利用无人机的电信系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月25日提交的第62/576,885号美国临时申请的权益，该申请特此以引用的方式并入本文中。

背景技术：

许多行业可能需要远距离的高速无线通信。用于传播的视距方法对于短距离的无线通信是有用的，但是远距离的障碍物和地球的曲率阻止视距传播成为可靠的数据传送方法。为了在视距传播不可用的情况下向接收器传送数据，可以使用非视距传播方法进行传送。这些方法可包含天波传播、地波传播或其它用于传送数据信号的传送方法。然而，这些方法可能无法以用户期望的速度传送数据。

因此，本领域中需要改进。

技术实现要素：

一种数据通信系统提供跨延伸距离的高速无线通信。利用这一系统，一排无人机从盛行风逆风位置依次发射，并在传送点和接收点之间形成一条大体上笔直的测地线，反之亦然。有翼无人机通常沿着测地路径行进，并被盛行风推向着陆位置。所述系统设计成保持无人机之间的间隔。

在发射站点或附近，建立上行链路，以便向最近发射的无人机传送数据。然后，所述无人机通过可操纵天线重新传送到所述一排无人机中的下一无人机，并且传送和重新传送沿着所述一排无人机继续，直到它到达接收传送的下行链路站点或其附近。在一种形式中，抛物线型阵用于往返地面站点的传送，并且可操纵天线位于无人机的机翼中，用于无人机之间的传送。利用这一系统，无人机在空中形成了一个虚拟的传送天线传送带。在一种形式中，使用微波传送等直接视距传送进行无人机之间的传送，但是可以使用其它频率。可操纵天线可包含机械和/或电子可操纵天线。

可以想象的是，由于无人机不需要处理地球的曲率问题，因此它们之间的间隔可以大得多。举例来说，根据环境或其它要求，无人机可以相距约500英里，或者可以相距得更远或更近。可操纵天线还用于跟踪下一个无人机的位置，并进一步帮助定位和隔开无人机。这个系统有助于快速传送大量数据。此外，一旦着陆，无人机就可以回收并运回发射站点供进一步使用。无人机还可以并入有其它形式的能源，如太阳能，并且通过遵循盛行风型可以利用更少的能源。

虽然本系统将参考执行金融交易策略来描述，但本系统和技术可用于其它涉及时间和/或带宽的情形或行业。例如，这一系统可用于执行远程手术或医疗诊断、科学仪器或研究(例如，用于天文学或物理学)、控制分散的全球计算机网络和/或军事应用。在另一示例中，所述技术可用于通信系统本身的基础维护或增强。作为非限制性示例，由于文件通常较大，用于编程和/或重新编程无人机、调制解调器、天线和/或其它系统设备的代码可以通过无人机和/或沿着另一个高带宽高时延链路(例如光缆)发送。替代地或另外，部分或全部代码可以通过天波传播(例如，无线电)和/或通过直线对传式传送(例如，通过微波)发送。代码可包含一个或多个程序、库、数据和/或子例程，用于根据各种情况控制设备。由此产生的变化可以是改变设备功能的软件变化和/或设备的物理变化，例如天线系统的高度和/或角度的变化。稍后，根据当时的需要，可以选择不同的子例程、程序、数据和/或代码区域。对代码的更新或改变可以定期、连续或根据需要发送。

根据详细描述和一起提供的附图，将清楚本发明的其它形式、目标、特征、方面、益处、优点和实施例。

附图说明

图1是使用视距传播传送数据的系统的示意图。

图2是数据传送系统的示意图。

图3是示出使用图2的数据传送系统进行数据传送的方法的流程图。

图4是示出图2的数据传送系统的通信路径的地图。

图5是通信路径的示意图。

图6是示出图2的通信路径的测地路径的地图。

图7是示出图6的测地路径的一部分的地图。

图8是示出图6的测地路径的一部分的地图。

图9是来自图2的数据传送系统的无人机的透视图。

图10是图9的无人机的装运配置的透视图。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考附图中所示出的实施例，并且将使用特定语言来描述所述实施例。然而应理解，并不由此意图限制本发明的范围。像本发明所属领域的技术人员通常会想到的那样考虑所描述的实施例的任何更改和其它修改，以及如本文中所描述的本发明的原理的任何其它应用。极其详细地展示了本发明的一个实施例，但是相关领域的技术人员应了解，为清楚起见，可能没有展示与本发明无关的一些特征。

无线通信可用于远距离快速发送数据。在一些情况下，传送器和接收器可相对较近，并且可以使用视距传播来传送所要数据。视距传播沿直线将电磁波从传送器发送到接收器。但是，视距传送一般不能越过地平线或越过其它障碍物。因此，当接收器离传送器太远时，视距传播不起作用。如图1所示，传送器104和接收器108可各自位于地球112上，但彼此可能太远而无法使用视距传播进行通信。由于地球112的曲率，从传送器104沿直线发送的电磁波116无法到达接收器108。虽然一个位置将被描述为“传送器”站，而另一个位置将被描述为“接收器”站，但是传送器104和接收器108的位置可以交换和/或一个或两个位置都可以充当收发器以促进双向通信。

天波传播是从传送器104向接收器108传送数据的替代方法。天波传播利用高频电磁波从地球112的表面的反射和来自电离层的反射将电磁波从传送器104反弹到接收器108。这个过程能够可靠地传送数据；然而，电离层的变化和来自地球112的反射有可能导致所传送的数据信号失真。另外，添加反射点会增加数据信号从传送器104到接收器108的距离。所增加的距离可能会增加时延并且延迟在接收器108处对数据信号的接收。如下文所解释，天波传播可与下文所述的基于无人机的数据传送系统一起使用。

