专利名称：用于移动平台的低高度、低成本、高增益天线和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及向位于信号覆盖区域范围之外的移动平台提供所需通讯信号的通讯方法和系统，与这些目的地有关的乘客可以使用这一通讯方法和系统。
相关技术的说明最近的(http//mobility.tamu.edu/study/PDFs/FinalReport.pdf)一项研究表明，目前美国主要公路上的交通工具很容易造成乘客的时间延误。这项研究还表明，交通拥挤不再只限于大城市，在中小城市中这一问题正变得愈来愈严重。许多乘客每天上下班时由于交通延误而浪费了大量的时间。
目前，有多种方法用于与交通车辆中的乘客进行通讯。其中许多方法是使用蜂窝移动网络，这种网络可向预定地理区域提供通讯服务。这一区域通常很大，并经常被分成几个被称为“蜂窝”的较小地理区域，在每个蜂窝区域内通常设有一个基站，该基站向这一蜂窝区域内的用户提供信号。每个基站都与相邻的基站相连，基站由基站控制器加以控制。基站控制器提供所需的信号处理以及通讯处理，以便对预定地理区域中的基站网络进行操作。
目前所用的地面及空中蜂窝移动通讯系统通常是基于这种地域拓扑结构。这些通讯系统经常要进行优化以便同时向固定电话用户和移动电话用户发送或从这些用户接收通讯信号；例如，从家庭或办公室固定电话用户接收及向这些固定用户发送通讯信号。这些通讯系统不是专门基于现有的复杂路径基本结构，而许多移动用户位于这种基本结构中。蜂窝式基站和发射设备通常设置在中央地点，例如设置在当地最高的山坡上或设置在高建筑物的顶端；这种系统通过使蜂窝地区的发射范围达到最大这种途径来访问固定用户和移动用户。然而。这一地域通常会有一些事物会消弱蜂窝基站与移动用户间的通讯。举例而言，该地域中可能含有山峰和/或谷地以及人造建筑物；这些因素会防碍信号的传送或散射信号，这样会造成信号强度衰减或者信号完全消失。
因此，目前使用的蜂窝移动网络在信号传播途中会受到干扰，从而出现衰减和多路效应。信号的衰减是由于地域中各种物体、建筑物以及其他物理形体对信号的反射造成的。这些反射造成了交通工具从不同的方向上同时接收信号。移动用户同时接收的信号通常在相位上存在着不同的传送滞后现象，这样信号间会产生不利的相互干扰，从而造成接收信号质量的低劣。当蜂窝基站以及发射设备位于中央位置且移动平台沿信号传播方向运行时，通常会造成信号的衰减。提高发射功率有助于解决信号衰减这一问题，然而，提高发射功率也会产生副作用；比如，提高发射功率会增加电力的消耗、降低电话电池的寿命并在蜂窝通讯系统之间增加干扰。此外，提高发射功率还会由于辐射作用的结果使移动用户的人身处于更高的危害之中。
其他形式的通讯系统，例如卫星通讯网络和系统也基本上不适于位于道路移动平台中的乘客所用。
现有通讯网络的另一个问题是传送到移动用户处信息的有用性。举例而言，广播电台可以广播交通报告。通知总体的交通状况并向车辆中的乘客通报具体的事故及交通拥挤地点。这些广播有市建议乘客选择其他的路线，但由于广播电台不知道具体某一车辆的目的地，所以广播电台通常不能向车辆中的乘客提供重新选择行车路线的建议。此外，这类广播通常基于一天中的某一时间段，而不是基于交能事故发生的时间。例如，常规的交通报告每10分钟、15分钟甚至30分钟播放一次。某些广播只是在规定的交通时间内进行。因此，在某一车辆中的乘客可能会因为不适时的广播而失去重新选择出行路线的机会。例如，交通车辆中的乘客本来可以选择另一条路线，但由于没有收到交通建议而错过了另一条特定线路。蜂窝电话可以提供交通拥挤的信息；然而，并不是每个车辆及其所处的地点都可以得到具体的信息反馈。
本发明概述本发明的一个目的是向不在信息源信号覆盖范围之内的至少一个移动平台提供信息。
在本发明通讯方法的某一实施方案中，所用的方法向信息信号源覆盖范围之外的至少一个移动平台提供所需的信号，从而建立一个信息网络。这一方法中的步骤包括使用信息源处的发射设备发送信息信号；使用信息源信号所覆盖范围内移动平台上的第一发射/接收单元来接收信息信号；并将接收的信号通过第一发射/接收机转发到位于至少一个移动平台上的接收设备上。
在本发明通讯方法的另一实施方案中，所用的方法可以从至少一个移动平台上提供信息；这一移动平台所处的区域中不存在信号网络。根据本发明的这一实施方案，这一方法中的步骤包括使用位于至少一个移动平台上的发射设备发送含有信息的信号；使用位于某一移动平台上的第一发射/接收单元接收含有信息的信号，该移动平台在信号覆盖范围之内；使用该第一发射/接收单元将信息信号转发到位于信号目的地的接收设备上。
在本发明系统的某一实施方案中，向某一区域中的目的地发送或从这一目的地接收信息，但信息源的信号覆盖不到该区域。在这一实施方案中，该系统包括位于信息源处的发射机，该发射机将信息信号发射出去；系统中还包括位于某一移动平台上的发射/接收单元，该移动平台处于信息源信号覆盖的范围之内，该移动平台上的发射/接收单元接收信息信号并将信息信号再转发给位于信号目的地的接收设备，位于目的地的接收设备负责接收信息信号。
