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谷歌热气球的工作原理顺便说说光启

来源: 作者: 2019-05-15 06:00:08

谷歌虽然依靠搜索引擎起家,可是近几年却有些游手好闲,总是疯狂尝试各种出人意料的新奇玩意,像无人驾驶汽车Google car,谷歌眼镜Google Glass。

我们在10月份的中国专利公然列表中发现了一件Google的热气球专利,因而顺手把这一系列的中美专利都抓了出来,试图让小火伴们一窥热气球Google Loon有趣的技术思路。

很碰巧,在11月6号我们参加了2015第三届深圳国际工业设计展,也看到了光启的光启的云端号,定位为人烟稀少的地区提供无线上和数据推送等服务,我们觉得这个其实跟热气球Google Loon也比较相似,所以一块来说说光启。

恩,还是从谷歌开始:

谷歌的假想是,让热气球飘浮到10km至20km之间的高空(比一般民航飞机的高度要高),热气球上携带着无线络信号的收发器,为地面提供互联接入服务。

气球利用不同高度的气流流向不同实现移动:

这个假想看起来相当酷,但是问题来了:如果要实现这么宏伟的假想,需要克服哪些困难,又是如何做到的呢,我们从Google的22件气球专利来寻觅一下答案?

问题一:如何控制谷歌气球的高度,并且使其能够灵活乘上自西向东或自东向西的气流呢?

方法1,将谷歌气球变为黑白双色:Google气球的件专利(pat)始于2013年,正是为解决这个问题而来:

这件专利很简单,气球的表面分成两个部份,分别具有不同的吸光性能,而且气球可以被驱动旋转以改变不同部分面对太阳的面积,从而改变气球内部气体吸收太阳能的不同,通地这种方式可以控制气球膨胀/收缩从而控制气球升降。

就这样结合前面介绍到的不同高度不同的气流流向,气球就可以通过调整高度实现运动方向的调节。

方法2:太阳能发电(pat),即在模式下利用太阳能发的电将气体从气球内转移至高压气舱存储以使浮力下降,在第二模式下将高压气舱里的气体冲至气球内使浮力上升。

方法3:虚拟力互斥(pat),即每个气球都对相邻的气球施加一个虚拟力,当距离超过R时是引力,小于R时是斥力,每个气球受到的力的协力决定着气球的运动。

问题2:气球与气球如何进行连接与络通讯?

谷歌气球并不仅仅是为偏远地区提供络,城市,甚至海洋都在考虑范围以内,固然不同的区域气球的密度也不一样。

通过射频信号收发设备,每只气球都与其他气球连接在一起,从而构成了一个状络,这将提高信号的可靠性。

气球可以自动将自由空间光通讯组件对准另外的气球以进行光通信(Pat):

谷歌气球也配备了备用信号收发设备和GPS定位设备,因此谷歌可以跟踪气球所在位置。

除了实时获取位置,还可以根据历史运动数据预测气球的位置,使光通信组件能够及时跟随气球,这样能够得到更高的络传输速率(Pat)。

另外,还可利用相机拍摄其他的气球,根据气球的照片预测相邻气球的位置,并使自由空通讯组件的光轴指向预测的位置(pat)。

在通讯方面:气球分成两种,Super node负责接入多个sub node,Super node通过自由空间光通讯与地面的基站连接,sub node通过RF连接接入Super node。

问题3:气球与气球之间如何联动?

当预测到某个区域络带宽不足时,将周边的气球集中过去提供更多的络带宽(pat)

气球络中的气球是分区域管理的,当检测到有气球进入或者行将进入新的区域时,更新气球的状态(pat)。

问题4:气球如何进行发射与回收?

(pat)自动发射车上有多个发射单元,到达预定的位置时自动发射。

(pat)当检测到气球到达预定位置时,自动剪掉气球, 回收设备。

另外,当气球的寿命终结或需要维修时,控制人员可以安排气球有序地下降。

关于谷歌的的气球原理也可以参考这个视频:Google Project Loon 原理。

总体上:有人评论21世纪的谷歌有点像一百年前爱迪生和特斯拉的实验室,总是带给世界一件又一件的大胆的发明,我们对此深信不疑。

再来说说比较神秘的光启云端号

我们在展会里看不到实物,所以试图去专利里去寻找一些答案:

经检索,光启高等理工研究院申请了7件浮空器相干的专利其中3件发明,4件实用新型,所有专利的保护主题都是浮空器的囊皮,由于专利内容相似现仅拿一篇参考:

这件专利的发明点在于设置镀铝PET层121以及石墨烯-树脂层122。其中PET层反射阳光,石墨烯-树脂层122用于快速散热。

我们没有发现更多有价值的与云端号相关的专利信息。

好吧,该点评一下了:在这些非常前沿的,没有得到广泛应用的领域,如果说外国巨头企业的知识产权保护已经构成一个完整系统的话,中国企业只能算是在某一个模块上修修补补。光启高等理工研究院与Google X实验室分别是中美两国非常具有代表性的前沿科技研究机构,如果让光启去开发,我相信Google专利里揭露的这些技术一样能够开发出来,区别仅在于愿不愿意去做(geek精神),有没有土壤去做这类前沿,风险性非常高的项目。

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