图2示出用于将数据信号从传送器104发送到接收器108的数据传送系统200。数据传送系统200使用一排一个或多个无人机或无人驾驶飞行器(uav)204作为中继器来传送数据信号。数据信号从传送器104通过第一通信路径208发送到第一无人机204。作为示例，传送器104可以是位于地面站点的抛物线型阵，它产生要发送到接收器108的数据信号。抛物线型阵将数据信号发送到最近的无人机204。数据信号可以使用任何合适的传送介质来传送。因为无人机204应该相对靠近传送器104，所以可以使用微波传送等视距传送来将数据信号从传送器104发送到无人机204。在其它示例中，可以使用无线电波来传送数据信号。在其它变化形式中，其它类型的通信路径和技术与无人机204一起使用。举例来说，天波传播和/或光纤通信信道可以沿着至少一个路段向传送器104、接收器108和/或无人机204传送数据，从传送器104、接收器108和/或无人机204传送数据和/或在传送器104、接收器108和/或无人机204之间传送数据。

第一无人机204通过上行链路通信路径208接收从传送器104发送的数据信号，并通过无人机间通信路径212将数据信号重新引导到一排中的下一无人机204。所述下一无人机204接收数据信号，并通过新的无人机间通信路径212将数据信号重新引导到一排中的下一无人机204。当数据信号朝向最后一个无人机204前进时，这个过程针对每个后续无人机204继续进行。最后一个无人机204通过下行链路通信路径216重新引导数据信号，其中数据信号由接收器108接收。如前所述，无人机间通信路径212可包含其它形式的通信，例如天波传播等间接形式。在一些示例中，无人机204中的一个或多个有时可以替换为用于传达数据信号的由人操作的飞机。

在传送数据信号时，无人机朝着接收器108的方向行进。无人机204可以从逆风位置发射，使得无人机204被盛行风推动以减少移动无人机204所需的电力。在一些实施例中，无人机204还可包含与风合作以将无人机204移向接收器108的电源。在一个示例中，例如使用gps和/或转发器以电子方式引导每个无人机204，和/或可以使用陀螺仪或另一机械仪器以机械方式引导无人机。在一种形式中，无人机204是完全自主的，但在其它变化形式中，部分或全部无人机204是半自主的和/或由远程操作员手动控制的。当无人机204接近接收器108时，无人机204着陆并且可返回发射位置以供重复使用。这一过程在传送器104和接收器108之间形成无人机204的虚拟传送带。当一个无人机接近接收器108并着陆时，可以从传送器104附近的位置发射另一个无人机204，以确保空中的无人机204的数目足以将数据信号从传送器104中继到接收器108。无人机204着陆后，可以回收并运回发射点，在那里，无人机204可以准备重复使用。

在一些实施例中，无人机204可以从与传送器104相同的位置发射。然而，由于传送器104能够跨相对较大的距离传送数据信号，因此无人机204不必在与传送器相同的位置发射。在其它实施例中，无人机204可以从离传送器104足够近的不同位置发射，以保持处于所传送的数据信号的范围内。这可以减少每个无人机204的飞行时间，节省电力并减少无人机204的磨损。作为示例，在一种形式中，传送器104的范围可以是500英里，因此，无人机204可以从500英里半径内的任何地方发射，并且仍然能够从传送器104接收到数据信号。同样，无人机204可以在接收器108的位置着陆，或者在数据信号已经中继到接收器108之后在另一位置着陆。在另一变化形式中，无人机204从传送器104逆风发射，并从接收机108顺风着陆。为了提供冗余，一组多个无人机204作为一个群几乎同时从相同的一般区域发射，然后是其它群发射。多群无人机204在传送器104和接收器108之间形成网状网络，以提供稳固的通信网络。如果其中一个无人机204发生故障和/或超出范围，那么其它无人机204仍然可以保持通信链路。当无人机204在当前环境条件(即，大风)下动力不足(甚至没有动力)时，无人机204成群并形成网状网络的这种能力可以是有用的。举例来说，无人机204可包含气球、飞艇、软式飞艇、飞机、直升机、四旋翼机、滑翔机和/或其它类型的飞机。

图3所示的流程图300描述了如数据传送系统200所示的数据传送方法。一系列无人机204从一个位置发射305，使得至少一个无人机在传送器104的范围内。无人机204彼此间隔开，并且被引导成沿循传送器104和接收器108之间的传送路径。一旦沿着传送路径布置了至少所述一系列无人机，数据信号就从传送器104传送310到传送器104范围内的无人机204。然后，数据信号在所述一系列中的邻近无人机204之间中继315，使得数据信号沿着接收器108的方向发送。在其它示例中，只要无人机204的距离足够近，可以彼此通信，就可以将数据信号中继到非邻近的无人机204。当数据信号到达接收器108范围内的无人机204时，数据信号从无人机204传送320到接收器108。在另一变化形式中，多个无人机204沿着传送路径分散和/或排列成群，以便形成网状网络。这种网状网络布置同样提供了多个通信路径以及冗余，从而使整个系统更加稳固。应当认识到，沿着传送系统200的通信可以是双向的，使得信号可以从接收器108传送到传送器104，也可以从传送器104传送到接收器108。换句话说，数据信号可以沿着无人机204飞行的相反方向和/或与无人机204行进相同的总方向传送。例如用于调制解调器管理和/或需要不同带宽(和/或时延)的其它数据可以替代地或另外沿着其它通信路径发送，如光缆、微波塔和/或天波传播路径。在其它示例中，无人机204仅覆盖传送路径的一部分，并且使用其它通信路径或系统(例如，光缆、微波塔和/或天波传播路径)来使通信链路完整。

在一些情况下，可能希望数据信号尽快从传送器104发送到接收器108。例如，数据传送系统200可供金融交易公司用于高频交易，其中在计算机上执行交易策略以在几秒钟内执行交易。在高频交易中，仅仅几毫秒的延迟就可能使交易者损失数百万美元；因此，交易指令的传送速度与传送数据的准确性同样重要。交易公司和/或第三方可使用数据传送系统200将可以帮助交易公司做出交易决策的新闻、交易指令和/或其它类型的数据从传送器104发送到接收器108(反之亦可)。这一系统200和技术可用于其它涉及时延和/或带宽的情形或行业。再次，这一系统200可以例如用于执行远程手术或医疗诊断、操作科学仪器或研究(例如，用于天文学或物理学)、控制分散的全球计算机网络和/或军事应用。所述技术还可用于系统200本身的基础维护和/或增强。