在本发明方法的另一实施方案中，向沿信号方向运动的移动平台提供信息。根据这一实施方案，该方法中的步骤包括从信息源向位于第一个移动平台上的发射/接收设备发射含有信息的信号；使用该发射/接收设备接收信息信号，并将信息信号转发给位于第二个移动平台上的接收设备。
图示简介通过本文下面的说明以及所附的图示，可以清楚地理解前面所述的本发明的各种目的、特点及优势；在不同图形中相同的参照字符代表相同的部件。
图1表明的是本发明通讯方法和系统的示范性部分；图2表明的是使用本发明方法和系统实现移动平台间信号漫游的实例，在这一实例中移动平台位于行驶方向基本相同且相互平行的道路上。
图3表明的是使用本发明方法和系统实现移动平台间信号漫游的实例，在这一实例中移动平台位于行驶方向基本相同和/或相反但相互平行的道路上。
图4表明的是在互相垂直的道路上的移动平台使用本发明方法和系统来实现信号漫游的实例。
图5表明的是处于相互平行和/或交叉道路上的移动平台使用本发明中的发法和系统实现信号漫游的实例。
图6表明的是处于相互平行和/或交叉道路上的移动平台使用本发明中的发法和系统实现信号漫游的其他实例。
图7表明的是处于相互平行和/或弯曲道路上的移动平台使用本发明中的发法和系统实现信号漫游的实例。
图8表明的是处于相互平行和/或弯曲道路上的移动平台使用本发明中的发法和系统实现信号漫游的其他实例。
图9表明的是不处于道路上的交通工具使用本发明方法和系统的实例。
图10表明的是不处于道路上的交通工具使用本发明方法和系统的另一实例。
图11表明的是客机使用本发明方法和系统的实例。
图12表明的是某一实施方案中位于多条道路上的多个移动平台使用本发明方法和系统的功能图，图中包括道路上的控制站以及道路站。
发明详述本发明中的方法和设备包括用于发射和接收信息信号从而在信息源和目的地之间建立信息网络的方法和系统，不论其他通讯信号是否可到达这一目的地，但该信息源的信号不能到达该目的地。总体而言，该方法包括使用位于信息源处的发射设备将信息信号发射出去；使用第一发射/接收单元接收该信息信号并将接收到的信息信号转发到位于信号目的地的接收设备上，其中第一发射/接收单元装载于某一移动平台上。该方法还包括再使用多个发射/接收单元在信息源和目的地之间接收和转发信号。这些发射/接收单元可装载在移动平台上。其中一些发射/接收单元可装载在固定平台上。
本发明中的方法可用来向与移动平台有关的乘客提供所需的信号，其中乘客所处的移动平台不在信号的覆盖范围之内。在这一实例中，本发明中的方法包括使用装载在某一移动平台上的第一发射/接收单元来接收所需的信号，其中第一发射/接收单元所处的移动平台在信号可到达的范围之内；然后第一发射/接收单元将所接收到的信号转发给装载在另一移动平台上的接收单元，其中另一移动平台不在信号可到达的范围之内。这一方法还可包括使用装载在沿信号传送方向上运动的多个移动平台上的多个发射/接收单元多次进行接收和转发。每个移动平台都可以接收所需的信号并将信号呈现给与这一移动平台相关的乘客。移动平台可位于道路上，它们的运动方向可以相类也可以不同。移动平台可以是任何一种能够在陆地、空中或水上运动的平台。具体的平台实例包括火车、有轨车辆、船只、飞行器、汽车、摩托车、自行车、滑板、轮椅、高尔夫球车、卡车、拖车、公共汽车、警车、急救车、救火车、建筑用车辆、轮船、潜艇、水翼艇、驳船等，但平台种类并不局限于此。
图1表明的是本发明某一实施方案中具体的通讯系统和方法。所需的信号10从信息源发出，并由位于道路52上的移动平台20所接收，移动平台20上装有接收信号用的天线21，该天线可为移动平台20上的乘客26所用和/或将信号沿道路52的方向和/或平行的道路54的方向发射出去。箭头89和箭头99表明了道路52和道路54的主要行驶方向。移动平台20接收信号10，并向位于同一道路52上的移动平台30发出信号12。移动平台30上装有接收信号用的天线31，该天线可为移动平台30上的乘客36所用和/或将信号沿道路52和/或平行道路54的方向发射出去。移动平台40上装有接收信号用的天线41，该天线可为移动平台40上的乘客46所用和/或将信号沿道路52和/或平行道路54的方向发射出去。在该实施方案中，移动平台30和40均不在所需信号10发射源的覆盖范围内；标记线11表明了信号10所能到达的区域范围。在这一实施方案中，移动平台20、30和40都位于相互平行的道路上，并有着基本相同的行驶方向。应该理解的是，本发明中的方法和系统不需要每个移动平台或任何一个具体的移动平台包括在通讯系统及方法之中，也不需要每个移动平台或任何一个具体的移动平台为充当接收单元和/或发射单元而必须处于运动状态。
