhöhen, die auf einem spezielle Flug verwendet wird. Allgemein bewegt sich die Drohne umso langsamer entlang der geodätischen Linie 604, je größer der Schiebewinkel der Drohne ist, was wiederum einen längeren Flug erzeugt. Um dies zu adressieren, kann ein Vorhersagemodell verwendet werden, in dem sich die Drohne 204 nicht entlang des geodätischen Pfades bewegt, sondern innerhalb eines begrenzten Bereichs, in dem der Wind geringer ist, so dass Leistung und/oder Treibstoff eingespart wird. In einer Form kann eine bodenbasierte Station Vorhersagemodelle verwendet, um für die Drohne eine neue Route festzulegen. Beispielsweise kann ein bodenbasiertes System und/oder die Drohne 204 den Pfad der Drohne 204 neu von dem geodätischen Pfad 604 weg festlegen, so dass spezielle Wetterbedingungen, in denen die Drohne 204 nicht fliegen kann, wie etwa in starken Stürmen und/oder unter Bedingungen mit starkem Wind, vermieden werden. Die Drohnen 204 können um den Sturm herum geleitet werden, so dass sie Energie sparen, während gleichzeitig der kürzeste Pfad zur Kommunikation bereitgestellt wird. Bei einer anderen Variation steuert die Drohne 204 sich selbst, um das Wettermuster zu vermeiden, und/oder kann eine Kombination von bodenbasierten und/oder drohnenbasierten Steuersystemen verwendet werden, um den Pfad der Drohne 204 zu ändern. Zum Beispiel kann ein Clustering-Ansatz verwendet werden, bei dem Informationen von anderen Drohnen 204 Informationen bezüglich Wetter, Leistungsverbrauch, Windgeschwindigkeit und/oder Schiebewinkel bereitstellen, so dass die Drohne 204 und/oder die Bodenstation angemessene Korrekturen vornehmen können, um Energie zu sparen.
9 veranschaulicht ein Beispiel für eine Drohne 204, die in einem Datenübertragungssystem 200 verwendet werden kann. Die Drohne 204 beinhaltet einen Körper 904 mit einem Bug 906, einem Heck 908 und Flügeln 912, die sich von dem Körper 904 erstrecken. Eine oder mehrere Antennen 916 erstrecken sich längs innerhalb eines oder mehrerer der Flügel 912; jedoch kann die Antenne 916 bei anderen Ausführungsformen an anderen Stellen auf der Drohne 204 positioniert sein. Zum Beispiel kann sich die Antenne 916 nahe der Rückseite eines Flügels 912 befinden oder kann innerhalb des Körpers 904 und/oder des Bugs positioniert sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Antenne an dem einen der Flügel 912 oder dem Körper 904 angebracht sein, so dass sie sich von der Drohne 204 erstreckt. Die Antenne 916 kann eine stationäre Antenne sein oder kann eine lenkbare Antenne sein. Wie zuvor angemerkt, kann die Antenne 916, indem sie elektronisch und/oder mechanisch lenkbare Antenne ist, dazu in der Lage sein, das Signal zum Kommunizieren mit anderen Drohnen 204 zu leiten, um eine Signalstärke zu verbessern und/oder Leistung einzusparen. Bei einem Beispiel beinhaltet die Antenne 916 eine Antenne vom phasengesteuerten Typ, wie etwa jene, die durch Harris Corporation of Melbourne, Florida, USA bereitgestellt werden, und bei einem anderen Beispiel beinhaltet die Antenne 916 eine Antenne vom gyroskopisch stabilisierten Typ. Bei einer anderen Variation ist die Antenne 916 eine omnidirektionale Antenne. Bei noch einer anderen Variation kann die Drohne eine Parabolantenne beinhalten. In einer Form kann die Drohne 204 als ein Raumwellen-Repeater fungieren. Wenn sie als Repeater fungiert, kann die Drohne als ein passiver und/oder aktiver Repeater fungieren. Wenn sie als ein aktiver Repeater fungiert, empfängt die Drohne 204 das Signal, verarbeitet das Signal und überträgt das Signal weiter an die nächste Drohne oder Bodenstation. Wenn sie als ein passiver Repeater fungiert, reflektiert die Drohne das Signal einfach. In einer Form beinhaltet die Drohne eine GPS-Station zum Lokalisieren der Drohne. Die Drohne kann autonom gemäß einem spezifizierten Flugplan betrieben werden. Alternativ dazu und/oder zusätzlich kann die Drohne 204 kontinuierlich und/oder periodisch aktualisiert werden, um ihren Flugplan, wie etwa aufgrund von variierenden Wetterbedingungen, wie etwa Stürmen und Windgeschwindigkeit, anzupassen. Wie zuvor erwähnt, können diese Informationen verwendet werden, um den Pfad der Drohne anzupassen, so dass schlechtes Wetter vermieden wird und/oder der Flugpfad der Drohne 204 angepasst wird, um Energie basierend auf dem Schiebewinkel der Drohne 204 einzusparen.
Bei manchen Ausführungsformen kann das Datenkommunikationssystem 200 jeder Drohne 204 dazu in der Lage sein, mit den anderen Drohnen 204 zu kommunizieren, die sich zwischen dem Sender 104 und dem Empfänger 108 bewegen. Eine Kommunikation zwischen den Drohnen 204 kann beim Lokalisieren einer vorangehenden oder nachfolgenden Drohne 204 helfen und kann auch ermöglichen, dass die Drohnen 204 eine angemessene Beabstandung beibehalten. Jede Drohne 204 kann eine lenkbare Antenne 916 aufweisen, die dazu gesteuert werden kann, mit einer lenkbaren Antenne 916 anderer Drohnen 204 innerhalb des Pfades ausgerichtet zu werden. Die lenkbare Antenne 916 kann ermöglichen, dass die Drohnen 204 eine angrenzende Drohnen lokalisieren, und auch sicherstellen, dass das Datensignal in der korrekten Richtung übertragen wird, um durch eine angrenzende Drohne empfangen zu werden. Die lenkbare Antenne 916 kann auch so gesteuert werden, dass sie mit entweder dem Sender 104 oder auf den Empfänger 108 ausgerichtet wird. Dies kann notwendig sein, wenn die Drohnen 204 nicht direkt dem Übertragungspfad folgen, wie in 5 veranschaulicht ist.
Die Drohne 204 kann ein oder mehrere Solarmodule 920 auf einem oder beiden der Flügel 912 beinhalten. Die Solarmodule 920 können verwendet werden, um eine Leistungsquelle für die Drohne 204 bereitzustellen, wenn sie sich auf dem Pfad zwischen dem Sender 104 und dem Empfänger 108 bewegt. Bei manchen Ausführungsformen können die Solarmodule 920 eine Hilfsleistungsquelle sein, die zusätzliche Leistung in Verbindung mit einer Batterie, einem Kondensator, Treibstoff und/oder einem anderen Typ einer Leistungsquelle bereitstellt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Drohne 204 so gestaltet sein, dass sie sich nur unter Verwendung von Windkraft oder Solarkraft von den Solarmodulen 920 entlang des Pfades von dem Sender 104 zu dem Empfänger 108 bewegen kann. Wieder kann die Drohne 204 bei anderen Beispielen in der Form eines antriebslosen Ballons oder eines Luftfahrzeugs mit geringem Antrieb, wie etwa ein Prallluftschiff, vorliegen.
