热气球原理 解密黑科技：谷歌热气球上网计划怎么实现

虽然谷歌是靠搜索引擎起家的，但这几年一直无所事事，总是尝试各种意想不到的新奇事物，比如无人驾驶汽车“谷歌车”和谷歌眼镜。我们在10月份的中国专利公布清单中发现了一项Google热气球专利，于是我们顺手抢过了这一系列的中美专利，试图让朋友们一窥热气球“Google Loon”有趣的技术思路。

无独有偶，11月6日，我们参加了2015年第三届深圳国际工业设计展，也看到了广汽的“云”，定位在人口稀少地区提供无线上网和数据推送服务。我们觉得这其实和热气球“谷歌龙”差不多，那就一起说说广汽吧。

好吧，让我们从谷歌开始:

Google的想法是让热气球漂浮到10km到20km 空之间的高度，热气球携带无线网络信号的收发器，为地面提供上网服务。

气球在不同高度利用不同的气流方向运动；

这个想法看起来挺酷的，但是问题来了:如果要实现这样一个宏大的想法，应该克服哪些困难，应该怎么做？让我们从谷歌的22项气球专利中寻找答案。

问题一:如何控制Google气球的高度，使其灵活地骑行从西向东或从东向西的气流？

方法一:把Google气球变成黑白:Google气球的第一个专利始于2013年，就是为了解决这个问题:

这个专利很简单。气球表面分为两部分，具有不同的吸光特性，可以驱动气球旋转，改变不同部分面向太阳的面积，从而改变气球内部气体对太阳能吸收的差异。这样，可以控制气球的膨胀/收缩，以控制气球的上升和下降。

这样，结合不同的高度和不同的气流方向，气球可以通过调节高度来调节其运动方向。

方法二:太阳能发电，即在第一种模式下，气体从气球转移到高压气室储存，以减少浮力，在第二种模式下，高压气室中的气体被冲入气球，以增加浮力。

方法三:虚力互斥，即每个气球对相邻气球施加一个虚力。当距离超过R时为吸引力，小于R时为排斥力。每个气球的合力决定了气球的运动。

问题2:气球之间是如何连接和交流的？

Google气球不仅仅是为偏远地区提供网络，还要考虑城市甚至海洋。当然，气球的密度因地区而异。

每个气球通过射频信号收发器与其他气球连接，从而形成网状网络，这将提高信号的可靠性。

气球可以自动将自由空光通信组件与其他用于光通信的气球对齐:

Google气球还配备了备用信号收发器和GpS定位设备，让Google可以跟踪气球的位置。

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，从而获得更高的网络传输速率。

此外，还可以使用相机拍摄其他气球，根据气球的照片预测相邻气球的位置，使自由空通信组件的光轴指向预测位置。

在交流方面，气球分为两种。超级节点负责接入多个子节点，子节点通过自由空光通信与地面基站相连，子节点通过射频连接与超级节点相连。

问题3:气球是如何相互作用的？

当预测到某个区域的网络带宽不足时，周围的气球会集中起来提供更多的网络带宽

气球网络中的气球由区域管理。当检测到气球正在进入或即将进入新区域时，气球的状态会更新。

问题4:如何发射和回收气球？

自动发射车上有几个发射单元，到达预设位置后会自动发射。

当检测到气球到达预定位置时，会自动切断气球，回收设备。

此外，当气球寿命结束或需要维护时，控制器可以安排气球有序下降。

关于Google的气球原理，可以参考这个视频:Google项目loon principle。

总的来说:有人评论说，21世纪的谷歌有点像一百年前爱迪生和特斯拉的实验室，总是一个接一个地给世界带来大胆的发明，我们对此深信不疑。

先说神秘的广汽“云”

我们在展览中看不到真实的东西，所以我们试图在专利中找到一些答案:

经检索，广汽高级科学技术研究所申请了7项与浮动空装置相关的专利，其中包括3项发明和4项实用新型。所有专利的保护主题都是浮动空器件的膀胱。由于专利内容相似，只做一个参考:

该专利的发明在于提供镀铝的pET层121和石墨烯树脂层122。其中pET层反射阳光，石墨烯树脂层122用于快速散热。

我们没有发现任何与云韵相关的更有价值的专利信息。

好了，该评论了:在这些还没有被广泛应用的非常前沿的领域，如果国外巨头企业的知识产权保护已经形成了一个完整的体系，中国企业只能算是在某个模块上瞎折腾。光启高级科学技术研究所和谷歌X实验室分别是中美两国非常有代表性的前沿科技研究机构。如果让光启开发，我相信谷歌专利中披露的这些技术也是可以开发的。唯一的区别在于他们愿不愿意做，有没有土壤去做这种前沿、高风险的项目。

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