图2A-2H表明的是信号漫游的其他实例。在这些实例中，至少向一个不在信息源信号覆盖范围之内的目的地提供信号；例如向在相互平行道路上行驶的且运行方向基本相同的移动平台提供信号，图2A中含有第一移动平台50，该移动平台位于道路72上，并在所需信号可以到达的范围之内。该移动平台使用其装载的第一发射/接收单元来接收发出的信号，第一发射/接收单元将所接收到的信号16转发给位于同一道路上的第二移动平台60所装载的第二发射/接收单元。在这一实例中，第二移动平台60不在所需信号的覆盖范围之内。第二移动平台60可将信号18转发给同样不在原始所需信号覆盖范围之内的第三移动平台70，第三移动平台70沿平行的道路74行驶，并与第二移动平台具有基本相同的运动方向。该方法还包括使用道路上的多个其他移动平台进行信号的接收及转发。
图2B-2H表明的是其他使用本发明中的方法和系统进行信号漫游的可能方式。举例而言，如图2A至图2F所示，信号16从道路72上的第一移动平台50漫游到相邻或同一道路上的移动平台60上，信号18从移动平台60漫游到同一道路或并行道路上的另一移动平台70上。如图2G所示，信号还可以从道路72上的移动平台50漫游到不相邻但并行道路上的移动平台60上。如图2B、2D以及2E所示，信号还可从第一条道路上的移动平台漫游到第二道路上的移动平台上，或漫游到第一条道路上的其他移动平台上。根据本明中的方法和系统，应该理解的是，移动平台60可以通过转发信号17、18将接收到的信号转发给多个位于道路72或并行道路74上的移动平台，如图2H所示。因此，图2A至2H表明的是几个在并行道路上同向行驶的移动平台间进行通讯传递的实例。然而，应该理解的是，本发明中的方法和系统并不要求每一个移动平台或任何一个具体的移动平台被包括在通讯系统中，也不要求每个移动平台或任何一个具体的移动平台为充当接收或转发角色而处于运动的状态。
图3A-3I表明的是信号漫游到至少一个目的地的另外一些实例，该目的地不在源信号所能到达的范围之内；在这些实例中，移动平台处于相互平行的道路上，但行驶的方向基本相反。
图3中的第一移动平台50位于道路72上，它在所需信号可以到达的区域之内；移动平台50上的乘客使用其装载的第一发射/接收单元接收所需的信号(未标明)，第一发射/接收单元将所接收到的信号16转发到第二移动平台60所装载的第二发射/接收单元上；第二移动平台60位于同一道路72上，但不在原始信号所能到达的区域范围之内。第二移动平台60可将所需信号18转发到第三移动平台70上，第三移动平台70同样不在原始信号所能到达的区域范围之内；移动平台70位于道路74上，其行驶方向基本上正相反。这一通讯系统和方法可用于向位于多条道路上的多个移动平台提供所需的信号。举例而言，如图3A、3B、3D、3E、3F、3G、3H以及3I所示，信号可以从一条道路上的移动平台50漫游到位于相邻道路上但与移动平台50成反向运行的移动平台60上。同样，如图3C所示，信号还可以道路72上的第一移动平台50漫游到另一道路74上的第二移动平台60上，或者漫游到位于第一条道路上的第三移动平台70上，如图3B、3E以及3F所示。信号可以从某一道路上的移动平台上漫游到位于另一条不相邻但是相互平行道路上的移动平台上。如图3I所示，应该理解的是，任一移动平台可将接收到的信号转发给在相同或不同道路上的多个移动平台。因此，图3A至图3I表明的是在相互平行的道路上行驶方向相反的移动平台间进行通讯传递的几种实例。然而，应该理解的是，本发明中的方法和系统并不要求每一个移动平台或任何一个具体的移动平台被包括在通讯系统中，也不要求每个移动平台或任何一个具体的移动平台为充当接收或转发角色而处于运动的状态。
虽然图1至图3所示的移动平台是汽车，但应该理解的是移动平台可以是任何形式的移动平台，本发明中的通讯方法和系统并不局限于使用汽车这种移动平台。具体的移动平台实例包括本文前面所述的移动平台种类，但并不局限于此。
图4表明的是本发明方法和系统的另一实施方案，其中移动平台30、40位于道路54上，移动平台30、40的行驶方向99与道路52的行驶方向89相垂直。图4中包括第一移动平台20，该移动平台上的乘客26通过移动平台上装载的第一发射/接收单元21来接收所需的信号10，第一移动平台20位于道路52上，并处于信号10可到达的区域11之内。第一移动平台20将第一发射/接收单元21接收到的信号转发成信号12，信号12被第二移动平台30上装载的第二发射/接收单元31所接收，第二移动平台30位于道路54上，道路54的行驶方向99与道路52的行驶方向相垂直，第二移动平台30所处的位置不在信号10所能到达的区域11之内。第二移动平台还可再向第三移动平台40上装载的第三发射/接收单元41发出信号14，移动平台40上的乘客46可使用第三发射/接收单元接收所需的信号；第三移动平台40位于道路54上，其所处地地点同样不在原始信号10所能到达的范围之内。应该理解的是，本发明中的通讯网络和方法可以向位于相互平行和/或相互垂直道路上的多个移动平台提供所需的信号，在这些移动平台上的乘客可以使用这些信号。