为了减少传送时间，可能希望减少传送路径的长度，使得无人机204沿着从传送器104到接收器108的最短可能路径行进。当覆盖长距离时，测地线代表地球表面两点之间的最短航路。通常，测地线是一个大圆的一段，沿着球体和穿过球体中心的平面的交点形成。图4示出沿着作为测地路径404的传送路径从芝加哥到伦敦的可能航路。通常，当测地线投影到二维表面(如，地图)上时，测地线看起来是弯曲的。在图4所示的示例中，每个无人机204大体上沿着沿循芝加哥和伦敦之间的测地线的测地路径404行进。无人机204通常可以沿顺着地球的其它测地路径404行进，例如从纽约到伦敦或西雅图到香港。计算无人机204的发射定时以使无人机204之间保持足够的间隔。在一些实施例中，无人机的发射可被设计成使无人机204与正前方和正后方的无人机204保持大致相等的距离。然而，其它系统在沿着测地路径404行进的无人机204之间可能具有不均匀的间隔。在其它示例中，无人机204沿着测地路径404具有网状网络型布置，使得无人机204以波的方式和/或随机地发射。在其它示例中，系统200可具有多个传送器104和/或接收器108，它们通常位于测地路径或其它路径上。在这种情况下，无人机204可以在传送器104和接收器108之间形成通信电路的多个组合。

如图5所示，当向传送器108行进时，无人机204可能不会完全遵循测地路径404。相反，无人机通常遵循测地路径404，但停留在测地路径404周围的范围/或区域504内。范围504可包含水平和垂直限制。在一种形式中，范围504足够窄以允许范围504内的无人机204与邻近无人机204通信。风速、风向、起飞位置、风暴和/或着陆位置等因素可以改变单个无人机204的位置，使其不直接位于测地路径404上。并且，由于沿着测地路径404的不同位置处的风力条件可能不同，所以可能一个无人机204位于测地路径404的一侧，而邻近无人机204位于测地路径404的另一侧。变化的风力条件还可能会改变邻近无人机204的航向和/或定向。在一个示例中，无人机204可以具有不同的偏航角、俯仰角和/或侧倾角。例如，一个无人机204可以指向东方，而邻近无人机204可以指向东北。然而，由于不同位置处的不同风向，每个无人机204通常仍然可能沿着相同的测地路径404行进。在另一示例中，无人机204不沿着不同于测地路径404的路径行进。换句话说，此示例中的无人机204不沿着测地路径404行进。在其它变化形式中，系统200使得无人机204仅部分地沿着测地路径404在范围504中行进。举例来说，由于天气条件、空中禁区、干扰和/或其它考虑，无人机204可以在起飞前设定航路和/或在飞行期间重新设定航路，以采用偏离范围504和/或测地路径404的一个或多个不同的飞行路径。

在其它示例中，无人机204形成多个组，这些组仅沿着传送器104和接收器108之间的测地线404或其它路径的一部分行进。多组无人机204使整个通信路径完整。举例来说，第一组无人机204沿着测地路径404的第一路段以传送机类型的方式循环，第二组无人机204沿着测地路径404的第二路段循环。无人机204的第一和第二路段一起覆盖整个测地路径404。在每个路段，无人机204从着陆位置再循环回所述特定路段的起飞位置。在其它示例中，路径可包含超过两个路段。这种多路段配置可用于解决无人机204的燃料、动力、维护、操作和/或其它限制。此外，根据需要，沿着路径的不同路段可以用于不同类型的无人机。举例来说，气球可用于覆盖广阔的海洋路段，而动力飞机可以覆盖全部或部分在陆地上行进的路段。

跨越一些路段的无人机204可以设计为以环境友好的方式一次性使用，使得无人机204能够在海洋中坠毁着陆并且不需要回收(但是如果需要的话可以回收)。在其它示例中，沿陆基路段的无人机可以通过具有起落架来设计用于陆上着陆，并且沿水上(例如，海洋)路段的无人机204可包含诸如浮筒的水上起落架，其有助于无人机204的水上回收。替代地或另外，系统200中的部分或全部无人机204可以沿着多跳路段行进。无人机204在着陆时不是被再循环回起飞位置，而是进行加油、维修和/或修改，以便无人机204能够随后沿着下一路段行进。在一个无人机204着陆之前、期间和/或之后不久，发射一个或其它无人机204沿着下一路段飞行，以代替着陆无人机204，从而最大限度地减少通信中断。这种多跳方法可以与先前描述的无人机再循环路段方法相结合，使得某些路段再循环无人机204，其它路段允许无人机跳到下一级，并且再其它的路段使用这两种方法。在其它变化形式中，多个路段彼此交错重叠，以增强网络可靠性。

如图5所示，尽管无人机204沿着测地路径404在测地路径附近具有不断变化的航向和位置，但是传送器104、接收器108和无人机204之间的通信可以确保数据信号508被引导到正确的位置。如下文将更详细地解释，无人机204包含电子和/或机械可操纵天线，以引导无人机之间的信号。可操纵天线能够补偿两个通信无人机204之间的位置、偏航、俯仰和/或侧倾角的差。无人机可包含gps系统、转发器和/或其它定位设备，以便协助对准天线。通信无人机204还可以向彼此传送它们的位置、定向、信号强度和/或其它有助于无人机204之间的通信的信息。

图6、7和8示出在美国华盛顿特区和德国曼海姆之间延伸的测地路径604的另一示例。这一测地路径604靠近许多大型金融中心。例如，图5示出测地路径604靠近巴尔的摩、费城、纽约和波士顿。在图6中，示出测地路径604还靠近都柏林、伦敦、布鲁塞尔和法兰克福。一排、多个路段和/或成群的无人机204通常可以在测地路径604上延伸，并且能够接入这些城市中的任何一个中的传送器和接收器。例如，可以使用测地路径604上的一排无人机将数据从纽约传送到伦敦。在数据从纽约传送到伦敦之后，可能需要将另一组数据从波士顿发送到法兰克福。波士顿的传送器将数据传送到测地路径604上的同一排无人机，并且这些无人机能够将此数据中继到法兰克福的接收器。

