CN107565989A - 一种无人机宽频天线复用方法及装置 - Google Patents

一种无人机宽频天线复用方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人机宽频天线复用方法及装置。该方法包括：宽频天线接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器；第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器；各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。可见，本发明采用一根宽频天线替代现有的多根天线，实现所有外部信号的接收，并通过第一功分器和多个接收滤波器的处理将无人机所需的各种信号发送至对应的功能模块，大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。

Description

一种无人机宽频天线复用方法及装置
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机宽频天线复用方法及装置。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用控制装置操纵的不载人飞机，常用于空中拍摄、地理测绘、交通实时监控、供电线路巡检、农药喷洒等方面。
随着无人机技术的发展，无人机上的部件也日益增加，越来越多的新部件被加入到无人机中，一方面提高了无人机的性能，而另一方面又增加了无人机的重量。无人机的续航时间，是与无人机的重量强相关的，重量越大续航时间越短。目前市面上的民用无人机的续航时间都在30分钟以内。
无人机依靠天线实现与外部通信，传统的无人机仅设置有接收遥控信号的天线和接收全球定位系统(Global Positioning System，GPS)信号的天线，现有技术为了提高无人机的性能在其上设置了更多天线，这些天线增加了无人机的重量、降低了无人机的续航时间，一定程度上制约了无人机的市场拓展。
发明内容
为了解决现有的无人机天线重量大、续航时间短的问题，本发明提供了一种无人机宽频天线复用方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供一种无人机宽频天线复用方法，无人机上设置有宽频天线，该方法包括：
宽频天线接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器；
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至与第一功分器相连的对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器，其中，子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。
可选地，外部信号包括GPS卫星信号和飞行控制信号；
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号包括：
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成第一路子信号和第二路子信号；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块，包括：
第一GPS滤波器对第一路子信号进行滤波处理，从第一路子信号中获取对应第一频段的GPS卫星信号，将获取的GPS卫星信号发送至无人机的定位模块；
飞行控制滤波器对第二路子信号进行滤波处理，从第二路子信号中获取对应第二频段的飞行控制信号，将获取的飞行控制信号发送至无人机的遥控接收模块。
可选地，外部信号还包括GPS地面基站卫星信号；
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号包括：
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成第一路子信号、第二路子信号和第三路子信号；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块，还包括：
基站信号滤波器对第三路子信号进行滤波处理，从第三路子信号中获取对应第二频段的GPS地面基站卫星信号，将获取的GPS地面基站卫星信号发送至无人机的定位模块。
可选地，飞行控制滤波器的滤波通过频段与基站信号滤波器的滤波通过频段部分重叠。
可选地，在第一GPS滤波器对第一路子信号进行滤波处理之后，还包括：
通过与第一GPS滤波器相连的GPS低噪放大器对GPS卫星信号进行处理，得到放大后的GPS卫星信号；
通过第二功分器对放大后的GPS卫星信号进行处理得到两路GPS卫星子信号，其中一路GPS卫星子信号经第二GPS滤波器发送至无人机的姿态传感器，其中另一路GPS卫星子信号经第三GPS滤波器发送至无人机的定位模块。
可选地，该方法还包括：
第一功分器从发送滤波器接收无人机的至少一个功能模块发送的无人机运行状态数据；
将无人机运行状态数据通过宽频天线进行发送。
可选地，无人机运行状态数据包括无人机飞行数据和无人机采集的图像数据；
第一功分器从发送滤波器接收无人机的至少一个功能模块发送的无人机运行状态数据，包括：
第一运行状态滤波器接收无人机的飞行数据模块发送的无人机飞行数据；