图5A-5F表明的是几个信号漫游的实例。在这些实例中，至少向一个不在信息源覆盖范围内的目的地提供信号，使用本发明中的方法和系统可实现向位于相互垂直道路上的移动平台提供信号。举例而言，如图5A、5B以及5D所示，信号可以从道路72上的第一移动平台50上漫游到位于同条道路的第二移动平台60上，或者漫游到位于交叉道路74上的第三移动平台70上。如图5C、5E以及5F所示，信号可以从道路72上的移动平台50漫游到并行道路74上的移动平台60上，或者漫游到交叉道路76上的移动平台70上。应该理解的是，如图5G和5H所示，任何一个移动平台都可将信号转发给处于同条道路上或处于交叉道路上的多个移动平台。因此，图5A至图5H表明的是在相互平行或交叉道路上向多个方向行驶的移动平台间进行通讯传递的几个实例。然而，应该理解的是，本发明中的方法和系统并不要求每一个移动平台或任何一个具体的移动平台被包括在通讯系统中，也不要求每个移动平台或任何一个具体的移动平台为充当接收或转发角色而处于运动的状态。
图6A-6E表明的是使用本发明中的方法和网络在相互交叉和/或相互平行道路上的移动平台间实现信号漫游的其他实例。图6A中包括第一移动平台50，该移动平台位于道路72上，并位于所需信号可以到达的范围之内；第一移动平台50使用其装载的第一发射/接收单元来接收所需的信号，并将第一发射/接收单元所收到的信号转发成信号16，第二移动平台60上的第二发射/接收单元接收信号16；第二移动平台60位于同行的道路74位，并处于原始信号所能到达的范围之外。第二移动平台60还可再向第三移动平台70发出信号18，其中第三移动平台70位于交叉道路76上，并同样不在原始信号所能到达的范围之内。使用本发明中的方法和通讯网络，可向位于相互平行或交叉道路上的多个移动平台提供所需的信号，这些信号可被这些移动平台上的乘客所使用。举例而言，如图6A、6B和6C所示，信号可从道路72上的移动平台50上漫游到道路74上的移动平台60上，或漫游到位于交叉道路76上的移动平台70上。应该理解的是，在第一和第二条相互平行的道路上，移动平台的行驶方向可以相同也可以相反，在交叉道路上行驶的移动平台即可以接近第一条、第二条或第三条道路的交汇点，也可以驶离这一交汇点。举例而言，如图6E所示，信号可以从道路72上的移动平台50漫游到位于道路74、76、78以及第一条道路72上的移动平台60、70、80、85以及90。应该理解的是，如图6E所示，像移动平台80这些移动平台可以再向位于道路上的移动平台85、90发出信号17。因此，图6A至图6E表明的是位于相互平行道路和/或位于交叉道路上行驶方向相类或相反的移动平台间进行通讯传递的几个实例。
图7A-7G表明的是使用本发明中的方法和网络在弯曲道路上的移动平台间实现信号漫游的其他实例。图7A中包括第一移动平台50，该移动平台位于道路72上，并位于所需信号可以到达的范围之内；第一移动平台50使用其装载的第一发射/接收单元来接收所需的信号，并将第一发射/接收单元所收到的信号转发成信号16，第二移动平台60上的第二发射/接收单元接收信号16；第二移动平台60位于同一条道路上，并处于原始信号所能到达的范围之外。第二移动平台60还可再向第三移动平台70发出信号18，其中第三移动平台70位于弯曲道路74上，道路74同第一道路及第一道路的行驶方向89成弯曲状态。使用本发明中的方法和通讯网络，可向位于相互平行或弯曲道路上的多个移动平台提供所需的信号，这些信号可被这些移动平台上的乘客所使用。举例而言，如图7A、7B所示，信号可从第一道路72上的移动平台50上漫游到第二道路74上的移动平台60上，道路74同第一道路的行驶方向89成弯曲状态。举例而言，如图7C、7D所示，信号可从第一道路72上的移动平台50上漫游到并行第二道路74上的移动平台60上，或漫游到位于弯曲道路76上的移动平台70及80上。举例而言，如图7E、7F、7G所示，信号可以从某一道路上的移动平台漫游到位于多条道路的移动平台上，这些道路间是相互平行或弯曲的。
图8A-8D所表明的是使用本发明的通讯网络和方法在位于相互平行道路或弯曲道路上的移动平台间进行信号漫游的实例。图7A-7G以及图8A-8D集中表明了位于相互平行道路和弯曲道路上同向行驶或反向行驶的移动平台间进行通讯传递的几个实例。然而，应该理解的是，本发明中的方法和系统并不要求每一个移动平台或任何一个具体的移动平台被包括在通讯系统中，也不要求每个移动平台或任何一个具体的移动平台为充当接收或转发角色而处于运动的状态。
图9和图10表明的是不在道路上的移动平台使用本发明中通讯系统和方法的实施方案。正如本文所述的，这里使用了与图1相同的参考数字。第一移动平台20位于所需信号可以到达的范围之内，其界线如线段11所示。第一移动平台20使用第一发射/接收单元接收从信息源发出的所需信号10，并向第二移动平台30转发出信号12，第二移动平台30不在所需信号10所能到达的范围11之内。第二移动平台30使用发射/接收单元31接收信号并再向第三移动平台40上的第三发射/接收单元转发出信号14；第三移动平台同样不在信号10所能到达的范围之内。应该理解的是，使用本发明中的通讯方法和网络，位于所需信号10到达范围之外的移动平台仍然可以向移动平台上的乘客26、36或46提供所需的信号。然而，应该理解的是，本发明中的方法和系统并不要求每一个移动平台或任何一个具体的移动平台被包括在通讯系统中，也不要求每个移动平台或任何一个具体的移动平台为充当接收或转发角色而处于运动的状态。还应理解的是，在本发明的方法和系统内，移动平台做为发射和/或接收单元无需位于道路之上。
