折射和/或多路径传播而引起的信号干扰。在试图使关于弱信号强度的问题最小化的过程中，GPS采用数字序列扩频(DSSS)编码技术，该技术通过利用增加的带宽量来增强信号强度。然而，该技术仅少量地增强了信号强度。
[0138]如上所注，GPS卫星通常在近似20000km的高度绕地球飞行。作为卫星信号行进这么长距离的结果，信号衰减通常较大，即使利用DSSS编码也是如此。另一方面，在基于气球的定位系统中，从气球发送到基于地面的接收器的气球信号行进充分较短的距离。在一个实施例中，气球信号行进大约17km至25km的范围内的距离。进一步地，去往接收器的气球信号源于电离层下方，并且因此不会遭受上述基于折射的干扰。出于这些原因，与并行的GPS方案相比，信号可能更强，并且更加可能到达接收器。
[0139]最后，当给定GPS接收器在诸如城市的某些环境中时，高建筑物或其他对象可能阻挡或干扰信号。如以上所讨论的，基于气球的定位系统的一些实施例可以包括跨平流层部署的大量气球。一些实施例可以包括几千个、几万个甚至更多个气球。作为结果，任何给定的基于地面的接收器都可能具有到许多气球的视线，在一些实施例中，一次多达50-100个。作为结果，与例如可能具有最大约11至12个GPS卫星的视线的GPS接收器相比，接收器具有能够接收到气球信号的更大的可能性。
[0140]虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但其他方面和实施例将对于本领域技术人员来说是明显的。本文所公开的各个方面和实施例是为了说明的目的而不旨在限制，而真正的范围和精神由以下权利要求来指示。
【主权项】
1.一种系统，包括: 至少三个气球，其中每个气球包括位置确定模块(PDM)和位置广播模块(PBM)； 其中每个PDM被配置用于确定相应气球的位置； 其中所述至少三个气球中的一个气球是第一气球，并且所述第一气球的PDM是第一PDM,所述第一 PDM被配置用于基于地面站和天体来确定所述第一气球的位置；并且 其中每个PBM被配置用于广播包含相应气球的气球定位数据的气球信号，所述气球定位数据包括(I)确定的所述相应气球的位置和(2)对应的广播时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其中基于所述基于地面的站和所述天体来确定所述第一气球的所述位置包括: 标识所述基于地面的站； 确定所述第一气球和标识的所述基于地面的站之间的测量； 标识所述天体；以及 基于标识的所述天体来确定所述第一气球的定向， 其中基于所述基于地面的站和所述天体来确定所述第一气球的所述位置包括基于确定的所述测量和确定的所述定向来确定所述第一气球的所述位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中广播所述气球信号包括在单个信道频率上广播所述气球信号。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述至少三个气球中的一个气球是第二气球，并且所述第二气球的PDM是第二 PDM，所述第二 PDM被配置用于确定所述第二气球的位置，其中确定所述第二气球的所述位置包括: 确定所述第二气球相对于所述第一气球的相对位置；以及 基于所述第一气球的所述位置和确定的所述第二气球的所述相对位置来确定所述第二气球的所述位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中确定所述第二气球相对于所述第一气球的所述相对位置包括: 使用所述第一气球和所述第二气球之间的光通信链接来确定所述第二气球相对于所述第一气球的所述相对位置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少三个气球中的一个气球是第三气球，并且所述第三气球的PDM是第三PDM，所述第三PDM被配置用于确定所述第三气球的位置，其中确定所述第三气球的所述位置包括: 接收至少三个卫星信号，每个卫星信号来自所述至少三个卫星中的相应的一个卫星，其中每个卫星信号包括卫星定位数据；以及 基于所述至少三个卫星信号的所述卫星定位数据来确定所述第三气球的所述位置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中广播所述气球信号包括在单个信道频率上广播所述气球信号。
8.一种系统，包括: 至少三个气球，其中每个气球包括位置确定模块(PDM)和位置广播模块(PBM)； 其中每个PDM包括GPS接收器，每个PDM被配置用于(i)接收至少三个卫星信号，每个卫星信号来自所述至少三个卫星中的相应的一个卫星，其中每个卫星信号包括所述相应卫星的卫星定位数据；以及(ii)基于所述至少三个卫星的所述卫星定位数据来确定相应气球的位置； 其中每个PBM被配置用于广播包含相应气球的气球定位数据的气球信号，所述气球定位数据包括(I)确定的所述相应气球的位置和(2)对应的广播时间。
9.根据权利要求8所述的系统，其中接收至少三个卫星信号包括，在至少两个信道频率上接收所述至少三个卫星信号中的每个卫星信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中广播所述气球信号包括在单个信道频率A上广播所述气球信号，其中所述至少两个信道频率是信道频率B和信道频率C，并且其中所述信道频率A与所述信道频率B和所述信道频率C都不同。
