RU2287910C1 - Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks - Google Patents
Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287910C1 RU2287910C1 RU2005131866/28A RU2005131866A RU2287910C1 RU 2287910 C1 RU2287910 C1 RU 2287910C1 RU 2005131866/28 A RU2005131866/28 A RU 2005131866/28A RU 2005131866 A RU2005131866 A RU 2005131866A RU 2287910 C1 RU2287910 C1 RU 2287910C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- cable
- lifting force
- platform according
- geographic region
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title abstract 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18502—Airborne stations
- H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи, а именно к способам и воздушным платформам, используемым для формирования беспроводных сетей передачи информации по линии прямой видимости в заданной географической области.The present invention relates to the field of radio engineering and communications, and in particular to methods and air platforms used to form wireless networks for transmitting information along a line of sight in a given geographical area.
В настоящее время беспроводные широкополосные сети практически находятся вне конкуренции по оперативности развертывания, мобильности, цене и широте возможных приложений, во многих случаях представляя собой единственное экономически оправданное решение.Currently, wireless broadband networks are practically beyond competition in terms of deployment speed, mobility, price and the breadth of possible applications, in many cases representing the only economically viable solution.
Для географических областей, в которых большая территория сочетается с невысокой плотностью населения, широкополосные беспроводные решения имеют особое значение, так как позволяют экономично и оперативно создавать телекоммуникационную инфраструктуру на обширных территориях. Особенно важно это для информатизации удаленных и сельских регионов и решения одной из важнейших проблем информационной безопасности - проблемы "информационного неравенства" регионов.For geographical areas in which a large territory is combined with a low population density, broadband wireless solutions are of particular importance, as they allow the creation of telecommunication infrastructure in vast territories economically and quickly. This is especially important for informatization of remote and rural regions and solving one of the most important problems of information security - the problem of "information inequality" of the regions.
В последние годы ведутся интенсивные разработки широкополосных беспроводных региональных сетей с использованием воздушных платформ. Использование воздушных платформ обеспечивает телекоммуникационное покрытие больших географических регионов. Одновременно с созданием региональных сетей передачи данных, голоса и видеоинформации высотные платформы могут применяться для целей видеонаблюдения в радиусе 70-80 км (например, в приграничных территориях или наблюдения транспортных потоков), обнаружения лесных пожаров, экологического мониторинга с использованием сенсорных сетей, геологической и геофизических разведок, радиологического контроля и т.д.In recent years, intensive development of broadband wireless regional networks using air platforms has been underway. The use of air platforms provides telecommunication coverage of large geographical regions. Along with the creation of regional data, voice and video information networks, high-altitude platforms can be used for video surveillance within a radius of 70-80 km (for example, in border areas or monitoring traffic flows), forest fire detection, environmental monitoring using sensor networks, geological and geophysical intelligence, radiological monitoring, etc.
В качестве таких высотных платформ рассматриваются гелиевые дирижабли, располагаемые на высоте 20-22 км, платформы типа летающего крыла, самолеты и вертолеты. При длительном использовании таких высотных платформ они оказываются весьма дорогостоящими как при разработке, построении и запуске, так и в процессе эксплуатации.Helium airships located at an altitude of 20-22 km, platforms such as a flying wing, airplanes and helicopters are considered as such high-altitude platforms. With the long-term use of such high-altitude platforms, they turn out to be very expensive both during development, construction and launch, and during operation.
Известна мобильная система связи, включающая мобильные телефоны, связанные радиосвязью с базовыми станциями, по меньшей мере, часть из которых выполнена подвижными, связанными радиосвязью со стационарной шлюзовой станцией сопряжения, соединенной через линию передачи сигналов с телефонной станцией, причем, по меньшей мере, одна из подвижных базовых станций размещена на надземном передвижном объекте, выполненном в виде аэростата (патент РФ на полезную модель №28419, Н 04 В 7/26, 2002).Known mobile communication system, including mobile telephones connected by radio to base stations, at least some of which are mobile, connected by radio to a fixed gateway gateway connected via a signal line to a telephone exchange, at least one of mobile base stations are located on an overhead mobile object made in the form of an aerostat (RF patent for utility model No. 28419, Н 04 В 7/26, 2002).
Известна всенаправленная высотная антенна, представляющая собой однопроводную линию передачи, один конец которой нагружен на согласованную нагрузку и крепится на аэростате, а другой конец связан с приемопередатчиком и с помощью анкера крепится к земле, которая позволяет повысить дальность связи (патент РФ №2099827, Н 01 Q 1/28, 1994).A omnidirectional high-altitude antenna is known, which is a single-wire transmission line, one end of which is loaded on a matched load and mounted on a balloon, and the other end is connected to a transceiver and is attached to the ground with an anchor, which allows to increase the communication range (RF patent No. 2099827, H 01 Q 1/28, 1994).