Die Drohnen 204 können dazu gestaltet sein, mehr als einen Flug durchzuführen, so dass sie wiederverwendbar sein können. Um eine Drohne 204 wiederzuverwenden, kann es notwendig sein, die Drohne 204 von dem Standort, an dem sie gelandet ist, zurück zu dem Standort, an dem sie gestartet wurde, zu senden. Wie in 10 gezeigt, kann die Drohne 204 bei manchen Ausführungsformen klappbare Flügel 912 beinhalten, die die Drohne 204 kompakter machen und es einfacher machen könnten, dass die Drohne 204 versendet und wiederverwendet wird. Andere Teile der Drohne 204, wie etwa das Heck 908, können ebenfalls klappbar oder entfernbar sein, um die Größe zu reduzieren und ein Brechen während des Versendens zu verhindern.
Die in 9-10 gezeigte Drohne 204 ist nur ein Beispiel für einen Typ einer Drohne, die mit dem Datenübertragungssystem 200 verwendet werden kann. Andere Typen von Drohnen können bei anderen Ausführungsformen ebenfalls verwendet werden. Zum Beispiel können Antennen an Drohnen angebracht werden, die Propeller beinhalten, und diese Drohnen können dazu programmiert werden, entlang eines vorbestimmten Pfades zu fliegen. Die Drohnen können auch zusätzliche Instrumente beinhalten, wie etwa eine Kamera oder einen GPS-Empfänger.
Glossar von Definitionen und Alternativen
Die Sprache, die in den Ansprüchen und der Beschreibung verwendet wird, soll nur ihre gewöhnliche und übliche Bedeutung haben, mit Ausnahme von dem, was unten explizit definiert wird. Die Wörter in diesen Definitionen sollen nur ihre gewöhnliche und übliche Bedeutung aufweisen. Eine solche gewöhnliche und übliche Bedeutung schließt alle konsistenten Wörterbuchdefinitionen aus den zuletzt veröffentlichten Webster's und Random House Wörterbüchern ein. Wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, gelten die folgenden Definitionen für die folgenden Begriffe oder geläufige Variationen von diesen (z. B. Singular-/Pluralformen, Vergangenheits-/Gegenwartsformen usw.):

„Antenne“ oder „Antennensystem“ verweist allgemein auf eine elektrische Vorrichtung, oder eine Reihe von Vorrichtungen, in einer beliebigen geeigneten Konfiguration, die elektrische Leistung in elektromagnetische Strahlung umwandelt. Solche Strahlung kann bei einer beliebigen Frequenz entlang des elektromagnetischen Spektrums entweder vertikal, horizontal oder zirkular polarisiert sein. Antennen, die mit zirkularer Polarität übertragen, können entweder eine rechtshändige oder eine linkshändige Polarisation aufweisen.

Im Fall von Funkwellen kann eine Antenne bei Frequenzen übertragen, die sich entlang des elektromagnetischen Spektrums von einer Extremlangwelle (ELF: Extremely Low Frequency) zu einer Millimeterwelle (EHF: Extremely High Frequency) erstrecken. Eine Antenne oder ein Antennensystem, die bzw. das zum Übertragen von Funkwellen gestaltet ist, kann eine Anordnung aus metallischen Leitern (Elementen) umfassen, die elektrisch mit einem Empfänger oder einem Sender verbunden sind (oft durch eine Übertragungsleitung). Ein oszillierender Strom von Elektronen, der durch einen Sender durch die Antenne erzwungen wird, kann ein oszillierendes Magnetfeld um die Antennenelemente herum erzeugen, während die Ladung der Elektronen auch ein oszillierendes elektrisches Feld entlang den Elementen erzeugt. Diese zeitlich variierenden Felder strahlen von der Antenne weg in den Raum als eine sich bewegende elektromagnetische Transversalfeldwelle ab. Im Gegensatz dazu übt das oszillierende elektrische und magnetische Feld einer eingehenden elektromagnetischen Welle während des Empfangs eine Kraft auf die Elektronen in den Antennenelementen aus, wodurch bewirkt wird, dass sie sich vor und zurück bewegen, wobei oszillierende Ströme in der Antenne erzeugt werden. Diese Ströme können dann durch Empfänger detektiert und verarbeitet werden, um digitale oder analoge Signale oder Daten wiederzuerlangen.
Antennen können dazu gestaltet sein, Funkwellen im Wesentlichen gleichmäßig in alle horizontalen Richtungen (Rundstrahlantennen) oder bevorzugt in einer speziellen Richtung (Richtantennen oder High-Gain-Antennen) zu übertragen oder aus diesen bzw. dieser zu empfangen. Im letzteren Fall kann eine Antenne auch zusätzliche Elemente oder Oberflächen beinhalten, die eine physische elektrische Verbindung zu dem Sender oder dem Empfänger aufweisen können oder auch nicht. Zum Beispiel dienen parasitäre Elemente, parabolische Reflektoren oder Hörner und andere solche Elemente ohne Energieversorgung dazu, die Funkwellen in einen Strahl oder ein anderes gewünschtes Strahlungsmuster zu lenken. Dementsprechend können Antennen dazu ausgelegt sein, eine erhöhte oder verringerte Richtungsabhängigkeit oder „Verstärkung“ durch die Platzierung dieser verschiedenen Oberflächen oder Elemente aufzuweisen. High-Gain-Antennen können dazu ausgelegt sein, einen beträchtlich großen Teil der abgestrahlten elektromagnetischen Energie in eine gegebene Richtung zu lenken, die vertikal, horizontal oder eine beliebige Kombination davon sein kann.
Antennen können auch dazu ausgelegt sein, elektromagnetische Energie innerhalb eines speziellen Bereichs von vertikalen Winkeln (d. h. „Abstrahlwinkeln“) relativ zu der Erde abzustrahlen, um die elektromagnetische Energie in Richtung einer oberen Schicht der Atmosphäre, wie etwa der Ionosphäre, zu fokussieren. Indem die elektromagnetische Energie unter einem speziellen Winkel zu der oberen Atmosphäre gerichtet wird, können spezielle Sprungentfernungen zu bestimmten Tageszeiten erzielt werden, indem elektromagnetische Energie bei bestimmten Frequenzen übertragen wird.
Andere Beispiele für Antennen beinhalten Emitter und Sensoren, die elektrische Energie in Pulse elektromagnetischer Energie in dem sichtbaren oder nichtsichtbaren Lichtteil des elektromagnetischen Spektrums umwandeln. Beispiele beinhalten Leuchtdioden, Laser und dergleichen, die dazu ausgelegt sind, elektromagnetische Energie bei Frequenzen zu erzeugen, die sich entlang des elektromagnetischen Spektrums von dem fernen Infrarot zu dem extremen Ultraviolett erstrecken.