本发明中通讯方法和系统的某些优势中包括每个信号的功率是相对较低的，尤其是在交通密集地区，这些密集区域中移动平台间的距离很短。低功率信号对用户形成的危害大大低于高功率信号对用户造成的危害。此外，本发明中的通讯方法和网络不需大型的和/或许多基站或蜂窝状分布的发射塔，这些基站和发射塔成本昂贵、外观难看并且不合需要，在交通高密集地区以及其他不适于建造基站和发射塔的地区尤其如此。使用本发明的方法和系统，提供所需信号的移动平台同样可构成通讯网络。
图11表明的是本发明中方法和系统的另一实施方案，该实施方案中的移动平台是客机。第一飞行器81位于信息源95的覆盖范围内，第一飞行器81使用其装载的第一发射/接收单元接收来自信息源的信号10，并通过第一发射/接收单元向位于第二飞行器82上的第二发射/接收单元发出信号12，第二飞行器82不在信息源95的覆盖范围之内。第二飞行器82可以向多个飞行器发出信号14，比如向飞行器83发出信号，这些飞行器也不在原始信号所能到达的范围之内。这些飞行器可处于陆地或水上的并行航线上。应该理解的是，本发明中的通讯方法和网络并不要求每个飞行器或任何一个具体的飞行器包括在通讯网络中，也不要求每个具体的飞行器位于相同的高度。例如，飞行器所处的航线上、下方都有其他的航线，因此这些航线形成了一个层状结构的航线。还应理解的是，每个飞行器不必位于固定的航线上。
在本发明方法和系统的另一实例方案中，使用了辅助通讯系统来加强本发明中的通讯方法和系统。举例而言，当没有足够的交通工具来满足向移动平台提供信号时，可以使用卫星通讯系统或者蜂窝通讯系统直接与移动平台进行通讯。根据这一实施方案，当某一移动平台进入到某一区域时，而该区域又有足够的装备有发射/接收单元的移动平台将信号转发给进入这一区域的移动平台，则该移动平台可以使用本发明中的车载通讯方法和网络进行信号通讯。
该实施方案的一个实例是在海上航线飞行的客机，举例而言，当客机不能从其他移动平台接收到所需的信号时，客机可以从卫星或船只上接收信号，当有足够的其他客机可以建立起本发明中的通讯方法和网络时，则客机可以使用本发明的通讯方法和网络同空中或地面上的其他飞行器进行信号通讯。
本发明通讯网络和方法的某一实施方案(未画出)可使在该网络中的移动平台与其他移动平台共享信息，在信息共享过程中，移动平台还可提供位置信息，并且在网络内建立位置通报系统。举例而言，网络中的移动平台A在其航线上观察到一起事故，并向位于该航线或附近航线上的移动平台B和移动平台C发出事故报告，该报告含有关于移动平台A的位置以及航向信息。移动平台B和C可以调整它们的航向以避开这一事故。本发明方法和系统可以提供的位置通报信息实例是在有关天气条件或交通拥挤的信息，其他的移动平台可根据这些信息来调整它们的方向，从而避开特别的恶劣气象条件或交通拥挤。
本发明方法和系统的另一实施方案(未画出)可以在网络的发射和接收单元间提供多个信号，其中这些信号不必是相同的或含有相同的信息。举例而言，第一个信号可以含有去往某些特定移动平台的组合性信息。一旦信号接触到了第一个目的地移动平台，则可从第一个信号中消去供第一个移动平台所用的内容，并且向网络中的其他移动平台发出第二个信号。这种方式可适用于任何数量的移动平台。使用本发明这一网络和方法的一个实例是使用一个网络或多个网络向具有共同从属关系的一组移动平台提供通讯服务。这些移动平台可分布在行驶路径上，这些路径所在的区域至少可接收到本发明中一个网络和系统所提供的信号。不属于前面所述集团但同样位于同一移动网络覆盖范围内的其他移动平台可以构成该集团动态网络的组成部分，这些其他的移动平台可接收非限制性信号，但被禁止对该集团专用的信号进行解码。例如，可使用诸如扩展频谱处理这样的技术来限制非法用户获取信号以及对信号进行解调的机会。扩展频谱处理技术还有其他的优点，比如扩展频谱处理可降低功率频谱密度，并可使接收设备不受来自其他信号的干扰。因此，应该理解的是，并非本发明方法和系统中的每一个移动平台都是信号的接收方或有权解读所需的信号。某些移动平台可能只是被用来做为向其他移动平台转发信号的中继站。
在本发明方法和系统的另一实施方案中，通讯网络包括一个或多个道路基站，这些站点向位于道路上的一个或多个移动平台以及这些移动平台上装载的相应发射/接收单元提供信号，这样做的目的是向位于所需信号覆盖范围之外的移动平台提供信号。图12表明的是本发明这一实施方案的一个实例，在这一实例中包括道路站点PS1和PS2、移动平台V1-V9以及道路控制站点CS1。应该理解的是，道路站点PS1、PS2和CS1可以发射和/或接收所需的信号，并可与现有的通讯网络形成连接，例如与互联网或公共电话网络相连。