Известна аэростатная антенна в виде металлического контейнера с прикрепленными к его корпусу радиальными проводниками, выполненными в форме петли. В указанной антенне стабилизация положения происходит при использовании не менее чем четырех специальных фалов (патент РФ №2097880, Н 01 Q 1/28, 1995).Known balloon antenna in the form of a metal container with radial conductors attached to its body, made in the form of a loop. In this antenna, position stabilization occurs when using at least four special files (RF patent No. 2097880, H 01 Q 1/28, 1995).
Известен антенный провод для антенны, поддерживаемой в вертикальном положении летательным аппаратом, содержащий грузонесущий трос из синтетических нитей и токопроводяшую оплетку из алюминиевых проводников, уложенных по поверхности троса под углом (патент РФ №2030039, Н 01 Q 1/00, 1991). Указанный провод не обладает достаточной надежностью при длительном использовании в беспроводных сетях передачи информации.Known antenna wire for an antenna supported in an upright position by an aircraft, comprising a load-carrying cable of synthetic fibers and a conductive braid of aluminum conductors laid on the surface of the cable at an angle (RF patent No. 2030039, H 01 Q 1/00, 1991). The specified wire does not have sufficient reliability for prolonged use in wireless data transmission networks.
Для всех указанных выше аналогов помимо индивидуальных недостатков присущи определенные общие недостатки, связанные с использованием носителя-аэростата. Кроме недостаточных функциональных возможностей, к ним относятся:For all the above analogues, in addition to individual shortcomings, certain common disadvantages associated with the use of a balloon are inherent. In addition to insufficient functionality, these include:
1. Необходимость использования громоздких и относительно дорогих причальных устройств, используемых для опускания и удержания аэростата на земле во время штормовых и грозовых предупреждений.1. The need to use bulky and relatively expensive berthing devices used to lower and hold the balloon on the ground during storm and lightning warnings.
2. Необходимость дважды в месяц осуществлять спуск-подъем аэростата с целью подкачки гелия в оболочку аэростата.2. The need to carry out the descent-lifting of the aerostat twice a month in order to pump helium into the aerostat shell.
3. Зависимость от центров заправки гелием, т.к. гелий теряется даже при хранении в стальных баллонах.3. Dependence on helium refueling centers, as helium is lost even when stored in steel cylinders.
4. Необходимость подготовки большой посадочной площади (50×50 м) для подъема-опускания аэростата и необходимость наличия значительного количества эксплуатационного персонала (6-8 чел.).4. The need to prepare a large landing area (50 × 50 m) for lifting and lowering the balloon and the need for a significant number of operating personnel (6-8 people).
5. Малый предельный срок службы оболочки аэростата - порядка 2-х лет.5. The shortest service life of the balloon shell is about 2 years.
6. Флюгирование аэростата на привязном кабеле-тросе приводит к необходимости использования вертлюга, предназначенного для предохранения кабеля от закручивания и обеспечения электрического и оптического соединений при повороте на произвольный угол, ухудшающего и ограничивающего параметры и качество оптического канала в кабель-тросе.6. Feeding the balloon on a tethered cable-cable makes it necessary to use a swivel designed to protect the cable from twisting and to provide electrical and optical connections when turning at an arbitrary angle, which degrades and limits the parameters and quality of the optical channel in the cable-cable.
Наиболее близкими техническими решениями с точки зрения обеспечения индивидуальной маневренности приемо-передающих элементов сети является совокупность воздушных платформ связи и способ их использования для формирования беспроводных сетей передачи информации. Совокупность дрейфующих платформ включает в себя множество индивидуальных платформ легче воздуха, разнесенных над непрерывной географической областью в пределах предварительно определенного диапазона высот, так что обеспечивается повсеместное покрытие по линии прямой видимости данной географической области. Каждая из множества платформ содержит оболочку для заполнения регулируемым объемом газа низкой плотности для обеспечивания плавучести платформы и устройство передачи сигналов, прикрепленное к оболочке (патент РФ 2257016, Н 04 Q 7/20, 2000).The closest technical solutions from the point of view of ensuring individual maneuverability of the transmitting and receiving network elements is a combination of airborne communication platforms and the method of their use for the formation of wireless information transmission networks. The set of drifting platforms includes many individual platforms lighter than air, spaced over a continuous geographical area within a predetermined range of heights, so that ubiquitous coverage is provided along the line of sight of a given geographical area. Each of the multiple platforms contains a shell for filling with an adjustable volume of low density gas to ensure buoyancy of the platform and a signal transmission device attached to the shell (RF patent 2257016, H 04
Недостатками указанных технических решений являются ограниченный диапазон функциональных возможностей способа формирования сети и устройства воздушных платформ в связи с невозможностью автоматизации процесса ориентации и стабилизации положения платформ, сложность конструкции и обслуживания в процессе их эксплуатации, недостаточная надежность в связи с использованием газа низкой плотности, отсутствие непрерывности и длительности использования отдельной платформы в регинальной сети.The disadvantages of these technical solutions are the limited range of functionality of the method of forming a network and device of air platforms due to the inability to automate the process of orientation and stabilization of the position of the platforms, the complexity of design and maintenance during their operation, insufficient reliability due to the use of low density gas, lack of continuity and the duration of the use of a separate platform in the regional network.
