本公开涉及非静止轨道卫星通信系统。更具体地，本公开涉及可以快速部署的可重构卫星接入点(天线系统)，和由这些卫星接入点构建的卫星接入站点或天线场以及相关方法。
背景技术：
目前正在开发将低成本宽带互联网服务带到地球上任意位置的卫星通信系统。图1示出了这种卫星通信系统10。如图所示，系统10包括一个或多个卫星接入站点(sas)12，也称为天线场。每个sas12包括单独的卫星接入点(sap)14，也称为地面网关天线。在一些系统中，每个sas12可包括4到20个sap14。此外，这些系统中的一部分在全世界包括多达50个sas12。
仍然如图1所示，sas12的sap14可连接至互联网或其他网络并且将互联网或其他网络链接至一组非静止轨道卫星16，非静止轨道卫星16继而链接至位于地球上的便宜的用户终端18。用户终端18向住宅和商业中的用户计算机(诸如笔记本电脑和用户手机等)提供互联网连接。
sas12的sap14包括相对较大的跟踪天线组件。因此，当前构建sas12需要土建工程项目。
相应地，需要sap，其可以在例如制造厂处进行制造和组装，并且可以方便快捷地运送到期望的地面站点，并且可以方便快捷地在地面站点进行部署以快速构建sas。
技术实现要素：
在此公开了一种可重构的卫星接入点，在各种实施例中，包括运输安装结构和与运输安装结构集成的至少一根天线，其中运输安装结构允许卫星接入点在运输配置和部署配置之间容易地重构，处于运输配置的卫星接入点具有运输集装箱的形状因子，其中该集装箱允许卫星接入点被运输到地球上的远程卫星接入站点，并且处于部署配置的卫星接入点在卫星接入站点处向天空露出至少一根天线。
在此进一步公开了一种用于构建卫星接入站点的方法，在各种实施例中，所述方法包括将至少一根天线与运输安装结构集成以创建卫星接入点；将卫星接入点构造为运输配置，其中卫星接入点具有运输集装箱的形状因子；将卫星接入点运输到卫星接入站点所期望的地球上的位置；以及在站点处将卫星接入点重构为部署配置以向天空露出至少一根天线。
附图说明
图1示出了根据本公开的现有技术卫星通信系统的实施例的示意图；
图2a示出了根据本公开的可重构卫星接入点(sap)的实施例的端视图；
图2b示出了图2a中可运输的sap的侧视图；
图3a示出了图2a和2b中所示的sap处于折叠状态或组装到运输配置以用于运输的透视图；
图3b-3e示出了当在sas处部署sap期间通过将sap展开(collapsing)为部署配置来对其进行重构时，图3a中所示的sap的透视图；
图4a-4e示出了包括两个sap子单元的sap的另一实施例的透视图，其中图4a-4c描述了将sap子单元彼此组装在一起，并且其中图4d-4e描述了在sas处部署sap期间可选择地将sap子单元彼此分离并且将其展开为部署配置；
图5示出了sap的另一实施例；
图6-9示出了sas的各种实施例的方框图；
图10示出了根据本公开的实施例的用于构建并快速部署sas的方法的流程图。
具体实施方式
图2a和2b示出了根据本公开的实施例的可重构的sap20，其可以被运输到sas并且在该处快速部署。sap20包括与运输安装结构40集成的一根或多根天线22。当以运输配置构造时，sap20可以具有运输集装箱(例如iso标准联运集装箱)的形状因子，其中该集装箱允许在没有进一步准备的情况下将sap20运输到sas。一旦运输到sas，可以通过将sap20展开为部署配置来在sas处部署sap20进而方便快捷地重构sap20。
sap20的天线22包括抛物面碟形天线24。在其他实施例中，天线22包括相控阵天线或喇叭天线。在其他实施例中，如果需要的话，天线组件可以具有从一个或多个天线组件到另一个天线组件发生变化的天线设计(例如抛物线型、相控阵型、喇叭型)。在一些实施例中，可以设置天线罩28(如图2a和2b所示)来覆盖天线22。在此类实施例中，天线罩28作为天线22的保护壳。
在一些实施例中，运输安装结构40包括刚性容器子结构41和基架子结构26。针对为在sap20中使用而所选的特定天线(在一些实施例中，以及可与特定天线集成的特定天线电子设备)来特别设计容器子结构41的形状、尺寸、重量和强度(壁厚、加肋等等)。基架子结构26连接天线22和容器子结构41，并且可以适配为相对于容器子结构41机械地移动天线22。更具体地，基架子结构26可包括相对于容器子结构41机械地移动天线22的一个或多个电机(未示出)。在一些实施例中，基架子结构26可具有：第一电机，其使天线相对于容器子结构26倾斜；以及第二电机，其相对于容器子结构41旋转或转动天线。