„Richtantenne“ oder „Strahlantenne“ verweist allgemein auf eine Antenne, die eine größere Leistung in speziellen Richtungen abstrahlt oder aus diesen empfängt, was eine erhöhte Leistungsfähigkeit und/oder reduzierte Störung von ungewollten Quellen ermöglicht. Richtantennen konzentrieren typischerweise, aber nicht immer, die Strahlung in oder aus einer gewünschten Richtung.
„Lenkbare Antenne“ verweist allgemein auf eine Richtantenne, deren Hauptkeule einfach bezüglich der Richtung verschoben werden kann.
- „Elektronisch lenkbare Antenne“ verweist allgemein auf einen Typ einer lenkbaren Antenne, bei der der Strahl von Funkwellen oder andere elektromagnetische Strahlung elektronisch in unterschiedliche Richtungen gerichtet werden kann, ohne die Antenne physisch zu bewegen. Die elektronisch lenkbare Antenne kann zum Beispiel ein Active Electronically Scanned Array (AESA) oder ein Passive Electronically Scanned Array (PESA) beinhalten. Bei einem Beispiel kann die elektronisch lenkbare Antenne ein phasengesteuertes Array beinhalten.
- „Mechanisch lenkbare Antenne“ verweist allgemein auf einen Typ einer lenkbaren Antenne, bei der der Strahl von Funkwellen oder andere elektromagnetische Strahlung in unterschiedliche Richtungen gerichtet werden kann, indem die Antenne physisch bewegt wird.

„Schiebewinkel“ verweist allgemein auf eine Menge einer Korrektur, um die ein Luftfahrzeug, wie etwa ein UAV, in den Wind gedreht werden muss, um einen gewünschten Kurz beizubehalten. Typischerweise, aber nicht immer, ist er entgegengesetzt zu der Richtung des Driftwinkels und für kleine Winkel näherungsweise gleich dem Betrag des Driftwinkels.
„Demodulator“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung oder ein System, die/das dazu ausgelegt ist, eine Demodulation durchzuführen. Beispielsweise kann ein Demodulator in der Form eines elektronischen Schaltkreises, eines Prozessors und/oder einer Software vorliegen, der/die verwendet wird, um die Informationen von einer modulierten Trägerwelle wiederherzustellen. Bei einem Beispiel liegt der Demodulator in der Form eines softwaredefinierten Funkgeräts vor. Andere Beispiele für eine solche Vorrichtung beinhalten ein „Modem“ (d. h. die Verschmelzung der Ausdrücke Modulator und Demodulator), das eine Modulation und Demodulation durchführen kann. Demodulatoren können in Verbindung mit Funk- oder Drahtlosempfängern verwendet werden, aber viele andere Systeme verwenden viele Arten von Demodulatoren, wie etwa zur drahtgebundenen Übertragung. Beispielsweise kann ein Demodulator verwendet werden, um einen digitalen Datenstrom aus einem Trägersignal zu extrahieren, das durch eine Telefonleitung, ein Koaxialkabel und/oder eine optische Faser geführt wird.
„Demodulation“ verweist allgemein auf einen Prozess oder eine Technik zum Extrahieren von Informationen aus einer modulierten Trägerwelle. Allgemein gesprochen ist die Demodulation die Umkehrung der Modulation. Es gibt zahlreiche Wege der Demodulation in Abhängigkeit davon, wie Parameter des Basisbandsignals moduliert werden. Beispiele für solche Techniken können Amplituden-, Frequenz- und/oder Phasenmodulation beinhalten. Das Ausgabesignal aus dem Demodulationsprozess kann viele Formen annehmen, einschließlich (unter anderem) analogen Signalen und/oder digitalen Signalen.
„Driftwinkel“ verweist allgemein auf den Winkel zwischen dem Steuerkurs eines Luftfahrzeugs, wie etwa eines UAV, und dem Weg des Luftfahrzeugs.
„Elektromagnetische Strahlung“ verweist allgemein auf Energie, die durch elektromagnetische Wellen abgestrahlt wird. Elektromagnetische Strahlung wird aus anderen Arten von Energie erzeugt und wird in andere Arten umgewandelt, wenn sie vernichtet wird. Elektromagnetische Strahlung trägt diese Energie, wenn sie sich von ihrer Quelle wegbewegend (im Vakuum) mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Elektromagnetische Strahlung trägt auch sowohl einen Impuls als auch einen Drehimpuls. Diese Eigenschaften können alle an Materie weitergegeben werden, mit der die elektromagnetische Strahlung wechselwirkt, wenn sie sich von ihrer Quelle auswärts weg bewegt. Elektromagnetische Strahlung ändert ihre Geschwindigkeit, wenn sie von einem Medium in ein anderes übergeht. Bei der Überleitung von einem Medium zu dem nächsten können die physikalischen Eigenschaften des neuen Mediums bewirken, dass ein Teil oder die gesamte abgestrahlte Energie reflektiert wird, während die verbleibende Energie in das neue Medium übergeht. Dies findet an jedem Übergang zwischen Medien statt, den die elektromagnetische Strahlung antrifft, wenn sie sich fortbewegt.
Das Photon ist das Quant der elektromagnetischen Wechselwirkung und ist der grundlegende Bestandteil aller Formen elektromagnetischer Strahlung. Die Quantennatur von Licht wird bei hohen Frequenzen offensichtlicher, da sich elektromagnetische Strahlung mit zunehmender Frequenz mehr wie Teilchen und weniger wie Wellen verhält.
„Elektromagnetisches Spektrum“ verweist allgemein auf den Bereich aller möglichen Frequenzen elektromagnetischer Strahlung. Das elektromagnetische Spektrum wird allgemein wie folgt in der Reihenfolge mit zunehmender Frequenz und Energie und abnehmender Wellenlänge kategorisiert:

„Extremlangwelle“ (ELF: Extremely Low Frequency) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 3 bis etwa 30 Hz mit etwa 100000 bis 10000 km langen Wellenlängen.
„Superlangwelle“ (SLF: Super Low Frequency) bezeichnet allgemein ein Frequenzband, das sich allgemein von etwa 30 Hz bis etwa 300 Hz mit etwa 10.000 bis etwa 1000 km langen Wellenlängen erstreckt.
„Sprachfrequenz“ oder „Sprachband“ bezeichnet allgemein elektromagnetische Energie, die für das menschliche Ohr hörbar ist. Erwachsene Männer sprechen allgemein in dem Bereich zwischen etwa 85 und etwa 180 Hz, während erwachsene Frauen allgemein in dem Bereich von etwa 165 bis etwa 255 Hz sprechen.
„Längstwelle“ (VLF: Very Low Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 3 kHz bis etwa 30 kHz, was Wellenlängen von etwa 10 bis etwa 100 km Länge entspricht.
„Langwelle“ (LF: Low-Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband in dem Bereich von etwa 30 kHz bis etwa 300 kHz mit Wellenlängen von etwa 1 bis etwa 10 km.
„Mittelwelle“ (MF: Medium Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 300 kHz bis etwa 3 MHz mit Wellenlängen von etwa 1000 bis etwa 100 m Länge.
„Kurzwelle“ (HF: High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 3 MHz bis etwa 30 MHz mit Wellenlängen von etwa 100 m bis etwa 10 m Länge.
