為什么這個世界會有很多的信號網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)。這是由于所有的手機(jī)信號發(fā)出的電磁波是有一定的范圍和距離的,信息的傳遞是靠手機(jī)周圍架設(shè)在高處的中繼器基站,也就是通訊塔,進(jìn)行接力傳遞的(就像跑步時的接力賽),沒有基站,信號無法傳播,更不具有網(wǎng)絡(luò)。但是,不管是面積廣闊、地貌多樣的西北荒漠,還是深山,地面基站由于投入成本過高,信道狹窄成了一件難事。
還記得汶川地震,地動天搖,當(dāng)你拿出手機(jī)想聯(lián)系家人,卻聽到嘀嘀嘀的忙音時的驚慌和無奈嗎?
據(jù)不完全統(tǒng)計,中國移動四川公司有3個交換機(jī)發(fā)生擁塞,有2300多個基站因斷電、傳輸中斷等原因退出服務(wù)。四川汶川中國聯(lián)通G、C兩網(wǎng)移動通信全部中斷,人員聯(lián)系不上。因為通信聯(lián)絡(luò)急劇增多,四川當(dāng)?shù)亻L途話務(wù)量已上升到日常的10倍以上,而手機(jī)接通率下降到日常平均值的一半左右。
現(xiàn)在深山沙漠荒野救援是個難題。不少驢友在深山探險中,最危急的時刻往往不是危險發(fā)生時,而是危險發(fā)生后遇到的求援問題,手機(jī)沒有信號,沒有網(wǎng)絡(luò)。
地面架設(shè)條件有限,科技工作者們就把腦洞打開,把基站搬到天上去,這不是神話,“空中基站”的構(gòu)想已經(jīng)成型!
在第十八屆中國科協(xié)年會全國科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上,由西工大周洲教授團(tuán)隊研制的“太陽能Wi-Fi無人機(jī)”一舉奪得金獎,引起了社會各界的一致關(guān)注。它的亮點是將太陽能、無人機(jī)、無線路由器三個社會熱點相結(jié)合,采用太陽能為自供給能源,太陽能無人機(jī)為持久留空平臺,與Wi-Fi技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建空中基站,通過單機(jī)或者多機(jī)基站進(jìn)行區(qū)域覆蓋,形成靈活的移動互聯(lián)網(wǎng)空中寬帶通信基礎(chǔ)設(shè)施。
列為要說,這是不是就是一個中繼器,很簡單嘛!那可不見得哦!
作為天空無線發(fā)射裝置要滿足三個條件:第一;飛機(jī)自身的續(xù)航能力,第二,信號的持續(xù)傳輸和覆蓋能力;第三,飛機(jī)自身在空中適應(yīng)各種氣象條件保持的穩(wěn)定性。
好了!先說這第一個條件,續(xù)航能力。你以為傳統(tǒng)的無人機(jī)可能是這樣嗎?
真正的太陽能WiFi無人機(jī)應(yīng)該是這樣的。
是不是看著有點眼熟呢?對,和美國的F117隱形轟炸機(jī)還有幾分相像。整機(jī)用輕巧堅韌的碳纖維作為材料,運用最為先進(jìn)的空氣動力學(xué)科技,長七米,卻僅僅才有十五公斤,使用模塊化設(shè)計,可以方便拆卸,三個成年人輕松完成飛機(jī)的組裝,SO EASY呀!
