RU2745036C1 - Летательный аппарат с оптической связью - Google Patents
Летательный аппарат с оптической связью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745036C1 RU2745036C1 RU2020116316A RU2020116316A RU2745036C1 RU 2745036 C1 RU2745036 C1 RU 2745036C1 RU 2020116316 A RU2020116316 A RU 2020116316A RU 2020116316 A RU2020116316 A RU 2020116316A RU 2745036 C1 RU2745036 C1 RU 2745036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- aircraft
- communication
- optical communication
- satellite
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Летательный аппарат с оптической связью содержит корпус, на котором установлены двигательная установка, энергетическая установка и узел навигации, бортовой компьютер, приемопередатчик 5G радиоканала, приемопередатчик оптической связи, оптический сканер окружающего пространства. Обеспечивается возможность оптической связи летательного аппарата со спутникомретранслятором и возможность его связи по радиоканалу с наземным пунктом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Данное изобретение относится к системам передачи оптического или инфракрасного сигнала через свободные пространства и может использоваться для формирования высокоскоростных оптических (FSO - Free Space Optical) линий связи как в атмосфере, так и в космическом пространстве.
Современные компьютеры, ноутбуки, сотовые телефоны и бесчисленные типы интернет-устройств подключены к интернету. Таким образом, спрос на подключение к данным через интернет растет. Однако во многих районах мира подключение к интернету по-прежнему недоступно или, если таковое имеется, является ненадежным. Соответственно, необходима сетевая инфраструктура, покрывающая всю площадь поверхности Земли.
Существует необходимость передавать большие объемы информации между удаленными точками Земли. Для передачи большого потока информации лучше всего подходят FSO линии связи, которые позволяют передавать информацию со скоростью от 40 Гб/с до 1 Тб/с в перспективе. Так как в атмосфере происходит рассеяние оптического излучения на тепловых турбулентностях потоков воздуха, на частицах тумана, дождя и снега, то оптические FSO линии связи через атмосферу не могут передавать сигнал на расстояние более 10 км между двумя соседними узлами связи.
В космическом пространстве атмосфера отсутствует. Расстояние, на котором могут работать оптические линии связи, - более 100000 км между двумя соседними пунктами связи. Используя космические спутники с узлами оптической связи и наземные пункты связи с космическими спутниками, имеющими узлы оптической связи, можно в режиме реального времени связать разные точки Земной поверхности.
Остается одна проблема - преодолеть влияние атмосферы при передаче информации от наземного пункта связи на летательный аппарат, имеющего оптическую связь со спутником ретранслятором. Для этого достаточно использовать летательный аппарат, имеющий радиоканал связи с наземным пунктом связи на высокой скорости передачи информации, например, 5G стандарт, который позволяет реализовать линию связи со скоростью 30 Гб/с.
Прототипы подобного технического решения не найдены.
Технический результат направлен на создание летательного аппарата, имеющего оптическую связь со спутником ретранслятором и связь с наземным пунктом связи по радиоканалу.
Технический результат достигается установкой на летательный аппарат, помимо устройств, обеспечивающих параметры полета аппарата, приемопередатчика радиодиапазона и приемопередатчика оптической связи с оптическим сканером, связанным с узлом навигации через бортовой компьютер.
Работа летательного аппарата с оптической связью описывается с помощью фиг. 1.
На фиг. 1 представлена блок-схема летательного аппарата с оптической связью.
Для непрерывной высокоскоростной передачи информации с наземного пункта связи летательный аппарат с оптической связью должен быть поднят на высоту, где влияние атмосферы и атмосферных явлений (облаков, пыли аэрозолей) на связь со спутниками ретрансляторами оптической связи минимизировано. Кроме этого летательный аппарат с оптической связью должен постоянно получать поток информации по радиоканалу стандарта 5G, переводить его в стандарт оптической связи и наоборот. Одновременно бортовой компьютер должен управлять оптическим сканером, направляющим оптический луч связи на спутник ретранслятор в зависимости от координат летательного аппарата, полученных с помощью узла навигации.
Авторами предлагается летательный аппарат с оптической связью, состоящий из корпуса-планера с установленными на нем двигательной установки, энергетической установки, бортового компьютера, узла навигации, приемопередатчика оптической связи, оптического сканера окружающего пространства и приемопередатчика 5G радиоканала. При этом приемопередатчик 5G радиоканала и приемопередатчик оптической связи связаны бортовым компьютером, который, в свою очередь, связан с узлом навигации.