在一些实施例中，天线电子设备(未示出)可以与运输安装结构40集成。天线电子设备包括电机控制器、用于传输和接收数据的rf设备以及调制解调器，该调制解调器允许sap20与相关的sas的中央控制器进行通信并且从相关的sas的电源转换系统接收电力。
参考图3a，在一个实施例中，运输安装结构40的容器子结构41可包括基座42、相对的顶壁段44、相对的侧壁46以及相对的端壁48。基座42可以与基架子结构26整体连接或一体连接。为了允许sap20在运输配置和部署配置之间重构，顶壁段44可枢转地和/或可移除地附接至对应的其中一个侧壁46(在其他实施例中，和/或端壁48)，并且侧壁46和端壁48可枢转地和/或可移除地附接至基座42。容器子结构41由硬保护材料和/或这些材料的组合制成。
在一些实施例中，通过相对于基座42向上枢转地移动容器子结构侧壁46和端壁48形成开放式运输集装箱(例如iso标准联运集装箱)的形式并且相对于侧壁46和端壁48可枢转地移动顶壁段44以关闭容器子结构41，可以将sap20以运输配置放置，使得可以在不需要进一步准备的情况下将sap20运输到期望的sas。一旦到达sas，通过相对于侧壁46和端壁48枢转地移动顶壁段44并且相对于基座42枢转地移动侧壁46和端壁48来打开sap20的容器子结构41并将其向下展开到地面上来露出天线22，以允许sap20的电力和网络连接，从而可以将sap20展开为部署配置。在其他实施例中，通过将容器子结构的壁46、48附接到基座42使其为开放式运输集装箱的形式并将顶壁段44附接到侧壁46和端壁48来关闭容器子结构41，可以将sap20以运输配置放置，使得在不需要进一步准备的情况下将sap20运输到期望的sas。一旦到达sas，通过将顶壁段44从侧壁46和端壁48分开并且将壁46和48从基座42分开来露出天线22进而允许sap20的电力和网络连接，可以将sap20向下展开为部署配置。在其他实施例中，通过相对于基座42将侧壁46和端壁48向上附接和/或枢转地移动形成开放式运输集装箱的形式并且相对于侧壁46和端壁48将顶壁段44附接和/或枢转地移动来关闭容器子结构41，可以将sap20以运输配置放置，使得可以在不需要进一步准备的情况下将sap20运输到期望的sas。一旦到达sas，通过相对于或从侧壁46和端壁48将顶壁段44分开和/或可枢转地移动，并且相对于或从基座42将侧壁46和端壁48分开和/或可枢转地移动从而露出天线22以允许sap20的电力和网络连接，可以将sap20向下展开为部署配置。
可以设置连接器(未示出)用于枢转地和/或可移除地将每个顶壁段44附接至对应的其中一个侧壁46并且枢转地和/或可移除地将侧壁46和端壁48附接至基座42。在一些实施例中，连接器可包括铰链装置、紧固件(例如快速连接紧固件)或其他装置。如图3a-3e所示，铰链装置包括但不限于活铰链、桶铰链、琴式铰链、上述组合或任何其他适当的允许顶壁44、侧壁46和端壁48彼此可枢转地和/或可移除地附接，从而允许在运输配置和部署配置之间重构sap容器子结构41的装置。
可以使用可拆卸的销(未示出)或其他装置将sap容器子结构41的侧壁46和端壁48锁定在垂直或竖直位置(开放式运输配置)和将顶壁段44锁定在水平或闭合位置(闭合式运输配置)使得可以运输sap20。当sap20向下展开为部署配置时，可拆卸的销或其他装置允许在没有专用工具的情况下解锁和下降。如图3b-3e所示，可以设置缓释线50、支柱、压载臂和/或其他装置，以允许侧壁46和端壁48以受控和/或自动的方式向下枢转到地面上，从而快速将sap20向下展开为部署配置。
如图3e所示，一旦处于部署配置，可以使用延伸穿过孔(未示出)的桩52和/或其他适当的紧固件将顶壁段44、侧壁46和端壁48中的一个或多个锁定到适当位置，其中孔设置为穿过容器子结构41的壁44、46、48。在其他实施例中，顶壁段44、侧壁46和端壁48可以适配为当其向下枢转到地面时自动锁定。例如，在一些实施例中，铰链装置可以适配为当壁44、46、48到达向下枢转的位置(处于部署配置)时自动锁定，从而将壁44、46、48保持在向下枢转的位置。在一些实施例中，缓释线50、支柱、压载臂可以适配为当壁44、46、48到达向下枢转的位置时自动锁定，从而将壁44、46、48保持在向下枢转的位置。在其他实施例中，如果需要或期望的话，桩、螺栓或其他手动锁定装置可以与自动锁定装置结合使用。
