专利名称：用于监视基于地球的传感器网络的空气静力平台的制作方法
技术领域：
本发明的实施例大体涉及用于监视传感器网络监视系统的基于地球的传感器网络的空气静力平台，以及用于部署传感器网络监视系统的方法。
背景技术：
由于对资源的需求随着人口的增长而增加，在开发用于发现和开采这些资源的新方法方面的兴趣也持续增长。例如，随着对来自快速发展中国家的石油产品的不断增加的需求的涌现，在全球经济中用来找到新的油蕴藏的推动力已经占据突出角色。此外，不断增加的全球人口已经把更大的需求放在由影响它们的困苦的邻居的经济压力转移的大量人口附近的国家的边境安全上。另外，人口的增长连同在这样的人口内的不断增加的两极分化唤起了恐怖袭击的幽灵，这影响了主权领土内的国内安宁。以上全部都建议可以从用于采用传感器网络监视大片土地的方法中获益的应用。 因而，科学家致力于开发用于对部署在地球的表面上的多样的传感器网络的监视的新方法，无论那些传感器是针对新的矿物资源的发现，还是针对国家对不断涌现的对它们的安全的威胁的防御。
被结合在此说明书中并且形成此说明书的一部分的附示了本发明的实施例，并且与该说明书一起用于解释
具体实施例方式 图I是依据本发明的实施例的针对以下各项的部署而言的位置的透视图基于地球的传感器网络、基于地球的传感器网络中的传感器、在基于地球的传感器网络之上的天线、以及用于把天线固定在基于地球的传感器网络之上的限制器。图2是依据本发明的实施例的用于监视基于地球的传感器网络的空气静力平台的透视图。图3是依据本发明的实施例的针对用于在基于地球的传感器网络之上固定空气静力平台的天线的限制器的替代配置的透视图。图4是依据本发明的实施例的、示出了把信号发射到多个空气静力平台中的至少一个空气静力平台的传感器的传感器网络监视系统的透视图。图5是依据本发明的实施例的、示出了把部署信号发射到用于在基于地球的传感器网络中的一位置处部署传感器的部署器的所述多个中的至少一个空气静力平台的传感器网络监视系统的另一透视图。图6是依据本发明的实施例的用于部署传感器网络监视系统的方法的流程图。不应当把此说明书中所参考的附图理解为是按比例绘制的，除非在特别地注明的情况下。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的替代实施例。虽然将结合替代实施例来描述本发明，但是将理解它们不意图把本发明限制到这些实施例。相反，本发明意图覆盖可以包括在如由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替代物、修改和等同物。此外，在本发明的实施例的以下描述中，阐述了众多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，应当注意，可以在没有这些具体细节的情况下实现本发明的实施例。在其他实例中，未详细描述公知的方法、过程和部件以免使本发明的实施例被不必要地混淆。遍及附图，同样的部件由同样的附图标记来表示，并且为了解释的清楚起见，如无必要，则省略重复的描述。本发明的实施例包括用于监视基于地球的传感器网络210 (见图I和2)的空气静力平台201。空气静力平台201包括浮空器231、与浮空器231耦合的至少一个天线241、以及限制器251-1、251-2、251-3的组(plurality)251。天线241是可配置的以接收从基于地球的传感器网络210中的至少一个传感器210-1发射的信号。限制器251-1、251-2、251-3的组251是可配置的以用于在基于地球的传感器网络210之上在空气静力和固 定的空中位置115-1中固定天线241，以及用于把天线241保持在相对于基于地球的传感器网络210中的传感器210-1足够静止的位置中以使根据由天线241从传感器210-1接收的定位器信号使地球180的表面上的传感器210-1的位置110-1成三角形。还提供了一种传感器网络监视系统(401)(见图4)，连同用于部署该传感器网络监视系统(401)的方法(见图6)。现在参考图2、3、4和5，并且特别参考图1，依据本发明的实施例，在图I中示出了透视图100，该透视图100关于对本发明的实施例中的(在图2-5的论述中所描述的)各种部件的几何布置的后续描述。图I示出了地球180的表面(如由地平线勾画出的)，以及用于以下部件(其在图2中被示出为在这些位置处部署)的相对于地球180的表面的部署的位置基于地球的传感器网络210 ;传感器，例如，在基于地球的传感器网络210中的传感器210-1 ;天线，其中的天线241是一示例，在基于地球的传感器网络210之上；以及限制器，其用于在基于地球的传感器网络210之上固定天线，所述天线例如是天线241，所述限制器例如是限制器251-1、251-2和251-3。