根据本发明的这一实施方案，向位于道路上的移动平台提供信号方法的实例中包括从至少一个道路基站发射所需信号23，例如从PS1发射所需信号23，使用多个相应移动平台上的至少一个发射/接收单元接收所需的信号，例如使用移动平台V1上的发射/接收单元接收信号；这一移动平台位于所需信号23所能到达的范围之内，接收信号23的移动平台再向位于原始信号23覆盖范围之外的至少一个第二套发射/接收单元发射出信号25，例如向位于移动平台V2上的第二发射/接收单元发射出信号25；其中第二发射/接收单元所处的移动平台不在原始信号23所能到达的范围之内。这一方法还包括接收信号后向V3-V6中任何一个移动平台再发射出信号27的步骤，V3-V6移动平台位于道路上，并且不在原始信号所覆盖的区域之内，这样每个装载有适当设备的移动平台都可以接收所需的信号，并将这些信号转发给其他装有适当设备的移动平台。根据这一方法，每个道路基站PS1可以对当地道路上的通讯进行监测，并且可以通过通讯网络将信号转发给一个或多个其他的道路基站PS2。此外，应该理解的是，与道路基站PS1及PS2相联的道路控制基站CS1可用来从公共网络向任何一个移动平台提供信号101，例如从互联网向移动平台提供信号101；该移动平台位于道路上，并且不在原始信号所能到达的范围之内，这样就形成了一个通讯网络，在该通讯网络中每个移动平台都可接收所需的信号并将接收的信号提供给这一移动平台上的乘客。根据本发明的这一实施方案，道路控制基站CS1的功能是充当一个或多个移动平台与其他通讯网络100间的界面；举例而言，这些其他通讯网络包括互联网、公共电话网、卫星网络、电缆网络或其他有线或无线通讯网络。
应该理解的是，道路基站还可以从一个或多个发射/接收单元那里接收信号、可以参与信号的转发、可以协助信号在移动平台间的漫游。每个道路基站还可对移动平台在当地道路上的活动及信号进行监测。举例而言，道路基站还能通过双向追踪通道和系统对位于道路上装有适当设备的移动平台以及信号通讯进行追踪。本发明中的道路基站和网络可被用来对该通讯网络中移动平台的数量、位置和速度进行监测。道路基站还可对信号通讯以及即将进入网络的移动平台或信号通讯出现的问题进行监测。道路基站可使用诸如全球定位系统这样的系统来帮助对移动平台及信号进行监测。
如图12所示，在本发明的另一实施方案中包括对如控制站CS1中处理器64所执行的软件进行管理，这样可以对道路基站、网络内的可用移动平台以及诸如随机访问内存这样的存储介质进行优化，这些存储介质在移动平台与通讯网络连接中断时可以保存数据直至移动平台重新与通讯网络建立连络。为了将移动平台与通讯网络间出现通讯中断的可能性降至最小，道路基站以及道路控制站可以连续地确定如何最佳地发送信号，从而在移动平台从一个区域行驶到另一个区域时将移动平台相互连接起来。举例而言，当一个移动平台进入某一道路时，该移动平台可通过它带有的天然以及发射/接收单元来定位并从道路基站获得通讯信号。此外，道路基站无论是使用多个天线或多组天线，道路基站可以同时对道路上的至少一个移动平台进行跟踪并且与之进行信号通讯，道路基站可以对道路进行监测以确定是否有新的移动平台进入该道路。
应该理解的是，在图12所示的道路基站中，本发明网络使用道路基站可有一定的冗余性。举例而言，在一条道路上可设立几个道路基站，每个基站都使用本技术领域所共知的原理，比如使用不同的频率或极化技术来避免道路基站间不利的相互干扰。当某一个道路基站处于过载状态时或者确定某一道路基站有可能过载时，冗余的道路基站就会接管对一个或多个移动平台的控制，从而防止第一个道路基站出现过载现象。控制站CS1也可以执行连续的监测过程以此来发现道路基站可能出现的过载或故障，从而对移动平台网络进行管理并确保该网络的质量。
还应理解的是，本发明中的网络及通讯方法并不只限于单一移动平台类型，本发明中的网络及通讯方法可被多种类型的移动平台所使用。
应该理解的是，在本发明通讯网络内的至少某些移动平台带有与该移动平台相连的接收设备，这些接收设备接收所需要的信号。此外，网络中任何一个移动平台或道路基站都可以带有发射/接收单元，但并非每个移动平台都需带有发射/接收单元。还应理解的是，任何一个交通工具或道路基站即可以是原始信号的出处，也可以是原始信号的目的地。
应该理解的是，前面所述的本发明实施方案中所指的道路例如可是公路、水路或空中航线中的任何一种，这些道路可为前面所述的任何移动平台所使用。然而，应该理解的是，本发明的方法和网络并不限于位于道路上的移动平台所使用，也可由不在道路上的移动平台所使用。还应理解的是，即使在某一特定道路上的移动平台密度不足以形成一个连续的网络时，本发明中的通讯网络和方法仍可以使用。举例而言，本发明中的信号传送方法可在必要时使信号从各个方向上在道路间进行漫游以便向需要的移动平台或道路基站发送信号。在某些时间，信息源、移动平台以及信号目的地之间可能使用直向的信号传递，在另一些时间内，可能需要更迂回的传递方式。此外，应该理解的是，卫星传递可做为本发明网络和方法的补充手段。