在将sap20放置成部署配置之后，只需要电力和数据线连接即可完成部署。
在一些实施例中，sap20可设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板可以附接至容器子结构41的顶壁段44、侧壁和/或端壁48的内表面。当sap向下展开成部署配置时，太阳能电池板可以适配且配置为自动开始充电并为sap20供电。
如图4a所示，在一些实施例中，包括较小的天线22或可以以较小的区段运输的大天线，sap200可包括机械连接成单个单元的多个sap子单元201和202。在这些实施例中，每个sap子单元201、202包括集成的运输安装结构401、402和天线或天线段221、222。如图4b中所示，sap子单元201、202可以使用螺栓或其他一些紧固件装置彼此机械地连接，以形成可运输的和可快速部署的单个sap200，其中该sap200具有诸如iso标准集装箱的运输集装箱的形状因子。例如，在一个实施例中，每个天线221、222可包括，例如1.9米直径的抛物面碟形天线和可选的天线罩。这种尺寸的天线221、222可以与适当构造的运输安装结构401、402集成，每个安装结构均具有20英尺长集装箱的形状因子，如图4c所示，当机械地连接在一起时形成40英尺长的sap200，sap200可以被运输至sas的站点。
如前所述，一旦到达sas站点，可以通过将sap200向下展开成部署配置来快速部署sap200。
在40英尺长的sap200的相对端设置两个天线221和222可以具有足够的分隔距离。更具体地，天线221和222之间的分隔距离应该足以防止天线221和222彼此指向以在低仰角(10°-15°)观察天空。如果分隔距离不够并且仍然希望运输具有2根(或多根)天线的sap，那么一旦到达sas站点，可以通过图4d中所示的那样将sap子单元201和202彼此分开并且将它们拖曳或举起到它们期望的位置(例如以避免指向彼此)，并通过图4e中所示的那样将sap子单元201、202中的每一个向下展开成部署配置，从而快速部署sap200。
图5示出了sap的实施例，其中天线22不包括天线罩。在该实施例中，每根天线22包括直径达2.4米的抛物面碟形天线24。
除了天线22和运输安装结构40，sap20、200还包括其他集成在其中的sas设备，sas设备包括但不限于中央控制器68(其中每个设备没有设置单独的集装箱)，并且可以将用于移动天线22的一个或多个电机预连线。因此，完成sap20、200的安装的唯一连接是来自本地电网(根据可用情况而定的110、220或440)的用于sap20、200的电力以及用于将sap20、200连接到互联网或其他网络的某种形式的以太网电缆。
天线22传输并接收信号，然后在地面通信系统中进行转换和汇总。在各种实施例中，通信系统可以是数字网络，并且在该系统的一些实施例中，数据将是由包括路由器的中央控制器转发的ip(“第3层”)。在其他实施例中，这种系统可以使用可以由其他类型的控制器处理的数字样本(“第1层”)或wan以太网(“第2层”)。
本公开的可重构sap20、200(和其他sas设备)每一个都可以由sas的中央控制器来控制并管理从而形成可快速部署的sas。在一些实施例中，每个sap20、200可以放置在地球上的任何地方，并且使用随每个sap20、200提供的gps单元向中央控制器通知其位置和可用性，从而允许大部分构造过程自动化。然后，sas的中央控制器将自动控制sap20、200以执行它们的功能，包括卫星跟踪和数据前送。
图6示出了根据本公开的实施例的sas60的方框图。sas60由多个前述sap20、200构成，其中sap20、200可以放置在地球上的任何地方。每个sap20、200的天线电子设备包括调制解调器62，其与sas60的中央控制器68通信并将从中央控制器68接收的数字比特流数据转换成适合从sap20、200的天线22、221、222传输出去的模拟波形。调制解调器62还将由天线22、221、222接收的模拟波形转换成数字比特流，其被传送到sas60的中央控制器68。sap20、200的天线电子设备还包括放大并过滤模拟波形的rf组件66和电机控制器64，其中电机控制器64使得天线22、221、222的指向使它们总是追踪正确的卫星。