如图I和2中所示出的，依据本发明的实施例，用于基于地球的传感器网络210中的传感器的部署计划110包括多个传感器位置的布置，其相对于地球180的表面在每个传感器位置处由“X”指示，所述传感器位置例如是传感器210-1的位置110-1。举例来说，部署计划110中的传感器阵列显现为以网格图案布置，但并不局限于此；而是，用于在基于地球的传感器网络210内的传感器的部署的其他几何布置也在本发明的实施例的精神和范围之内。例如，即使部署计划110中的传感器阵列显现为以规则几何图案(例如，图I中示出的网格图案)布置，但是以不规则阵列布置的多个传感器(例如在其中传感器被从该网格图案中的位置并且沿着相对于该网格图案中的线以随机角度定向的方向随机地移动，以及在该网格图案的平面之上和之下移动)也在本发明的实施例的精神和范围内。因而，依据本发明的实施例，该部署计划110中的传感器阵列可以是非常不规则的，如可能是针对在粗糙地形中的部署的情况那样，其使得提供用于精确地定位传感器的位置的本发明的实施例非常有用。对于类似于图I中所示出的部署计划110的方形网格部署计划中布置的传感器而言，基于地球的传感器网络的尺寸在每侧上可能大约为10公里(km)，其中在方形网格图案中布置了大约一百万(I X IO6)个传感器；在这样的图案中，在两个正交方向上传感器可以被大约每10米(m)地与下一个相邻传感器隔开。本发明的实施例针对用于在基于地球的传感器网络中对传感器的部署和后续监视这二者的快速手段，所述基于地球的传感器网络诸如例如基于部署计划110的基于地球的传感器网络210。本发明的实施例还提供了对本领域中已知的传感器监视和部署的其他技术的替代物，诸如例如使用监视传感器的天线塔，这涉及在架设塔方面的相当大的开销；以及使用转向架(truck)，其把传感器的线拖拽到感兴趣的区域上以部署传感器，这经受在粗糙地形上的传感器位置方面的不确定性。本发明的实施例还涉及“基于地球的”传感器网络210，因为传感器可以被部署在地球表面上的各种类型的地域上，而不局限于陆地地形。进一步参考图1-5并且特别参考图I和2，依据本发明的另一实施例，用于固定一组至少三个浮空器(例如，浮空器231、232、233)的天线(例如，天线 241,242和243)的部署计划115包括在地球180表面之上在天线的每个位置处由“Z”指示的天线的多个位置(例如，位置115-1、115-2和115-3)的布置。此外，依据本发明的另外的实施例，提供了一组至少三个非共线点(例如，非共线点160-1、160-2、160-3)以用于分别用至少三个限制器251-1、251-2、251-3系连每个浮空器(其中的浮空器231是一示例)，其中，限制器(例如，限制器251-1)的地球固定端在一点(例如，点160-1)处附着到地球180，该一点在被固定于地球180表面的限制器的地球固定端的每个位置处由“Y”指示；没有限制器的两个地球固定端被固定在同一点(例如，点160-1)处，但并不局限于此。而且在图I中所示出的，依据本发明的实施例，提供了与用于监视基于地球的传感器网络210的空气静力平台(例如，空气静力平台201)的重新部署相关联的另一空气静力和固定的空中位置(例如，位置115-4)，其在地球180表面之上在天线(例如，天线241)的重新部署位置处由“Z*”指示。类似地，在本发明的另一实施例中，用于相对于地球180表面的传感器210-1的重新部署的位置(例如，位置120-1)由图I中的“X*”指示。现在参考图2并且进一步参考图1，依据本发明的实施例，示出了用于监视基于地球的传感器网络210的空气静力平台201的透视图200。依据本发明的实施例，用于监视基于地球的传感器网络210的空气静力平台201包括浮空器231、与浮空器231耦合的至少一个天线241、以及限制器的所述组251。举例来说，在图2中把空气静力平台201示出为包括单个天线241 ;然而，由于包括多个天线的空气静力平台201也在本发明的实施例的精神和范围内，所以多于所示出的该单个天线241可以从浮空器231悬浮。无论是单个天线241还是多个天线与浮空器231耦合，采用用于保持天线241或数个天线的手段在相对于基于地球的传感器网络210中的传感器210-1足够静止的位置中可以把这样的天线241或者数个天线固定到该浮空器，以使地球180表面上的传感器210-1的位置110-1成三角形；这样的手段可以包括电缆和线，但并不局限于此，其是可配置的以把天线241或数个天线刚性地耦合到浮空器。在本发明的一个实施例中，浮空器231可以包括气球，但并不局限于此，因为诸如软式飞船、飞船以及其他比空气轻并且有浮力的航空器之类的其他浮空器也在本发明的实施例的精神和范围内。天线241是可配置的以接收从基于地球的传感器网络210中的至少一个传感器210-1发射的信号。