Техническим результатом предлагаемых изобретений является расширение функциональных возможностей способа формирования сети и устройства воздушных платформ за счет обеспечения возможности автоматизации ориентации и стабилизации положения платформ, упрощения конструкции и обслуживания в процессе их эксплуатации с одновременным повышением надежности, непрерывности и длительности использования региональных сетей с предлагаемой платформой.The technical result of the proposed inventions is the expansion of the functionality of the method of forming a network and device of air platforms by providing the ability to automate orientation and stabilize the position of the platforms, simplifying the design and maintenance during their operation, while increasing the reliability, continuity and duration of the use of regional networks with the proposed platform.
Указанный технический результат достигается в способе формирования региональных беспроводных сетей передачи информации, включающем размещение воздушных телекоммутационных платформ на заданных высотах путем создания подъемной силы для их удержания в заданных точках регинальной сети географического региона и стабилизацию положения платформ в этих точках тем, что подъемную силу для каждой платформы создают с помощью дистанционно и/или автономно пилотируемого летательного аппарата за счет вертикальной составляющей его вектора тяги, а удержание этого летательного аппарата и платформы в заданной точке региональной сети географического региона осуществляют, связывая их с заданной точкой поверхности географического региона гибкой тягой, которую используют в качестве канала подачи энергии питания для обеспечения создания вектора тяги летательного аппарата.The specified technical result is achieved in a method of forming regional wireless information transmission networks, including placing airborne telecommunication platforms at predetermined heights by creating a lifting force to hold them at predetermined points of the regional network of a geographical region and stabilizing the position of the platforms at these points so that the lifting force for each platform create using a remotely and / or autonomously piloted aircraft due to the vertical component of its thrust vector, and the retention of this aircraft and platform at a given point in the regional network of a geographic region is carried out by linking them to a given point on the surface of a geographic region with flexible traction, which is used as a channel for supplying energy to provide the creation of a traction vector for the aircraft.
Кроме того, стабилизацию положения платформы могут обеспечивать за счет инерциальной навигации летательного аппарата в заданной точке региональной сети географического региона.In addition, stabilization of the position of the platform can be achieved through inertial navigation of the aircraft at a given point in the regional network of the geographical region.
Указанный технический результат для телекоммутационной воздушной платформы, содержащей узел формирования подъемной силы и связанную с ним станцию приема и передачи сигналов в заданном географическом регионе, достигнут тем, что узел формирования подъемной силы выполнен в виде фюзеляжа с приборным отсеком, связанного с винтовым движителем в виде, по меньшей мере, одной гондолы, в которой установлены электрический двигатель с редуктором и тяговым винтом, при этом фюзеляж связан посредством двухосного карданового подвеса с кабель-тросом, второй конец которого зафиксирован с возможностью изменения длины кабель-троса в заданной точке поверхности географического региона и связан с источником электрической энергии в этой точке.The specified technical result for a telecommunication air platform containing a node for generating a lifting force and an associated station for receiving and transmitting signals in a given geographical region is achieved by the fact that the node for forming a lifting force is made in the form of a fuselage with an instrument compartment associated with a screw propeller in the form at least one nacelle in which an electric motor with a gearbox and a traction screw is installed, the fuselage being connected via a biaxial cardan suspension to a cable the second end of which is fixed with the possibility of changing the length of the cable at a given point on the surface of the geographical region and is connected with a source of electrical energy at this point.
Кроме того, приборный отсек может содержать автономную систему управления, состоящую из микропроцессора с подключенными к его входам бесплатформенным инерциальным блоком, альтиметром, магнитометром, GPS-приемником, а к его выходам - элементами управления электрическими двигателями винтового движителя и изменения направления и величины вектора его тяги.In addition, the instrument compartment may contain an autonomous control system consisting of a microprocessor with a strap-in inertial unit connected to its inputs, an altimeter, a magnetometer, a GPS receiver, and to its outputs, elements of control of the electric motors of the screw propeller and changing the direction and magnitude of its thrust vector .
Кроме того, бесплатформенный инерциальный блок может содержать ориентированные своими осями чувствительности в направлении трех взаимно ортогональных координатных осей микромеханические гироскопы и акселерометры.In addition, the strapdown inertial block may contain micromechanical gyroscopes and accelerometers oriented with their axes of sensitivity in the direction of three mutually orthogonal coordinate axes.