„Ultrakurzwelle“ (VHF: Very High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 30 MHz bis etwa 300 MHz mit Wellenlängen von etwa 10 m bis etwa 1 m Länge.
„Dezimeterwelle“ (UHF: Ultra High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 300 MHz bis etwa 3 GHz mit Gewichtswellenlängen, die sich von etwa 1 m bis etwa 10 cm Länge erstrecken.
„Zentimeterwelle“ (SHF: Super High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 3 GHz bis etwa 30 GHz mit Wellenlängen, die sich von etwa 10 cm bis etwa 1 cm Länge erstrecken.
„Millimeterwelle“ (EHF: Extremely High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 30 GHz bis etwa 300 GHz mit Wellenlängen, die sich von etwa 1 cm bis etwa 1 mm Länge erstrecken.
„Fernes Infrarot“ (FIR: Far Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 300 GHz bis etwa 20 THz mit Wellenlängen, die sich von etwa 1 mm bis etwa 15 µm Länge erstrecken.
„Langwelliges Infrarot“ (LWIR: Long-Wavelength Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 20 THz bis etwa 37 THz mit Wellenlängen, die sich von etwa 15 µm bis etwa 8 µm Länge erstrecken.
„Mittleres Infrarot“ (MIR: Mid Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 37 THz bis etwa 100 THz mit Wellenlängen von etwa 8 µm bis etwa 3 µm Länge.
„Kurzwelliges Infrarot“ (SWIR: Short Wavelength Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 100 THz bis etwa 214 THz mit Wellenlängen von etwa 3 µm bis etwa 1,4 µm Länge.
„Nahes Infrarot“ (NIR: Near Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 214 THz bis etwa 400 THz mit Wellenlängen von etwa 1,4 µm bis etwa 750 nm Länge.
„Sichtbares Licht“ (Visible Light) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 400 THz bis etwa 750 THz mit Wellenlängen von etwa 750 nm bis etwa 400 nm Länge.
„Nahes Ultraviolett“ (NUV: Near Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 750 THz bis etwa 1 PHz mit Wellenlängen von etwa 400 nm bis etwa 300 nm Länge.
„Mittleres Ultraviolett“ (MUV: Middle Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 1 PHz bis etwa 1,5 PHz mit Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 200 nm Länge.
„Fernes Ultraviolett“ (FUV: Far Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 1,5 PHz bis etwa 2,48 PHz mit Wellenlängen von etwa 200 nm bis etwa 122 nm Länge.
„Extremes Ultraviolett“ (EUV: Extreme Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 2,48 PHz bis etwa 30 PHz mit Wellenlängen von etwa 121 nm bis etwa 10 nm Länge.
„Weiche Röntgenstrahlung“ (SX: Soft X-rays) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 30 PHz bis etwa 3 EHz mit Wellenlängen von etwa 10 nm bis etwa 100 pm Länge.
„Harte Röntgenstrahlung“ (HX: Hard X-rays) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 3 EHz bis etwa 30 EHz mit Wellenlängen von etwa 100 pm bis etwa 10 pm Länge.
„Gammastrahlung“ bezeichnet allgemein ein Frequenzband oberhalb von etwa 30 EHz mit Wellenlängen von weniger als etwa 10 pm Länge.

„Elektromagnetische Wellen“ verweisen allgemein auf Wellen mit einer separaten elektrischen und magnetischen Komponente. Die elektrischen und magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Welle oszillieren in Phase und sind immer um einen 90°-Winkel separiert. Elektromagnetische Wellen können von einer Quelle abstrahlen, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, die dazu in der Lage ist, durch ein Medium oder durch ein Vakuum hindurchzulaufen. Elektromagnetische Wellen beinhalten Wellen, die mit einer beliebigen Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum oszillieren, einschließlich unter anderem Funkwellen, sichtbaren und nichtsichtbaren Lichts, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung.
„Finanzinstrument“ verweist allgemein auf ein handelbares Vermögen einer beliebigen Art. Allgemeine Beispiele beinhalten unter anderem Bargeld, einen Nachweis von Eigentumsanteilen an einer Entität oder ein vertragliches Recht, Bargeld oder andere Finanzinstrumente zu empfangen oder zu liefern. Spezielle Beispiele beinhalten Anleihen, Wechsel (z. B. kommerzielle Papiere und Schatzwechsel), Aktien, Darlehen, Guthaben, Einlagenzertifikate, Anleihen-Futures oder Optionen auf Anleihen-Futures, Kurzzeitzinsraten-Futures, Aktienoptionen, Kapital-Futures, Währungs-Futures, Zinsswaps, Zinscaps, Zinsfloors, Zinsoptionen, Zinstermingeschäfte, Aktienoptionen, Fremdwechseloptionen, Fremdwechselswaps, Währungsswaps oder eine beliebige Art von Derivativ.
„Geodätische Linie“ verweist allgemein auf die kürzeste mögliche Linie zwischen zwei Punkten auf einer Kugel oder einer anderen gekrümmten Oberfläche.
„Boden“ wird mehr in einem elektrischen/elektromagnetischen Sinn verwendet und verweist allgemein auf die Erdoberfläche einschließlich Land und Wasserkörpern, wie etwa Ozeanen, Seen und Flüssen.
„Bodenwellenpropagation“ verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, bei dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen mittels der Grenze des Bodens und der Atmosphäre geleitet werden, um sich entlang des Bodens fortzubewegen. Die elektromagnetische Welle propagiert durch Wechselwirkung mit der halbleitfähigen Oberfläche der Erde. Im Wesentlichen hängt die Welle an den Oberflächen, sodass sie der Krümmung der Erde folgt. Typischerweise, aber nicht immer, liegt die elektromagnetische Welle in der Form einer Boden- oder Oberflächenwelle vor, die durch niederfrequente Funkwellen gebildet wird.
„Steuerkur“ verweist auf die Richtung, in die der Bug eines Luftfahrzeugs, wie etwa ein Bug für ein UAV, zeigt. Bei einem Beispiel wird der Steuerkurs durch den magnetischen Kompass und/oder den Steuerkursanzeiger referenziert, die zwei Instrumente sind, die die meisten, aber nicht alle Luftfahrzeuge beinhalten. Der Steuerkurs kann der Winkel zwischen der Richtung, in die der Bug des Luftfahrzeugs zeigt, und einer Referenzrichtung (z. B. geografischer Norden) sein.
