[发明专利]一种用于高空气球载荷回收定位的装置

说明书

技术领域

本发明属于航空测控技术领域，尤其涉及一种用于高空气球飞行试验结束，载荷落地后回收定位的装置。

背景技术

高空气球，是指在平流层飞行的无动力浮空器，是开展高空科学观测或实验及高空极限探险的一种运载工具。

图1示出了高空气球系统的组成示意图。所述高空气球由气球、分离装置、回收伞和吊篮组成。它的飞行高度虽然不如卫星，但却比飞机高得多，一般可达30-50km。由于高空气球造价低廉、组织飞行方便、试验周期短，因此越来越受到科学工作者的青睐，并被广泛应用于高能天体物理、宇宙线、红外天文、大气物理、大气化学、地面遥感、空间生物和遗传、微重力实验等方面的研究，同时也大量应用于外层空间宇宙设备的预研和试飞以及军事方面等。

由于高空气球飞行高度较高，一次试验飞行距离较远，很可能超过视距测控链路的有效范围，即使在测控链路范围内，如果距离太远，考虑地球曲率的影响，视距通信也会受到限制，所以在下降段仅仅依靠视距测控链路无法准确获知气球载荷的位置，这就会为载荷设备的回收带来麻烦。传统的回收定位装置仅仅依靠无线电定位，由于载荷已经落地，受地形和近地面无线电信号多径因素的影响，无线电传输距离非常有限，考虑到回收搜索过程较长，又不能一味增大发射机的功率来提高传输距离，(增大功率意味着更大的能源消耗，相应又要增加电源的重量，这对航空产品来说是很不合理的)，而且载荷落地地点一般不会在平坦的地面，可能造成回收装置的天线指向地面或者水平，进一步影响接收机信号搜索。专利201110102738.5提出了使用多个天线，根据触地点选通相应位置的天线以达到较好的传输效果，虽然比传统的方法有所改进，但无线电依然受近地面多径的影响，传输距离依然很有限。

卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响(可靠性高)。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种采用卫星通信终端的回收定位装置，以准确定位高空气球飞行试验结束，载荷落地后的位置。回收定位装置采用卫星通信终端，这样只要保持全向天线的极化方向始终垂直向上，即可保证通信链路的畅通，为回收人员及时提供准确的位置信息。

本发明公开的采用卫星通信终端的回收定位装置，其包括：保温泡沫上盖(1)、保温泡沫下盖(2)、轴承(3)、滑动导轨(4)、GPS信号接收天线(5)、卫星通信天线(6)、信标装置(7)及滑块(8)；其中，所述轴承布设在所述保温泡沫上盖和保温泡沫下盖之间；所述滑动导轨为圆环轨道，其通过所述轴承旋转；所述信标装置通过所述滑块安装在所述滑动导轨的圆环内部，所述滑块在滑动导轨上可以自由滑动；所述卫星天线安装在信标装置之上，用于向外部发送定位信息。

所述信标装置内装有GPS接收模块，通过GPS信号接收天线获取高空气球的高度和经纬度坐标。

其中，所述信标装置内还安装有气压高度计，其用于检测高空气球的高度。

本发明还公开了一种利用上述回收装置进行高空气球载荷定位回收的方法，其包括：

步骤1、由气压高度计检测高空气球的高度，若高度大于预定值，则转步骤2，否则继续检测；

步骤2、由GPS天线获取高空气球的高度，若高度大于所述预定值，则状步骤3，否则转步骤1继续检测；

步骤3、由气压高度计检测高空气球的高度是否小于所述预定值，若是则进入步骤4，否则继续检测；

步骤4、由GPS天线获取高空气球高度，若高度小于所述预定值，则通过卫星通信天线发送GPS定位信息，否则转步骤3继续检测。

本发明公开的上述方案采用短报文卫星通信终端传输GPS接收模块的定位信息。根据GPS高度信息，在高空气球的平飞段结束之后，载荷吊篮下落至一定高度才打开卫星通信设备工作，能够有效节省电池重量。在装置落地之后，其独有的结构能够保持卫星通信天线和GPS接收天线的极化方向始终垂直向上，确保卫星通信和导航功能正常工作。装置的外壳具有被动保温和防水功能，即使落入水中也能漂浮在水面正常工作。

附图说明

图1是高空气球系统的组成示意图；

图2是本发明中通过卫星通信定位回收装置的原理示意图；

图3是本发明中回收装置的结构示意图；

图4是本发明中信标装置的组成原理图；

图5是本发明中高空气球载荷回收定位的工作流程图。

具体实施方式