专利名称：活动天线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种使用具有一个或多个地面站的飞行器的无线通信系统。
背景技术：
长期以来对高带宽、近距离连接语音和数据串终端用户的需要已经迅速地增加。这种对通信能力增加的需要既存在于具有坚实的通信基础结构的城市区域，又存在于缺乏上述基础结构的较少开发的区域。通信信号可以通过多种不同类型的通信系统被传送给终端用户。有线、陆地系统一般地对于很大的带宽信号提供高速通信。但是，用于上述系统的基础结构是昂贵的，并且修建、维护和升级是耗费时间的，以及其不能单独地支持移动通信。使用传送塔的无线系统对于每个地区可用的实质上更有限的带宽提供相当高速的通信。
对地静止的地球轨道(GEO)卫星(处于大约36,000公里的高度)也可以提供无线通信给终端用户，但是因为其高度非常高，作为带宽效率是有限的。甚至安装在上述距离的窄波束天线拥有很大的陆地面积。因此，GEO卫星以其需要在大多数区域具有提供高带宽通信的能力来说是受限制的，尤其是对于人口稠密地区。而且，GEO卫星必须处于赤道轨道中，这限制了其对于赤道地带部位的实际用途。
中和低地球轨道(MEO和LEO)卫星系统(分别在10,000公里和700-1500公里高度)实际上是复杂的，因为终端用户需要具有跟踪卫星越过天空的相对运动的设备。非同步卫星需要复杂地、连续地调整定向天线，即，能够用万向支架固定贯穿很大的角度。这些天线既在空中又在地面上需要，典型地由于地面天线具有辅助天线系统，适于从一个传送卫星到下一个切换通信信号。当然，以上所述的卫星没有一个是容易收回的，例如，用于检修。
飞行器在各式各样的应用中使用，包括旅行、运输、救火、对空观察和战斗。飞行器可用于转播通信信号。用于上述用途的地面站将典型地或者需要窄带、全向天线或者大的万向角度性能(类似于用于MEO或者LEO卫星的地面站)，因为即使是作圆周运动，上述的飞行器将运动真实的距离。
不幸地是，标准用万向架固定的地面站设备是昂贵的，容易受到损坏和磨损。使用广角的或者全向天线可以避免使用万向支架。但是，大的广播角度需要附加功率，更重要的是限制了附近地面站和/或附近飞行器频率的重复使用。因此，该宽带宽系统利用广角或者全向天线是受限制的。
以上所述的对于天线具有或者宽的广播角度或者大角度的万向支架的要求的例外情况是，该飞行器能够在空中很小的位置对于很长时间保持位置，即，作为一个长持续时间、亚轨道的高空平台。这样的一个飞行器在美国专利No.5,810,284中描述。这种飞行器结构包括有公知的开拓者、百夫长和太阳神飞行器。
这些飞行器能够在平流层的高度长时间保持位置，允许地面站使用固定的、窄波束天线(例如，除了简单的一个用于最初截获目标的以外没有转向机构的2°或者3°带宽天线)。这些窄波束天线允许在多个地面站和一个给定的飞行器之间，以及在一个地面站(或者接近邻接的地面站)和多个飞行器之间进行频率复用。但是，这样的飞行器可能在保持为使用这样的窄波束天线所必需的坚固的位置而消耗极大的资源(即，功率)。该功率既消耗在坚固的操作上，又消耗在局部飞行条件下对于瞬间变化的快速补偿上。
希望去开发一种提供高带宽信号给很多廉价的、耐用的地面站的通信系统。本发明的不同的实施例可以满足这些需要的某些或者全部，并且进一步提供了有关的优点。
发明内容
在不同的实施例中，本发明通过提供一种提供飞行器具有大的飞行工作位置，同时仍然具有使用窄波束地面站天线优点的通信系统，解决如上所述需要的某些或者全部。
本发明的通信中继系统典型地包括一个飞行器和多个地面站，该飞行器用于转播信号。该飞行器被配置去控位在指定的飞行场所之内，该指定的飞行场所仅仅是地面上视野的一部分，该地面上视野可以包括多个其他的潜在飞行场所。该飞行器包括一个通信转播模块，该通信转播模块具有一个或多个与地面站通信的天线。该地面站位于在覆盖区内，并且每个地面站具有至少一个配置经由通信信号与该通信转播模块天线的至少一个通信的天线。