„Latenz“ verweist allgemein auf den Zeitabstand zwischen einer Ursache und einem Effekt in einem System. Latenz ist physikalisch eine Folge der beschränkten Geschwindigkeit, mit der eine beliebige physikalische Wechselwirkung durch ein System propagieren kann. Latenz ist physikalisch eine Folge der beschränkten Geschwindigkeit, mit der eine beliebige physikalische Wechselwirkung propagieren kann. Die Geschwindigkeit, mit der ein Effekt durch ein System propagieren kann, ist immer niedriger als die oder gleich der Lichtgeschwindigkeit. Deshalb wird jedes physikalische System, das eine gewisse Entfernung zwischen der Ursache und dem Effekt beinhaltet, eine gewisse Art von Latenz erfahren. Zum Beispiel verweist Latenz bei einem Kommunikations-Link oder einem Kommunikationsnetz allgemein auf die minimale Zeit, die benötigt wird, damit Daten von einem Punkt zu einem anderen laufen. Latenz mit Bezug auf Kommunikationsnetze kann auch als die Zeit gekennzeichnet werden, die benötigt wird, damit sich Energie von einem Punkt entlang des Netzes zu einem anderen bewegt. Mit Bezug auf Verzögerungen, die durch die Propagation von elektromagnetischer Energie einem bestimmten Propagationspfad folgend verursacht werden, kann Latenz wie folgt kategorisiert werden:

„Niedrige Latenz“ verweist allgemein auf eine Zeitdauer, die geringer als oder etwa gleich einer Propagationszeit ist, die 10 % größer als die Zeit ist, die Licht benötigt, um einen gegebenen Propagationspfad in einem Vakuum zu durchlaufen. Als Formel ausgedrückt, ist niedrige Latenz wie folgt definiert: $l a t e n c y_{l o w} \leq \frac{d}{c} \cdot k$
wobei gilt:
- d = Entfernung (Meilen)
- c = Lichtgeschwindigkeit in Vakuum (186000 Meilen/Sekunde)
- k = eine Skalarkonstante von 1,1.
Zum Beispiel kann Licht in Vakuum in etwa 0,1344 Sekunden 25.000 Meilen durchlaufen. Ein Kommunikations-Link mit „niedriger Latenz“, der Daten über diesen 25.000-Meilen-Propagationspfad führt, wäre daher dazu in der Lage, wenigstens einen Teil der Daten über diesen Link in etwa 0,14784 Sekunden oder weniger zu übermitteln.
„Hohe Latenz“ verweist allgemein auf eine Zeitdauer, die um mehr als 10 % größer als die Zeit ist, die Licht benötigt, um einen gegebenen Propagationspfad in einem Vakuum zu durchlaufen. Als Formel ausgedrückt, ist hohe Latenz wie folgt definiert: $l a t e n c y_{h i g h} > \frac{d}{c} \cdot k$
wobei gilt:
- d = Entfernung (Meilen)
- c = Lichtgeschwindigkeit in Vakuum (186.000 Meilen/Sekunde)
- k = eine Skalarkonstante von 1,1.

„Speicher“ verweist allgemein auf ein beliebiges Speicherungssystem oder eine beliebige Speicherungsvorrichtung, das bzw. die dazu ausgelegt ist, Daten oder Informationen zu bewahren. Jeder Speicher kann eine oder mehrere Arten von elektronischem Festkörperspeicher, Magnetspeicher oder optischem Speicher, um nur einige zu nennen, beinhalten. Als nichtbeschränkendes Beispiel kann jeder Speicher Folgendes beinhalten: einen festkörperbasierten elektronischen Direktzugriffsspeicher (RAM: Random Access Memory), einen Sequenzzugriffsspeicher (SAM: Sequentially Accessible Memory) (wie etwa die FIFO-Variante (FIFO: First-In, First-Out) oder die LIFO-Variante (LIFO: Last-In-First-Out), einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM: Programmable Read Only Memory), einen elektronisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM: Electronically Programmable Read Only Memory) oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory); einen optischen Plattenspeicher (wie etwa eine DVD oder eine CD-ROM); eine magnetisch codierte Festplatte, Diskette, Magnetband oder Kassettenmedien; oder eine Kombination von beliebigen dieser Speicherarten. Außerdem kann jeder Speicher flüchtig, nichtflüchtig oder eine hybride Kombination aus flüchtigen und nichtflüchtigen Varianten sein.
„Modulation“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen Prozess des Variierens einer oder mehrerer Eigenschaften einer periodischen Wellenform, die als ein Trägersignal bezeichnet wird, mit einem Modulationssignal, das zu übertragende Informationen repräsentiert. Übliche Beispiele für Modulationstechniken beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, Frequenzmodulation (FM), Amplitudenmodulation (AM), Phasenumtastung (PSK), Frequenzumtastung (FSK), Amplitudenumtastung (ASK), Aus-Tastung (Oh Okay) Quadraturamplitudenmodulation (QAM), kontinuierliche Phasenmodulation (CPM), Orthogonal-Frequenzmultiplexing (OFDM), Wavelet-Modulation, Trellis-codierte Modulation (TCM), Direktsequenz-Spreizspektrum (DSSS), Troop-Spreizspektrum (CSS) und Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS).
„Modulator“ verweist im Allgemeinen auf eine Vorrichtung, die für die Durchführung einer Modulation ausgelegt oder eingerichtet ist. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist ein „Modem“, das sowohl eine Modulation als auch eine Demodulation durchführen kann.
„Nichtraumwellenpropagation“ verweist allgemein auf alle Übertragungsformen, drahtgebunden und/oder drahtlos, bei denen die Informationen nicht durch Reflektieren einer elektromagnetischen Welle an der Ionosphäre übertragen werden.
„Prozessor“ verweist allgemein auf eine oder mehrere elektronische Komponenten, die dazu ausgelegt sind, als eine einzige Einheit zu arbeiten, die dazu ausgelegt oder programmiert ist, eine Eingabe zu verarbeiten, um eine Ausgabe zu erzeugen. Alternativ dazu kann ein Prozessor, wenn er von einer Mehrfachkomponentenform ist, eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die sich relativ zu den anderen entfernt befinden. Eine oder mehrere Komponenten jedes Prozessors können von der elektronischen Variante sein, wobei eine digitale Schaltungsanordnung, eine analoge Schaltungsanordnung oder beides definiert wird. Bei einem Beispiel ist jeder Prozessor von einer herkömmlichen Integrierter-Schaltkreis-Mikroprozessoranordnung, wie etwa ein oder mehrere PENTIUM-, i3-, i5- oder i7-Prozessoren von INTEL Corporation aus 2200 Mission College Boulevard, Santa Clara, Kalifornien 95052, USA.
Ein anderes Beispiel eines Prozessors ist ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC: Application-Specific Integrated Circuit). Ein ASIC ist ein integrierter Schaltkreis (IC), der dazu maßgeschneidert ist, eine spezielle Reihe von logischen Operationen durchzuführen, steuert den Computer dazu, spezielle Aufgaben oder Funktionen durchzuführen. Ein ASIC ist ein Beispiel für einen Prozessor für einen Spezialcomputer anstelle eines Prozessors, der für eine Mehrzweckverwendung ausgelegt ist. Ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis ist allgemein nicht umprogrammierbar, um andere Funktionen durchzuführen, und kann ein einziges Mal programmiert werden, wenn er hergestellt wird.
Bei einem anderen Beispiel kann ein Prozessor von der „vor Ort programmierbaren“ Art sein. Solche Prozessoren können mehrmals „vor Ort“ programmiert werden, um verschiedene spezielle oder allgemeine Funktionen durchzuführen, nachdem sie hergestellt wurden. Ein vor Ort programmierbarer Prozessor kann ein vor Ort programmierbares Gatterarray (FPGA: Field-Programmable Gate Array) in einem integrierten Schaltkreis in dem Prozessor beinhalten. Ein FPGA kann programmiert werden, um eine spezielle Reihe von Anweisungen durchzuführen, die in nichtflüchtigen Speicherzellen in dem FPGA bewahrt werden können. Das FPGA kann durch einen Kunden oder einen Designer unter Verwendung einer Hardwarebeschreibungssprache (HDL: Hardware Description Language) ausgelegt werden. Ein FPGA kann unter Verwendung eines anderen Computers umprogrammiert werden, um das FPGA zu rekonfigurieren, um einen neuen Satz von Befehlen oder Betriebsanweisungen zu implementieren. Eine solche Operation kann in einem beliebigen geeigneten Mittel, wie etwa durch eine Firmwareaufrüstung der Prozessorschaltungsanordnung, ausgeführt werden.
