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谷歌Loon气球是如何找到互联网传输的办法的? 精选

已有 4597 次阅读 2019-9-18 08:30 |个人分类:浮空器|系统分类:海外观察| 谷歌, loon, 超压气球, 高空, 平流层

谷歌气球是如何找到互联网传输的办法的?


自从去年夏天谷歌的loon项目脱离了谷歌x实验室,谷歌公司的气球已经记录了100万小时的飞行时间,并找到了一些新的方法来实现平流层导航。 


    萨尔坎迪多经常觉得自己像约翰沃森博士观察夏洛克福尔摩斯一样注视着气球在空中转弯的环节。作为去年夏天从谷歌X实验室脱离出来的字母表公司的气球首席技术官,坎迪多负责管理气球穿过平流层向下面的人们传送互联网。气球在人口稀少的地区或山区上空飞行约60000英尺,在那里传统电信不必费心建造上网用的铁塔,一个气球就可以覆盖2000平方英里,让人们享受上网的乐趣。

为了在给一个区域提供完全的网络覆盖,loon一次运行5到10个气球。它们可以一起提供一个空中网状网络(更多用户则需要更多气球),备用气球就在附近等待,随时可以运动过来。loon正在秘鲁西部进行测试,向数量不详的人提供服务。气球只能在高空停留一段时间,一般情况下,气球会在150天后降落。技术上的困难比如电池报废等,都会缩短气球的工作寿命。但更多的时候,罪魁祸首是风,会把气球吹出服务区。

对于一个网球场那么大、挡不住风的气囊来说,保持原地不动不是一件简单的任务。loon的气球导航是通过球体上下移动,寻找能把它们带到需要的地方的气流来进行导航。要做到这一点,它们不是“手动飞行”,也不是由人类手动指挥的。相反,他们遵循复杂的算法,坎迪多的团队花了数年的时间来琢磨一种通过计算机来实现导航的方法,这种方法产生的飞行路径看起来一点也不简单。

这种航行方式的问题是,气流是不稳定的东西靠风在天空中移动就像使用一个道路网,在那里街道会改变方向、车道数和速度限制,甚至在不可预知的时间完全消失此外,美国国家海洋和大气管理局(nationalocean and atmospheric administration)及其欧洲同类机构利用携带无线电探空仪的一次性气象气球建立的全球风速和风向模型,也有一定的误差。所以,如果你看到一个气球向西飞行,而它的目标是东边,你可能会认为它坏了,或者指挥它的算法有问题。但在过去的六年里,气球的飞行时间达到了100万小时,坎迪多学会了不要这么快做出判断。


        从波多黎各发射升空后,一个气球通过周期性地改变航向来穿越逆风到达秘鲁,这是一个人类飞手不可能实现的。

      经过多年的测量和最新的天气报告,包括来自50个左右的气球数据,loon在任何时刻都在高空飞行,他的团队的模型已经发展出了自己的路径。因此,坎迪多并没有草率认为一个流动的气球是坏了或出现故障,而是观察和等待。很多时候,几个小时或几天后,他发现气球在天空中找到了一条意想不到但有效的路径。漂浮的气球像熟练的水手一样逆风前进。他们在自己的区域上空飞行了上8位数的里程,而人类飞行员自然会认为这是在绕圈子飞行。当他们偏离航道的时候,他们“战略性地游荡”,用坎迪多的话说,他们似乎在游荡等待着风呼啸而来带他们回家。就像飞行的夏洛克一样,他们获得的数据比聪明的人类还要多,产生的结果只有在事后回想起来才那么明显。

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无法想象到,为了攻克这项任务的复杂性,loon的工程师们使用了他们所称的制图师地图它将距离表示为时间的函数,而不是英里:深蓝色阴影表示到达指定目的地需要几分钟,深红色表示您将飞行几天下面显示的是一个为期一周的时间间隔,结果是一个起伏的斑点,让人想起上世纪90年代的windows屏幕保护程序,但从中提炼出一个互联网气球的世界观:重要的不是距离,而是到达目的地所需的时间

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为了适应气球飞行的方式,loon的工程师们使用了一个动态地图,该地图随风向变化而变化。深蓝色意味着你移动得很快,红色意味着你移动得更慢。

这种理念所获得的经验是loon取得长期成功的关键,因为坎迪多和他的团队不能把时间花在指挥全球的气球编队上。现在我们做的是零动手(全智能)飞行,”他说。与此同时,他的同事们正致力于其他方面的智能化,比如提醒他们的气球注意联邦航空局关于临时飞行限制的通知。(与世界各国当局的沟通,包括将文件传真给联邦航空局,并与外国空军交换whatsapp信息。)在从x实验室脱离并成为独立公司的这一年中,loon取得了一些里程碑式的进展,标志着硬件和软件的改进。它的气球覆盖了大约2500万英里。一个气球(不受150天的限制)最近创下了任何飞行器在平流层的飞行记录,飞行了223天另外一个是,在掌握了风场情况下,实现了气球在一个地方驻空将近五个月的记录。

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注意两个气球在波多黎各上空的飞行路线。白色的气球飞到西南部很远的地方,再通过风把它带回来,而它的橙色同伴则在附近“战略游荡”,快速找到回家的路。


将这些技术转化为收入还很漫长。2017年9月,飓风玛丽亚袭击了波多黎各,在那里,loon发射了气球。此后,该公司利用其高空传输为超过10万人提供互联网连接。但在loon宣布将在印尼提供互联网服务四年后,它还没有完成交易。发言人斯科特·科里尔说:“这些活动正在进行中,我们最近取得了一些令人鼓舞的进展。

一项飞往肯尼亚的协议宣布一年之后,最近肯尼亚当局批准了loon在该国领空进行试验。它希望在年底前开始商业服务。今年5月,秘鲁8.0级地震后,气球帮助秘鲁上空提供了网络服务(在秘鲁进行了大量的测试)。科瑞尔补充说,该公司正在“进行商谈”,以便在那里开始一项常规的商业服务。坎迪多和他的工程师们则继续专注于帮助他们的气球做路径规划。他们并不在云层里,他们在云层上方飞行。

 





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