如图2中所示出的，举例来说，基于地球的传感器网络210包括如由字母“S”指示的多个传感器，其被定位在由图I中的“X”指示的多个传感器位置处，但并不局限于此。限制器的所述组251是可配置的以用于在基于地球的传感器网络210之上在空气静力和固定的空中位置(例如，位置115-1)中固定天线241，以及用于把天线241保持在相对于基于地球的传感器网络210中的传感器210-1足够静止的位置中以使根据由天线241从该传感器210-1接收的定位器信号(如图2中的粗双头箭头所示出)使地球180表面上的传感器210-1的位置110-1成三角形。进一步参考图I和2，依据本发明的实施例，限制器的所述组251可以包括在限制器251-1、251-2和251-3的相应端处与浮空器231耦合的至少三个限制器251_1、251_2和
251-3。限制器(例如，限制器251-1、251-2和251-3)的其他相应端是可配置的以用于在至少三个非共线点160-1、160-2和160-3处附着到地球180，从而使得没有限制器的两个地球固定端被固定在同一点处，但并不局限于此。如图2中所示出的，举例来说，桩子261-1、261-2和261-3在点160-1、160-2、160-3处分别把限制器(例如，限制器251-1、251-2和
251-3)的地球结合端(earth-bound end)固定于地球,但并不局限于此，因为用于把限制器的地球结合端固定于地球的其他手段也在本发明的实施例的精神和范围内。例如，在本发明的一个实施例中，可以把限制器的地球结合端固定于机动的多用途车，该多用途车足够 重以免与浮空器一起飘浮在高处，其被定位在点160-1、160-2、160-3附近，从而使得限制器的地球结合端基本上被固定在点160-1、160-2和160-3处。依据本发明的实施例，空气静力平台201还包括由字母“P”指示的有效载荷271 ;有效载荷271可以选自包括以下各项的组全球定位系统接收器，用于发送来自空气静力平台201的信号的发射器，用于接收发送到空气静力平台201的信号的接收器，和用于处理信号的计算机，以及全球定位系统接收器、发射器、接收器、和计算机的组合，但并不局限于此。依据本发明的一个实施例，如果空气静力平台201的有效载荷271包括全球定位系统接收器，则全球定位系统接收器可以被配置为提供天线241的空气静力和固定的空中位置115-1的坐标。现在参考图3，依据本发明的实施例，示出了针对用于在基于地球的传感器网络210之上固定空气静力平台201的天线241的限制器的组251的替代配置的透视图300。依据本发明的另一实施例，限制器的所述组251可以包括与天线241耦合的至少三个限制器251-4、251-5、251-6。此外，依据本发明的实施例，限制器的所述组251可以既包括与浮空器231耦合的限制器(例如，三个限制器251-1、251-2、251-3)又包括与天线241耦合的限制器(例如，三个限制器251-4、251-5和251-6);在其中限制器被用于浮空器231和天线241这二者的情况中，提供一定水平的冗余度以用于在空气静力和固定的空中位置中固定天线。限制器251-1至251-6中的任一个可以选自包括系连线、拉线、绳子、链子或类似的可容易部署和便携的限制器的组，但并不局限于此。依据本发明的实施例，把空气静力平台201配置为是可重新部署的；以及把天线241配置为被移动到并且架设在另一空气静力和固定的空中位置(例如，如图I中所示出的位置115-4)处。依据本发明的实施例，空气静力平台201的重新部署性与其他天线支撑结构相比提供了天线241的易移动性，所述其他天线支撑结构诸如塔或者具有可架设塔的转向架，其可能涉及冗繁的装配和拆卸过程。现在参考图4并且进一步参考图1，依据本发明的实施例，示出了传感器网络监视系统401的透视图400，其示出了向多个空气静力平台201、202和203中的至少一个空气静力平台201发射信号的传感器210-1。依据本发明的实施例，举例来说但并不局限于此，传感器网络监视系统401包括用于监视基于地球的传感器网络210的多个空气静力平台201、202和203。依据本发明的实施例，该多个空气静力平台201、202和203中的每个空气静力平台(例如，空气静力平台201、202和203之一)分别包括相应的浮空器，例如，浮空器231、232和233之一；至少一个天线，例如，相应的天线241、242和243之一；以及相应的多个限制器，例如:限制器251-1、251-2和251-3 ;限制器252_1、252_2和252-3 ;以及限制器253-1、253-2和253-3。依据本发明的实施例，每个相应的天线(例如，相应的天线241、242和243之一)与相应的浮空器(例如，浮空器231、232和233之一)耦合。另外，依据本发明的实施例，限制器的每个相应组(例如，限制器251-1、251-2和251-3的组251，限制器