第二运行状态滤波器接收无人机的图像模块发送的无人机采集的图像数据；
其中，无人机飞行数据和图像数据是在无人机的控制器的控制下以时域复用的方式分别发送至第一运行状态滤波器和第二运行状态滤波器的；
运行状态合路器对无人机飞行数据和无人机采集的图像数据进行合并，生成无人机运行状态数据；
发送滤波器接收经无人机运行状态数据功率放大器处理后的无人机运行状态数据；
第一功分器从发送滤波器接收无人机运行状态数据。
第二方面，本发明实施例提供一种无人机宽频天线复用装置，包括：宽频天线、第一功分器和多个接收滤波器；
宽频天线用于接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器；
第一功分器用于将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至与第一功分器相连的对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器，其中，子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的；
各个接收滤波器用于对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。
可选地，多个接收滤波器包括第一GPS滤波器和飞行控制滤波器；
该装置还包括：GPS低噪放大器、第二功分器、第二GPS滤波器和第三GPS滤波器；
第一功分器具体用于将从宽频天线接收的外部信号分成第一路子信号和第二路子信号；
第一GPS滤波器对第一路子信号进行滤波处理，从第一路子信号中获取对应第一频段的GPS卫星信号；
GPS低噪放大器与第一GPS滤波器相连，用于对GPS卫星信号进行处理，得到放大后的GPS卫星信号；
第二功分器用于对放大后的GPS卫星信号进行处理得到两路GPS卫星子信号；
第二GPS滤波器用于对其中一路GPS卫星子信号进行滤波处理，将滤波处理后的GPS卫星子信号发送至无人机的姿态传感器；
第三GPS滤波器用于对其中另一路GPS卫星子信号进行滤波处理，将滤波处理后的GPS卫星子信号发送至无人机的定位模块；
飞行控制滤波器用于对第二路子信号进行滤波处理，从第二路子信号中获取对应第二频段的飞行控制信号，将获取的飞行控制信号发送至无人机的遥控接收模块。
可选地，多个接收滤波器还包括基站信号滤波器；
第一功分器进一步用于将从宽频天线接收到的外部信号分成第一路子信号、第二路子信号和第三路子信号；
基站信号滤波器用于对第三路子信号进行滤波处理，从第三路子信号中获取对应第二频段的GPS地面基站卫星信号，将获取的GPS地面基站卫星信号发送至无人机的定位模块。
可选地，该装置还包括：第一运行状态滤波器、第二运行状态滤波器、运行状态合路器、无人机运行状态数据功率放大器和发送滤波器；
第一运行状态滤波器用于接收无人机的飞行数据模块发送的无人机飞行数据；
第二运行状态滤波器接收无人机的图像模块发送的无人机采集的图像数据；
其中，无人机飞行数据和图像数据是在无人机的控制器的控制下以时域复用的方式分别发送至第一运行状态滤波器和第二运行状态滤波器的；
运行状态合路器对无人机飞行数据和无人机采集的图像数据进行合并，生成无人机运行状态数据；
发送滤波器用于接收经无人机运行状态数据功率放大器处理后的无人机运行状态数据；
第一功分器还用于从发送滤波器接收无人机运行状态数据。
本发明的有益效果是，本发明在无人机上设置宽频天线，通过宽频天线接收所有外部信号，结合第一功分器，将接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至对应无人机上各个功能模块的接收滤波器，供各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并发送至相应的功能模块，供各个功能模块使用。相对于现有技术，本发明采用一根宽频天线替代现有的多根天线，实现所有外部信号的接收，并通过第一功分器和多个接收滤波器的处理将无人机所需的各种信号发送至对应的功能模块，大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。
附图说明
图1为本发明一个实施例的无人机天线复用方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例的无人机天线复用装置的结构示意图；
图3为本发明另一个实施例的无人机天线复用装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决背景技术中提出的技术问题，本申请的发明人想到在无人机上设置宽频天线，通过宽频天线接收所有外部信号，结合第一功分器，将接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至对应无人机上各个功能模块的接收滤波器，供各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并发送至相应的功能模块，供各个功能模块使用。从而采用一根宽频天线替代现有的多根天线，实现所有外部信号的接收大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明一个实施例的无人机天线复用方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的方法包括：