飞机航向是飞机机头指向的方向。由于风力的作用，飞机的移动方向或航迹与航向不同。漂移角是飞机航向和航迹之间的角度，而偏航角是飞机为了保持理想航道而必须逆风转向的校正量。偏航角通常与漂移角的方向相反，对于一般较小的角度，它的量值与漂移角大致相等。为了省电，无人机204可以采用与测地路径604不同的路径。维持无人机204的偏航角所需的电力可能会增加在特定飞行中使用的能量的量。一般来说，无人机的偏航角越大，无人机沿着测地线604行进的速度越慢，从而使得飞行更长。为了解决这个问题，可以使用预测模型，其中无人机204不沿着测地路径行进，而是在具有更少风力的约束区域内行进，以节省电力和/或燃料。在一种形式中，地面站可以使用预测模型来为无人机重新设定航路。举例来说，地面系统和/或无人机204可以远离测地路径604将无人机204的路径重新设定航路，以避开无人机204不能飞行的特定天气条件，例如在强风暴和/或大风的条件下。无人机204可以围绕风暴设定航路以节省能量，同时提供最短的通信路径。在另一变化形式中，无人机204控制自身以避开天气模式，和/或可以使用地面和/或无人机控制系统的组合来改变无人机204的路径。例如，可以使用聚类方法，其中来自其它无人机204的信息提供天气、功耗、风速和/或偏航角信息，使得无人机204和/或地面站能够进行适当的校正以节省能量。

图9示出可在数据传送系统200中使用的无人机204的示例。无人机204包含机身904，其中从机身904延伸出机头906、机尾908和机翼912。一个或多个天线916在机翼912的一个或多个内纵向延伸；然而，在其它实施例中，天线916可位于无人机204上的其它位置。例如，天线916可以位于机翼912的后部附近，或者可以位于机身904和/或机头内。在其它实施例中，天线可以附接到机翼912或机身904中的一个上，使得它从无人机204延伸。天线916可以是固定天线，也可以是可操纵天线。如前所述，电子和/或机械可操纵天线916能够引导信号与其它无人机204通信以增强信号强度和/或节省电力。在一个示例中，天线916包含诸如由佛罗里达州墨尔本的harris公司提供的相控阵天线，在另一示例中，天线916包含陀螺稳定型天线。在另一变化形式中，天线916是全向天线。在又一变化形式中，无人机可包含抛物面天线。在一种形式中，无人机204可以充当天波中继器。在充当中继器时，无人机可以充当无源和/或有源中继器。在充当有源中继器时，无人机204接收信号，处理所述信号，并将所述信号重新传送到下一无人机或地面站。在充当无源中继器时，无人机只是反射信号。在一种形式中，无人机包含用于定位无人机的gps站。无人机可以根据指定的飞行计划自主操作。替代地和/或另外，无人机204可以连续和/或周期性地更新以调整其飞行计划，例如由于诸如风暴和风速等不同的天气条件。如前所述，此信息可用于调整无人机的路径以避开恶劣天气，和/或基于无人机204的偏航角调整无人机204的飞行路径以节省能量。

在数据通信系统200的一些实施例中，每个无人机204可以与在传送器104和接收器108之间行进的其它无人机204通信。无人机204之间的通信可以帮助定位前无人机204或后无人机204，并且还可允许无人机204保持适当的间隔。每个无人机204可具有可操纵天线916，可以控制此天线与路径内的其它无人机204的可操纵天线916对准。可操纵天线916可允许无人机204定位邻近无人机，并且还可确保数据信号沿正确的方向传送以供邻近无人机接收。还可以控制可操纵天线916，使其与传送器104或接收器108对准。如图5所示，当无人机204没有完全沿循传送路径时，可能需要这样做。

无人机204可以在机翼912的一个或两个上包含一个或多个太阳能板920。当无人机204在传送器104和接收器108之间的路径上行进时，太阳能板920可用于向其提供电源。在一些实施例中，太阳能板920可以是与电池、电容器、燃料和/或其它类型的电源一起提供额外电力的补充电源。在其它实施例中，无人机204可设计成它可以只使用风能和来自太阳能板920的太阳能沿着从传送器104到接收器108的路径行进。再一次，在其它示例中，无人机204可以是无动力气球或低功率类型的飞机，例如飞艇。

无人机204可设计成进行多次飞行，使得它们可以重复使用。要重复使用无人机204，可能需要将无人机204从其着陆位置运回其发射位置。如图10所示，在一些实施例中，无人机204可包含使无人机204更紧凑并且可以使无人机204更容易装运和重复使用的可折叠机翼912。无人机204的其它部分，例如机尾908，也可以是可折叠的或可移除的，以便缩小尺寸并防止在装运期间断裂。

图9到10中所示的无人机204只是可以与数据传送系统200一起使用的无人机类型的一个示例。在其它实施例中，还可使用其它类型的无人机。例如，天线可以附接到包含螺旋桨的无人机上，并且这些无人机可以编程为沿着预定路径飞行。无人机还可包含额外的仪器，例如照相机或gps接收器。

定义及替代物的词汇表

权利要求书和说明书中所使用的语言只具有它的字面普通含义，但下文的明确定义除外。这些定义中的词只具有它们的字面普通含义。此类字面普通含义包含最近出版的韦伯斯特和兰登豪斯词典中所有一致的词典定义。如说明书和权利要求书中所使用，以下定义适用于以下术语或其常见变化形式(例如单数/复数形式、过去/现在时态等等)：

“天线”或“天线系统”通常是指呈任何合适配置的电装置或一系列装置，所述装置将电力转换成电磁辐射。此类辐射可以沿着电磁频谱在任何频率下垂直地、水平地或圆形地极化。以圆极化进行传送的天线可以具有右旋或左旋极化。