252-1,252-2和252-3的组，以及限制器253_1、253_2和253-3的组)被配置用于在基于地球的传感器网络210之上在相应的空气静力和固定的空中位置(例如，相应的位置115-1、115-2和115-3之一)中固定相应的天线(例如，相应的天线241、242和243之一)；限制器的每个相应组还被配置用于在相对于基于地球的传感器网络210中的传感器210-1的足够静止的位置中保持相应的天线(例如,相应的天线241、242和243之一)，以使根据由相应的天线241、242和243从传感器210-1接收的定位器信号(如图4中的相应的粗双头箭头所示出)使地球180表面上的传感器210-1的位置110-1成三角形。现在进一步参考图4和I，依据本发明的实施例，为了限制天线241、242和243，在相应的多组限制器端处，多组至少三个相应限制器(例如，限制器251-1、251-2和251-3的组251，限制器252-1、252-2和252-3的组，和限制器253-1、253-2和253-3的组)与相应的浮空器231,232和233耦合。限制器(例如，限制器251-1,251-2和251-3，限制器252-1、
252-2和252-3，和限制器253_1、253_2和253-3)的其他相应端分别被配置用于在三组三个非共线点处附着到地球180，以使没有限制器的两个地球固定端被固定在同一点处。如图4中所示出的，举例来说，桩子261-1、261-2和261-3在相应的非共线点160-1、160-2和160-3处把限制器251-1、251-2和251-3的组251的地球结合端固定于地球。类似地，桩子262-1、262-2和262-3在相应的非共线点处把限制器253_1、253_2和253-3的地球结合端固定于地球；以及桩子263-1、263-2和263-3在相应的非共线点处把限制器253-1、
253-2和253-3的地球结合端固定于地球，但不局限于此，因为用于把限制器的地球结合端固定于地球的其他手段也在本发明的实施例的精神和范围内，如先前所描述的那样。现在进一步参考图4和I，依据本发明的实施例，空气静力平台201、202和203中的每一个还包括由字母“P”指示的相应有效载荷271、272和273 ;有效载荷271、272和273中的每一个可以选自包括以下各项的组全球定位系统接收器，用于发送来自空气静力平台(例如，空气静力平台201、202和203之一)的信号的发射器；用于接收发送到空气静力平台(例如，空气静力平台201、202和203之一)的信号的接收器；用于处理信号的计算机；以及全球定位系统接收器、发射器、接收器、和计算机的组合，但并不局限于此。依据本发明的一个实施例，如果相应的空气静力平台201、202和203的有效载荷271、272和273包括全球定位系统接收器，则该全球定位系统接收器被配置为提供相应天线241、242和243的相应空气静力和固定的空中位置115-1、115-2和115-3的坐标。举例来说，依据本发明的实施例，相应空气静力和固定的空中位置115-1、115-2和115-3的坐标可以被用来根据由多个相应天线241、242和243接收的定位器信号(如图4中相应的粗双头箭头所示出)使地球180表面上的传感器210-1的位置110-1成三角形，但不局限于此。因而，依据本发明的实施例，多个空气静力平台201、202和203包括至少三个空气静力平台201、202和203，从而使得该多个空气静力平台201、202和203被配置为根据由多个空气静力平台201、202和203的多个相应天线241、242和243从传感器210-1接收的定位器信号(如图4中相应的粗双头箭头所示出)使地球180表面上的传感器210-1的位置110-1成三角形。尽管以上在多个空气静力平台201、202和203的方面已经描述了传感器网络监视系统401，但是对于多个空气静力平台201、202和203中的每个空气静力平台而言，可以把先前描述的针对空气静力平台201的本发明的实施例结合在传感器网络监视系统401的环境内，但并不局限于此。进一步参考图4和1，依据本发明的一个实施例，传感器网络监视系统401还进一步包括基于地球的传感器网络210，从而使得基于地球的传感器网络210包括部署在地球180表面上的多个传感器中的至少一个传感器210-1，其中，传感器210-1被配置为向多个空气静力平台201、202和203中的至少一个空气静力平台发射信号(例如，图4中的相应的粗双头箭头中的任何一个)。在本发明的一个实施例中，传感器网络监视系统401提供了地球的中枢神经系统(CeNSE)，其可以提供来自地球180表面的多种数据。