Кроме того, станция приема и передачи сигналов в заданном географическом регионе может быть выполнена в виде базовой станции системы беспроводного широкополосного доступа и размещена в приборном отсеке, который содержит также аккумуляторную батарею, преобразователи напряжения, вторичные источники питания.In addition, a station for receiving and transmitting signals in a given geographical region can be made in the form of a base station of a wireless broadband access system and is located in the instrument compartment, which also contains a battery, voltage converters, and secondary power sources.
Кроме того, приборный отсек может содержать видеокамеру наблюдения.In addition, the instrument compartment may include a surveillance camera.
Кроме того, кабель-трос может быть выполнен коаксиальным с последовательно расположенными от центра к периферии несущей тягой, кивларовым несущим слоем, информационным волоконно-оптическим слоем, изоляционным слоем и слоем внешней климатической и механической защиты, при этом в изоляционном слое по всей длине кабель-троса размещены, по меньшей мере, два электроизолированных токопроводящих проводника для подачи электрической энергии с поверхности географического региона к электродвигателям узла формирования подъемной силы.In addition, the cable cable can be made coaxial with a carrier rod sequentially located from the center to the periphery, a qivlar carrier layer, an information fiber-optical layer, an insulation layer and a layer of external climatic and mechanical protection, while in the insulation layer along the entire length of the cable the cable has at least two electrically insulated conductive conductors for supplying electrical energy from the surface of the geographic region to the electric motors of the lifting force generating unit.
Кроме того, по меньшей мере, две гондолы с установлеными в них электрическими двигателями с редукторами и тяговыми винтами могут быть размещены по разные стороны от средней части фюзеляжа и связаны с ним посредством соответствующих радиальных штанг.In addition, at least two nacelles with electric motors installed in them with gearboxes and traction screws can be placed on opposite sides of the middle part of the fuselage and connected with it via corresponding radial rods.
Кроме того, к периферийным концам штанг может быть прикреплен, по меньшей мере, один дефлектор для защиты лопастей винта.In addition, at least one deflector can be attached to the peripheral ends of the rods to protect the rotor blades.
Кроме того, периферийные концы штанг могут быть снабжены проблесковыми маячками.In addition, the peripheral ends of the rods can be equipped with flashing beacons.
Изобретение поясняются чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 показана общая схема, иллюстрирующая предлагаемое изобретение;Figure 1 shows a General diagram illustrating the invention;
на фиг.2 представлена конструктивная схема выполнения платформы с одновинтовым движителем;figure 2 presents a structural diagram of a platform with a single-screw propulsion;
на фиг.3 представлена конструктивная схема выполнения винтового движителя платформы с четырьмя винтами;figure 3 presents a structural diagram of a screw propulsion platform with four screws;
на фиг.4 представлена блок-схема автономной системы управления летательным аппаратом платформы;figure 4 presents a block diagram of an autonomous control system of the aircraft platform;
на фиг.5 показана блок-схема бесплатформенного инерциального блока;figure 5 shows a block diagram of a strapdown inertial block;
на фиг.6 представлена конструктивная схема выполнения кабель-троса.figure 6 presents a structural diagram of a cable cable.
Телекоммутационная воздушная платформа 1 (фиг.1) содержит узел формирования подъемной силы (летательный аппарат) 2, связанную с этим узлом станцию 38 приема и передачи сигналов в заданном географическом регионе. Узел формирования подъемной силы 2 выполнен в виде фюзеляжа 3 (фиг.2) с приборным отсеком 4 и связан с винтовым движителем 5 в виде, по меньшей мере, одной гондолы 6, в которой установлены электрический двигатель 7 с редуктором и тяговым винтом 8. Фюзеляж связан посредством двухосного карданового подвеса 9 с кабель-тросом 10, второй конец которого зафиксирован с возможностью изменения длины кабель-троса, например, на кабельной катушке 11 в заданной точке поверхности географического региона и связан с источником электрической энергии 12 в этой точке.Telecommunication air platform 1 (figure 1) contains a node forming a lifting force (aircraft) 2, associated with this node station 38 receiving and transmitting signals in a given geographical region. The node forming the lifting force 2 is made in the form of a fuselage 3 (figure 2) with the
В приборном отсеке размещена автономная система управления 13, состоящая из микропроцессора 14 и поключенных к его входам бесплатформенного инерциального блока 15, альтиметра 16, магнитометра 17, GPS-приемника 18, а также подключенных к выходам микропроцессора элементам 19 управления электрическими двигателями винтового движителя и изменения направления и величины вектора его тяги. Указанные элементы 19 могут быть разного исполнения, например в виде рулевых машинок 37 поворота осей вращения электродвигателей и винтов, при установке их в гондоле или фюзеляже на кардановом подвесе, или преобразователей частоты вращения электродвигателей и винтов, управляемых микропроцессором.An