应该理解的是，即可以使用定向天线也可用全向天线来实现本发明中的系统和网络，这些天线与发射设备、接收设备以及发射/接收设备相连，这些天线在构成本发明网络和系统的移动平台间发送和接收所需的信号。移动平台可装有多个天线，比如装有两个天线，一个用于接收信号，另一个用于发射信号。举例而言，某一移动平台可用第一个天线在某一频率接收信号，使用第二个天线在另一频率发射信号。这一实施方案中还包括装有多个同时接收信号及多个同时转发信号天线的移动平台，这些天线比如是对准某几个方向的定向天线。此外，移动平台可以装有能够同时发射和/或接收多个信号的独立多束天线。应该理解的是，使用该实施方案中的方法以及本发明中的通讯方法和网络，天线可在任何频率下工作，多条天线或多束天线中的一束天线可在相同或不同频率下操作。还应理解的是，在相同的频率下操作时，可使用不同的天线极化来避免天线间或天线束间不希望出现的不利干扰。
应该理解的是，可使用本发明中的通讯方法和网络来形成支持多种众所周知模式的网络，比如支持同步传输模式网络以及互联网协议模式网络。本发明中的方法和系统还支持多种数字编码技术，例如支持像分时多址或码分多扯技术，从而提高本发明通讯网络的整体效率以及扩大通讯网络的频谱。这里提到的编码技术以及其他的编码技术可用来提供对移动平台的多通道访问。为确保网络中传输数据的质量，还可使用纠错编码以及有效的数据调制形式。
应该理解的是，本发明网络和方法的其他实施方案还包括形成并行和冗余信号线路，由此在多个通道上提供冗余数据传输以避免数据损失，同时还避免使用低质量传输线路以及防止网络中某些道路出现信号拥挤现象。
应该理解的是，任何本发明的实施方案例如都可使用红外信号、激光束、微波信号、无线电信号或光信号向移动平台、信息源、信息目的地和网络中的其他发射/接收单元发射所需的信息信号以及从这些地方接收所需的信息信号。举例而言，使用红外光谱的优势是不必担心红外光束与人眼直接接触时会对眼睛造成伤害。
对于本文所述的几个本发明实施方案，本技术领域中的技术人员可以对这些实施方案做出各种各样的修改、调整和完善。这些修改、调整和完善均是本文的一部分，并均在本发明原理和范围之内。
因此，前面的说明只是实例性的，本发明只是由下面的权利要求及等同物所定义的范围所限定。
权利要求
1.一种提供信息的方法，该方法向位于第二条道路上的第二移动平台提供信号，从而形成信息网络，其中第二移动平台所处的区域不在信息源信号所到达的范围之内，该方法包含下述步骤1)使用信息源处的发射设备将含有信息的信号发射出去；2)使用位于第一移动平台上的第一发射/接收单元来接收信息信号，其中第一移动平台位于第一条道路上，该道路位于信息源的信号覆盖范围之内；3)使用第一发射/接收单元将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元。
2.如权利要求1中的方法，其中第一移动平台朝第一方向行驶，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台朝第二方向行驶。
3.如权利要求1中的方法，其中第一移动平台朝第一方向行驶，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台朝第一方向行驶。
4.如权利要求1中的方法，其中第一条道路是与第二条道路相同的道路，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台在第二条道路上同向行驶。
5.如权利要求1中的方法，其中第一条道路是与第二条道路相同的道路，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台在第二条道路上反向行驶。
6.如权利要求1中的方法，其中第一条道路和第二条道路是相互平行的，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台在同向行驶。
7.如权利要求1中的方法，其中第一条道路和第二条道路是相互平行的，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台在反向行驶。
8.如权利要求1中的方法，其中第一条道路和第二条道路相交叉，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台在驶向道路的交汇点。
9.如权利要求1中的方法，其中第一条道路和第二条道路相交叉，信息信号的转发操作包括将信息信号转发给位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二移动平台在驶离道路的交汇点。
10.如权利要求1中的方法，其中信号的转发过程包括将信号转发给至少一个不位于道路上的移动平台所带有的发射/接收单元。
11.如权利要求1中的方法，还包括使用道路基站对第一移动平台、第二移动平台以及道路上的信息信号进行监测。
12.如权利要求1中的方法，其中信息信号的转发过程包括将信息信号至少转发给二个位于道路上的移动平台。
13.如权利要求12中的方法，还包括使用道路基站对移动平台和道路上的信息信号进行监测。