Летательный аппарат с оптической связью, блок-схема которого приведена на фиг. 1, работает следующим образом - летательный аппарат с оптической связью 1 находится на высоте, где отсутствует влияние атмосферы и атмосферных явлений на оптическую связь со спутником ретранслятором оптической связи 2. Двигательная и энергетическая установки обеспечивают долговременное нахождение летательного аппарата 1 над пунктом наземной связи 3 независимо от ветра. По команде по радиоканалу с наземного пункта связи 3 летательный аппарат 1 наводит ось оптического сканирующего устройства 4 на спутник ретранслятор FSO связи 2, используя данные о координатах спутника ретранслятора и данные о своих координатах, полученные с помощью узла навигации 5. После установления линии связи со спутником ретранслятором с наземного пункта связи 3 по 5G радиоканалу передается необходимая информация, которая принимается приемопередатчиком 5G радиоканала бис помощью бортового компьютера 7 преобразуется в стандарт FSO связи, который поступает на приемопередатчик оптического сигнала 8.
При передаче сигнала со спутника ретранслятора оптического сигнала 2 на летательный аппарат 1 осуществляется следующий алгоритм работы - спутник ретранслятор 2 по каналу оптической связи вызывает на связь летательный аппарат 1, который по 5G радиоканалу передает на наземный пункт связи необходимую информацию о построении линии связи, получает сигнал готовности пункта наземной связи к формированию линии связи и осуществляет передачу информации от спутника ретранслятора 2, в котором информация сначала проходит через сканирующее устройство 4, приемопередатчик оптического сигнала 8, бортовой компьютер 7, где преобразуется из стандарта FSO связи в стандарт 5G связи и далее на приемопередатчик 5G радиоканала 6.
Такая система хорошо работает, если спутник ретранслятор 2 имеет геостационарную орбиту, следовательно, постоянные и известные координаты, тогда сканирующее устройство 4 постоянно наведено на спутник ретранслятор. Если спутник ретранслятор имеет более низкую орбиту, то для связи со спутником ретранслятором 2 необходим дополнительный радиоканал связи, например, УКВ, в котором спутник ретранслятор 2 передает на летательный аппарат 1 информацию о своих координатах и требование установки связи с ним.
Для связи летательного аппарата с оптической связью со спутником ретранслятором, который находится на геостационарной орбите, по оптической линии связи необходимо, чтобы оптическая ось приемопередатчика летательного аппарата при помощи оптического сканирующего устройства с высокой точностью сводилась с оптической осью узла связи спутника ретранслятора. Обычно точность сведения осей не должна быть хуже 10 угловых секунд. Для этого достаточно использовать оптический маяк, расположенный на корпусе летательного аппарата с оптической связью, который передает в направлении спутника ретранслятора оптической линии связи модулированный оптический сигнал на длине волны отличной от длины волны оптической связи. Спутник ретранслятор оптической линии связи принимает оптический сигнал маяка, машинный алгоритм анализирует точность взаимного наведения оптических осей приемопередатчиков спутников, на основании чего принимается решение о корректировке работы сканирующего устройства спутника ретранслятора.
При этом на самом летательном аппарате с оптической связью должен стоять приемник излучения маяка спутника ретранслятора, связанный с бортовым компьютером, машинный алгоритм которого анализирует точность взаимного наведения оптических осей приемопередатчиков, на основании чего принимается решение о корректировке работы сканирующего устройства.
При необходимости технического обслуживания летательный аппарат может быть опущен на Землю, что его выгодно отличает от искусственного спутника Земли.
Claims (3)
1. Летательный аппарат с оптической связью, состоящий из корпуса, на котором установлены двигательная установка, энергетическая установка и узел навигации, отличающийся тем, что дополнительно используются связанные через бортовой компьютер приемопередатчик 5G радиоканала и приемопередатчик оптической связи, связанный с оптическим сканером окружающего пространства.
2. Летательный аппарат с оптической связью по п. 1, отличающийся тем, что летательный аппарат дополнительно содержит узел радиоканала связи со спутникомретранслятором оптической связи.