Бесплатформенный инерциальный блок 15 содержит ориентированные своими осями чувствительности в направлении трех взаимно ортогональных координатных осей микромеханические гироскопы 20 и акселерометры 21.The strapdown
Станция 38 приема и передачи сигналов в заданном географическом регионе выполнена в виде базовой станции системы беспроводного широкополосного доступа 22 и размещена в приборном отсеке, который содержит также аккумуляторную батарею 23, преобразователи напряжения 25, вторичные источники питания 26. Приборный отсек содержит также видеокамеру наблюдения 27.A station 38 for receiving and transmitting signals in a given geographical region is made in the form of a base station of a wireless
Кабель-трос 10 выполнен коаксиальным с последовательно расположенными от центра к периферии несущей тягой 28, кивларовым несущим слоем 29, информационным волоконно-оптическим слоем 30, изоляционным слоем 31 и слоем внешней климатической и механической защиты 32. В изоляционном слое по всей длине кабель-троса размещены, по меньшей мере, два электроизолированных токопроводящих проводника 33 для подачи электрической энергии с поверхности географического региона к электродвигателям узла формирования подъемной силы.The
В случае выполнения винтового движителя 5 с более чем одним тяговым винтом 8 гондолы 6 с установленными в них электрическими двигателями 7 с редукторами и тяговыми винтами 8 размещаются по разные стороны от средней части фюзеляжа 3 и связываются с ним посредством соответствующих радиальных штанг 34. К периферийным концам штанг 34 прикреплен, по меньшей мере, один дефлектор 35 для защиты лопастей винта 8 и проблесковые маячки 36.In the case of the
Работа телекоммутационной воздушной платформы осуществляется следующим образом.The operation of the telecommunication air platform is as follows.
Подъемная сила создается тяговым винтом 8, приводимым в движение электродвигателем 7, питанием для которого служит электроэнергия, поступающая по проводникам кабель-троса с поверхности географического региона, или аккумуляторная батарея. Для создания горизонтальной составляющей тяги винта 8 электродвигатель 7, установленный в кардановый подвес, наклоняется в нужном направлении при помощи двух рулевых машинок 37.The lifting force is created by the
Управление платформой 1 (режим подъема) может осуществляться как со специального пульта, так и с помощью портативного персонального компьютера. Полетное задание включает координаты: высоту и курсовой угол платформы 1, задается на земле оператором с помощью клавиатуры портативного персонального компьютера или пульта. После этого управление платформой 1 возложено на автономную систему управления, состоящую из бесплатформенного инерциального блока 15, альтиметра 16, магнитометра 17, GPS-приемника 18 и микропроцессора 14.Platform 1 control (lifting mode) can be carried out both from a special remote control and using a portable personal computer. The flight mission includes the coordinates: altitude and heading angle of platform 1, set on the ground by the operator using the keyboard of a portable personal computer or remote control. After that, control of the platform 1 is entrusted to an autonomous control system consisting of a strapdown
Взлет платформы 1 осуществляется автоматически, со специального стапеля или с поверхности земли. Совершив набор высоты, платформа 1 стабилизируется относительно горизонта и курса с заданной точностью и удерживается в этом положении в процессе ее работы. Стабилизация телекоммутационной воздушной платформы 1 во время работы осуществляется автоматически.Take-off platform 1 is carried out automatically, from a special slipway or from the surface of the earth. Having made the climb, the platform 1 is stabilized relative to the horizon and course with a given accuracy and held in this position during its operation. The stabilization of the telecommunication switching platform 1 during operation is carried out automatically.
В автономной системе управления предусмотрены три канала стабилизации: курса, крена и тангажа. В качестве измерителей угловой скорости использованы микромеханические вибрационные гироскопы 20, линейного ускорения - микромеханические акселерометры 21. В качестве датчика высоты использован микромеханический барометрический высотомер (альтиметр). Для повышения точности стабилизации по каналу курса используется трехкомпонентный магнитометр.The autonomous control system has three stabilization channels: heading, roll and pitch.
Законы управления формируются с помощью микропроцессора и позволяют осуществлять стабилизацию курса, крена и тангажа (стабилизация углов относительно центра масс) и координированных разворотов по курсу.Control laws are formed using a microprocessor and allow stabilization of heading, roll and pitch (stabilization of angles relative to the center of mass) and coordinated turns on the course.