S11：宽频天线接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器。
需要说明的是，本发明实施例的无人机设置有宽频天线，宽频天线的工作频段根据无人机上功能模块的工作频段进行设定，涵盖无人机的各个功能模块的工作频段，用于接收外部信号，外部信号中包括多种频段范围的信号。
S12：第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至与第一功分器相连的对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器，其中，子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的。
需要说明的是，第一功分器将一路外部信号能量分成两路或多路信号能量输出，即将外部信号分成多路子信号后，每路子信号中均包括多种频段的信号；第一功分器分别将各路子信号分别发送至各个接收滤波器。
其中，子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的。例如，当无人机中包括两个功能模块，且这两个功能模块具有两个不同的工作频段，则将外部信号分成两路子信号。
S13：各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。
需要说明的是，本发明实施例的与第一功分器相连的各个接收滤波器在接收到子信号后，对接收到的子信号进行滤波处理，只允许指定频段的子信号通过，将其他频段的子信号滤除，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，从而将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号向相应的功能模块发送。
本发明实施例提供的无人机宽频天线复用方法，在无人机上设置宽频天线，通过宽频天线接收所有外部信号，结合第一功分器，并将接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至对应无人机上各个功能模块的接收滤波器，供各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并发送至相应的功能模块，供各个功能模块使用。相比于现有技术，本发明采用一根宽频天线替代现有的多根天线，实现所有外部信号的接收，并通过第一功分器和多个接收滤波器的处理将无人机所需的各种信号发送至对应的功能模块，大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。
在本发明实施例的一种可选的实施方式中，外部信号包括GPS卫星信号和飞行控制信号；
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号包括：
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成第一路子信号和第二路子信号；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块，包括：
第一GPS滤波器对第一路子信号进行滤波处理，从第一路子信号中获取对应第一频段的GPS卫星信号，将获取的GPS卫星信号发送至无人机的定位模块；
飞行控制滤波器对第二路子信号进行滤波处理，从第二路子信号中获取对应第二频段的飞行控制信号，将获取的飞行控制信号发送至无人机的遥控接收模块。
在实际应用中，无人机的定位模块的工作频段为1.57GHz，无人机的遥控接收模块的工作频段为2.4GHz。
这里，第一GPS滤波器用于获得与定位模块的工作频段相对应的信号，具体实施时，第一GPS滤波器为获得GPS卫星信号，对第一路子信号进行滤波处理，滤除除GPS卫星信号以外的信号，如接收的外部信号包括1.57GHz的GPS卫星信号和2.4GHz的飞行控制信号时，1.57GHz的GPS卫星信号通过，2.4GHz的飞行控制信号被滤除，将1.57GHz的GPS卫星信号发送至无人机的定位模块。
飞行控制滤波器用于获得与遥控接收模块的工作频段相对应的信号，具体实施时，飞信控制滤波器为获得飞行控制信号，对第二路子信号进行滤波处理，滤除除飞行控制信号以外的信号，如接收到的外部信号包括1.57GHz的GPS卫星信号和2.4GHz的飞行控制信号时，2.4GHz的飞行控制信号通过，1.57GHz的GPS卫星信号被滤除，将2.4GHz的飞行控制信号发送至无人机的遥控接收模块。
为了提高无人机的定位精确性，无人机上的定位模块为差分GPS模块，通过接收到的GPS地面基站卫星信号对GPS卫星信号进行修正。
进一步地，本发明实施例宽频天线接收的外部信号还包括GPS地面基站卫星信号；
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成多路子信号包括：
第一功分器将从宽频天线接收到的外部信号分成第一路子信号、第二路子信号和第三路子信号；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块，还包括：
基站信号滤波器对第三路子信号进行滤波处理，从第三路子信号中获取对应第二频段的GPS地面基站卫星信号，将获取的GPS地面基站卫星信号发送至无人机的定位模块。
