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一種用于高空氣球載荷回收定位的裝置制造方法

文檔序號(hào):6170634閱讀:341來(lái)源:國(guó)知局
一種用于高空氣球載荷回收定位的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置,其包括:保溫泡沫上蓋、保溫泡沫下蓋、軸承、滑動(dòng)導(dǎo)軌、GPS信號(hào)接收天線、衛(wèi)星通信天線、信標(biāo)裝置及滑塊;其中,所述軸承布設(shè)在所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋之間;所述滑動(dòng)導(dǎo)軌為圓環(huán)軌道,其通過所述軸承旋轉(zhuǎn);所述信標(biāo)裝置通過所述滑塊安裝在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌的圓環(huán)內(nèi)部,所述滑塊在滑動(dòng)導(dǎo)軌上可以自由滑動(dòng);所述GPS信號(hào)接收天線和衛(wèi)星通信天線安裝在信標(biāo)裝置之上,分別用于接收GPS定位信息和向外部發(fā)送定位信息。
【專利說(shuō)明】一種用于高空氣球載荷回收定位的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空測(cè)控【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種用于高空氣球飛行試驗(yàn)結(jié)束,載荷落地后回收定位的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高空氣球,是指在平流層飛行的無(wú)動(dòng)力浮空器,是開展高空科學(xué)觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)及高空極限探險(xiǎn)的一種運(yùn)載工具。
[0003]圖1示出了高空氣球系統(tǒng)的組成示意圖。所述高空氣球由氣球、分離裝置、回收傘和吊籃組成。它的飛行高度雖然不如衛(wèi)星,但卻比飛機(jī)高得多,一般可達(dá)30-50km。由于高空氣球造價(jià)低廉、組織飛行方便、試驗(yàn)周期短,因此越來(lái)越受到科學(xué)工作者的青睞,并被廣泛應(yīng)用于高能天體物理、宇宙線、紅外天文、大氣物理、大氣化學(xué)、地面遙感、空間生物和遺傳、微重力實(shí)驗(yàn)等方面的研究,同時(shí)也大量應(yīng)用于外層空間宇宙設(shè)備的預(yù)研和試飛以及軍事方面等。
[0004]由于高空氣球飛行高度較高,一次試驗(yàn)飛行距離較遠(yuǎn),很可能超過視距測(cè)控鏈路的有效范圍,即使在測(cè)控鏈路范圍內(nèi),如果距離太遠(yuǎn),考慮地球曲率的影響,視距通信也會(huì)受到限制,所以在下降段僅僅依靠視距測(cè)控鏈路無(wú)法準(zhǔn)確獲知?dú)馇蜉d荷的位置,這就會(huì)為載荷設(shè)備的回收帶來(lái)麻煩。傳統(tǒng)的回收定位裝置僅僅依靠無(wú)線電定位,由于載荷已經(jīng)落地,受地形和近地面無(wú)線電信號(hào)多徑因素的影響,無(wú)線電傳輸距離非常有限,考慮到回收搜索過程較長(zhǎng),又不能一味增大發(fā)射機(jī)的功率來(lái)提高傳輸距離,(增大功率意味著更大的能源消耗,相應(yīng)又要增加電源的重量,這對(duì)航空產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是很不合理的),而且載荷落地地點(diǎn)一般不會(huì)在平坦的地面,可能造成回收裝置的天線指向地面或者水平,進(jìn)一步影響接收機(jī)信號(hào)搜索。專利201110102738.5提出了使用多個(gè)天線,根據(jù)觸地點(diǎn)選通相應(yīng)位置的天線以達(dá)到較好的傳輸效果,雖然比傳統(tǒng)的方法有所改進(jìn),但無(wú)線電依然受近地面多徑的影響,傳輸距離依然很有限。
[0005]衛(wèi)星通信簡(jiǎn)單地說(shuō)就是地球上(包括地面和低層大氣中)的無(wú)線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是:通信范圍大;只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi),從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信;不易受陸地災(zāi)害的影響(可靠性高)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此,本發(fā)明提出了一種采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置,以準(zhǔn)確定位高空氣球飛行試驗(yàn)結(jié)束,載荷落地后的位置。回收定位裝置采用衛(wèi)星通信終端,這樣只要保持全向天線的極化方向始終垂直向上,即可保證通信鏈路的暢通,為回收人員及時(shí)提供準(zhǔn)確的位置信息。
[0007]本發(fā)明公開的采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置,其包括:保溫泡沫上蓋(1)、保溫泡沫下蓋(2)、軸承(3)、滑動(dòng)導(dǎo)軌(4)、GPS信號(hào)接收天線(5)、衛(wèi)星通信天線(6)、信標(biāo)裝置(7)及滑塊(8);其中,所述軸承布設(shè)在所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋之間;所述滑動(dòng)導(dǎo)軌為圓環(huán)軌道,其通過所述軸承旋轉(zhuǎn);所述信標(biāo)裝置通過所述滑塊安裝在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌的圓環(huán)內(nèi)部,所述滑塊在滑動(dòng)導(dǎo)軌上可以自由滑動(dòng);所述衛(wèi)星天線安裝在信標(biāo)裝置之上,用于向外部發(fā)送定位信息。