在本发明的一个实施例中，布置多个空气静力平台201、202和203以提供直接视线至基于地球的传感器网络210中的传感器，以用于接收来自传感器(例如，传感器210-1)的信号或者向传感器(例如，传感器210-1)发射信号，即使将传感器网络监视系统401部署在粗糙地形或者恶劣环境上也是如此，所述粗糙地形或者恶劣环境诸如丘陵区域，在其中，与由定位在高架位置 (例如，位置115-1)处的浮空器201所提供的直接视线相比可能妨碍通过基于地面的系统的天线的信号接收。在本发明的实施例中，传感器网络监视系统401被配置为通过与事件(event) 410相关联的信号(例如，图4中相应的粗双头箭头中的任何一个)的传输来提供关于事件410对多个传感器中的传感器(其中的传感器210-1是一示例)的影响的信息。例如，通过事件410对基于地球的传感器网络210中的至少一个传感器210-1的影响，该信号可以提供关于下列各项的数据事件410，本身；和/或事件410对地球的影响。因此，依据本发明的实施例，传感器210-1可以选自包括下列各项的组加速计、地震检波器、地震仪、照相机、声学传感器、运动传感器、电子眼、化学传感器、雷达装置、温度传感器、湿度传感器、气压计、风速计、气象传感器和辐射检测器，但并不局限于此。举例来说，在本发明的一个实施例中，事件410可以是地震振动器的人工产生的振动，该地震振动器被用来在地球中引起振动以用于反射地震学，如用在石油开采中那样。另一方面，在本发明的另一实施例中，事件410可以具有自然起因，诸如地震。因而，依据本发明的实施例，从传感器210-1发射的信号包括地球物理数据，其可能从地震检波器导出、或者可替换地从地震仪或者其他地球物理传感器导出。举另外的示例来说，进一步参考图4和1，依据本发明的另一实施例，事件410可以是由入侵者对边界的穿越，如在监控应用中那样。因而，依据本发明的实施例，从传感器210-1发射的信号可以包括安全数据，其可能从照相机、运动传感器、声学传感器和/或电子眼导出。例如，在本发明的一个实施例中，事件410可以是由无书面文件的外国人对边境的穿越，如在边境安全应用中那样。另一方面，依据本发明的另一实施例，事件410可以是在基于地球的传感器网络210的领域内的有害物质的出现，如在安全监视应用中那样。因而，依据本发明的实施例，从传感器210-1发射的信号可以包括安全数据，其可能从化学传感器导出、或者可替换地从辐射检测器导出，但不局限于此。在本发明的又一实施例中，事件410可以是在基于地球的传感器网络210的领域内的入侵实体的出现，如在防御应用中那样。因而，依据本发明的实施例，从传感器210-1发射的信号可以包括警告数据，其可能从雷达装置导出，但不局限于此。在本发明的另一实施例中，事件410可以是大气现象，如在气象监视应用中那样。因而，依据本发明的实施例，从传感器210-1发射的信号可以包括气象数据，其可能从温度传感器、湿度传感器、气压计、风速计和/或其他气象传感器导出，但不局限于此。例如，在本发明的一个实施例中，事件410可以是在室外环境中呈现的状况的变化，在室外环境中例如在森林中、或者可替换地在农田中，如在林业、保护自然资源或者农业的应用中那样。现在参考图5并且进一步参考图1、3和4，依据本发明的其他实施例，示出了处于部分部署状态中的传感器网络监视系统401的另一透视图500。用图1、2、4和5中的相同附图标记来标记的传感器网络监视系统401的各部件为如先前所描述的。图5示出了多个空气静力平台201、202和203中的至少一个空气静力平台(例如，空气静力平台201)，其向部署器510-1发射部署信号(如图5中从天线241引导至部署器510-1的粗双头箭头所示出)以用于在基于地球的传感器网络210中在位置110-1处部署传感器210-1。依据本发明的又一实施例，多个空气静力平台201、202和203可以被配置为当传感器210-1被定位在与地球180表面上的位置110-1极接近时，从多个空气静力平台201、202和203中的至少一个空气静力平台201向基于地球的传感器网络210的多个传感器中的至少一个传感器210-1的部署器510-1发射部署信号。依据本发明的实施例,部署器510-1可以是人,他以 与农业工人种植树苗所按照的方式类似的方式部署基于地球的传感器网络210的传感器，但并不局限于此，因为其他类型的部署器也在本发明的实施例的精神和范围内。依据本发明的实施例，在基于地球的传感器网络210中的传感器(其中的传感器210-1是一示例)是可容易部署的以及可容易重新部署的。因而，在本发明的一个实施例中，在已经监视或者可替换地监控了地球表面上的感兴趣区域之后，可以把整个基于地球的传感器网络210拿起并重新部署到地球180表面上的另一感兴趣区域。