Компенсация сноса платформы 1 из-за ветра (стабилизация центра масс) осуществляется с помощью приемника глобальной навигационной системы (GPS-приемника) и акселерометров 21.Compensation of the drift of platform 1 due to the wind (stabilization of the center of mass) is carried out using the receiver of the global navigation system (GPS receiver) and
Автоматизированная система управления производит контроль текущих параметров платформы 1, напряжения питания, температуры, давления и т.д. Кроме этого, в состав системы управления входит блок диагностики, позволяющий обеспечить работоспособность платформы 1 при выходе из строя двух любых тяговых двигателей 5.An automated control system monitors the current parameters of platform 1, supply voltage, temperature, pressure, etc. In addition, the control system includes a diagnostic unit, which ensures the operability of platform 1 in case of failure of any two
В случае обрыва кабель-троса 10 предусмотрен автоматический режим аварийной посадки платформы 1 с использованием энергии бортового аккумулятора.In case of
Одним из основных достоинств предлагаемого технического решения является возможность использования хорошо разработанной технологии передачи электрической энергии и информационных потоков с помощью кивларового кабель-троса 10. Наличие в кабеле 10 медных проводов обеспечивает надежное электропитание электродвигателей платформы 1 и их работу в течение длительного времени без опускания платформы 1 на землю (не менее одного года); оптическое волокно в кабель-тросе 10 позволяет передавать с высокой скоростью (100 Мбит/с) большие объемы информации с борта на землю и с земли на борт.One of the main advantages of the proposed technical solution is the possibility of using a well-developed technology for the transmission of electric energy and information flows using a kivlar cable-
Кроме этого, указанные платформы 1 могут обеспечить функции видеонаблюдения и ряд других функций, которые были описаны ранее.In addition, these platforms 1 can provide video surveillance functions and a number of other functions that have been described previously.
В качестве предварительных требований, которым должна удовлетворять телекоммутационная воздушная платформа 1, являются следующие:The following are the preliminary requirements that Telecommunication Aerial Platform 1 must meet:
- масса радиооборудования, размещаемого на платформе 1, не менее 8 кг;- the mass of radio equipment placed on platform 1, not less than 8 kg;
- высота зависания платформы 1 до 200 метров;- platform hover height 1 to 200 meters;
- масса кабель-троса 12 кг;- weight of cable cable 12 kg;
- потребляемая мощность радиооборудования 600 Вт;- power consumption of radio equipment 600 W;
- напряжение питания радиооборудования 5 В и 12 В постоянного тока;- supply voltage of radio equipment 5 V and 12 V DC;
- время непрерывной работы оборудования без обслуживания не менее года;- the time of continuous operation of the equipment without maintenance for at least a year;
- работоспособность аппарата во всех климатических зонах региона;- the performance of the device in all climatic zones of the region;
- диапазон рабочих температур радиооборудования (-35)-(+55)°С;- range of operating temperatures of radio equipment (-35) - (+ 55) ° С;
- скорость ветра до 20 м/с.- wind speed up to 20 m / s.
Для удовлетворения перечисленных выше требований необходимо выбрать рациональную схему построения телекоммутационной платформы 1, обладающую наилучшими массогабаритными показателями.To satisfy the above requirements, it is necessary to choose a rational scheme for constructing a telecommunication platform 1, which has the best overall dimensions.
Наличие высокоскоростных и моментных электрических двигателей, отличающихся характером движения ротора, видом источника энергии, а также последовательностью расположения их в кинематической схеме обуславливает многообразие вариантов конструктивно-компоновочных схем, которые могут обеспечить заданные технологические требования.The presence of high-speed and torque electric motors that differ in the nature of the rotor movement, the type of energy source, as well as the sequence of their location in the kinematic scheme determines the variety of design and layout schemes that can provide specified technological requirements.
Проведенные предварительные исследования типов летательных аппаратов показывают, что наиболее выгодной в настоящее время является векторная конструкция с количеством винтов более 3.A preliminary study of the types of aircraft shows that the most advantageous currently is a vector design with more than 3 screws.
Были рассмотрены одновинтовая, двухвинтовая соосная, двухвинтовая продольная, трехвинтовая, четырехвинтовая и шестивинтовая схемы построения летательных аппаратов, чтобы выявить преимущества и недостатки каждой конструкции с учетом требований, предъявляемых к платформе.Single-screw, twin-screw coaxial, twin-screw longitudinal, three-screw, four-screw and six-screw aircraft construction schemes were examined to identify the advantages and disadvantages of each design, taking into account the requirements for the platform.
Шестивинтовая схема позволяет обеспечить работоспособность телекоммутационной винтокрылой платформы при двух любых несущих двигателях. Поэтому исходя из соображений надежности для дальнейшей разработки следует выбрать схему построения телекоммутационной воздушной платформы 1 с шестью винтами.The six-screw circuit makes it possible to ensure the operability of the telecommunication rotorcraft with any two supporting engines. Therefore, on the basis of reliability considerations, for further development it is necessary to choose a scheme for constructing a telecommunication switching air platform 1 with six screws.