Genauso wie das Konzept eines Computers nicht auf eine einzige physische Vorrichtung an einem einzigen Standort beschränkt ist, ist auch das Konzept eines „Prozessors“ nicht auf einen einzigen physischen Logikschaltkreis oder ein Schaltkreispaket beschränkt, sondern beinhaltet einen/ein oder mehrere solche Schaltkreise oder Schaltkreispakete, die möglicherweise innerhalb von oder über mehrere Computer an zahlreichen physischen Standorten enthalten sind. In einer virtuellen Rechenumgebung kann eine unbekannte Anzahl an physischen Prozessoren Daten aktiv verarbeiten, wobei sich die unbekannte Anzahl außerdem mit der Zeit automatisch ändern kann.
Das Konzept eines „Prozessors“ beinhaltet eine Vorrichtung, die dazu ausgelegt oder programmiert ist, Schwellenvergleiche, Regelvergleiche, Berechnungen zu tätigen oder logische Operationen durchzuführen, die eine Regel auf Daten anwenden, wodurch ein logisches Ergebnis (z. B. „wahr“ oder „falsch“) erhalten wird. Verarbeitungsaktivitäten können in mehreren einzelnen Prozessoren auf getrennten Servern, auf mehreren Prozessoren in einem einzigen Server mit getrennten Prozessoren oder auf mehreren Prozessoren, die in getrennten Rechenvorrichtungen physisch voneinander entfernt sind, stattfinden.
„Funk“ verweist allgemein auf elektromagnetische Strahlung in den Frequenzen, die den Bereich von 3 kHz bis 300 GHz belegen.
„Funkhorizont“ verweist allgemein auf den Ort von Punkten, bei denen direkte Strahlen von einer Antenne tangential zu dem Boden sind. Der Funkhorizont kann durch die folgende Gleichung angenähert werden: $d ≅ \sqrt{2 h_{t}} + \sqrt{2 h_{r}}$
wobei gilt:

d = Funkhorizont (Meilen)
h_t = Höhe der übertragenden Antenne (Fuß)
h_r = Höhe der empfangenden Antenne (Fuß).

„Empfangen“ verweist allgemein auf das Annehmen von etwas Übertragenem, Kommuniziertem, Befördertem, Weitergegebenem, Verschicktem oder Weitergeleitetem. Das Konzept kann die Handlung des Horchens oder Wartens darauf, dass etwas von einer übertragenden Entität ankommt, beinhalten oder auch nicht. Zum Beispiel kann eine Übertragung ohne das Wissen, von wem oder was sie übertragen wurde, empfangen werden. Gleichermaßen kann die Übertragung mit oder ohne das Wissen, wer oder was sie empfängt, gesendet werden. „Empfangen“ kann unter anderem die Handlung des Einfangens oder Erhaltens von elektromagnetischer Energie bei einer beliebigen geeigneten Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum beinhalten. Empfangen kann durch Erfassen von elektromagnetischer Strahlung stattfinden. Erfassen von elektromagnetischer Strahlung kann Detektieren von Energiewellen, die sich durch ein oder von einem Medium, wie etwa einem Draht oder einer optischen Faser, bewegen, einschließen. Empfangen beinhaltet Empfangen digitaler Signale, die verschiedene Arten analoger oder binärer Daten, wie etwa Signale, Datengramme, Pakete und dergleichen, definieren können.
„Empfangsstation“ verweist allgemein auf eine empfangende Vorrichtung oder auf eine Standortsanlage mit mehreren Vorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, elektromagnetische Energie zu empfangen. Eine Empfangsstation kann dazu ausgelegt sein, von einer bestimmten übertragenden Entität oder von einer beliebigen übertragenden Entität zu empfangen, unabhängig davon, ob die übertragende Entität vor dem Empfangen der Übertragung identifizierbar ist.
„Entfernt“ verweist allgemein auf eine physische, logische oder andere Trennung zwischen zwei Dingen. Die Trennung kann eine relativ große, wie etwa Tausende oder Millionen von Meilen oder Kilometern, oder kleine, wie etwa Nanometer oder Millionstel von einem Zoll, sein. Zwei Dinge, die „entfernt“ voneinander sind, können auch logisch oder physisch miteinander gekoppelt oder verbunden sein.
„Repeater“ verweist allgemein auf eine elektronische Vorrichtung, die ein Signal empfängt und das Signal weiterüberträgt. Repeater werden typischerweise, aber nicht immer, verwendet, um die Übertragungen zu erweitern, so dass das Signal längere Entfernungen abdecken kann oder auf der anderen Seite eines Hindernisses empfangen werden kann. Bei manchen Typen von Repeatern wird ein identisches Signal weiterübertragen, aber bei anderen Variationen kann ein anderes Signal weiterübertragen werden. Zum Beispiel kann das andere Signal mit einer oder mehreren anderen Frequenzen, Baudraten und/oder Formaten weiterübertragen werden. Das Signal kann in der Form eines passiven Repeaters sein, der die elektromagnetische Welle einfach reflektiert und/oder bricht. Bei einer anderen Variation kann dieser Repeater ein aktiver Repeater sein, das das Signal empfängt, verarbeitet und weiterüberträgt. Der Repeater kann einen analogen Repeater, der ein analoges Signal weiterüberträgt, und/oder einen digitalen Repeater, der binäre digitale Signale weiterüberträgt, beinhalten.
„Route“ verweist allgemein auf eine Bahn, der ein Objekt, wie etwa ein Luftfahrzeug, folgen soll. Mit anderen Worten ist die Route ein eingerichteter oder ausgewählter Bewegungskurs.
„Satellitenkommunikation“ oder „Satellitenpropagation“ verweist allgemein auf das Übertragen eines oder mehrerer elektromagnetischer Signale an einen Satelliten, der wiederum das Signal an einen anderen Satelliten oder eine andere Station reflektiert und/oder weitersendet.
„Signal“ verweist allgemein auf eine(n) detektierbare(n) physikalische(n) Quantität und/oder Impuls, durch die/den Informationen und/oder Anweisungen übertragen werden können. Die physikalischen Eigenschaften, die gemessen werden, um das Signal zu bestimmen, können zum Beispiel Schall, Licht und/oder elektrische Strahlung beinhalten, um nur einige wenige zu nennen. Beispielsweise können elektrische Spannung und/oder elektrischer Strom gemessen werden, um ein durch einen Draht übertragenes elektrisches Signal zu messen und Änderungen der Amplitude, Frequenz, Phase, Intensität und/oder Stärke des elektromagnetischen Feldes können verwendet werden, um ein Signal drahtlos zu senden und zu detektieren.