由于无人机的遥控器与遥控接收模块的通信采用时域跳频技术，而无人机的定位模块接收GPS地面基站卫星信号的工作频段与遥控接收模块的工作频段相同(均为2.4GHz)，为保证GPS地面基站卫星信号和飞行控制信号的正常接收，飞行控制滤波器的滤波通过频段与基站信号滤波器的滤波通过频段部分重叠。
具体实施时，无人机的遥控器与遥控接收模块的通信采用时域跳频技术，在不同的时刻占用频段内不同的信道，若把2.4GHz频段(2.4GHz-2.5GHz)全部划分给遥控接收模块，则会把2.4GHz-2.5GHz的所有信道占满，然而定位模块接收GPS地面基站卫星信号的频段也是2.4GHz。因而，本发明实施例将2.4GHz频段中的部分信道划分给遥控接收模块，并根据信道划分设置飞行控制滤波器的滤波通过频段与基站信号滤波器的滤波通过频段部分重叠。例如，将2.4GHz-2.45GHz的信道划分给遥控接收模块；飞行控制滤波器使用法国2.4GHz滤波器，其滤波通过频段为2.4GHz-2.45GHz；基站信号滤波器采用普通的2.4GHz滤波器，其滤波通过频段为2.4-2.5GHz。
在实际应用中，无人机的遥控器与遥控接收模块采用跳频技术，二者相互约定了随机变化码，只有遥控接收模块能根据随机变化码解析获得飞行控制信号，而定位模块无法解析获得飞行控制信号，仅能获得GPS地面基站卫星信号。
进一步地，在第一GPS滤波器对第一路子信号进行滤波处理之后，还包括：
通过与第一GPS滤波器相连的GPS低噪放大器对GPS卫星信号进行处理，得到放大后的GPS卫星信号；
通过第二功分器对放大后的GPS卫星信号进行处理得到两路GPS卫星子信号，其中一路GPS卫星子信号经第二GPS滤波器发送至无人机的姿态传感器，其中另一路GPS卫星子信号经第三GPS滤波器发送至无人机的定位模块。
需要说明的是，为了保证发送至无人机的定位模块和姿态传感器的GPS卫星信号的质量，第一GPS滤波器与GPS低噪放大器相连，由GPS低噪放大器对GPS卫星信号进行处理。
可理解的是，无人机的姿态传感器接收到GPS卫星信号后，能根据GPS卫星信号更加准确的确定无人机的姿态。
进一步地，该方法还包括：
第一功分器从发送滤波器接收无人机的至少一个功能模块发送的无人机运行状态数据；
将无人机运行状态数据通过宽频天线进行发送。
可理解的是，本发明实施例还可以通过发送滤波器接收无人机的功能模块采集的无人机的运行状态数据，发送滤波器将接收的运行状态数据发送至第一功分器，第一功分器通过宽频天线将运行状态数据向外发送。
具体地，无人机运行状态数据包括无人机飞行数据和无人机采集的图像数据；
第一功分器从发送滤波器接收无人机的至少一个功能模块发送的无人机运行状态数据，包括：
第一运行状态滤波器接收无人机的飞行数据模块发送的无人机飞行数据；
第二运行状态滤波器接收无人机的图像模块发送的无人机采集的图像数据；
其中，无人机飞行数据和图像数据是在无人机的控制器的控制下以时域复用的方式分别发送至第一运行状态滤波器和第二运行状态滤波器的；
运行状态合路器对无人机飞行数据和无人机采集的图像数据进行合并，生成无人机运行状态数据；
发送滤波器接收经无人机运行状态数据功率放大器处理后的无人机运行状态数据；
第一功分器从发送滤波器接收无人机运行状态数据。
在实际应用中，飞行数据模块和图像数据模块的工作频段均为5.8GHz，为了避免无人机运行状态数据失真，无人机的控制器的控制飞行数据模块和图像数据模块以时域复用的方式将各自采集的数据分别发送至第一运行状态滤波器和第二运行状态滤波器。举例来说，无人机飞行数据的数据量较小，无人机采集的图像数据的数据量较大，可在1s的时间内50ms发送无人机飞行数据，950ms发送无人机采集的图像数据。
需要说明的是，现有的无人机一般设置有6根天线，包括：工作频段为1.57GHz的第一GPS天线，用于接收GPS卫星信号，将接收到的GPS卫星信号发送至无人机的定位模块；工作频段为1.57GHz的第二GPS天线，用于接收GPS卫星信号，将接收到的GPS卫星信号发送至无人机的姿态传感器；工作频段为2.4GHz的遥控接收天线，用于接收遥控器发送的飞行控制信号，将接收到的飞行控制信号发送至遥控接收模块；工作频段为2.4GHz的数据传输天线，用于接收GPS地面基站卫星信号，将接收的GPS地面基站卫星信号发送至定位模块；工作频段为5.8GHz的数据传输天线，用于接收无人机飞行数据，将接收的无人机飞行数据发送至地面站；工作频段为5.8GHz的图像传输天线，用于接收无人机采集的图像数据，将接收的图像数据发送至地面站。
上述6根天线设置在无人机上，增加了无人机的重量，降低了无人机的续航时间。因而，本发明实施例采用宽频天线替代上述6根天线，通过功分器和滤波器的处理将无人机所需的各种信号发送至对应的功能模块，并将无人机采集的数据发送至地面站，大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。
现有的无人机的6根天线中，最小的工作频段为1.57GHz，最大的工作频段为5.8GHz，因此，在实际应用中，宽频天线的工作频段为1GHz-6GHz，以保证宽频天线能覆盖所有的工作频段；方向为全向性，保证能在各个方向接收外部信号。另外，该宽频天线的阻抗为50欧姆，全工作频段内回波损坏小于-8db。
图2为本发明一个实施例的无人机天线复用装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的装置包括：
包括：宽频天线21、第一功分器22和多个接收滤波器23；