Автоматическая телекоммутационная шестивинтовая платформа 1 значительно повышает характеристики управляемости, маневренности и грузоподъемности. Она состоит из фюзеляжа 3, который включает в себя корпус приборного отсека 4, соединенного с шестью гондолами 6 двигателей. В гондолах 6 установлены электрические двигатели 7 с редукторами и винтами 8. На периферии гондол 6 размещены также проблесковые маячки 36. В корпусе приборного отсека 4 установлены аккумуляторная батарея 23, преобразователи напряжения 25 и вторичные источники питания 26, базовая станция системы беспроводного широкополосного доступа 22, видеокамера наблюдения 27 и система автоматического управления телекоммутационной воздушной платформой 1. Платформа 1 соединяется с кабель-тросом 10 посредством двухосного карданового подвеса.The automatic telecommutation six-screw platform 1 significantly increases the characteristics of handling, maneuverability and load capacity. It consists of a
При потребной тяге группы винтов 500 Н суммарная масса двигателей составляет соответственно Mq=10 кг, а энергопотребление 5 кВт.With the required thrust of the 500 N group of screws, the total mass of the engines is Mq = 10 kg, respectively, and the power consumption is 5 kW.
В конструкции устройства использованы разработанные авиационной промышленностью электродвигатели постоянного тока на основе магнитов SmCo, имеющие характеристики, удовлетворяющие заданным требованиям эксплуатации телекоммутационной воздушной платформы 1.The device’s construction uses DC motors developed by the aviation industry based on SmCo magnets, which have characteristics that meet the specified requirements for operating the telecommunication switching platform 1.
На этапе полунатурного моделирования осуществлялась проверка принципов построения платформы 1 на специально изготовленном макете аппарата с четырьмя несущими винтами, включающего реальные чувствительные элементы и исполнительные органы и информационно-вычислительный комплекс. Кроме того, использовался специализированный механический стенд, обеспечивающий условия углового и линейного движения телекоммутационной воздушной платформы 1, максимально приближенные к реальным.At the stage of semi-natural modeling, the principles of building platform 1 were checked on a specially made mock-up of an apparatus with four rotors, including real sensitive elements and executive bodies and an information-computer complex. In addition, a specialized mechanical stand was used, providing the conditions of the angular and linear motion of the telecommunication switching platform 1, as close as possible to the real ones.
Таким образом обеспечен технический результат предлагаемого изобретения, заключающийся в расширении функциональных возможностей способа формирования сети и устройства воздушных платформ 1 за счет обеспечения возможности автоматизации ориентации и стабилизации положения платформ 1, упрощения конструкции и обслуживания в процессе их эксплуатации с одновременным повышением надежности, непрерывности и длительности использования региональных сетей с предлагаемой платформой 1.Thus, the technical result of the invention is provided, which consists in expanding the functionality of the method of forming the network and device of the air platforms 1 by providing the ability to automate orientation and stabilize the position of the platforms 1, simplifying the design and maintenance during their operation, while increasing reliability, continuity and duration of use regional networks with the proposed platform 1.
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131866/28A RU2287910C1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks |
| DE112005003554T DE112005003554T5 (en) | 2005-10-14 | 2005-12-22 | Method of forming regional wireless networks for data transmission and air switching center for carrying out the method |
| PCT/RU2005/000656 WO2007043908A1 (en) | 2005-10-14 | 2005-12-22 | Method for forming regional wireless information transmission networks and a teleswitching air-borne platform for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131866/28A RU2287910C1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2287910C1 true RU2287910C1 (en) | 2006-11-20 |
Family
ID=37502470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131866/28A RU2287910C1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE112005003554T5 (en) |
| RU (1) | RU2287910C1 (en) |
| WO (1) | WO2007043908A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551710C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Aircraft orientation backup system and method of setting of aircraft position in space |
| RU2765615C1 (en) * | 2020-11-17 | 2022-02-01 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method for raising an aerial tethered carrier of a pseudosatellite antenna to a predetermined height |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009036504A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-17 | Rheinmetall Defence Electronics Gmbh | relay unit |
| US8390444B2 (en) | 2010-04-30 | 2013-03-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Sensor-location system for locating a sensor in a tract covered by an earth-based sensor network |
