飛艇無線通信技術的發展

雷浩丹

【摘要】隨著時代的發展，無線通信技術已經發展為重要的通信方式。而針對一些無法建立地面基站，或者人口稀少的地方，常見的無線通信不再穩定和便利。此時平流層飛艇的無線通信技術為我們帶來了一種可以快速、可靠、廉價地實現實時、寬帶、大容量的多媒體通信的方式。本文針對通過對飛艇無線通信的簡單介紹及其特點分析，初步了解已經應用的飛艇技術以及當下學者和專家們攻破的飛艇難題，對以后飛挺前景做以簡單瞻望。

【關鍵字】飛艇 無線通信 平流層 技術

【中圖分類號】TN926.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0183-01

蜂窩通信、基站通信等等通信方式的應用在我們的生活中隨處可見，并且發揮著很大的作用。但是隨著人們活動范圍的增大，越來越多的通信方式已經顯示出費用大、占地面積大、難維護等缺點。此時飛艇技術的出現顯得那么重要。它既能垂直起降，留空時間長，可長時間懸停或緩慢行進，且不因此消耗燃料，噪音小，污染小，經濟性好。在信息即為競爭力的現今社會，通信技術的發展已經對于一個企業、國家，甚至全球范圍內的重要發展手段。從最早的美國莫爾斯（RB.Morse）：約5km的電報（點，劃，空間一字母，數字）到美國貝爾（A.G.BelI）：取得電話機專利（電信號一語音）直至現代的地面通信的蜂窩通信，以及近年來正在研究的無線通信。飛艇作為無線通信中一種多媒體通信的方式，備受各界的關注。

一、飛艇無線通信簡介

飛艇無線通信，也有人稱作平流層氣球無線通信，它是繼始于60年代的衛星通信到80年代出現的地面移動通信后，在21世紀之初將投入運行的一種嶄新的無線通信方式，國際同行都給予極大關注和支持，并把它看作是通信產業的一次革命。其重要的發展意義在于它可以快速、可靠、廉價地實現實時、寬帶、大容量的多媒體通信。

飛艇無線通信技術的核心是，利用飄浮于地球上空20～24km的平流層飛艇上裝載的通信平臺，實現信息的傳輸或轉發，其作用如像衛星通信星上轉發器或地面微波通信中繼站。如在空中有計劃的部署多個這樣的平臺，就可以達到全球覆蓋，從而實現全球通信。現代飛艇在多個領域已經有了新的技術突破，可以用于軍事偵察、天氣預報、廣告、救生方面，并且其突出的高空優勢使得其在海洋通信方面被更多的專家和學者關注并研究著。最近幾年有關飛艇無線通信的新技術，讓我們看到飛艇更寬、更廣的應用層面，以及飛艇在以后的無線通信中普及的可能性與必然性。

二、飛艇無線通信特點

1、地球上空的大氣層可分為四層：從地面向上.分別為對流層、同溫層、中層、電離層。而飛艇處于同溫層，該層的風是有規律的、可預見的，不受地面條件，只與地球的轉動和太陽的輻射有關。

2、近年來.隨著科技的發展，解決了使飛艇抵御外力、保持平衡的關鍵技術.使同溫層飛艇通信平臺的構想成為現實。

3、作為同溫層通信平臺的飛艇相對于地球是靜止的，固定在城市上方.調整區間范圍很小。離地高度約21公里，覆蓋地面范圍約1.9萬平方公里。根據相關資料得第一艘飛艇將于2002年升空.以后如需要的話可以每星期升空一艘。隨不同的需要.飛艇可大可小，平均而言，一艘飛艇最寬處的直徑約62米.與一個足球場的寬度相當。長度約157米，為足球場長度的1.7倍。每艘飛艇的重量約10噸.通信設備重約1噸。

4、同溫層飛艇通信技術之所以發展如此迅速，是因為與地球靜止軌道衛星和低地球軌道衛星相比有很多優點：通信容量大；信號傳播延遲小；信號傳輸衰減小；地面設備小巧；發射費用、通信成本低廉；無軌道擁擠問題；無空間廢棄物污染。

三、現階段飛艇無線通信的技術應用

當帶寬、天線口徑、發射功率和其他技術因素不變時，通信系統在一個城市范圍（城域）內的通信容量與點波束的數量成正比。如果這樣的信道容量供該城市的100萬人時分復用，則客戶能獲得虛擬的TI/E1寬帶信道服務，這在下一世紀的頭十年中，足夠使用的了。隨著技術的發展，一架飛艇的通信容量將能達到60Gbps。飛艇處在城市上空，為城市提供大容量的信道，其可靠性十分重要。為此，在安全性設計上應采取了多種措施。第一，飛艇上安裝了監控設備。其次，飛艇是雙層的，內層充氦氣，其包封處于零壓力狀態。第三，雙層結構保證。即使裝氦的內層破了，氦氣仍被外層所包封而不會泄漏。第四，，較厚的外層雖受到較大的漲力，但它卻不承擔升力作用。

我國人口眾多，人口密集的城市很多，使用這種系統的潛在市場很大。預計一套系統的成本約10007%美元，能提供7.68Gbps容量。如果以專線的形式出售，一條2Mbps的雙向專線信道，成本不到6000美元。這樣可以大大提升無線通信普及的步伐，推動更多領域的技術發展。

四、飛艇無線通信的新技術及前景

飛艇作為一種多媒體無線通信的方式有很廣闊的發展前景。因此，為了飛艇無線通信技術的發展和更多方面的推廣，近年來很多專家致力于飛艇技術的研究，帶來很多科技上的進步和飛躍。這些成果為我們以后飛艇無線通信的發展帶來了很大推動作用。

通過學者以及專家們的研究，平流層飛艇的多項技術難題已被攻破。雖然我們還有很多的技術性問題有待研究，如，飛艇在升空、浮空、回收過程中的飛行控制策略，但我們已經可以清楚的看到飛艇不僅僅可以作為未來無線通信的重要方式，還可用于空間觀測、大氣測量以及軍事偵察等目的。在以后的研究方向中我們還應結合平流層的環境特點對平流層飛艇應用的多項技術策略進行改進，使飛艇在多個領域為我們帶來便利和效益。