在由本发明人所构思的本发明的一个实施例中，监视操作包括用于勘察地球180表面的大区域的持续过程，在地球180表面的大区域中部署了以及随后在跨地球180表面上的大的地域滚动的正在进行的操作中重新部署了若干传感器网络监视系统(其中的传感器网络监视系统401是一示例)。期待以上所描述的操作模式在诸如石油开采之类的矿物学勘探操作中特别有用。因而，在本发明的一个实施例中，基于地球的传感器网络210中的多个传感器中的至少一个传感器210-1还被配置为被重新部署在地球180表面上的由图I和5中的“X*”所指示的另一位置120-1处。因而，本发明的实施例提供了移动通信平台，其可以被部署在恶劣的、遥远的和/或动态变化的环境中。接下来描述对于在传感器网络监视系统401的基于地球的传感器网络210中部署传感器(例如，传感器210-1)的方法的细节。现在参考图6，依据本发明的又一实施例，示出了用于部署传感器网络监视系统的方法的流程图600。用于部署传感器网络监视系统的方法包括下列内容。在610处，部署多个空气静力平台以用于监视基于地球的传感器网络。在620处，在基于地球的传感器网络中部署多个传感器中的至少一个传感器。进一步参考图1、3、4和6，依据本发明的实施例，多个空气静力平台(例如，浮空器231、232和233)的部署610包括以下内容。在合适的位置115_1、115_2和115-3附近提供一组至少三个浮空器231、232和233，以用于监视在基于地球的传感器网络210中的多个传感器。把多个浮空器231、232和233中的浮空器231附着到相应的天线241。用有浮力的气体(buoyant gas)填充浮空器231、232和233的气膜，从而使得该气体比环境空气具有更小的密度；因而，该气体可以由现有技术术语“比空气轻”来指代，不过该气体可以选自包括以下各项的组氢、氦、热空气(其意味着比环境空气热的空气)、以及相对于环境空气的其他有浮力的气体。将每个浮空器(其中的浮空器231是一示例)分别与至少三个限制器251-1、251-2和251-3系连，其中限制器的地球固定端在三个非共线点160-1、160-2和160-3中的一个点160-1处附着到地球180，限制器的另一端附着到浮空器231，并且没有限制器的两个地球固定端被固定在同一点处，但并不局限于此。可替换地，可以将每个天线(其中的天线241是一示例)分别与至少三个限制器251-4、251-5和251-6系连，其中限制器的地球固定端在三个非共线点160-1、160-2和160-3中的一个点160-1处附着到地球180，限制器的另一端附着到天线241，并且没有限制器的两个地球固定端被固定在同一点处，但并不局限于此，如先前在图3的论述中所描述的那样。天线241被配置为接收从基于地球的传感器网络210中的至少一个传感器210-1发射的信号。将浮空器231、232和233上升到位置115-1、115-2和115-3附近，以用于监视基于地球的传感器网络210中的多个传感器。在基于地球的传感器网络210之上把天线241、242和243分别固定于空气静力和固定的空中位置115-1、115-2和115-3中。把天线241、242和243保持在相对于基于地球的传感器网络210中的传感器210-1足够静止的位置中以根据由天线241、242和243从传感器210-1接收的定位器信号使地球180表面上的传感器210-1的位置110-1成三角 形。进一步参考图1、5和6，依据本发明的实施例，部署620传感器(例如，传感器210-1)包括以下内容。在由基于地球的传感器网络210监视的地球180表面上的感兴趣区域附近，为传感器210-1的部署器510-1提供传感器210-1。在多个空气静力平台201、202和203的天线241、242和243处从传感器210-1接收定位器信号。使传感器210-1的位置110-1相对于地球180表面成三角形。测量所述位置110-1从针对基于地球的传感器网络210中的传感器的部署计划110中的指定位置的偏移，但并不局限于此。如果传感器210-1的位置110-1从地球180表面上的指定位置的偏移小于指定值，则从多个空气静力平台201、202和203中的至少一个空气静力平台201向传感器210-1的部署器510-1发射部署信号。响应于该部署信号，在该指定位置附近的位置110-1处放置传感器210-1。为了图示和描述的目的，已经呈现了对本发明的具体实施例的上述描述。它们不意图是穷尽性的或者把本发明限制到所公开的精确形式，并且按照以上的教导，许多修改和变体是可能的。为了最好地解释本发明的原理及其实践应用而选择和描述了本文所描述的实施例，以由此使得本领域其他技术人员能够最好地利用本发明，并且构思了具有各种修改(如适合于特定用途的那样)的各种实施例。可能目的是本发明的范围由附于此的权利要求书及其等同物限定。