11.一种系统，包括: 至少三个气球，其中每个气球包括位置确定模块(PDM)和位置广播模块(PBM)； 其中每个PDM被配置用于确定相应气球的位置； 其中每个PBM被配置用于广播包含相应气球的气球定位数据的气球信号，所述气球定位数据包括(I)确定的所述相应气球的位置和(2)对应的广播时间。
12.根据权利要求11所述的系统，其中广播所述气球信号包括在单个信道频率上广播所述气球信号。
13.根据权利要求11所述的系统，其中每个PDM包括GPS接收器，并且其中确定相应气球的所述位置包括:(i)相应的GPS接收器接收至少三个卫星信号，每个卫星信号来自至少三个卫星中的相应的一个卫星，其中每个卫星信号包括卫星定位数据，以及(ii)基于所述卫星定位数据来确定相应气球的所述位置。
14.根据权利要求13所述的系统，其中接收至少三个卫星信号包括，在至少两个信道频率上接收所述至少三个卫星信号中的每个卫星信号。
15.根据权利要求14所述的系统，其中广播所述气球信号包括在单个信道频率A上广播所述气球信号，其中所述至少两个信道频率是信道频率B和信道频率C，并且所述信道频率A与所述信道频率B和所述信道频率C都不同。
16.根据权利要求11所述的系统，其中所述至少三个气球中的一个气球是第一气球，并且所述第一气球的PDM是第一 PDM，所述第一 PDM被配置用于基于地面站和天体来确定所述第一气球的位置。
17.根据权利要求16所述的系统，其中基于所述基于地面的站和所述天体来确定所述第一气球的所述位置包括: 标识所述基于地面的站； 确定所述第一气球和标识的所述基于地面的站之间的测量； 标识所述天体；以及 基于标识的所述天体来确定所述第一气球的定向， 其中基于所述基于地面的站和所述天体来确定所述第一气球的所述位置包括基于确定的所述测量和确定的所述定向来确定所述第一气球的所述位置。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述至少三个气球中的一个气球是第二气球，并且所述第二气球的PDM是第二 PDM，所述第二 PDM被配置用于确定所述第二气球的位置，其中确定所述第二气球的所述位置包括: 确定所述第二气球相对于所述第一气球的相对位置；以及 基于所述第一气球的所述位置和确定的所述第二气球的所述相对位置来确定所述第二气球的所述位置。
19.根据权利要求18所述的系统，其中确定所述第二气球相对于所述第一气球的所述相对位置包括: 使用所述第一气球和所述第二气球之间的光通信链接来确定所述第二气球相对于所述第一气球的所述相对位置。
20.根据权利要求11所述的系统，其中所述至少三个气球中的一个气球是第一气球，并且所述第一气球的PDM是第一 PDM，所述第一 PDM被配置用于基于至少三个基于地面的站来确定所述第一气球的位置。
21.—种方法，包括: 确定气球网络中的第一气球的第一位置； 确定所述气球网络中的第二气球的第二位置； 确定所述气球网络中的第三气球的第三位置； 广播第一气球信号，所述第一气球信号包括确定的所述第一位置和对应的广播时间； 广播第二气球信号，所述第二气球信号包括确定的所述第二位置和对应的广播时间；以及 广播第三气球信号，所述第三气球信号包括确定的所述第三位置和对应的广播时间。
22.根据权利要求21所述的方法，其中确定所述第一气球的所述第一位置包括基于至少三个卫星信号来确定所述第一气球的所述第一位置，每个卫星信号来自至少三个卫星中的相应的一个卫星。
23.根据权利要求21所述的方法，其中确定所述第一气球的所述第一位置包括基于地面站和天体来确定所述第一气球的所述第一位置。
24.根据权利要求21所述的方法，进一步包括: 确定所述第二气球相对于所述第一气球的相对位置； 其中确定所述第二气球的所述第二位置包括基于确定的所述第一气球的所述第一位置和确定的所述第二气球的所述相对位置来确定所述第二气球的所述第二位置。
25.根据权利要求21所述的方法，其中广播所述第一气球信号包括在单个信道频率上广播所述第一气球信号，广播所述第二气球信号包括在单个信道频率上广播所述第二气球信号，以及广播所述第三气球信号包括在单个信道频率上广播所述第三气球信号。
【专利摘要】本文公开了基于气球的定位系统和方法的实施例。在一个示例实施例中，一种系统包括至少三个气球，每个气球包括位置确定模块(PDM)和位置广播模块(PBM)。每个PDM被配置用于确定相应气球的位置，并且每个PBM被配置用于广播包含相应气球的气球定位数据的气球信号。气球定位数据包括确定的相应气球的位置和对应的广播时间。
【IPC分类】G01S5-04, G01S5-12, G01S5-14
【公开号】CN104781688
【申请号】CN201380059661
【发明人】R·W·德沃尔, W·卡道斯, E·特勒, C·比菲尔, E·A·凯斯
【申请人】谷歌公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年7月15日
【公告号】EP2901173A1, US20140085135, WO2014051829A1