| US10464668B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-11-05 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| IL257811B (en) | 2015-09-02 | 2022-08-01 | Jetoptera Inc | Fluidic propulsive system |
| US11001378B2 (en) | 2016-08-08 | 2021-05-11 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| CA3068569A1 (en) | 2017-06-27 | 2019-01-03 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2030039C1 (en) * | 1991-03-25 | 1995-02-27 | Российский институт мощного радиостроения | Aerial wire |
| RU2097880C1 (en) * | 1995-12-04 | 1997-11-27 | Военная академия связи | Balloon-mounted antenna |
| RU2099827C1 (en) * | 1994-08-02 | 1997-12-20 | Владимир Павлович Кисмерешкин | High-altitude omnidirectional antenna |
| RU28419U1 (en) * | 2002-10-28 | 2003-03-20 | Конторов Михаил Давидович | Mobile communication system |
| RU2257016C2 (en) * | 1999-06-29 | 2005-07-20 | Спэйс Дэйта Корпорейшн | A set of air communication platforms and method for using said platforms |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PT711476E (en) * | 1993-07-30 | 2000-04-28 | Int Multi Media Corp | SYSTEM AND PROCESS OF TELECOMMUNICATIONS AND STATION LONG-DURATION RELAY ON A SUB-ORBITAL PLAN |
| US6167263A (en) * | 1997-05-16 | 2000-12-26 | Spherecore, Inc. | Aerial communications network including a plurality of aerial platforms |
-
2005
- 2005-10-14 RU RU2005131866/28A patent/RU2287910C1/en not_active IP Right Cessation
- 2005-12-22 DE DE112005003554T patent/DE112005003554T5/en not_active Withdrawn
- 2005-12-22 WO PCT/RU2005/000656 patent/WO2007043908A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2030039C1 (en) * | 1991-03-25 | 1995-02-27 | Российский институт мощного радиостроения | Aerial wire |
| RU2099827C1 (en) * | 1994-08-02 | 1997-12-20 | Владимир Павлович Кисмерешкин | High-altitude omnidirectional antenna |
| RU2097880C1 (en) * | 1995-12-04 | 1997-11-27 | Военная академия связи | Balloon-mounted antenna |
| RU2257016C2 (en) * | 1999-06-29 | 2005-07-20 | Спэйс Дэйта Корпорейшн | A set of air communication platforms and method for using said platforms |
| RU28419U1 (en) * | 2002-10-28 | 2003-03-20 | Конторов Михаил Давидович | Mobile communication system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551710C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-05-27 | Открытое акционерное общество "Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Aircraft orientation backup system and method of setting of aircraft position in space |
| RU2765615C1 (en) * | 2020-11-17 | 2022-02-01 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method for raising an aerial tethered carrier of a pseudosatellite antenna to a predetermined height |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE112005003554T5 (en) | 2008-09-11 |
| WO2007043908A1 (en) | 2007-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101385903B (en) | Hitching type electric self-service helicopter and system thereof | |
| CN103144779B (en) | Many rotor unmanned aircrafts mooring system | |
| US20200287619A1 (en) | System and method for controlling a pilotless device | |
| GB2529021A (en) | Charging and re-provisioning station for electric and hybrid unmanned aerial vehicles. | |
| US12097981B2 (en) | Flying object and flying object system | |
| WO2020023108A1 (en) | Recharging network for drones | |
| CN210776324U (en) | Automatic following type vehicle-mounted mooring unmanned aerial vehicle | |
| KR20130081415A (en) | Vertical take off and landing aircraft powered by solar energy | |
| JP2016179742A (en) | Flight body having cable | |
| RU2287910C1 (en) | Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks | |
| CN201509025U (en) | Unmanned helicopter system for inspection of overhead line routes and towers | |
| RU52296U1 (en) | TELECOMMUTATION AIR PLATFORM FOR WIRELESS INFORMATION NETWORKS | |
| US20100327104A1 (en) | Device for maintaining the altitude of a payload having an altitude-maintenance energy source that is permanent and extracted from the surrounding medium | |
| CN108974316B (en) | Multi-rotor unmanned hot-air airship system | |
| KR101429567B1 (en) | Opration system of flying object | |
| Zheng et al. | The Design of A Tethered Unmanned Aerial Vehicle (UAV) | |
| CN110834699A (en) | All-weather meteorological rocket sounding equipment based on offshore unmanned ship platform | |
| Hall et al. | Mission analysis of solar powered aircraft | |
| JPH0321592A (en) | High-altitude mooring flotation device and flotation method | |
| RU2319319C1 (en) | Method for composing wireless information transfer networks and a high-altitude rotary-wing platform for realization of the method | |
| RU2827131C1 (en) | Hybrid airborne aerial surveillance system | |
| CN211139594U (en) | All-weather meteorological rocket sounding equipment based on offshore unmanned ship platform | |
| Krausman et al. | The 12m™ tethered aerostat system: Rapid tactical deployment for surveillance missions | |
| JP7085970B2 (en) | Hydrogen transfer device and hydrogen transfer method | |
| RU2392188C1 (en) | Method of deployment and altitude suspension of data system and carrier aircraft to this end |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081015 |