权利要求
1.ー种用于监视基于地球的传感器网络(210)的空气静カ平台(201)，所述空气静カ平台(201)包括 浮空器(231)； 与所述浮空器(231)耦合的至少ー个天线(241 )，所述天线(241)可配置为接收从所述基于地球的传感器网络(210)中的至少一个传感器(210-1)发射的信号；和 限制器的组(251)，其可配置用于在所述基于地球的传感器网络(210)之上在空气静力和固定的空中位置(115-1)中固定所述天线(241)，以及用于把所述天线(241)保持在相对于所述基于地球的传感器网络(210)中的所述传感器(210-1)足够静止的位置中，以根据由所述天线(241)从所述传感器(210-1)接收的定位器信号使地球(180)表面上的所述传感器(210-1)的位置(110-1)成三角形。
2.如权利要求I所述的空气静カ平台(201)，其中限制器的所述组(251)包括与所述浮空器(231)耦合的至少三个限制器(251-1、251-2、251-3)。
3.如权利要求I所述的空气静カ平台(201)，其中限制器的所述组(251)包括与所述天线(241)耦合的至少三个限制器(251-4、251-5、251-6)。
4.如权利要求I所述的空气静カ平台(201)，还包括选自包括以下各项的组的有效载荷(271):全球定位系统接收器、用于从空气静カ平台(201)发送信号的发射器、用于接收发送到所述空气静カ平台(201)的信号的接收器、和用于处理所述信号的计算机、以及其组ロ o
5.如权利要求4所述的空气静カ平台(201)，其中所述全球定位系统接收器被配置为提供所述天线(241)的所述空气静カ和固定的空中位置(115-1)的坐标。
6.如权利要求I所述的空气静カ平台(201)，其中所述空气静カ平台(201)被配置为是可重新部署的，其中所述天线(241)被配置为被移动到并且架设在另一空气静カ和固定的空中位置(115-4)处。
7.一种传感器网络监视系统(401)，包括 多个空气静カ平台(201、202、203)，其用于监视基于地球的传感器网络(210)，所述多个空气静カ平台(201、202、203)中的空气静カ平台(201)包括 浮空器(231)； 与所述浮空器(231)耦合的至少ー个天线(241 )，所述天线(241)被配置为接收从所述基于地球的传感器网络(210)中的至少ー个传感器(210-1)发射的信号；和 限制器的组(251)，其被配置成用于在所述基于地球的传感器网络(210)之上在空气静カ和固定的空中位置(115-1)中固定所述天线(241)，以及用于把所述天线(241)保持在相对于所述基于地球的传感器网络(210)中的传感器(210-1)足够静止的位置中，以根据由所述天线(241)从所述传感器(210-1)接收的定位器信号使地球(180)表面上的所述传感器(210-1)的所述位置(110-1)成三角形。
8.如权利要求7所述的传感器网络监视系统(401)，其中所述多个空气静カ平台(201、.202、203)包括 至少三个空气静カ平台(201、202、203);以及 其中所述多个空气静カ平台(201、202、203)被配置为根据由所述多个空气静カ平台(201、202、203)的多个相应天线(241、242、243)从所述传感器(210-1)接收的所述定位器信号使所述地球(180)的所述表面上的所述传感器(210-1)的所述位置(110-1)成三角形。
9.如权利要求7所述的传感器网络监视系统(401)，还包括 基于地球的传感器网络(210)，所述网络(210)包括 被部署在所述地球(180)的所述表面上的多个传感器中的至少一个传感器(210-1)，所述传感器(210-1)被配置为向所述多个空气静力平台(201、202、203)中的至少一个空气静力平台发射信号。
10.如权利要求9所述的传感器网络监视系统(401)，其中，在所述基于地球的传感器网络(210)中的所述多个传感器中的至少一个传感器(210-1)被配置为在所述地球(180)的所述表面上的另一位置(120-1)处被重新部署。
11.如权利要求9所述的传感器网络监视系统(401)，其中，所述多个空气静力平台(201、202、203)被配置为当所述传感器(210-1)被定位为与所述地球(180)的所述表面上的所述位置(110-1)极接近时，从所述多个空气静力平台(201、202、203)中的至少一个空气静力平台(201)向所述基于地球的传感器网络(210)的所述多个传感器中的至少一个传感器(210-1)的部署器(510-1)发射部署信号。
12.如权利要求9所述的传感器网络监视系统(401)，其中从所述传感器(210-1)发射的所述信号包括地球物理数据。