„Größe“ verweist allgemein auf das Ausmaß von etwas; eine Gesamtabmessung oder eine Größenordnung einer Sache; wie groß etwas ist. Für physische Objekte kann Größe verwendet werden, um relative Begriffe, wie etwa groß oder größer, hoch oder höher, niedrig oder niedriger, klein oder kleiner und dergleichen, zu beschreiben. Eine Größe von physischen Objekten kann auch in absoluten Einheiten gegeben sein, wie etwa einer speziellen Breite, einer speziellen Länge, einer speziellen Höhe, einer speziellen Entfernung, eines speziellen Volumens und dergleichen, die in beliebigen geeigneten Einheiten ausgedrückt werden.
Für einen Datentransfer kann Größe verwendet werden, um eine relative oder absolute Menge an Daten, die manipuliert, adressiert, übertragen, empfangen oder verarbeitet werden, als eine logische oder physische Einheit anzugeben. Größe kann in Verbindung mit der Menge an Daten in einer Datensammlung, einem Datensatz, einer Datendatei oder anderen solchen logischen Einheiten verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Datensammlung oder eine Datendatei als eine „Größe“ von 35 Mbytes aufweisend gekennzeichnet sein oder kann ein Kommunikations-Link als eine Datenbandbreite mit einer „Größe“ von 1000 Bit pro Sekunde aufweisend gekennzeichnet sein.
„Raumwellenpropagation“ verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, bei dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen, die von einer Antenne abgestrahlt werden, an der Ionosphäre zurück zu dem Boden gebrochen werden. Raumwellenpropagation beinhaltet ferner Troposphärenstreuungsübertragungen. Bei einer Form kann ein Sprungverfahren verwendet werden, bei dem die Wellen, die an der Ionosphäre gebrochen werden, von dem Boden zurück zu der Ionosphäre reflektiert werden. Dieses Springen kann mehr als einmal auftreten.
„Freiraumwellenpropagation“ oder manchmal als „Direktwellenpropagation“ oder „Sichtlinienpropagation“ bezeichnet, verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, bei dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen zwischen Antennen übertragen werden, die füreinander allgemein sichtbar sind. Die Übertragung kann mittels direkter und/oder bodenreflektierter Freiraumwellen stattfinden. Allgemein gesprochen sind die Antennenhöhe und die Krümmung der Erde begrenzende Faktoren für die Übertragungsentfernungen für eine Freiraumwellenpropagation. Der tatsächliche Funkhorizont für eine direkte Sichtlinie ist aufgrund von Beugungseffekten größer als die sichtbare oder geometrische Sichtlinie; das heißt, der Funkhorizont ist um etwa 4/5 größer als die geometrische Sichtlinie.
„Spreizspektrum“ verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, das Senden eines Teils eines übertragenen Signals über mehrere Frequenzen beinhaltet. Die Übertragung über mehrere Frequenzen kann gleichzeitig durch Senden eines Teils des Signals auf verschiedenen Frequenzen erfolgen. Bei diesem Beispiel muss ein Empfänger alle Frequenzen gleichzeitig abhören, um das übertragene Signal wieder zusammenzusetzen. Die Übertragung kann auch durch „Hopping“-Signale auf mehrere Frequenzen aufgespreizt werden. Ein Signal-Hopping-Szenario beinhaltet Übertragen des Signals für eine gewisse Zeitdauer über eine erste Frequenz, Wechseln, um das Signal für eine zweite Zeitdauer über eine zweite Frequenz zu übertragen, bevor zu einer dritten Frequenz für eine dritte Zeitdauer gewechselt wird, usw. Der Empfänger und der Sender müssen synchronisiert werden, um die Frequenzen gemeinsam zu wechseln. Dieser Prozess von „Hopping“-Frequenzen kann in einem Frequenz-Hopping-Muster implementiert werden, das sich mit der Zeit ändern kann (z. B. jede Stunde, alle 24 Stunden und dergleichen).
„Bahn“ verweist allgemein auf die Richtung einer Bewegung eines Objekts, wie etwa eines Luftfahrzeugs.
„Übertragungspfad“ oder „Propagationspfad“ verweist allgemein auf einen Pfad, der von elektromagnetischer Energie genommen wird, die durch Raum oder durch ein Medium hindurchläuft. Dies kann Übertragungen durch eine Übertragungsleitung beinhalten. In diesem Fall ist der Übertragungspfad durch die Übertragungsleitung definiert, folgt dieser, ist in dieser enthalten, durchläuft diese oder beinhaltet diese allgemein. Ein Übertragungs- oder Propagationspfad muss nicht durch eine Übertragungsleitung definiert sein. Ein Propagations- oder Übertragungspfad kann durch elektromagnetische Energie, die sich durch freien Raum oder durch die Atmosphäre bewegt, wie etwa bei Raumwellen-, Bodenwellen-, Sichtlinien- oder anderen Formen von Propagation, definiert werden. In diesem Fall kann der Übertragungspfad als ein beliebiger Pfad charakterisiert werden, entlang dem die elektromagnetische Energie verläuft, während sie sich von dem Sender zu dem Empfänger bewegt, einschließlich eines beliebigen Sprungs, eines beliebigen Abprallens, einer beliebigen Streuung oder anderer Variationen in der Richtung der übertragenen Energie.
„Übertragungsstation“ verweist allgemein auf eine übertragende Vorrichtung oder auf einen Standort oder eine Anlage mit mehreren Vorrichtungen, die dazu ausgelegt sind, elektromagnetische Energie zu übertragen. Eine Übertragungsstation kann dazu ausgelegt sein, an eine bestimmte empfangende Einheit, an eine beliebige Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine Übertragung zu empfangen, oder eine beliebige Kombination von diesen, zu übertragen.
„Übertragen“ verweist allgemein auf das Bewirken, dass etwas übertragen, kommuniziert, befördert, weitergegeben, verschickt oder weitergeleitet wird. Das Konzept kann die Handlung, etwas von einer übertragenden Entität an eine empfangende Entität zu befördern, beinhalten oder auch nicht. Zum Beispiel kann eine Übertragung ohne das Wissen, von wem oder was sie übertragen wurde, empfangen werden. Gleichermaßen kann die Übertragung mit oder ohne das Wissen, wer oder was sie empfängt, gesendet werden. „Übertragen“ kann unter anderem die Handlung des Sendens oder Rundstrahlens von elektromagnetischer Energie bei einer beliebigen geeigneten Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum beinhalten. Übertragungen können digitale Signale, die verschiedene Arten von binären Daten, wie etwa Datengramme, Pakete und dergleichen, definieren können, beinhalten. Eine Übertragung kann auch analoge Signale beinhalten.
„Auslösedaten“ verweist allgemein auf Daten, die Auslöseinformationen beinhalten, die einen oder mehrere Befehle zum Ausführen identifizieren. Die Auslösedaten und die Befehlsdaten können zusammen in einer einzigen Übertragung auftreten oder können getrennt entlang eines einzigen oder mehrerer Kommunikations-Links übertragen werden.