本发明的一个特点是该地面站天线的波束宽度非常的窄，使得其同时不足以照射(即，发送到和/或从中接收)整个的飞行场所。因为该飞行器可以贯穿该飞行场所移动，每个地面站天线被配置在一个天线控制器的控制下是可操纵的，使得当该飞行器贯穿该飞行场所移动之时，该地面站天线可以保持与该飞行器的通信转播模块通信。该天线控制器被配置去限制天线的操纵，使得除了该指定的飞行场所以外，其避免在任何的飞行场所对准该天线。
有利地，与具有拥有足够大的波束宽度去照射整个的飞行场所的地面站天线相比较，具有这个特点的大多数实施例将作为地面站天线具有低的功率使用，并且将对于使用相同频率的邻近通信具有更少的串话干扰。此外，与由窄波束地面站天线充分照射的非常小的飞行场所相比较，该飞行器将必须实行更少的操作和消耗更少的能量去保持位置。
本发明的另外的一个特点是该飞行器位置信息被从飞行器使用宽的波束或者全向天线发送给地面站和/或由地面站接收，从而允许该地面站无需使其天线正确地瞄准该飞行器接收该信息。
从下面结合伴随的附图对发明的优选实施例的详细说明中，例如，举例说明本发明的原理，本发明的其他的特征和优点将变得显而易见。作为在下面的陈述，允许建立和使用一个本发明的实施例，特定的优选实施例的详细说明不意欲限制列举的权利要求，而是用来起主张本发明的特定例子的作用。
图1是一个实施本发明的通信系统的优选实施例的说明性的视图。
图2A是一个在图1描述的通信系统中使用的飞行器的正视图。
图2B是一个在图2A描述的飞行器的俯视图。
图3是在图1描述的通信系统的另一个说明性的视图。
图4是一个当在图1描述的通信系统中使用之时，在多个地面站之上的飞行场所的正视图。
图5是一个当在图1描述的通信系统中使用之时，一系列飞行场所的平面图。
图6是一个当在图1描述的通信系统中使用之时，通过重叠飞行器天线波束的一系列地平面照明的平面图，该飞行器天线波束限定在覆盖区内的小区。
图7是一个当在图1描述的通信系统中使用之时，定向地面天线瞄准在飞行场所内的一个飞行器的正视图。
图8A是一个当在图1描述的通信系统的地面站中使用之时，可操纵天线的第一个实施例的简略视图。
图8B是一个当在图1描述的通信系统的地面站中使用之时，可操纵天线的第二个实施例的简略视图。
具体实施例方式
通过参考下面的详细说明，可以更好地理解上述的综述和通过列举的权利要求限定的本发明，该详细说明应该结合伴随的附图阅读。作为在下面的陈述，允许建立和使用一个本发明的实施例，这个通信系统特定的优选实施例的详细说明不意欲限制列举的权利要求，而是用来提供其特定的例子。
参考图1，实施本发明的通信系统包括一个或多个地面站102，一个或多个飞行器104，以及最好是一个或多个卫星106。
该地面站位于小区108中，该小区108被飞行器的方向性天线瞄准。每个飞行器被在平流层的高度，例如，在50,000英尺和70,000英尺的高度之间，控位在一个有限的飞行场所之内。最好是，每个飞行场所与另一个飞行场所一样被设置在相同的高度。该飞行器使用单路或者双路通信信号去转播地面站通信给其他的地面站和/或卫星网络。
飞行器本发明最好包括使用一个飞行器作为具有稳定坚固的控位要求的大体上对地静止的平台。按照本发明，该优选的飞行器具有类似于开拓者、百夫长和/或太阳神飞行器的结构。虽然优选的飞行器的结构在下面进行描述，更多的细节提供于美国专利No.5,810,284中，其合并在此处作为参考。尽管如此，应该明白其他的飞行器，诸如直升飞机、气球、小型飞船、风筝或者其他的类型的飞行器均落在本发明的范围内。