14.如权利要求1中的方法，还包括使用辅助通讯系统向第三移动平台提供信息信号，其中第三移动平台所处的区域没有足够的移动平台来提供信号。
15.一种提供信息信号的系统，该系统向第二移动平台提供信息信号，其中第二移动平台不在信息源信号的覆盖范围之内，该系统包括信息源，信息源包括发射信息信号的发射设备；位于第一移动平台上的第一发射/接收单元，第一移动平台位于信息源信号覆盖范围内的道路上；其中第一发射/接收单元接收信息信号并将信息信号转发出去；位于第二移动平台上的第二发射/接收单元，第二发射/接收单元接收第一发射/接收单元所发出的信息信号；其中第二移动平台位于第二条道路上。
16.如权利要求15中的系统，其中第二移动平台所处的区域已经存在通讯通道。
17.如权利要求15中的系统，其中第一移动平台和第二移动平台在同向行驶。
18.如权利要求15中的系统，其中第一移动平台和第二移动平台在相向行驶。
19.如权利要求15中的系统，其中第一条道路是与第二条道路相同的道路，第一移动平台和第一移动平台在第二条道路上同向行驶。
20.如权利要求15中的系统，其中第一条道路是与第二条道路相同的道路，第一移动平台和第一移动平台在第二条道路上相向行驶。
21.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路是相互平行的道路，第一移动平台和第二移动平台同向行驶。
22.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路是相互平行的道路，第一移动平台和第二移动平台相向行驶。
23.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路形成交叉，第一移动平台和第二移动平台中至少一个驶向道路的交叉点。
24.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路形成交叉，第一移动平台和第二移动平台中至少一个驶离道路的交叉点。
25.如权利要求15中的系统，还包括至少另一发射/接收单元，这一发射/接收单元位于某一移动平台上，该发射/接收单元接收并转发信息信号，从而在信息源和第二移动平台间提供信息信号。
26.如权利要求25中的系统，其中至少另一个发射/接收单元位于不在道路上的移动平台。
27.如权利要求25中的系统，其中至少一个移动平台是卫星。
28.如权利要求15中的系统，还包括辅助通讯网络，该辅助通讯网络直接与位于某一区域的第三移动平台进行通讯，第三移动平台所处的这一区域中没有足够的移动平台向第三移动平台提供信号。
29.如权利要求15中的系统，还包括对道路上第一移动平台和第二移动平台进行监测的道路基站。
30.如权利要求15中的系统，还包括至少一个对道路上移动平台进行监测的道路基站；与道路基站和现行通讯网络相连的道路控制站，控制站控制着道路基站和现行通讯网络间的通讯。
31.如权利要求15中的系统，其中第一移动平台和第二移动平台是地面交通工具。
32.如权利要求15中的系统，其中第一移动平台和第二移动平台是飞行器。
33.如权利要求15中的系统，其中第一移动平台和第二移动平台是汽车。
34.如权利要求15中的系统，其中第一移动平台和第二移动平台是海上交通工具。
35.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路是公路。
36.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路是船行航道。
37.如权利要求15中的系统，其中第一条道路和第二条道路是飞行航线。
全文摘要
本文涉及从信息源向至少一个移动平台提供所需信号的通讯系统和方法；该通讯系统和方法可以被与移动平台有关的乘客所使用，其中移动平台不在信息源信号覆盖范围之内。这一方法包括多个步骤，这些步骤包括使用位于信息源处的发射机发射信息信号；使用位于信息源信号覆盖范围内第一个移动平台上的第一发射/接收单元来接收信息；然后再将信息信号通过第一发射/接收单元转发到位于信息源信号覆盖范围之外的第二个移动平台上的接收机上。这一方法还可包括通过位于第三个移动平台上的至少另一发射/接收单元沿着信号传途径反复进行信息信号的接收和转发过程，以此来实现第一移动平台和第二移动平台间的信息信号交换。该系统包括信息源、发射/接收单元以及信息所要到达的目的地；信息源包括发射信息信号的发射机；发射/接收单元位于第一个移动平台上，其作用是接收信息信号并将这些信号转发出去；信息目的地包括接收信息信号所用的接收机。该系统还可包括至少一台位于第二个移动平台上的发射/接收机，这一发射/接收机接收信息信号并将这些信号转发出去，从而实现第一个移动平台与信息目的地之间的信息传递。
文档编号G08G1/09GK1623341SQ01817678
公开日2005年6月1日 申请日期2001年9月27日 优先权日2000年9月27日
发明者迈克尔·J·巴雷特 申请人:爱罗莎特股份有限公司