„Unbemanntes Fluggerät (UAV)“ oder „Drohne“ verweist allgemein auf ein Luftfahrzeug ohne einen menschlichen Piloten an Bord. Ein UAV kann über einen bodenbasierten Kontroller durch einen Menschen bedient werden und/oder kann autonom unter Verwendung eines Bordcomputers bedient werden. Ein UAV kann auch ohne menschliche oder computergestützte Steuerung arbeiten und kann durch Umgebungsfaktoren, wie etwa Windgeschwindigkeit und Windrichtung, geleitet werden. Eine Drohne kann mit Antrieb oder ohne Antrieb sein. Ein UAV kann einen Motor vom Verbrennungstyp (z. B. eine Turbine), die mit Treibstoff angetrieben wird, und/oder kann alternative Leistungsquellen verwenden, wie etwa Elektromotoren, die mit Solarzellen und/oder einer Batterie angetrieben werden. Als nichtbeschränkende Beispiele kann das UAV Ballone, lenkbare Luftschiffe, Prallluftschiffe, Flugzeuge, Helikopter, Quadrocopter, Segelflugzeuge und/oder andere Arten von Luftfahrzeugen beinhalten.
„Wellenleiter“ verweist allgemein auf eine Übertragungsleitung, die dazu ausgelegt ist, Wellen, wie etwa elektromagnetische Wellen, zu leiten, die bei einer beliebigen Frequenz entlang des elektromagnetischen Spektrums auftreten. Beispiele beinhalten eine beliebige Anordnung von leitfähigem oder isolierendem Material, das dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung mit niedrigerer Frequenz, die sich entlang des elektromagnetischen Spektrums von Extremlangwelle zu Millimeterwelle erstreckt, zu übertragen. Andere spezielle Beispiele beinhalten optische Fasern, die hochfrequentes Licht leiten, oder hohle leitfähige Metallrohre, die verwendet werden, um hochfrequente Funkwellen, insbesondere Mikrowellen, zu leiten.
Es ist anzumerken, dass die Singularformen „ein“, „eine“, „der/die/das“ und dergleichen, wie sie in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen verwendet werden, die Pluralformen beinhalten, außer es wird ausdrücklich anderweitig besprochen. Falls zum Beispiel die Beschreibung und/oder die Ansprüche auf „eine Vorrichtung“ oder „die Vorrichtung“ verweisen, beinhaltet dies eine oder mehrere solcher Vorrichtungen.
Es ist anzumerken, dass direktionale Begriffe, wie etwa „hoch“, „runter“, „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten,“ „lateral“, „longitudinal“, „radial“, „umlaufend“ usw., hier lediglich für den Nutzen des Lesers verwendet werden, um des Lesers Verständnis der veranschaulichten Ausführungsformen zu fördern, und es ist nicht die Absicht, dass die Verwendung dieser direktionalen Begriffe die beschriebenen, veranschaulichten und/oder beanspruchten Merkmale auf irgendeine Art auf eine spezielle Richtung und/oder Orientierung beschränkt.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgehenden Beschreibung ausführlich veranschaulicht und beschrieben wurde, sind die selbigen als veranschaulichend und nicht als im Wesen begrenzend aufzufassen, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde und dass alle Änderungen, Äquivalente und Modifikationen, die innerhalb der Idee der Erfindungen liegen, die durch die folgenden Ansprüche definiert werden, geschützt werden sollen. Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, die in dieser Beschreibung zitiert sind, sind hiermit durch Bezugnahme aufgenommen, so als ob jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung speziell und einzeln zur Aufnahme durch Bezugnahme angegeben und in ihrer Ganzheit hier dargelegt wäre.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62576885 [0001]

Claims

System, das Folgendes umfasst: einen Sender, der zum drahtlosen Übertragen eines Datensignals entlang eines Übertragungspfades ausgelegt ist; einen Empfänger, der zum Empfangen des Datensignals ausgelegt ist, wobei der Empfänger an einem anderen Standort entlang des Übertragungspfades als der Sender positioniert ist; wenigstens zwei Drohnen, die in Reihe angeordnet sind und entlang des Übertragungspfades zwischen dem Sender und Empfänger angeordnet sind; wobei eine der Drohnen dazu ausgelegt ist, das Datensignal von dem Sender zu empfangen und das Datensignal an andere der Drohnen zu übertragen; wobei eine der Drohnen dazu ausgelegt ist, das Datensignal von einer anderen der Drohnen zu empfangen und das Datensignal an den Empfänger zu übertragen.
System nach Anspruch 1, wobei die Drohnen Flügel aufweisen.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Übertragungspfad eine geodätische Linie ist.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drohnen von einem Standort windaufwärts von dem Empfänger gestartet werden.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drohnen von einem Standort innerhalb der Reichweite des Senders gestartet werden.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drohnen an einem Standort innerhalb der Reichweite des Empfängers landen.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drohnen eine lenkbare Antenne beinhalten.
System nach Anspruch 7, wobei die lenkbare Antenne dazu ausgelegt ist, die Position anderer Drohnen zu überwachen.
System nach einem von Anspruch 7 oder 8, wobei die lenkbare Antenne dazu ausgebildet ist, die Beabstandung von einer der Drohnen mit Bezug auf die anderen Drohnen zu überwachen.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Datensignal unter Verwendung von Mikrowellen übertragen wird.
System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens eine der Drohnen ein Solarmodul beinhaltet.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Starten einer Reihe von Drohnen, so dass sich die Drohnen entlang eines Übertragungspfades zwischen einem Sender und einem Empfänger bewegen; Übertragen eines Datensignals von dem Sender an eine Drohne in der Reihe von Drohnen innerhalb des Bereichs des Senders; Weiterübertragen des Datensignals von der Drohne, die das Datensignal von dem Sender empfängt, an eine andere Drohne in der Reihe von Drohnen; Übertragen des Datensignals von einer Drohne in der Reihe von Drohnen innerhalb des Bereichs des Empfängers an den Empfänger.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner Folgendes umfasst: Starten der Drohnen in einer Reihe von Drohnen von einem Standort innerhalb der Reichweite des Senders.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Folgendes umfasst: Starten der Drohnen in einer Reihe von einem Standort windaufwärts von dem Empfänger.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, das ferner Folgendes umfasst: Landen einer Drohne aus der Reihe von Drohnen, nachdem die Drohne ein Datensignal an den Empfänger übertragen hat.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Drohne an einem Standort innerhalb der Reichweite des Empfängers gelandet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-16, das ferner Folgendes umfasst: Überwachen der Position der Drohnen innerhalb der Reihe von Drohnen mit einer lenkbaren Antenne, die auf wenigstens einer der Drohnen positioniert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-17, das ferner Folgendes umfasst: Überwachen der Beabstandung der Drohnen innerhalb der Reihe von Drohnen mit einer lenkbaren Antenne, die auf wenigstens einer der Drohnen positioniert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-18, das ferner Folgendes umfasst: Zurückbringen einer Drohne, die gelandet ist, an den Standort, von dem die Drohnen in einer Reihe von Drohnen gestartet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-19, wobei der Übertragungspfad eine geodätische Linie ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-20, wobei das Datensignal unter Verwendung von Mikrowellen übertragen wird.