在无线电波的情况下，天线可以沿着电磁频谱以范围从极低频(elf)到极高频(ehf)的频率进行传送。设计成传送无线电波的天线或天线系统可以包括电连接(常常通过传送线)到接收器或传送器的金属导体(元件)的布置。由传送器迫使通过天线的电子的振荡电流可以围绕天线元件产生振荡磁场，同时电子的电荷还沿着所述元件形成振荡电场。这些时变场以移动的横向电磁场波的形式从天线辐射到太空。相反地，在接收期间，传入电磁波的振荡电场和磁场对天线元件中的电子施加力，所述力使所述电子来回移动，从而在天线中产生振荡电流。这些电流接着可以由接收器检测并进行处理以检索数字或模拟信号或数据。

天线可以设计成在所有水平方向上大致上同等地传送和接收无线电波(全向天线)，或优先地在特定方向上传送和接收无线电波(定向或高增益天线)。在后一种情况下，天线还可以包含可以具有也可以不具有到传送器或接收器的任何物理电连接的额外元件或表面。例如，寄生元件、抛物面反射器或喇叭天线及其它此类未被供能的元件用于将无线电波引导到波束或其它期望的辐射方向图中。因此，天线可以配置成通过这些各种表面或元件的放置而展现增大或减小的方向性或“增益”。高增益天线可以配置成在可以是垂直、水平或其任何组合的给定方向上引导辐射电磁能的绝大部分。

天线还可以配置成相对于地球在特定范围的垂直角度(即，“出射角”)内辐射电磁能，以便将电磁能集中朝向大气的上部层，例如电离层。通过以特定角度将电磁能导向高层大气，可以通过以特定频率传送电磁能而在一天当中的特定时间实现特定跳跃距离。

天线的其它示例包含将电能转换成电磁频谱的可见或不可见光部分中的电磁能脉冲的发射器和传感器。示例包含配置成沿着电磁频谱以范围从远红外到极紫外的频率生成电磁能的发光二极管、激光器等等。

“定向天线”或“波束天线”通常是指在特定方向上辐射或接收更大功率的天线，从而提高性能和/或减少来自不需要的源的干扰。定向天线通常但并非总是沿着所需方向或从所需方向集中辐射。

“可操纵天线”通常是指主瓣方向可易于偏移的定向天线。

“电子可操纵天线”通常是指一种可操纵天线，在这种天线中，无线电波或其它电磁辐射的波束可以电子方式指向不同的方向，而无需物理地移动天线。电子可操纵天线可以例如包含有源电子扫描阵列(aesa)或无源电子扫描阵列(pesa)。在一个示例中，电子可操纵天线可包含相控阵。

“机械可操纵天线”通常是指一种可操纵天线，在这种天线中，无线电波或其它电磁辐射的波束可以通过物理地移动天线而指向不同的方向。

“偏航角”通常是指飞机(如无人机)为了保持理想航道而必须逆风转向的校正量。它在方向上通常但并不总是与漂移角相反，并且对于较小角度，它的量值与漂移角大致相等。

“解调器”通常是指配置成执行解调的装置或系统。举例来说，解调器可以是用于从调制载波恢复信息的电子电路、处理器和/或软件的形式。在一个示例中，解调器是以软件定义的无线电的形式。这种装置的其它示例包含能够执行调制和解调的“调制解调器”(即，术语调制器和解调器的缩写)。解调器可与无线电或无线接收器结合使用，但许多其它系统使用多种解调器，例如用于有线传送。举例来说，解调器可用于从通过电话线、同轴电缆和/或光纤载送的载波信号中提取数字数据流。

“解调”通常是指从调制载波中提取信息的过程或技术。一般来说，解调是调制的逆过程。根据基带信号的参数的调制方式，有多种解调方法。此类技术的示例可包含幅度、频率和/或相位解调。解调过程的输出信号可以采用多种形式，包含(但不限于)模拟信号和/或数字信号。

“漂移角”通常是指uav等飞机的航向和飞机航迹之间的角度。

“电磁辐射”通常是指由电磁波辐射的能量。电磁辐射是由其它类型的能量产生，并在它被破坏时转换成其它类型。电磁辐射随着它以光速(在真空中)离开其来源而载送这种能量。电磁辐射还载送动量和角动量。随着电磁辐射向外远离它的来源，这些性质都可能被赋予与它相互作用的物质。

电磁辐射随着它从一种介质传递到另一种介质而改变速度。当从一种介质转变到下一种介质时，新介质的物理性质可能会使辐射能中的一些或全部反射，而剩余能量传递到所述新介质中。这发生在电磁辐射随着它行进而遇到的介质之间的每个接合部处。

光子是电磁相互作用的量子，并且是所有形式的电磁辐射的基本成分。光的量子性质在高频率下变得更明显，因为随着电磁辐射的频率增加，电磁辐射表现得更像粒子，而不太像波。

“电磁频谱”通常是指电磁辐射的所有可能频率的范围。按照频率和能量的增序和波长的降序，电磁频谱通常分类如下：

“极低频”(elf)通常表示从约3到约30hz的频带，波长从约100,000到10,000km长。

“超低频”(slf)通常表示通常范围在约30hz到约300hz之间的频带，波长为约10,000到约1000km长。

“语音频率”或“语音频带”通常表示人耳可听到的电磁能。成年男性说话的语音频率范围通常在约85和约180赫兹之间，而成年女性对话的语音频率范围通常从约165到约255hz。