参考图1、2A和2B，优选的飞行器104实施例是一个空军联队飞机，即，其没有机身或者尾翼。而是，其由一个具有沿着翼展大体上相容的机翼形状和大小的平直机翼112组成。最好是，六个、八个或者十四个电动机114沿着翼展位于不同位置上，每个电机驱动单个螺旋桨116去产生推进。最好是，二个、四个或者五个垂直安定翼或者吊舱118a-118d随着陆装置在其低端从机翼向下延伸。
该优选的飞行器104是太阳能的，并且包括燃料箱去储存能量用于连续不断的日夜飞行。因此，其理论上适合于连续不断的、无人驾驶的飞行在一周至十天以上，(例如，200个小时)，进一步最好是3000个小时或者更长。换句话说，可以设计成能从氢燃料(诸如用于或者燃料电池或者常规的内燃机的液态氢)、化石燃料或者其他的储存的燃料，或者诸如在白天的太阳能以及在夜里存储非可更换的或者部分可更换的燃料的燃料源的组合取得其某些或者全部能源。
该飞行器104最好是沿着翼展顺序地设置纵向被分成五个或者六个模块分段。这些分段长度从39到43英尺范围，并且具有大约八英尺的弦长。因此，该飞行器具有大约八英尺的长度，并且最好是具有大约100、120、200或者250英尺的翼展。该飞行器的机翼分段每个在飞行中支撑它们自己的重量，以便将在分段中间的负荷减到最少，并且从而将要求的载荷结构减到最少。
该安定翼118a-118d从机翼112在分段之间的连接点向下延伸，每个安定翼安装着陆装置前和后轮。该安定翼被配置作为吊舱去包含飞行器的组成部分，诸如电子设备，和/或各种各样的有效负荷。吊舱的一个，“控制盒”用于携带电子控制设备，包括一个主要包含软件的自动驾驶仪去控制马达和升降舵。此外，该吊舱携带检测器，包括全球定位系统设备以及通信设备。
该飞行器也包括一个通信转播模块，该通信转播模块包括飞行器的天线，用于发送到和/或从地面站接收。该飞行器的天线具有适中的波束宽度，最好是约为10°-20°。
作为上述结构的结果，该飞行器的优选实施例是轻巧的(机翼面积小于1磅每平方英尺)，以相对缓慢的空中速度(从低空13节至高空100节)行进，并且为了保持空中运动从太阳能电池系列需要相对小的电能。该飞行器的相对缓慢的飞行性能有助于该飞行器的长久持续时间飞行性能，以及在控位期间坚固的操作。
飞行场所参考图1和3-6，每个飞行器104控位，即，保持大体上相对于地面站102对地静止的位置。这个大体上对地静止的位置是一个具有中心点134和一个容许的横向和高度漂动距离的飞行场所132。因此，该飞行场所典型地是一个大气空间的筒形部分，这里该筒形在垂直方向中纵向地延伸。最好是，该飞行场所处于大约60,000-70,000英尺高度，在正常航空运输和大气干扰(例如，暴风雨)之上。在这个高度，最大强度风与在低的喷气流区域的风相比较具有低的速度。
最好是，每个飞行器104被保持在单独的飞行场所132，该飞行场所132通过间距136与其他的飞行场所隔开。在任一给定的时间，每个飞行器可以是在其飞行场所内的任何位置(如在图5描述的)。该间距既保证一个飞行器不要飞行在另一个相关的地面天线的波束宽度之内，又用来保护该飞行器避免彼此撞上。
地面站参考图1和3，在每个小区108内的该地面站102是陆地通信节点，最好是广播信号到一个或多个飞行器104，和/或从一个或多个飞行器104接收信号。该地面站的数目典型地比小区的数目远远地更多(即，在多数的小区中存在众多的地面站)。陆基的通信设备连接到该地面站，并且典型地包括一个或多个终端用户终端(即，用于一个或多个终端用户的通信设备)。每个地面站包括一个或多个窄波束天线，其每个可以广播信号到在飞行器的一个上的通信模块的天线，和/或从在飞行器的一个上的通信模块的天线接收通信信号。