宽频天线21用于接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器22；
第一功分器22用于将从宽频天线22接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至与第一功分器22相连的对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器23，其中，子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的；
各个接收滤波器23用于对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。
本发明实施例提供的无人机天线复用装置，在无人机上设置宽频天线，通过宽频天线接收所有外部信号，结合第一功分器，将接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至对应无人机上各个功能模块的接收滤波器，供各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并发送至相应的功能模块，供各个功能模块使用。相对于现有技术，本发明采用一根宽频天线替代现有的多根天线，实现所有外部信号的接收，并通过第一功分器和多个接收滤波器的处理将无人机所需的各种信号发送至对应的功能模块，大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。
在本发明实施例的一种可选的实施方式中，如图3所示，无人机天线复用装置包括宽频天线301、第一功分器302和多个接收滤波器；多个接收滤波器包括第一GPS滤波器303和飞行控制滤波器311；
第一功分器302具体用于将从宽频天线301接收的外部信号分成第一路子信号和第二路子信号；
第一GPS滤波器303对第一路子信号进行滤波处理，从第一路子信号中获取对应第一频段的GPS卫星信号，将获取的GPS卫星信号发送至无人机的定位模块309；
飞行控制滤波器311用于对第二路子信号进行滤波处理，从第二路子信号中获取对应第二频段的飞行控制信号，将获取的飞行控制信号发送至无人机的遥控接收模块312。
在实际应用中，第一路子信号和第二路子信号中均包括1.57GHz的GPS卫星信号和2.4GHz的飞行控制信号；第一GPS滤波器303的滤波通过频段为1.57GHz，使得第一路子信号中1.57GHz的GPS卫星信号通过，2.4GHz的飞行控制信号被滤除，将1.57GHz的GPS卫星信号发送至无人机的定位模块309；飞行控制滤波器311的滤波通过频段为2.4GHz，使得第二路子信号中2.4GHz的飞行控制信号通过，1.57GHz的GPS卫星信号被滤除，将2.4GHz的飞行控制信号发送至无人机的遥控接收模块312。
为保证对微弱的GPS卫星信号没有影响，第一GPS滤波器303的插入损耗小于1db。
进一步地，多个接收滤波器还包括基站信号滤波器310；
第一功分器302进一步用于将从宽频天线301接收到的外部信号分成第一路子信号、第二路子信号和第三路子信号；
基站信号滤波器310进一步用于对第三路子信号进行滤波处理，从第三路子信号中获取对应第二频段的GPS地面基站卫星信号，将获取的GPS地面基站卫星信号发送至无人机的定位模块309。
在实际应用中，第一路子信号、第二路子信号中和第三路子信号中均包括1.57GHz的GPS卫星信号、2.4GHz的飞行控制信号和2.4GHz的GPS地面基站卫星信号。
无人机的遥控器与遥控接收模块的通信采用时域跳频技术，在不同的时刻占用频段内不同的信道，若把2.4GHz频段(2.4GHz-2.5GHz)全部划分给遥控接收模块，则会把2.4GHz-2.5GHz的所有信道占满，然而GPS地面基站卫星信号的频段也是2.4GHz。因而，本发明实施例设置飞行控制滤波器311的滤波通过频段与基站信号滤波器310的滤波通过频段部分重叠，飞行控制滤波器311使用法国2.4GHz滤波器，其滤波通过频段为2.4GHz-2.45GHz；基站信号滤波器310采用普通的2.4GHz滤波器，其滤波通过频段为2.4-2.5GHz。
进一步地，该装置还包括：GPS低噪放大器304、第二功分器305、第二GPS滤波器306和第三GPS滤波器308；
GPS低噪放大器304与第一GPS滤波器303相连，用于对GPS卫星信号进行处理，得到放大后的GPS卫星信号；
第二功分器305用于对放大后的GPS卫星信号进行处理得到两路GPS卫星子信号；
第二GPS滤波器306用于对其中一路GPS卫星子信号进行滤波处理，将滤波处理后的GPS卫星子信号发送至无人机的姿态传感器307；
第三GPS滤波器308用于对其中另一路GPS卫星子信号进行滤波处理，将滤波处理后的GPS卫星子信号发送至无人机的定位模块309；
需要说明的是，GPS低噪放大器304用于将第一GPS滤波器303发送的微弱的GPS卫星信号放大。由于第二GPS滤波器306和第三GPS滤波器308接收的是放大后的GPS卫星信号，因而对第二GPS滤波器306和第三GPS滤波器308的插入损耗不作要求，要求第二GPS滤波器306和第三GPS滤波器308对1.57GHz以外的信号(特别是2.4GHz和5.8GHz的信号)抑制度大于40db。
进一步地，装置还包括：第一运行状态滤波器316、第二运行状态滤波器318、运行状态合路器315、无人机运行状态数据功率放大器314和发送滤波器313；