“甚低频”(vlf)通常表示从约3khz到约30khz的频带，对应波长从约10到约100km长。

“低频”(lf)通常表示在约30khz到约300khz的范围内的频带，波长在约1到约10km的范围内。

“中频”(mf)通常表示从约300khz到约3mhz的频带，波长从约1000到约100m长。

“高频”(hf)通常表示从约3mhz到约30mhz的频带，波长从约100m到约10m长。

“甚高频”(vhf)通常表示从约30hz到约300mhz的频带，波长从约10m到约1m长。

“特高频”(uhf)通常表示从约300mhz到约3ghz的频带，权重波长在约1m到约10cm长的范围内。

“超高频”(shf)通常表示从约3ghz到约30ghz的频带，波长在约10cm到约1cm长的范围内。

“极高频”(ehf)通常表示从约30ghz到约300ghz的频带，波长在约1cm到约1mm长的范围内。

“远红外”(fir)通常表示从约300ghz到约20thz的频带，波长在约1mm到约15μm长的范围内。

“长波长红外”(lwir)通常表示从约20thz到约37thz的频带，波长在约15μm到约8μm长的范围内。

“中红外”(mir)通常表示从约37thz到约100thz的频带，波长从约8μm到约3μm长。

“短波长红外”(swir)通常表示从约100thz到约214thz的频带，波长从约3μm到约1.4μm长。

“近红外”(nir)通常表示从约214thz到约400thz的频带，波长从约1.4μm到约750nm长。

“可见光”通常表示从约400thz到约750thz的频带，波长从约750nm到约400nm长。

“近紫外”(nuv)通常表示从约750thz到约1phz的频带，波长从约400nm到约300nm长。

“中紫外”(muv)通常表示从约1phz到约1.5phz的频带，波长从约300nm到约200nm长。

“远紫外”(fuv)通常表示从约1.5phz到约2.48phz的频带，波长从约200nm到约122nm长。

“极紫外”(euv)通常表示从约2.48phz到约30phz的频带，波长从约121nm到约10nm长。

“软x射线”(sx)通常表示从约30phz到约3ehz的频带，波长从约10nm到约100pm长。

“硬x射线”(hx)通常表示从约3ehz到约30ehz的频带，波长从约100pm到约10pm长。

“γ射线”通常表示高于约30ehz的频带，波长小于约10pm长。

“电磁波”通常是指具有单独的电分量和磁分量的波。电磁波的电分量和磁分量同相地振荡，并始终被隔开90度角。电磁波可以从来源辐射以产生能够穿过介质或穿过真空的电磁辐射。电磁波包含在电磁频谱中的任何频率下振荡的波，包含但不限于无线电波、可见和不可见光、x射线和γ射线。

“金融工具”通常是指任何种类的可交易资产。一般示例包含但不限于现金、实体所有权权益的证据，或收付现金或另一种金融工具的合同权利。特定示例包含债券、票据(例如商业票据和国库券)、股票、贷款、存款、存款证、债券期货或债券期货期权、短期利率期货、股票期权、股票期货、货币期货、利率互换、利率上限和下限、利率期权、远期利率协议、股票期权、外汇期权、外汇掉期、货币掉期，或任何形式的衍生工具。

“测地线”通常是指球体或另一弯曲表面上两点之间的最短可能线路。

“地面”更多地用于电/电磁意义上，并且通常是指地球表面，包含陆地和水体，例如海洋、湖泊和河流。

“地波传播”通常是指使一个或多个电磁波通过地面和大气的边界沿地面行进的传送方法。电磁波通过与地球半导电表面相互作用而传播。从本质上说，波紧贴着地球表面，以便沿循地球曲率。电磁波通常但并非总是呈由低频无线电波形成的地面波或表面波的形式。

“航向”是指飞机机头(如uav机头)指向的方向。在一个示例中，航向由磁罗盘和/或航向指示器参考，大多数但非全部飞机都包含磁罗盘和/或航向指示器。航向可以是飞机机头指向的方向和参考方向(如正北)之间的角度。

“时延”通常是指系统中的原因和效应之间的时间间隔。时延在物理上是任何物理相互作用可以在整个系统中传播的速度有限的结果。时延在物理上是任何物理相互作用可以传播的速度有限的结果。效应可以通过系统传播的速度始终低于或等于光速。因此，包含原因和效应之间的某一距离的每个物理系统都会经历某种时延。例如，在通信链路或通信网络中，时延通常是指数据从一个点传递到另一个点所花费的最短时间。关于通信网络的时延也可以表征为能量从一个点沿着网络移动到另一个点所花费的时间。关于由电磁能沿特定传播路径传播所造成的延迟，时延可分类如下：

“低时延”通常是指小于或约等于传播时间的时间段，所述传播时间比光在真空中沿给定传播路径行进所花费的时间长10％。用公式表达，低时延定义如下：

其中：

d＝距离(英里)

c＝真空中的光速(186,000英里/秒)

k＝为1.1的标量常数

例如，光可以在约0.1344秒内通过真空行进25,000英里。因此，通过此25,000英里传播路径载送数据的“低时延”通信链路将能够在约0.14784秒或更短的时间内通过所述链路传递所述数据的至少某一部分。

“高时延”通常是指比光在真空中沿给定传播路径行进所花费的时间长10％以上的时间段。用公式表达，高时延定义如下：

其中：

d＝距离(英里)

c＝真空中的光速(186,000英里/秒)

k＝为1.1的标量常数

例如，光可以在约0.04301秒内通过真空行进8,000英里。因此，通过此传送路径载送数据的“高时延”通信链路将能够在约0.04731秒或更长的时间内通过所述链路传递所述数据的至少某一部分。

网络的“高”和“低”时延可能与数据带宽无关。一些“高”时延网络可能具有高于“低”时延网络的高传输速率，但情况可能并非总是如此。一些“低”时延网络的数据带宽可能超过“高”时延网络的带宽。

“存储器”通常是指配置成保持数据或信息的任何存储系统或设备。每个存储器可以包含一种或多种类型的固态电子存储器、磁性存储器或光学存储器，这仅举几个例子。作为非限制性示例，每个存储器可以包含固态电子随机存取存储器(ram)、可顺序存取存储器(sam)(例如先进先出(fifo)种类或后进先出(lifo)种类)、可编程只读存储器(prom)、电子可编程只读存储器(eprom)，或电可擦可编程只读存储器(eeprom)；光盘存储器(例如dvd或cdrom)；磁编码硬盘、软盘、磁带或盒式介质；或这些存储器类型中的任一种的组合。此外，每个存储器可以是易失性种类、非易失性种类，或易失性种类和非易失性种类的混合组合。