3. Летательный аппарат с оптической связью по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на корпусе устанавливается оптический маяк и приемник излучения маяка, связанный с бортовым компьютером.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020116316A RU2745036C1 (ru) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Летательный аппарат с оптической связью |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020116316A RU2745036C1 (ru) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Летательный аппарат с оптической связью |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2745036C1 true RU2745036C1 (ru) | 2021-03-18 |
Family
ID=74874482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020116316A RU2745036C1 (ru) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Летательный аппарат с оптической связью |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2745036C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU57995U1 (ru) * | 2006-06-09 | 2006-10-27 | Владимир Миронович Вишневский | Система беспроводной оптической связи |
| RU2013155236A (ru) * | 2011-05-31 | 2015-07-10 | Аоптикс Текнолоджис, Инк. | Интегральная коммерческая сеть связи с использованием радиочастотного и оптического обмена данными в свободном пространстве |
| RU2608060C2 (ru) * | 2015-05-12 | 2017-01-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Автоматизированный аппаратурный комплекс спутниковой открытой оптической связи |
| RU2016143379A (ru) * | 2016-01-27 | 2018-05-04 | Зе Боинг Компани | Спутниковая система связи |
| WO2019198074A1 (en) * | 2018-04-08 | 2019-10-17 | Ariel Scientific Innovations Ltd | Optical communication network for pico satellites |
-
2020
- 2020-04-30 RU RU2020116316A patent/RU2745036C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU57995U1 (ru) * | 2006-06-09 | 2006-10-27 | Владимир Миронович Вишневский | Система беспроводной оптической связи |
| RU2013155236A (ru) * | 2011-05-31 | 2015-07-10 | Аоптикс Текнолоджис, Инк. | Интегральная коммерческая сеть связи с использованием радиочастотного и оптического обмена данными в свободном пространстве |
| RU2608060C2 (ru) * | 2015-05-12 | 2017-01-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Автоматизированный аппаратурный комплекс спутниковой открытой оптической связи |
| RU2016143379A (ru) * | 2016-01-27 | 2018-05-04 | Зе Боинг Компани | Спутниковая система связи |
| WO2019198074A1 (en) * | 2018-04-08 | 2019-10-17 | Ariel Scientific Innovations Ltd | Optical communication network for pico satellites |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10581513B2 (en) | System for characterizing weather and modifying operation of at least one transceiver | |
| Alzenad et al. | FSO-based vertical backhaul/fronthaul framework for 5G+ wireless networks | |
| US11838097B2 (en) | Low latency satellite communication relay network | |
| CN110999129B (zh) | 用于高速通信的系统和方法 | |
| US10277319B2 (en) | Phase sensitive beam tracking system | |
| US10212610B2 (en) | System for telecommunications by network of stationary high-altitude platforms and drifting balloons | |
| Giggenbach et al. | Optical satellite downlinks to optical ground stations and high-altitude platforms | |
| CN207603641U (zh) | 一种航空激光通信系统 | |
| US20150215039A1 (en) | Low-latency, high-bandwidth long range communication system | |
| US9287978B2 (en) | System and method for communication between two communication platforms | |
| Alimi et al. | Performance analysis of space-air-ground integrated network (SAGIN) over an arbitrarily correlated multivariate FSO channel | |
| CN115085792B (zh) | 一种无人机辅助卫星-车辆的中继传输方法 | |
| Alimi et al. | Effects of correlated multivariate FSO channel on outage performance of space-air-ground integrated network (SAGIN) | |
| EP3775970A1 (en) | Optical communication network for pico satellites | |
| RU2745036C1 (ru) | Летательный аппарат с оптической связью | |
| Elamassie et al. | Free space optical communication: An enabling backhaul technology for 6G non-terrestrial networks | |
| Moon et al. | Pointing-and-Acquisition for Optical Wireless in 6G: From Algorithms to Performance Evaluation | |
| WO2001059961A1 (en) | High altitude optical telecommunications system and method | |
| Cap et al. | Optical tracking and auto-alignment transceiver system | |
| JP3799904B2 (ja) | 通信装置 | |
| RU2755031C1 (ru) | Спутник мониторинга земной поверхности с оптической связью | |
| RU2754642C1 (ru) | Спутник-ретранслятор оптической линии связи | |
| Giggenbach et al. | Optical free-space communications downlinks from stratospheric platforms-overview on stropex, the optical communications experiment of capanina | |
| KR102562435B1 (ko) | 버티포트 계기 이착륙 경로안내시스템 | |
| Saeed et al. | Wireless communication for flying cars |