西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院的周洲教授說,飛機(jī)有非常好的超輕面密度結(jié)構(gòu)的空氣動力學(xué)特性。這里knews記者給你普及一下科學(xué)知識,面密度就是每平方米多重,這個飛機(jī)的面密度達(dá)到了國際超輕水平,一般也是一平方米一點幾公斤,像我們常規(guī)的飛機(jī)就是好幾十公斤,比如滑翔機(jī)就六十公斤,這樣就是說你必須做的是個飛機(jī),還必須要輕,還要能承受得住載荷。
原來我們坐飛機(jī)的時候,發(fā)動機(jī)就是發(fā)動機(jī),飛機(jī)就是飛機(jī),兩個配合一下就行,但是這個就不行。這個必須是能源和飛機(jī)我們叫一體化設(shè)計機(jī)翼和機(jī)身上覆蓋太陽能薄膜,不同于太陽能電池板常用的晶硅材質(zhì),薄膜柔性佳、鋪設(shè)效率高,光伏能源復(fù)合結(jié)構(gòu)的面密度小于1.7kg/m2,同時,也減輕了飛機(jī)自身的重量,能保證長時間的提供續(xù)航能力。
再說這第二點,信號的持續(xù)傳輸和覆蓋能力。其實,地面基站的傳輸?shù)睦碚摼嚯x都是很遠(yuǎn)的,但為什么實際距離傳輸卻不行呢?就是由于基站在傳輸中的一些障礙物遮擋造成信號不斷減弱,太陽能WiFi無人機(jī)飛行高度能達(dá)到三千米,空中無任何遮擋,很容易接受衛(wèi)星和地面基站傳輸?shù)男盘枺ㄏ胂胛覀兂俗w機(jī)為什么要關(guān)機(jī)就知道了),同時,由于飛機(jī)是在空中,進(jìn)行垂直信號發(fā)送覆蓋,我們接收的信號會更強(qiáng),與此同時,只要是手機(jī)WiFi開著,還能實現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。這就解決了邊遠(yuǎn)地區(qū)上網(wǎng)的實際需求。通過系統(tǒng)靈活布設(shè),實現(xiàn)區(qū)域覆蓋,避免了修建地基站的困難。還可以用于應(yīng)急救災(zāi)。在地震等災(zāi)害搜救行動中,直升機(jī)的可視范圍小,也受到天黑等自然因素的干擾從而影響搜救進(jìn)度。利用太陽能Wi-Fi無人機(jī)的長航時優(yōu)勢,充當(dāng)空中信息平臺,快速定位生命痕跡,并構(gòu)建民間普通用戶信息聯(lián)接渠道;在野外救援中,還能解決被困人員與外界聯(lián)系的困難。
周洲教授介紹,這個飛機(jī)操作很容易,通過遠(yuǎn)距離的遙控裝置和手機(jī)app,就實現(xiàn)在二十米空地上的起飛,實現(xiàn)一鍵式操作,同時,無人機(jī)WiFi飛行高度也能達(dá)到三千米,飛機(jī)接收信號的距離有二十公里。目前測試下來,按照飛機(jī)垂直地面為圓心,大概能覆蓋到半徑十公里以上,方圓二十公里。舉例說明,五百米半徑十公里那就是到二十公里了,按照一個村莊一兩公里,算一下就是飛機(jī)能把汶川映秀都覆蓋,
除了飛行高度,飛行過程中的飛機(jī)自身在空中適應(yīng)各種氣象條件保持的穩(wěn)定性也是最關(guān)鍵的(不能讓風(fēng)把信號刮跑了)。這就是要在本身的流線型設(shè)計上下功夫了。能抗到五級風(fēng)力,即使在遇到更大的風(fēng)情況下,流體設(shè)計也能把風(fēng)對飛機(jī)的影響將為最低,吹的打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)什么的,只要不掉下來都會有信號。
另外,太陽能WiFi無人機(jī)的材料選擇上就選擇了不導(dǎo)電的碳纖維,同時在飛機(jī)外表做了防護(hù)涂層,內(nèi)部電路也做了屏蔽措施,在密閉上做了防水處理,能達(dá)到優(yōu)秀的抗雷雨設(shè)計。
關(guān)于太陽能WiFi無人機(jī),我們來展望一下太陽能WiFi無人機(jī)從1.0時代到4.0時代升級路線會是這樣的
1.0時代,太陽能Wi-Fi無人機(jī)的飛行高度在3千米以下,初步實現(xiàn)與手機(jī)運營商的合作,達(dá)到“地—機(jī)—地”信號傳輸模式;
2.0時代,預(yù)計于2017年接入4G信號,擴(kuò)大功能和飛機(jī)規(guī)模;
3.0時代,初步實現(xiàn)飛行高度2萬米以上,實現(xiàn)西部區(qū)域通信和廣域海上通信;通過該系統(tǒng)布設(shè),實現(xiàn)適用于普通終端的持久廉價通信,擺脫完全依賴通信衛(wèi)星的局面。
4.0時代,在采光很好、風(fēng)平浪靜的平流層實現(xiàn)永久續(xù)航,信號傳輸模式從“地—機(jī)—地”升級為“天—空—地”,可直接充當(dāng)未來全球覆蓋的空中網(wǎng)絡(luò)基站,最終構(gòu)建一個覆蓋全球的無線通信網(wǎng)絡(luò)。
“未來,大家在路上,在火車上,在公共汽車?yán)?,在原野,在深山里,在沙漠,?a href="http://www.hldxsj.cn/news/search.php?keyword=%E6%B5%B7%E6%B4%8B" title="海洋" target="_blank">海洋,無論身在何處,只要有太陽能WiFi無人機(jī),Wi-Fi就無處不在?!?周洲教授說。
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