“调制”通常是指用表示要传送的信息的调制信号改变周期性波形(称为载波信号)的一个或多个性质的过程。调制技术的常见示例包含但不限于频率调制(fm)、幅度调制(am)、相移键控(psk)、频移键控(fsk)、幅移键控(ask)、关键控(ohokay)正交幅度调制(qam)、连续相位调制(cpm)，正交频分复用(ofdm)、小波调制、格码调制(tcm)、直接序列扩频(dsss)、部队扩频(troopspreadspectrum，css)和跳频扩频(fhss)。

“调制器”通常是指配置成或调适成执行调制的装置。此类装置的一个示例是可执行调制和解调两种的“调制解调器”。

“非天波传播”通常是指所有形式的有线和/或无线传送，其中不是通过从电离层反射电磁波来传送信息。

“处理器”通常是指配置成作为单个单元操作的一个或多个电子组件，所述单个单元配置或编程成处理输入以生成输出。替代地，当呈多组件形式时，处理器可以使一个或多个组件相对于其它组件远程地定位。每个处理器的一个或多个组件可以属于定义数字电路系统、模拟电路系统或这两者的电子种类。在一个示例中，每个处理器都属于传统的集成电路微处理器布置，例如由美国加利福尼亚州圣克拉拉市使命学院大道2200号英特尔公司(邮编95052)(intelcorporationof2200missioncollegeboulevard,santaclara,calif.95052,usa)提供的一个或多个pentium、i3、i5或i7处理器。

处理器的另一个示例是专用集成电路(asic)。asic是被定制用于执行一系列特定逻辑操作的集成电路(ic)，控制计算机以执行特定任务或功能。asic是专用计算机的处理器的示例，而不是配置成用于通用用途的处理器。专用集成电路通常不可重新编程以执行其它功能，并且在制造时只可编程一次。

在另一个示例中，处理器可以属于“现场可编程”类型。此类处理器可以在“现场”进行多次编程，以在制造后执行各种专门或一般功能。现场可编程处理器可以在处理器中的集成电路中包含现场可编程门阵列(fpga)。fpga可编程成执行可保持在fpga中的非易失性存储器单元中的一系列特定指令。可以由客户或设计者使用硬件描述语言(hdl)配置fpga。在fpga中，可以使用另一台计算机重新编程，以将fpga重新配置成实现一组新的命令或操作指令。此类操作可以用任何合适的方式执行，例如通过固件升级到处理器电路系统。

正如计算机的概念不限于单个位置中的单个物理装置，“处理器”的概念也不限于单个物理逻辑电路或电路封装，而是包含一个或多个此类电路或电路封装，这些电路或电路封装可能含在许多物理位置中的多台计算机内或跨许多物理位置中的多台计算机。在虚拟计算环境中，未知数目的物理处理器可能正在有效地处理数据，未知数目也可能随着时间的推移而自动地改变。

“处理器”的概念包含配置或编程成进行阈值比较、规则比较、计算或配置或编程成执行将规则应用于数据从而得到逻辑结果(例如“真”或“假”)的逻辑操作的装置。处理活动可以发生在单独的服务器上的多个单处理器上，也可以发生在具有单独的处理器的单个服务器上的多个处理器上，或者发生在单独的计算装置中物理上彼此远离的多个处理器上。

“无线电”通常是指频率在3khz到300ghz的范围内的电磁辐射。

“无线电地平线”通常是指天线发出的直射光线与地面相切的点的轨迹。无线电地平线可以由以下方程式近似：

其中：

d＝无线电地平线(英里)

ht＝传送天线高度(英尺)

hr＝接收天线高度(英尺)。

“接收”通常是指接受传输、传达、运送、中继、调度或转发的事物。此概念可以包含也可以不包含监听或等待传送实体的事物到达的动作。例如，可以在不知道传送者或传送内容的情况下接收传送。同样地，可以在知道或不知道接收者或接收内容的情况下发送传送。“接收”可以包含但不限于以电磁频谱中的任何合适频率捕获或获取电磁能的动作。接收可以通过感测电磁辐射来进行。感测电磁辐射可能涉及检测穿过或离开例如电线或光纤的介质的能量波。接收包含接收数字信号，这些数字信号可以定义各种类型的模拟或二进制数据，例如信号、数据报、数据包等等。

“接收站”通常是指接收装置，或是指具有配置成接收电磁能的多个装置的位置设施。接收站可以配置成从特定传送实体进行接收，或从任何传送实体进行接收，而不管传送实体在接收传送之前是否可以被标识。

“远程”通常是指两个事物之间的任何物理、逻辑或其它分离。分离可能相对较大，例如数千或数百万英里或公里，或较小，例如数纳米或百万分之一英寸。彼此“远离”的两个事物也可以在逻辑上或物理上耦合或连接在一起。

“中继器”通常是指接收信号并重新传送信号的电子装置。中继器通常(但并非总是)用于扩展传送，以便信号能够覆盖更长的距离或在障碍物的另一侧接收。在某些类型的中继器中，相同的信号被重新传送，但在其它变化形式中，不同的信号可以被重新传送。例如，可以一个或多个不同的频率、波特率和/或格式重新传送不同的信号。信号可以呈无源中继器的形式，它只反射和/或折射电磁波。在另一变化形式中，此中继器可以是接收、处理和重新传送信号的有源中继器。中继器可包含重新传送模拟信号的模拟中继器和/或重新传送二进制数字信号的数字中继器。

“航路”通常是指一个物体(如飞机)要遵循的航迹。换句话说，航路是既定的或选定的行进航道。

“卫星通信”或“卫星传播”通常是指将一个或多个电磁信号传送到卫星，所述卫星又将所述信号反射和/或重新传送到另一个卫星或站。

“信号”通常是指可检测的物理量和/或冲量，通过它可以传送信息和/或指令。例如，为确定信号而测量的物理性质可包含声音、光和/或电磁辐射，这仅举几个例子。举例来说，可以测量电压和/或电流以确定通过电线传送的电信号，并且还可使用电磁场的幅度、频率、相位、力度(intensity)和/或强度(strength)的改变来无线地发送和检测信号。