该地面站天线最好具有窄的波束宽度，例如，大约2°、2.5°、3°或者4°，以适当的功率电平提供用于高潜在的带宽。这些天线具有一个提供用于从标称位置大约3°或者6°拧动天线瞄准的转向机构，该标称位置是大约地面站天线波束宽度的一至三倍。该通信系统包括一个或多个控制器，去命令和从而控制地面站天线的操纵。一个单独的控制器可以是在每个地面站中，或者单个控制器可以位于或者飞行器中或者控制地面站中。该控制地面站可以是与该飞行器保持联系，该飞行器转播控制信息给另一个地面站，或者直接与常规的地面站通信。此外，一个控制器可以共同设置在多个系统组成部分中，诸如部分在飞行器中和部分在每个地面站中。
单个地面站可以包括多个可以从不同的飞行器瞄准和接入信号的地面站天线，因此增加了可用带宽。单独的控制器可以控制不同的天线，或者单个系统控制器可以控制所有的地面站天线。
该地面站还包括一个初始瞄准调整机构。这个机械装置典型地是一种手动调整和自动跟踪系统，包括某些类型的信号强度指示器，以帮助设置天线的标称瞄准到飞行场所132的中心点134。
地面站小区在每个飞行器104上的天线被配置和瞄准去照射一个大体上由一个小区108填充的地面区域142。这些最好是六边形的小区可以具有改变尺寸的性质，其最好是在等于飞行器巡航高度的距离与空中天线的波束宽度相匹配。该飞行器的天线可以瞄准去照射交错的地面区域，以便实现对覆盖区144全面的蜂窝覆盖。该覆盖区典型地可以具有约为10至30英里的半径。
在该飞行器104上，该飞行器天线被携带在一个或多个有效负荷模块中。使用万向支架，该天线保持其姿态，并且从该飞行器的滚动、俯仰、摇摆和平移运动中减震。最好是所有的飞行器天线被安装在单个用万向架固定的平台上，以限制有效万向支架的数目。因此，每个飞行器天线的目标被保持在其相应的小区108上。
天线波束控制参考图7，在本发明之下，无需移动，飞行场所132的尺寸大于地面站102可以遮盖窄波束152。通过利用地面站天线方向的轻微扭动(即，极小的操纵)，该通信系统可以取得具有窄射线地面天线的好处(否则需要飞行场所大约离中央参考点横向±0.5英哩和纵向±0.1英哩)，同时该飞行器可以取得具有大的战斗区域的好处，诸如大约离中央参考点横向±1.5英哩和纵向±1.0英哩。
尤其是，该飞行器可以以比需要保持较小位置平均更少的功率运行，并且该飞行器可以在更加困难的条件下控位，诸如强风、高空穿过雷暴、涡流和垂直空中运动。此外，从可靠性观点，作为经常或者作为猛烈地其不能操作，并且天线平台将随更加受限的偏转更容易稳定。
在实施在本发明之下的地面站天线操纵中，该地面站天线控制器最好是配置去操纵该天线波束去贯穿整个飞行场所移动。它们进一步最好是配置去限制地面站天线波束操纵，使得除了特定的、指定的飞行场所以外，该波束避免在任何飞行场所之内经过。这种结构可能出现在控制系统软件或者硬件中，因为需要操纵的波束量将取决于地面站和飞行场所的相对位置，以及取决于该飞行场所的尺寸和形状。尤其是，直接在飞行场所下面的地面站比实质上远离飞行器位置的地面站宽阔的飞行场所将需要更高的移动能力。类似地，实质上远离飞行器位置的地面站比直接在飞行场所下面的地面站高的飞行场所将需要更高的移动能力。这些几何学上的要求可以通过控制器容易地计算。
现在转向图8A和8B，地面站天线典型地将包括一个馈电喇叭202和一个主反射器204。该天线还可以包括一个辅助的反射镜206。
该优选的用于操纵扭动天线的致动器是小功率的和经久耐用的。因为它们不需要偏转大的角度，它们可以是低成本的简单机构，并且可以比大角度的万向节系统具有更多的可靠性。其中可以使用的机械装置类型是伺服电动机、步进电动机、压电致动器以及双金属条。在本发明的某些实施例中还可以使用万向支架。
该天线的操纵可以以许多不同的方式转向。例如，可以重新配置一个完整的天线组合。但是，进一步最好是，只有天线组合的一部分，诸如主反射器(参见图8A)、辅助的反射器(参见图8B)，或者该馈电喇叭可以重新配置到偏转的位置208。因为它们一般地是较小的设备，优选的是重新配置该馈电喇叭或者该辅助的反射器。如果使用重新配置或者该馈电喇叭或者该辅助的反射器，与对于固定天线需要的相比较，使用大的主反射器可能是必要的。