第一运行状态滤波器316用于接收无人机的飞行数据模块317发送的无人机飞行数据；
第二运行状态滤波器318接收无人机的图像模块319发送的无人机采集的图像数据；
其中，无人机飞行数据和图像数据是在无人机的控制器的控制下以时域复用的方式分别发送至第一运行状态滤波器316和第二运行状态滤波器318的；
运行状态合路器315对无人机飞行数据和无人机采集的图像数据进行合并，生成无人机运行状态数据；
发送滤波器313用于接收经无人机运行状态数据功率放大器314处理后的无人机运行状态数据；
第一功分器302还用于从发送滤波器313接收无人机运行状态数据。
在实际应用中，飞行数据模块317和图像数据模块319的工作频段均为5.8GHz，为了避免无人机运行状态数据失真，无人机的控制器的控制飞行数据模块317和图像数据模块319以时域复用的方式将各自采集的数据分别发送至第一运行状态滤波器316和第二运行状态滤波器318。举例来说，无人机飞行数据的数据量较小，无人机采集的图像数据的数据量较大，可在1s的时间内50ms发送无人机飞行数据，950ms发送无人机采集的图像数据。
在实际应用中，无人机运行状态数据功率放大器314的增益大于10db。对第一运行状态滤波器316、第二运行状态滤波器318和发送滤波器313的插入损耗不作要求，要求对5.8GHz以外的信号(特别是1.57GHz和2.4GHz的信号)抑制度大于40db。
综上所述，根据本发明的技术方案，在无人机上设置宽频天线，通过宽频天线接收所有外部信号，结合第一功分器，将接收到的外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至对应无人机上各个功能模块的接收滤波器，供各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，并发送至相应的功能模块，供各个功能模块使用。相比于现有技术，本发明采用一根宽频天线替代现有的多根天线，实现所有外部信号的接收，并通过第一功分器和多个接收滤波器的处理将无人机所需的各种信号发送至对应的功能模块，大大减轻了无人机的重量，提高了无人机的续航时间。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种无人机宽频天线复用方法，其特征在于，所述无人机上设置有宽频天线，所述方法包括：
所述宽频天线接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器；
所述第一功分器将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至与所述第一功分器相连的对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器，其中，所述子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与所述无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将所述与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部信号包括GPS卫星信号和飞行控制信号；
所述第一功分器将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成多路子信号包括：
所述第一功分器将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成第一路子信号和第二路子信号；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与所述无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将所述与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块，包括：
第一GPS滤波器对所述第一路子信号进行滤波处理，从所述第一路子信号中获取对应第一频段的GPS卫星信号，将获取的所述GPS卫星信号发送至所述无人机的定位模块；
飞行控制滤波器对所述第二路子信号进行滤波处理，从所述第二路子信号中获取对应第二频段的飞行控制信号，将获取的所述飞行控制信号发送至所述无人机的遥控接收模块。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外部信号还包括GPS地面基站卫星信号；
所述第一功分器将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成多路子信号包括：
所述第一功分器将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成第一路子信号、第二路子信号和第三路子信号；
各个接收滤波器对接收到的子信号进行滤波处理，获得与所述无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将所述与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块，还包括：