[0008]所述信標(biāo)裝置內(nèi)裝有GPS接收模塊,通過GPS信號(hào)接收天線獲取高空氣球的高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)。
[0009]其中,所述信標(biāo)裝置內(nèi)還安裝有氣壓高度計(jì),其用于檢測(cè)高空氣球的高度。
[0010]本發(fā)明還公開了一種利用上述回收裝置進(jìn)行高空氣球載荷定位回收的方法,其包括:
[0011]步驟1、由氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球的高度,若高度大于預(yù)定值,則轉(zhuǎn)步驟2,否則繼續(xù)檢測(cè);
[0012]步驟2、由GPS天線獲取高空氣球的高度,若高度大于所述預(yù)定值,則狀步驟3,否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)檢測(cè);
[0013]步驟3、由氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球的高度是否小于所述預(yù)定值,若是則進(jìn)入步驟4,否則繼續(xù)檢測(cè);
[0014]步驟4、由GPS天線獲取高空氣球高度,若高度小于所述預(yù)定值,則通過衛(wèi)星通信天線發(fā)送GPS定位信息,否則轉(zhuǎn)步驟3繼續(xù)檢測(cè)。
[0015]本發(fā)明公開的上述方案采用短報(bào)文衛(wèi)星通信終端傳輸GPS接收模塊的定位信息。根據(jù)GPS高度信息,在高空氣球的平飛段結(jié)束之后,載荷吊籃下落至一定高度才打開衛(wèi)星通信設(shè)備工作,能夠有效節(jié)省電池重量。在裝置落地之后,其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)能夠保持衛(wèi)星通信天線和GPS接收天線的極化方向始終垂直向上,確保衛(wèi)星通信和導(dǎo)航功能正常工作。裝置的外殼具有被動(dòng)保溫和防水功能,即使落入水中也能漂浮在水面正常工作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是聞空氣球系統(tǒng)的組成不意圖;
[0017]圖2是本發(fā)明中通過衛(wèi)星通信定位回收裝置的原理示意圖;
[0018]圖3是本發(fā)明中回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0019]圖4是本發(fā)明中信標(biāo)裝置的組成原理圖;
[0020]圖5是本發(fā)明中高空氣球載荷回收定位的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合具體實(shí)施例,并參照附圖,對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]圖2示出了本發(fā)明中通過衛(wèi)星通信定位回收裝置原理圖。其中回收信標(biāo)裝置安裝在高空氣球載荷吊籃上部,在載荷落地之后,該裝置通過衛(wèi)星短報(bào)文通信設(shè)備將自身的GPS位置信息發(fā)送出來(lái),通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)之后,傳輸?shù)交厥贞?duì)使用的手持衛(wèi)星接收終端。
[0023]圖3示出了本發(fā)明中回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示,回收裝置包括:保溫泡沫上蓋1,保溫泡沫下蓋2,軸承3,滑動(dòng)導(dǎo)軌4,GPS天線5,衛(wèi)星通信天線6,信標(biāo)裝置7,滑塊8。[0024]所述保溫泡沫上蓋1和保溫泡沫下蓋2均采用了聚苯乙烯的保溫外殼,能適應(yīng)高空的低溫低壓環(huán)境,平均密度低于水,即使落于水中也可漂浮起來(lái)。
[0025]所述回收裝置的結(jié)構(gòu)外部包括半球形的保溫泡沫上蓋1和保溫泡沫下蓋2,在保溫泡沫上蓋1和保溫泡沫下蓋2之間布設(shè)有軸承3 ;滑動(dòng)導(dǎo)軌4為圓環(huán)軌道,滑動(dòng)導(dǎo)軌4可以通過軸承3旋轉(zhuǎn);GPS天線5與衛(wèi)星天線6安裝在信標(biāo)裝置7之上,信標(biāo)裝置7通過滑塊8安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌4的圓環(huán)內(nèi)部,滑塊8可以在滑動(dòng)導(dǎo)軌4之上自由滑動(dòng)。因重力作用,信標(biāo)裝置7和GPS天線5及衛(wèi)星通信天線6始終在滑動(dòng)導(dǎo)軌4最低處,從而保證了天線極化方向始終垂直向上,滑動(dòng)導(dǎo)軌4為非金屬材料,從而使得天線始終處于無(wú)遮擋狀態(tài),以確保信號(hào)暢通。
[0026]其中,所述GPS天線用于獲取高空氣球的GPS定位信息,所述衛(wèi)星通信天線用于向外部的通信衛(wèi)星發(fā)送高空氣球的GPS定位信息。
[0027]圖4示出了本發(fā)明中信標(biāo)裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示,所述信標(biāo)裝置包括處理器、氣壓高度計(jì)、GPS接收模塊、衛(wèi)星通信模塊和電源。所GPS接收模塊,通過GPS信號(hào)接收天線獲取高空氣球的高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)。所述氣壓高度計(jì)用于檢測(cè)高空氣球的高度。所述衛(wèi)星通信模塊,通過衛(wèi)星通信天線向外部發(fā)送所獲取的高空氣球的高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)。所述電源用于供電。所述處理器用于對(duì)氣壓高度計(jì)、GPS接收模塊和衛(wèi)星通信模塊的信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。
