飞艇无线通信技术的发展

雷浩丹

【摘要】随着时代的发展，无线通信技术已经发展为重要的通信方式。而针对一些无法建立地面基站，或者人口稀少的地方，常见的无线通信不再稳定和便利。此时平流层飞艇的无线通信技术为我们带来了一种可以快速、可靠、廉价地实现实时、宽带、大容量的多媒体通信的方式。本文针对通过对飞艇无线通信的简单介绍及其特点分析，初步了解已经应用的飞艇技术以及当下学者和专家们攻破的飞艇难题，对以后飞挺前景做以简单瞻望。

【关键字】飞艇 无线通信 平流层 技术

【中图分类号】TN926.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0183-01

蜂窝通信、基站通信等等通信方式的应用在我们的生活中随处可见，并且发挥着很大的作用。但是随着人们活动范围的增大，越来越多的通信方式已经显示出费用大、占地面积大、难维护等缺点。此时飞艇技术的出现显得那么重要。它既能垂直起降，留空时间长，可长时间悬停或缓慢行进，且不因此消耗燃料，噪音小，污染小，经济性好。在信息即为竞争力的现今社会，通信技术的发展已经对于一个企业、国家，甚至全球范围内的重要发展手段。从最早的美国莫尔斯（RB.Morse）：约5km的电报（点，划，空间一字母，数字）到美国贝尔（A.G.BelI）：取得电话机专利（电信号一语音）直至现代的地面通信的蜂窝通信，以及近年来正在研究的无线通信。飞艇作为无线通信中一种多媒体通信的方式，备受各界的关注。

一、飞艇无线通信简介

飞艇无线通信，也有人称作平流层气球无线通信，它是继始于60年代的卫星通信到80年代出现的地面移动通信后，在21世纪之初将投入运行的一种崭新的无线通信方式，国际同行都给予极大关注和支持，并把它看作是通信产业的一次革命。其重要的发展意义在于它可以快速、可靠、廉价地实现实时、宽带、大容量的多媒体通信。

飞艇无线通信技术的核心是，利用飘浮于地球上空20～24km的平流层飞艇上装载的通信平台，实现信息的传输或转发，其作用如像卫星通信星上转发器或地面微波通信中继站。如在空中有计划的部署多个这样的平台，就可以达到全球覆盖，从而实现全球通信。现代飞艇在多个领域已经有了新的技术突破，可以用于军事侦察、天气预报、广告、救生方面，并且其突出的高空优势使得其在海洋通信方面被更多的专家和学者关注并研究着。最近几年有关飞艇无线通信的新技术，让我们看到飞艇更宽、更广的应用层面，以及飞艇在以后的无线通信中普及的可能性与必然性。

二、飞艇无线通信特点

1、地球上空的大气层可分为四层：从地面向上.分别为对流层、同温层、中层、电离层。而飞艇处于同温层，该层的风是有规律的、可预见的，不受地面条件，只与地球的转动和太阳的辐射有关。

2、近年来.随着科技的发展，解决了使飞艇抵御外力、保持平衡的关键技术.使同温层飞艇通信平台的构想成为现实。

3、作为同温层通信平台的飞艇相对于地球是静止的，固定在城市上方.调整区间范围很小。离地高度约21公里，覆盖地面范围约1.9万平方公里。根据相关资料得第一艘飞艇将于2002年升空.以后如需要的话可以每星期升空一艘。随不同的需要.飞艇可大可小，平均而言，一艘飞艇最宽处的直径约62米.与一个足球场的宽度相当。长度约157米，为足球场长度的1.7倍。每艘飞艇的重量约10吨.通信设备重约1吨。

4、同温层飞艇通信技术之所以发展如此迅速，是因为与地球静止轨道卫星和低地球轨道卫星相比有很多优点：通信容量大；信号传播延迟小；信号传输衰减小；地面设备小巧；发射费用、通信成本低廉；无轨道拥挤问题；无空间废弃物污染。

三、现阶段飞艇无线通信的技术应用

当带宽、天线口径、发射功率和其他技术因素不变时，通信系统在一个城市范围（城域）内的通信容量与点波束的数量成正比。如果这样的信道容量供该城市的100万人时分复用，则客户能获得虚拟的TI/E1宽带信道服务，这在下一世纪的头十年中，足够使用的了。随着技术的发展，一架飞艇的通信容量将能达到60Gbps。飞艇处在城市上空，为城市提供大容量的信道，其可靠性十分重要。为此，在安全性设计上应采取了多种措施。第一，飞艇上安装了监控设备。其次，飞艇是双层的，内层充氦气，其包封处于零压力状态。第三，双层结构保证。即使装氦的内层破了，氦气仍被外层所包封而不会泄漏。第四，，较厚的外层虽受到较大的涨力，但它却不承担升力作用。

我国人口众多，人口密集的城市很多，使用这种系统的潜在市场很大。预计一套系统的成本约10007%美元，能提供7.68Gbps容量。如果以专线的形式出售，一条2Mbps的双向专线信道，成本不到6000美元。这样可以大大提升无线通信普及的步伐，推动更多领域的技术发展。

四、飞艇无线通信的新技术及前景

飞艇作为一种多媒体无线通信的方式有很广阔的发展前景。因此，为了飞艇无线通信技术的发展和更多方面的推广，近年来很多专家致力于飞艇技术的研究，带来很多科技上的进步和飞跃。这些成果为我们以后飞艇无线通信的发展带来了很大推动作用。

通过学者以及专家们的研究，平流层飞艇的多项技术难题已被攻破。虽然我们还有很多的技术性问题有待研究，如，飞艇在升空、浮空、回收过程中的飞行控制策略，但我们已经可以清楚的看到飞艇不仅仅可以作为未来无线通信的重要方式，还可用于空间观测、大气测量以及军事侦察等目的。在以后的研究方向中我们还应结合平流层的环境特点对平流层飞艇应用的多项技术策略进行改进，使飞艇在多个领域为我们带来便利和效益。