13.如权利要求9所述的传感器网络监视系统(401)，其中所述传感器(210-1)选自包括下列各项的组加速计、地震检波器、地震仪、照相机、声学传感器、运动传感器、电子眼、化学传感器、雷达装置、温度传感器、湿度传感器、气压计、风速计、气象传感器和辐射检测器。
14.一种用于部署传感器网络监视系统(401)的方法，所述方法包括 (610)部署多个空气静力平台(201、202、203)以用于监视基于地球的传感器网络(210);和 (620)在所述基于地球的传感器网络(210)中部署所述多个传感器中的至少一个传感器(210-1)。
15.如权利要求14中所述的方法，其中所述(610)部署多个空气静力平台(201、202、203)包括 在合适的位置(115-1、115-2、115-3)附近提供一组至少三个浮空器(231、232、233)，以用于监视所述基于地球的传感器网络(210)中的多个传感器；把所述多个浮空器(231、232、233)中的浮空器(231)附着到相应的天线(241)； 用有浮力的气体填充所述浮空器(231、232、233)的气膜； 将每个浮空器(231)分别与至少三个限制器(251-1、251-2、251-3)系连，其中限制器的地球固定端在三个非共线点(160-1、160-2、160-3 )中的一个点(160-1)处附着到地球(180)，所述限制器的另一端附着到所述浮空器(231)，并且没有所述限制器的两个地球固定端被固定在所述同一点处； 把所述天线(241)配置为接收从所述基于地球的传感器网络(210)中的至少一个传感器(210-1)发射的信号； 将所述浮空器(231、232、233)上升到所述位置(115-1、115-2、115-3)附近，以用于监视所述基于地球的传感器网络(210)中的多个传感器；在所述基于地球的传感器网络(210)之上把所述天线(241、242、243)分别固定在所述空气静力和固定的空中位置(115-1、115-2、115-3)中；以及 把所述天线(241、242、243)保持在相对于所述基于地球的传感器网络(210)中的传感器(210-1)足够静止的位置中，以根据由所述天线(241、242、243)从所述传感器(210-1)接收的定位器信号使所述地球(180)表面上的所述传感器(210-1)的位置(110-1)成三角形；以及 其中所述所述部署所述传感器(210-1)包括 在由所述基于地球的传感器网络(210)监视的所述地球(180)的所述表面上的感兴趣区域附近，为所述传感器(210-1)的部署器(510-1)提供所述传感器(210-1)； 在所述多个空气静力平台(201、202、203)的所述天线( 241、242、243)处从所述传感器(210-1)接收所述定位器信号； 使所述传感器(210-1)的位置(110-1)相对于所述地球(180)的所述表面成三角形；测量所述位置(110-1)从针对所述基于地球的传感器网络(210)中的传感器的部署计划(110)中的指定位置的偏移； 如果所述传感器(210-1)的所述位置(110-1)从所述地球(180)的所述表面上的所述指定位置的偏移小于指定值，则从所述多个空气静力平台(201、202、203)中的至少一个空气静力平台(201)向所述传感器(210-1)的所述部署器(510-1)发射部署信号；以及 响应于所述部署信号，在所述指定位置附近的所述位置(110-1)处放置所述传感器(210-1)。
全文摘要
一种用于监视基于地球的传感器网络(210)的空气静力平台(201)。空气静力平台(201)包括浮空器(231)、与该浮空器(231)耦合的至少一个天线(241)以及限制器(251-1、251-2、251-3)的组(251)。天线(241)是可配置的以接收从基于地球的传感器网络(210)中的至少一个传感器(210-1)发射的信号。限制器(251-1、251-2、251-3)的所述组(251)是可配置的以用于在基于地球的传感器网络(210)之上在固定的空中位置(115-1)中固定天线(241)，以及用于把天线(241)保持在相对于传感器(210-1)足够静止的位置中以根据由天线(241)接收的定位器信号使传感器(210-1)的位置(110-1)成三角形。还提供了一种传感器网络监视系统(401)，连同用于部署该传感器网络监视系统(401)的方法。
文档编号G01V9/00GK102859395SQ201080066524
公开日2013年1月2日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者R.S.威廉斯 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业