其他类型的天线也在本发明的范围内。例如，可以使用一个相控天线阵，即，一组天线，其中馈给天线的相应信号的相应相位被以这样一种方法改变，即，在想要的方向该阵列的有效辐射模式被增强，并且在不想要的方向该阵列的有效辐射模式被抑制。在这种情况下，该天线可以被用电子学方法操纵。同样地，以覆盖整个飞行场所的模式瞄准的一系列窄波束天线可以由一个作为单独的可控天线的控制系统选择。因此，并不是所有的实施例都需要实际的运转机械去操纵该天线。
波束方向操纵系统为了去操纵该地面站天线，使得当其贯穿飞行场所移动之时其波束跟随该飞行器，该地面站必须获得天线控制信息(即，关于需要的地面站天线方向操纵垂直和水平的信息)。这种信息可以以许多不同的方式在许多不同的控制系统实施例中开发。典型地，这种信息是从飞行器位置信息，以及从有关地面站相对于飞行场所的相对位置的信息中产生的。
在用于本发明的地面站天线方向操纵系统的第一个实施例中，该飞行器的位置是由该飞行器建立的，诸如通过使用一个全球定位系统(GPS)读取。该信息然后被发送到每个地面站，或者在通常发送到每个单元的载波信号内编码，或者使用宽波束或者全向天线经窄的广播信道去发送和/或接收该信息。
该信息可以以许多格式提供。例如，该信息可以作为一个绝对的地理位置、相对于该小区的飞行器的相对位置，或者相对于该飞行场所的飞行器的相对位置发送。换句话说，该信息可以被转变成用于每个给定小区和/或一个或多个地面站的每个组的天线控制信息，并且然后发送。
值得注意的是，天线方向信息和/或飞机所在位置信息代表需要非常低的数据速度和小的发射功率去发送的少量的数据。那些信息必须到达每个具有一个天线瞄准该飞行器的地面站。每个地面站必须相对于该飞行器建立适合于其地理位置的仰角和方位角操纵。如果一个在飞机上宽的定向天线用于发送飞机方向信息给到达的所有用户，然后或者该信息将被编码给每个地面站，规定天线的操纵必要条件，或者需要基于该飞行器的位置信息，每个地面站必须计算其自己的操纵。
在用于本发明的地面站天线方向操纵系统的第二个实施例中，每个飞行器的位置可以通过陆基的中央控制站建立，诸如通过使用雷达测距和方位测定。该信息可以以类似于在上面对于地面站天线方向操纵系统的第一个实施例论述的方式对于飞机远距离测量，并且转播给地面站。同样地，那些信息可以通过其他的装置，诸如可利用的地面通信系统或者独立的无线传输被发送给地面站。再次，该信息可以以许多形式，诸如飞机所在位置信息或者天线操纵指令信息提供。
在用于本发明的地面站天线方向操纵系统的第三个实施例中，该飞行器的位置是由每个地面站建立的，诸如基于该飞行器的传输信号强度由一个自备的跟踪系统建立。在这种类型的系统中，通过小的角度该地面站天线被周期性地操纵，并且信号强度被在每个位置比较。强的信号表示该天线靠近于在该飞行器上的中心。当然，只要该地面站被在其相应的飞行器上被锁定，无需来自该飞行器的信息传输，其将呆在锁定的飞行器上。
应当注意到，如果第三个实施例的天线失去该飞行器的踪迹，诸如可能出现当该系统断电的时候，可以实施覆盖整个飞行场所的覆盖其运动范围的搜索方式。如果该天线控制信息被发送给嵌入飞行器标准传输中的地面站，当该天线失去飞行器的线索的时候，将丢失该飞行器，这种性能也可能是为其他的实施例所必需的。由该控制系统使用全向天线通常消除对很大或者频繁的搜索的需要。
其他的考虑用于地面站天线的小角度天线操纵的原理可以适合于各种各样的飞行场所尺寸，诸如横向±15英里和纵向±5英里，或者横向±20英里和纵向±3英里。但是，当该控位失去之时，二次效应变得更相关，诸如做为距离显著差异信号强度变化，或者否则通过精确的方向性屏蔽相同频率的其他用户的干扰。此外，在一个飞行场所和邻近的飞行场所之间的间隔可能必须增加。