[0028]圖5示出了本發(fā)明中高空氣球載荷定位回收的方法。如圖5所示,該方法包括:
[0029]步驟1、由氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球的高度,并輸出給處理器,由處理器判斷高度是否大于12km,若是則轉(zhuǎn)步驟2,否則繼續(xù)檢測(cè);
[0030]步驟2、由GPS接收模塊通過GPS天線獲取高空氣球的高度并輸出給出處理器判斷,如果GPS高度也大于12km,則轉(zhuǎn)步驟3,否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)檢測(cè)等待;
[0031]步驟3、進(jìn)入試驗(yàn)階段,由氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球高度并輸出給處理器,如果處理器判斷高度小于12km,則進(jìn)入步驟4,否則繼續(xù)檢測(cè)等待。
[0032]步驟4、由GPS接收模塊通過GPS天線獲取高空氣球高度并輸出給處理器,如果處理器判斷高度也小于12km,則進(jìn)入回收階段,并打開衛(wèi)星通信模塊,通過全向衛(wèi)星天線發(fā)送GPS定位信息,如果高度大于12km,則轉(zhuǎn)步驟3繼續(xù)檢測(cè)等待。
[0033]由于衛(wèi)星通信設(shè)備在發(fā)射信號(hào)時(shí)功率較大,所以在高空氣球飛行試驗(yàn)的過程中,要控制發(fā)射的時(shí)機(jī),只有在試驗(yàn)結(jié)束下降到12km以下才開始發(fā)射,發(fā)射的頻率可以設(shè)置較低,1?5分鐘發(fā)送一次即可。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種采用衛(wèi)星通信終端的回收定位裝置,其包括:保溫泡沫上蓋(1)、保溫泡沫下蓋(2)、軸承(3)、滑動(dòng)導(dǎo)軌(4)、GPS信號(hào)接收天線(5)、衛(wèi)星通信天線(6)、信標(biāo)裝置(7)及滑塊(8);其中,所述軸承布設(shè)在所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋之間;所述滑動(dòng)導(dǎo)軌為圓環(huán)軌道,其通過所述軸承旋轉(zhuǎn);所述信標(biāo)裝置通過所述滑塊安裝在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌的圓環(huán)內(nèi)部,所述滑塊在滑動(dòng)導(dǎo)軌上可以自由滑動(dòng);所述GPS信號(hào)接收天線和衛(wèi)星天線安裝在信標(biāo)裝置之上,分別用于接收GPS定位信息和向外部發(fā)送定位信息。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋分別為半球形狀,且共同構(gòu)成球形的回收裝置外部結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,所述信標(biāo)裝置包括GPS接收模塊,所述GPS接收模塊通過所述GPS信號(hào)接收天線獲取高空氣球的定位信息。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,所述信標(biāo)裝置包括氣壓高度計(jì),其用于檢測(cè)高空氣球的高度。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置,其特征在于,所述信標(biāo)裝置還包括衛(wèi)星通信模塊,其通過所述GPS信號(hào)接收天線和氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球的高度,并在所述高空氣球的高度經(jīng)歷了預(yù)期的漲落之后,打開所述衛(wèi)星通信模塊,所述衛(wèi)星通信模塊通過所述衛(wèi)星通信天線向外部發(fā)送定位信息。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,所述GPS信號(hào)接收天線和衛(wèi)星通信天線均位于所述信標(biāo)裝置上,且所述GPS天線和衛(wèi)星通信天線在滑塊的滑動(dòng)下始終保持極化方向垂直向上。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,所述保溫泡沫上蓋和保溫泡沫下蓋采用聚苯乙烯保溫材料,所述滑動(dòng)導(dǎo)軌為非金屬材料。
8.一種利用權(quán)利要求4所述的回收定位裝置進(jìn)行高空氣球載荷定位回收的方法,其包括:步驟1、由氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球的高度,若高度大于預(yù)定值,則轉(zhuǎn)步驟2,否則繼續(xù)檢測(cè);步驟2、由GPS天線獲取高空氣球的高度,若高度大于所述預(yù)定值,則狀步驟3,否則轉(zhuǎn)步驟1繼續(xù)檢測(cè);步驟3、由氣壓高度計(jì)檢測(cè)高空氣球的高度是否小于所述預(yù)定值,若是則進(jìn)入步驟4,否則繼續(xù)檢測(cè);步驟4、由GPS天線獲取高空氣球高度,若高度小于所述預(yù)定值,則通過衛(wèi)星通信天線發(fā)送GPS定位信息,否則轉(zhuǎn)步驟3繼續(xù)檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK103630921SQ201310226187
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】黃宛寧, 張?zhí)┤A, 姜魯華, 王挺鶴, 周江華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院
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