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让WiFi从全世界飘过 太阳能WiFi无人机研制成功

2016-12-12 17:26 性质:转载 作者:王峥 来源:看看新闻
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为什么这个世界会有很多的信号网络盲区。这是由于所有的手机信号发出的电磁波是有一定的范围和距离的,信息的传递是靠手机周围架设在高处的中继器基站,也就是...

为什么这个世界会有很多的信号网络盲区。这是由于所有的手机信号发出的电磁波是有一定的范围和距离的,信息的传递是靠手机周围架设在高处的中继器基站,也就是通讯塔,进行接力传递的(就像跑步时的接力赛),没有基站,信号无法传播,更不具有网络。但是,不管是面积广阔、地貌多样的西北荒漠,还是深山,地面基站由于投入成本过高,信道狭窄成了一件难事。

还记得汶川地震,地动天摇,当你拿出手机想联系家人,却听到嘀嘀嘀的忙音时的惊慌和无奈吗? 

据不完全统计,中国移动四川公司有3个交换机发生拥塞,有2300多个基站因断电、传输中断等原因退出服务。四川汶川中国联通G、C两网移动通信全部中断,人员联系不上。因为通信联络急剧增多,四川当地长途话务量已上升到日常的10倍以上,而手机接通率下降到日常平均值的一半左右。
现在深山沙漠荒野救援是个难题。不少驴友在深山探险中,最危急的时刻往往不是危险发生时,而是危险发生后遇到的求援问题,手机没有信号,没有网络。

地面架设条件有限,科技工作者们就把脑洞打开,把基站搬到天上去,这不是神话,“空中基站”的构想已经成型!

在第十八届中国科协年会全国科技工作者创新创业大赛上,由西工大周洲教授团队研制的“太阳能Wi-Fi无人机”一举夺得金奖,引起了社会各界的一致关注。它的亮点是将太阳能、无人机、无线路由器三个社会热点相结合,采用太阳能为自供给能源,太阳能无人机为持久留空平台,与Wi-Fi技术相结合,构建空中基站,通过单机或者多机基站进行区域覆盖,形成灵活的移动互联网空中宽带通信基础设施。

列为要说,这是不是就是一个中继器,很简单嘛!那可不见得哦!

作为天空无线发射装置要满足三个条件:第一;飞机自身的续航能力,第二,信号的持续传输和覆盖能力;第三,飞机自身在空中适应各种气象条件保持的稳定性。

好了!先说这第一个条件,续航能力。你以为传统的无人机可能是这样吗?

真正的太阳能WiFi无人机应该是这样的。



是不是看着有点眼熟呢?对,和美国的F117隐形轰炸机还有几分相像。整机用轻巧坚韧的碳纤维作为材料,运用最为先进的空气动力学科技,长七米,却仅仅才有十五公斤,使用模块化设计,可以方便拆卸,三个成年人轻松完成飞机的组装,SO EASY呀!

西北工业大学航空学院的周洲教授说,飞机有非常好的超轻面密度结构的空气动力学特性。这里knews记者给你普及一下科学知识,面密度就是每平方米多重,这个飞机的面密度达到了国际超轻水平,一般也是一平方米一点几公斤,像我们常规的飞机就是好几十公斤,比如滑翔机就六十公斤,这样就是说你必须做的是个飞机,还必须要轻,还要能承受得住载荷

原来我们坐飞机的时候,发动机就是发动机,飞机就是飞机,两个配合一下就行,但是这个就不行。这个必须是能源和飞机我们叫一体化设计机翼和机身上覆盖太阳能薄膜,不同于太阳能电池板常用的晶硅材质,薄膜柔性佳、铺设效率高,光伏能源复合结构的面密度小于1.7kg/m2,同时,也减轻了飞机自身的重量,能保证长时间的提供续航能力。

再说这第二点,信号的持续传输和覆盖能力。其实,地面基站的传输的理论距离都是很远的,但为什么实际距离传输却不行呢?就是由于基站在传输中的一些障碍物遮挡造成信号不断减弱,太阳能WiFi无人机飞行高度能达到三千米,空中无任何遮挡,很容易接受卫星和地面基站传输的信号(想想我们乘坐飞机为什么要关机就知道了),同时,由于飞机是在空中,进行垂直信号发送覆盖,我们接收的信号会更强,与此同时,只要是手机WiFi开着,还能实现精准的定位。这就解决了边远地区上网的实际需求。通过系统灵活布设,实现区域覆盖,避免了修建地基站的困难。还可以用于应急救灾。在地震等灾害搜救行动中,直升机的可视范围小,也受到天黑等自然因素的干扰从而影响搜救进度。利用太阳能Wi-Fi无人机的长航时优势,充当空中信息平台,快速定位生命痕迹,并构建民间普通用户信息联接渠道;在野外救援中,还能解决被困人员与外界联系的困难。

周洲教授介绍,这个飞机操作很容易,通过远距离的遥控装置和手机app,就实现在二十米空地上的起飞,实现一键式操作,同时,无人机WiFi飞行高度也能达到三千米,飞机接收信号的距离有二十公里。目前测试下来,按照飞机垂直地面为圆心,大概能覆盖到半径十公里以上,方圆二十公里。举例说明,五百米半径十公里那就是到二十公里了,按照一个村庄一两公里,算一下就是飞机能把汶川映秀都覆盖,

除了飞行高度,飞行过程中的飞机自身在空中适应各种气象条件保持的稳定性也是最关键的(不能让风把信号刮跑了)。这就是要在本身的流线型设计上下功夫了。能抗到五级风力,即使在遇到更大的风情况下,流体设计也能把风对飞机的影响将为最低,吹的打转转什么的,只要不掉下来都会有信号。

另外,太阳能WiFi无人机的材料选择上就选择了不导电的碳纤维,同时在飞机外表做了防护涂层,内部电路也做了屏蔽措施,在密闭上做了防水处理,能达到优秀的抗雷雨设计。

关于太阳能WiFi无人机,我们来展望一下太阳能WiFi无人机从1.0时代到4.0时代升级路线会是这样的

1.0时代,太阳能Wi-Fi无人机的飞行高度在3千米以下,初步实现与手机运营商的合作,达到“地—机—地”信号传输模式;

2.0时代,预计于2017年接入4G信号,扩大功能和飞机规模;

3.0时代,初步实现飞行高度2万米以上,实现西部区域通信和广域海上通信;通过该系统布设,实现适用于普通终端的持久廉价通信,摆脱完全依赖通信卫星的局面。

4.0时代,在采光很好、风平浪静的平流层实现永久续航,信号传输模式从“地—机—地”升级为“天—空—地”,可直接充当未来全球覆盖的空中网络基站,最终构建一个覆盖全球的无线通信网络。

“未来,大家在路上,在火车上,在公共汽车里,在原野,在深山里,在沙漠,在海洋,无论身在何处,只要有太阳能WiFi无人机,Wi-Fi就无处不在。” 周洲教授说。

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