小角度操纵也可以在飞机天线和地面站天线上使用，在大角度的万向支架上增加精密控制，在飞行时稳定该天线。
在整个通信系统中，可能有的地面站不仅使用小角度调整。上述的地面站将包括移动地面站，和设计成能在不同的飞行器(例如，用于飞行器指挥和控制)之间切换通信的地面站。
应该明白，在固定地面站之上使用有限的方向性调整，在地面站中增加了代价和复杂性，但是其提供了许多好处，涉及效率、能源供应以及作为中继站的平流层飞行器的机动性。因此，在本发明的许多实施例之下，可以改善总体通信系统的效率、成本以及可靠性。
该产生的系统可以用于在地面站及其他位置之间的双向通信，到地面站的单向广播，或者甚至是由地面站的单向广播。因此，应该明白，在上面描述的天线照射小区或者飞行场所是对于在一定距离采取的天线波束宽度的参考，没有必要一个天线配置去发送通信，而非仅接收通信。
虽然已经举例说明和描述了本发明的特殊方式，显而易见不脱离本发明的精神和范围可以进行各种各样的修改。因此，虽然仅参考优选实施例已经详细描述了本发明，那些本领域普通技术人员将明白不脱离本发明的范围可以进行各种各样的修改。因此，本发明不意味着被上述的论述限制，而是根据下面的权利要求限定。
权利要求
1.一种通信中继系统，包括一个配置去从多个潜在的飞行场所当中指定的飞行场所内控位的飞行器，该飞行器包括一个通信转播模块，该通信转播模块包括一个或多个天线；位于覆盖区的多个地面站，每个地面站包括一个天线，配置经由通信信号与通信转播模块的至少一个天线通信，该地面站天线具有不足以同时照射整个飞行场所的波束宽度；和一个天线控制器，其中每个地面站天线被配置为在该天线控制器的控制下是可操纵的，使得当该飞行器运动贯穿该指定的飞行场所的时候，该地面站天线可以保持与该通信转播模块通信，并且其中该天线控制器被配置为限制该天线的操纵，使得除了在该指定的飞行场所以外的任何飞行场所避免指挥天线。
2.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得飞行器位置信息被发送给每个地面站，并且每个地面站从该飞行器位置信息计算天线控制信息。
3.根据权利要求2的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得该飞行器位置信息是从在该飞行器之上的检测器开发的。
4.根据权利要求2的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得该飞行器位置信息是从设置在地面上的检测器开发的。
5.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得天线控制信息被发送给每个地面站。
6.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得嵌入在通信信号中的天线控制器的信息从该通信中继模块到该地面站天线发送给每个地面站。
7.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得天线控制器的信息经由一个全向天线由每个地面站接收。
8.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器被配置使得天线控制器的信息从一个陆基的位置发送给每个地面站。
9.根据权利要求1的通信中继系统，该多个地面站进一步包括一个跟踪系统，配置去检测有关该飞行器相对于地面站的位置信息；其中该天线控制器被配置去使用有关该飞行器的位置信息，去产生用于操纵该地面站天线的天线控制指令。
10.根据权利要求1的通信中继系统，其中该多个地面站的每个地面站包括一个跟踪系统，配置去检测有关该飞行器相对于地面站的位置信息；其中该天线控制器被配置去使用有关该飞行器的位置信息，去产生用于操纵该地面站天线的天线控制指令。