基站信号滤波器对所述第三路子信号进行滤波处理，从所述第三路子信号中获取对应第二频段的GPS地面基站卫星信号，将获取的所述GPS地面基站卫星信号发送至所述无人机的定位模块。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述飞行控制滤波器的滤波通过频段与所述基站信号滤波器的滤波通过频段部分重叠。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一GPS滤波器对所述第一路子信号进行滤波处理之后，还包括：
通过与所述第一GPS滤波器相连的GPS低噪放大器对所述GPS卫星信号进行处理，得到放大后的GPS卫星信号；
通过第二功分器对所述放大后的GPS卫星信号进行处理得到两路GPS卫星子信号，其中一路GPS卫星子信号经第二GPS滤波器发送至无人机的姿态传感器，其中另一路GPS卫星子信号经第三GPS滤波器发送至无人机的定位模块。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一功分器从发送滤波器接收所述无人机的至少一个功能模块发送的无人机运行状态数据；
将所述无人机运行状态数据通过所述宽频天线进行发送。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无人机运行状态数据包括无人机飞行数据和无人机采集的图像数据；
所述第一功分器从发送滤波器接收所述无人机的至少一个功能模块发送的无人机运行状态数据，包括：
第一运行状态滤波器接收所述无人机的飞行数据模块发送的无人机飞行数据；
第二运行状态滤波器接收所述无人机的图像模块发送的无人机采集的图像数据；
其中，所述无人机飞行数据和图像数据是在所述无人机的控制器的控制下以时域复用的方式分别发送至所述第一运行状态滤波器和第二运行状态滤波器的；
运行状态合路器对所述无人机飞行数据和无人机采集的图像数据进行合并，生成无人机运行状态数据；
所述发送滤波器接收经无人机运行状态数据功率放大器处理后的无人机运行状态数据；
所述第一功分器从所述发送滤波器接收所述无人机运行状态数据。
8.一种无人机宽频天线复用装置，其特征在于，包括：宽频天线、第一功分器和多个接收滤波器；
所述宽频天线用于接收外部信号，并将接收到的外部信号发送至第一功分器；
所述第一功分器用于将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成多路子信号，并将各路子信号分别发送至与所述第一功分器相连的对应无人机上各个功能模块的多个接收滤波器，其中，所述子信号的路数是根据无人机的各个功能模块的工作频段确定的；
所述各个接收滤波器用于对接收到的子信号进行滤波处理，获得与所述无人机的各个功能模块工作频段对应的信号，并将所述与无人机的各个功能模块的工作频段对应的信号发送至相应的功能模块。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多个接收滤波器包括第一GPS滤波器和飞行控制滤波器；
所述装置还包括：GPS低噪放大器、第二功分器、第二GPS滤波器和第三GPS滤波器；
所述第一功分器具体用于将从所述宽频天线接收的所述外部信号分成第一路子信号和第二路子信号；
所述第一GPS滤波器对所述第一路子信号进行滤波处理，从所述第一路子信号中获取对应第一频段的GPS卫星信号；
所述GPS低噪放大器与所述第一GPS滤波器相连，用于对所述GPS卫星信号进行处理，得到放大后的GPS卫星信号；
所述第二功分器用于对所述放大后的GPS卫星信号进行处理得到两路GPS卫星子信号；
所述第二GPS滤波器用于对其中一路GPS卫星子信号进行滤波处理，将滤波处理后的GPS卫星子信号发送至无人机的姿态传感器；
所述第三GPS滤波器用于对其中另一路GPS卫星子信号进行滤波处理，将滤波处理后的GPS卫星子信号发送至无人机的定位模块；
所述飞行控制滤波器用于对所述第二路子信号进行滤波处理，从所述第二路子信号中获取对应第二频段的飞行控制信号，将获取的所述飞行控制信号发送至所述无人机的遥控接收模块。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多个接收滤波器还包括基站信号滤波器；
所述第一功分器进一步用于将从所述宽频天线接收到的所述外部信号分成第一路子信号、第二路子信号和第三路子信号；
所述基站信号滤波器用于对所述第三路子信号进行滤波处理，从所述第三路子信号中获取对应第二频段的GPS地面基站卫星信号，将获取的所述GPS地面基站卫星信号发送至所述无人机的定位模块。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一运行状态滤波器、第二运行状态滤波器、运行状态合路器、无人机运行状态数据功率放大器和发送滤波器；
所述第一运行状态滤波器用于接收所述无人机的飞行数据模块发送的无人机飞行数据；
所述第二运行状态滤波器接收所述无人机的图像模块发送的无人机采集的图像数据；
其中，所述无人机飞行数据和图像数据是在所述无人机的控制器的控制下以时域复用的方式分别发送至所述第一运行状态滤波器和第二运行状态滤波器的；
所述运行状态合路器对所述无人机飞行数据和无人机采集的图像数据进行合并，生成无人机运行状态数据；
所述发送滤波器用于接收经无人机运行状态数据功率放大器处理后的无人机运行状态数据；
所述第一功分器还用于从所述发送滤波器接收所述无人机运行状态数据。
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