sas60的中央控制器68将sas60连接至互联网80或其他网络。在典型的实施例中，中央控制器68可包括路由器，其引导互联网80或其他网络和sas60站点处的sap20、200之间的数据通信。sas60还包括sas电源转换系统70，其连接至外部本地电网90。电源转换系统70将本地电网90供应的电力(例如频率50hz，电压250v)转换成sap20、200的电源要求(例如120v，交流)。sas60还可包括一个或多个辅助电源系统以防本地电网90发生故障。在图6中的实施例中，辅助电源系统包括电源备用系统72(例如电池)和柴油发电机和/或太阳能电池板74。
在一些实施例中，sas60可包括例如，使用铱星(例如接线柱上的铱星电话)与一个或多个卫星系统低数据速率全球互连，使得一旦离开运载工具，sas60始终与云网络(托管于互联网上的远程服务器的网络)或其他网络接触以开始设置并接收初始化指令。这可以在有线互联网连接暂时失效的情况下提供与中央控制器甚至是用户的低速率数据连接。
sas60允许多个可重构的sap20、200通过本地中央控制器68连接在一起，其中所有的sap20、200将形成使得网络流量在卫星和任何其他可以传递这种流量的媒介(有线或无线)之间移动的交换机。换言之，数据可以从任意sap20、200传递至任意sap20、200或从任意sap20、200传递至互联网80。
图7示出了根据本公开的另一实施例的sas60.1的方框图。如图所示，sas60.1的中央控制器68和电源转换系统70合并进单个运输集装箱71。
图8示出了根据本公开的另一实施例的sas60.2的方框图。如图所示，在单独的集装箱中设置有sas60.2的中央控制器68和电源转换系统70(以及任意辅助电源系统)。
图9示出了根据本公开的另一实施例的sas60.3的方框图。如图所示，sas60.3的中央控制器68和电源转换系统70合并进单个运输集装箱71，其中电源转换系统70连接至本地电网80并且其中中央控制器68并不连接至互联网或其他网络。这可以通过将sap20、200的其中一根天线指向一个卫星并将sap20、200的另一根天线指向另一个卫星以充当卫星之间的中继而不使用互联网或其他网络来实现。
图10示出了根据本公开的实施例用于构建sas的方法的流程图。从方框100开始，在一个或多个制造设备中制造sap的天线、调制解调器、电机控制器、rf组件、运输安装结构和任何其他组件以及sas的中央控制器、电源转换系统(如果适用)、一个或多个辅助电源系统(如果适用)和任何其他组件。在一些实施例中，一根或多根天线和相应的其他sap组件与一个或多个运输安装结构集成以构建sap，并且中央控制器、电源转换系统(如果适用)和一个或多个辅助电源系统(如果适用)一起或单独地设置在它们各自的可运输的集装箱中。在其他实施例中，一个或多个中央控制器、电源转换系统和一个或多个辅助电源系统集成到具有运输安装结构和天线的sap中。然后对sap和sas组件进行操作测试，然后将每个sap容器子结构的壁折叠起来和/或组装成运输配置。
在方框102，使用适当的运输工具或工具将sap和sas组件集装箱(如果适用)运输至远程sas站点。一旦到达sas站点，使用，例如吊车或支撑千斤顶将sap和sas组件集装箱(如果适用)从运输工具移除然后放在sas站点的期望位置处。
如果sap由多个sap子单元构成并且需要将其分离以在天线等类似结构之间提供足够的距离，那么在方框104处，sap子单元彼此分开并且至少一个sap子单元被移动并放置到sas站点的期望位置处。
在方框106，每个sap或sap子单元容器子结构的壁都被展开部署配置并且锁定在地面上的合适位置处。
在方框108，每个sap的调制解调器连接至中央控制器和电源转换系统。此外，中央控制器连接至互联网或其他网络并且电源转换系统连接至本地电网。
在方框110，sas通过互联网或其他网络与一组非静止轨道卫星连接。在方框112，sap自动校准其指向和采集组件。在方框114，sap与该组卫星接触，并且在方框116，数据从互联网或其他网络流向该组卫星并流向一个或多个用户终端。
尽管已经根据说明性实施例描述了可运输且可快速部署的sap和sas，但是它们并不限于此。相反，所附权利要求应被广义地解释为在不脱离sap和sas的等同变形的保护范围的情况下包括本领域技术人员可以做出的其他变形和实施例。