11.根据权利要求10的通信中继系统，其中每个地面站的跟踪系统被配置去使用由地面站天线接收的信号的信号强度，去检测有关该飞行器的位置的信息，并且其中如果该地面站天线已经失去与该通信转播模块的通信，同时该飞行器位于该指定的场所中，该天线控制器被进一步配置去以搜索方式产生用于操纵该天线的天线控制指令。
12.根据权利要求1的通信中继系统，其中该飞行器是一个从小型飞船、飞机和风筝的组中被选择出来的设备。
13.根据权利要求1的通信中继系统，其中该指定的场所从基准位置横向地延伸至多大约1.5英里，并且纵向至多大约1英里。
14.根据权利要求1的通信中继系统，其中该指定的场所从基准位置横向地延伸至多20英里，并且纵向至多3英里。
15.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器和该地面站天线被配置使得该地面站天线在至多大约6度之上是可操纵的。
16.根据权利要求1的通信中继系统，其中该天线控制器和该地面站天线被配置使得该地面站天线在至多大约3度之上是可操纵的。
17.根据权利要求1的通信中继系统，其中每个地面站天线包括一个主反射器和一个喇叭天线，并且其中相对于该喇叭天线移动该主反射器，每个地面站天线是可操纵的。
18.根据权利要求1的通信中继系统，其中每个地面站天线包括一个主反射器和一个喇叭天线，并且其中相对于该主反射器移动该喇叭天线，每个地面站天线是可操纵的。
19.根据权利要求1的通信中继系统，其中每个地面站天线包括一个主反射器、一个辅助反射器和一个喇叭天线，并且其中相对于该主反射器和该喇叭天线的至少一个移动该辅助反射器，每个地面站天线是可操纵的。
20.一种通信中继系统，包括一个配置去从多个潜在的飞行场所当中指定的飞行场所内控位的飞行器，该飞行器包括一个通信转播模块，该通信转播模块包括一个或多个天线；位于覆盖区的多个地面站，每个地面站包括一个天线，配置经由通信信号与通信转播模块的至少一个天线通信，该地面站天线具有不足以同时照射整个飞行场所的波束宽度；和一个用于控制该地面站天线的装置，其中每个地面站天线被配置为在该用于控制的装置的控制下是可操纵的，使得当地面站飞行器运动贯穿地面站指定的飞行场所的时候，该地面站天线可以保持与该通信转播模块通信，并且其中该用于控制的装置被配置为限制地面站天线的操纵，使得除了在指定的飞行场所以外的任何飞行场所避免指挥天线。
21.一种中继通信的方法，包括提供一个飞行器，配置去从多个潜在的飞行场所当中指定的飞行场所内控位，该飞行器包括一个通信转播模块，该通信转播模块包括一个或多个天线；对于覆盖区提供多个地面站，每个地面站包括一个天线，配置经由通信信号与通信转播模块的至少一个天线通信，该地面站天线具有不足以同时照射整个飞行场所的波束宽度；和控制该地面站天线的操纵，使得当该飞行器运动贯穿该指定的飞行场所之时，它们保持与该通信中继模块的通信，并且使得除了该指定的飞行场所以外，它们避免瞄准任何的飞行场所。
全文摘要
本公开提供了一种通信系统，该通信系统使用高空飞行器以比较低的速度运动，该飞行器可以在空中保持很长一段时间。该通信系统使用该飞行器作为长期的高空平台，该平台在一个或多个地面站和/或卫星、飞机等等之间转播信号。该地面站具有可瞄准的窄波束天线，与另外可能使用该窄波束天线相比较允许该飞行器去保持一个大的场所。该地面站基于或者通过跟踪该飞行器的信号获得的信息，或者由该飞行器发送到该地面站的信息调整其目标。
文档编号H01Q3/20GK1422447SQ01807848
公开日2003年6月4日 申请日期2001年4月14日 优先权日2000年4月14日
发明者P·B·麦克瑞迪 申请人:威罗门飞行公司