“大小”通常是指某物的范围；某物的总体尺寸或量值；某物有多大。对于物理对象，大小可以用于描述例如大或较大、高或较高、低或较低、小或较小等等的相对术语。物理对象的大小也可以用固定的单位表示，例如用任何合适单位表达的特定宽度、长度、高度、距离、体积等等。

对于数据传输，大小可以用于指示作为逻辑或物理单元被操纵、寻址、传送、接收或处理的数据的相对或固定数量。大小可与数据集合、数据集、数据文件或其它此类逻辑单元中的数据量一起使用。例如，数据集合或数据文件可以表征为具有35兆字节的“大小”，或通信链路可以表征为具有每秒1000比特的“大小”的数据带宽。

“天波传播”通常是指使从天线辐射的一个或多个电磁波从电离层折射回到地面的传送方法。天波传播进一步包含对流层散射传送。在一种形式中，可以使用跳跃方法，其中从电离层折射的波被地面反射回到电离层。此跳跃可能会发生多次。

“空间波传播”或有时被称为“直达波传播”或“视距传播”通常是指使一个或多个电磁波在通常彼此可见的天线之间传送的传送方法。传送可以通过直达和/或地面反射的空间波进行。一般来说，天线高度和地球曲率是空间波传播的传送距离的限制因素。由于衍射效应，直接视距的实际无线电地平线大于可见或几何视距；也就是说，无线电地平线比几何视距大约4/5。

“扩频”通常是指包含在多个频率上发送所传送的信号的一部分的传送方法。通过在各种频率上发送信号的一部分，可以同时在多个频率上进行传送。在此示例中，接收器必须同时监听所有频率，以便重新组合所传送的信号。传送也可以通过“跳频”信号在多个频率上扩展。信号跳频情境包含在某一时间段内在第一频率上传送信号，在第二时间段内切换到在第二频率上传送信号，然后在第三时间段内切换到第三频率，等等。接收器和传送器必须同步才能同时切换频率。这种“跳变”频率过程可以在可能随时间(例如每小时、每24小时等等)而改变的跳频模式中实施。

“航迹”通常是指飞机等物体的移动方向。

“传送路径”或“传播路径”通常是指电磁能穿过空间或介质所采取的路径。这可以包含通过传送线的传送。在这种情况下，传送路径由传送线定义，沿循传送线，含在传送线内，穿过传送线，或通常包含传送线。传送或传播路径不需要由传送线定义。传播或传送路径可以由通过自由空间或通过大气的电磁能定义，例如呈天波、地波、直线对传(line-of-site)或其它传播形式。在这种情况下，传送路径可以表征为当电磁能从传送器移动到接收器时传递所沿着的任何路径，包括所传送的能量方向上的任何跳跃、反弹、散射或其它变化。

“传送站”通常是指传送装置，或是指具有配置成传送电磁能的多个装置的位置或设施。传送站可以配置成向特定接收实体、配置成接收传送的任何实体或其任何组合进行传送。

“传送”通常是指使某物被传输、传达、运送、中继、调度或转发。此概念可以包含也可以不包含将某物从传送实体运送到接收实体的动作。例如，可以在不知道传送者或传送内容的情况下接收传送。同样地，可以在知道或不知道接收者或接收内容的情况下发送传送。“传送”可以包含但不限于以电磁频谱中的任何合适频率发送或广播电磁能的动作。传送可以包含数字信号，这些数字信号可定义各种类型的二进制数据，例如数据报、数据包等等。传送还可以包含模拟信号。

“触发数据”通常是指包含标识要执行的一个或多个命令的触发信息的数据。触发数据和命令数据可以在单个传送中一起出现，或可以沿着单个或多个通信链路分开传送。

“无人驾驶飞行器(uav)”或“无人机”通常是指没有人驾驶的飞机。uav可由人通过地面控制器操作和/或可使用机载计算机自主操作。uav也可以在没有人或计算机辅助控制的情况下操作，并且可能由诸如风速和风向等环境因素指向。无人机可以有动力也可以无动力。uav可包含燃烧式发动机(例如，涡轮)，其由燃料供能和/或可以使用替代电源，例如由太阳能电池和/或电池供电的电动机。作为非限制性示例，uav可包含气球、飞艇、软式飞艇、飞机、直升机、四旋翼机、滑翔机和/或其它类型的飞机。

“波导”通常是指配置成沿电磁频谱以任何频率导引例如电磁波的波的传送线。示例包含导电或绝缘材料的任何布置，配置成传输沿电磁频谱的范围从极低频波到极高频波的较低频电磁辐射。其它特定示例包含导引高频光的光纤，或用于载送高频无线电波、特别是微波的空心导电金属管。

应注意，除非另有明确论述，否则在说明书和/或权利要求书中使用的单数形式“一种(a/an)”、“所述(the)”等等包含复数形式。例如，如果说明书和/或权利要求书提及“一种装置”或“所述装置”，那么它包含一个或多个此类装置。

应注意，这里仅为了方便读者而使用例如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”、“径向”、“周向”等等的方向术语，以帮助读者理解所示出的实施例，并且以任何方式使用这些方向术语的目的并不是为了将所描述、示出和/或要求保护的特征限制于特定方向和/或定向。

虽然本发明已在附图和前述描述中被详细地说明和描述，但是其应被视为说明性的且在性质上不受限制，应理解，仅展示和描述了优选实施例，并且符合所附权利要求书定义的本发明精神的所有改变、等效物和修改应当受到保护。在本说明书中引用的所有公开案、专利和专利申请以引用的方式并入本文中，就如同每个单独的公开案、专利或专利申请被明确且单独地表示为以引用的方式并入本文中并且在本文中完整阐述一样。