CN108242945A - 具有动态天线分集的无人机 - Google Patents

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E·加尼耶
R·普罗多霍默
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Parrot Unmanned Aerial Vehicle Co Ltd
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Abstract

本发明涉及具有动态天线分集的无人机。无人机包括M个天线，具体而言具有对称地位于用于连接到推进单元(24)的两个臂(22)端部的两个偏置天线(30)，以及位于无人机主体(20)下方的腹侧天线(32)。无线电传输在N个类似的RF信道上被同时操作，其中2≤N<M。天线切换电路根据多种不同的耦合方案，通过驾驶逻辑动态地选择所述耦合方案中的一个来将所述N个RF信道中的每一个选择性地耦合到所述M个天线中的N个天线。该选择根据由无人机微处理器递送的信号、根据在给定时刻确定的飞行和信号传输条件来操作。

Description

具有动态天线分集的无人机
技术领域
本发明涉及机动设备(在下文中一般被称为“无人机”)的远程驾驶，并且更确切地涉及由这些设备用于其远程驾驶的无线电通信天线。
具体而言，它们可能是具有旋翼或固定翼的飞行无人机。然而，本发明不限于驾驶飞行设备和与飞行设备进行数据交换，并还可适用于在远程操作者控制下在地面上移动的轮式设备，术语“无人机”必须被理解成其最一般的意义。
背景技术
消费者飞行无人机的典型示例是来自法国巴黎Parrot(鹦鹉)公司的四螺旋桨型旋翼无人机Bebop Drone，或是也来自Parrot公司的帆翼型固定翼无人机Disco。本发明可适用的另一类型的无人机是遥控的轮式和跳跃式玩具Jumping Sumo，也是Parrot公司的(本说明书中提及的所有商品名都是注册商标)。
WO 2010/061099A2、EP 2 364 757A1以及EP 2 613 213A1(Parrot)描述了借助于具有集成加速度计的触摸屏多媒体电话或平板执行诸如来自Parrot公司的移动应用FreeFlight之类的特定的遥控应用软件程序来驾驶无人机的原理。
电话或平板可能被诸如来自Parrot公司的Skycontroller之类的特定遥控设备中继，Skycontroller是与电话或平板对接的控制台，其形式为设有具有操纵杆和各种按钮的两个手柄的盒子，用于以与专用控制台相同的方式由用户进行符合人体工程学的驾驶。
用户也可使用被称为“FPV眼镜”(用于“第一人称视图”)的沉浸式驾驶眼镜。
遥控器设有用于与无人机进行例如WiFi(IEEE 802.11)局域网类型的无线电链路的装置，以供进行双向数据交换：i)从无人机到遥控器用于传送由相机捕捉的视频图像和无人机的飞行参数，以及ii)从遥控器到无人机用于向无人机发送驾驶指令。
遥控器和无人机之间的无线电通信的各个方面在EP 2 450 862 A1和EP 3 020460 A1(Parrot)中有具体的描述。
将理解，遥控器和无人机之间的无线电链路的质量是必要参数，特别要确保令人满意的范围。此外，所传送的数据量是很大的，特别是由于下行链路需要非常高的视频速率。事实上，无线电链路的质量的任何降级都将对传输质量和无线电范围产生影响，并有影响已交换数据和命令的偶发性丢失的风险。
在无人机处，无线电链路使用被包含在无人机中的一个或多个天线，该一个或多个天线在接收时拾取由遥控设备传送的上行链路信号，并且在传输时辐射支持下行链路的HF发射器电路的功率，特别用于将视频流和飞行数据传输到遥控器。
本发明确切地涉及此类天线以及与之相关联的射频(RF)传输和接收链。
一个重要的限制在于适用于诸如被无人机使用的WiFi通信系统(或任何其他RF功率发射器系统)之类的RF通信系统的规章约束。
例如，美国在ISM频带2.4GHz处的现行规章规定：1)发射器出口处总功率的限制为30dBm(1mW)且2)由天线辐射出的功率的限制为36dBm(4mW)EIRP(等效各向同性辐射功率)，此第二限制与增加了天线在其主传输波瓣方向上的增益的发射器本身功率相对应。
WiFi规范有利地提供根据所谓的MIMO(多输入多输出)技术在不同的频带或在相同的频带中同时使用若干发射器和若干天线的可能性，与SISO(单输入单输出)类型的技术相比，MIMO是允许数据在更长的范围且以更高的速率进行传输的多路复用技术。
FR 2 947 401 A1(Thales)因此描述了一种设有多个天线的无人机，该多个天线可选择性地被配置成确保在多天线MIMO模式下的数据传输。
困难来自于这样的事实：在多个发射器同时递送RF信号的情况下，遵守规章辐射功率阈值迫使降低每个活跃发射器的自身RF功率，以使得完全辐射的总RF功率保持低于所强制的阈值(在上文示例中为36dBm)。
因此，对于同时辐射的两个天线，必须将每个发射器的自身功率降低一半(-3dB)，每个发射器将必须输出不超过27dBm(0.5mW)。
同样，对于同时辐射的三个天线，必须将每个发射器的自身功率除以三(-4.7dB)，每个发射器将必须输出不超过25.3dBm(0.35mW)。
并且同样，对于同时辐射的四个天线，必须将每个发射器的自身功率除以四(-6dB)，每个发射器将必须输出不超过24dBm(0.25mW)。
发明内容
本发明的基本思想包括：为改进无人机与遥控器(并且因此与用户)之间的无线电传输质量，机载比同时活跃的发射器数量(N个发射器，数量为至少两个)更多数目的天线(M个天线)，并通过合适的开关从配备无人机的M个天线中只选出N个天线。
例如，为N＝2个发射器提供M≥3个天线(通常M＝3或4个天线)并且因此从三个天线中仅选出两个天线或从四个天线中仅选出两个天线是可能的。
该切换例如以规则时间间隔动态地操作，以便修改N个发射器到M个天线的特定切换方案(如有必要)，使得有效地切换的天线的配置保持最优。
在上述示例中，通过从三个(或四个)天线中仅选出两个天线，每个天线获得的辐射功率高于具有以MIMO方式同时操作的三个(或四个)天线的传统系统的辐射功率是可能的。
仍然在此示例中，在传统的四天线MIMO系统中，有必要将每个发射器的自身功率降低6dB以遵守规章，然而，对于本发明的解决方案，仍然在四个天线的情况下，所需的降低将仅为3dB，因为在四个天线中仅有两个天线将是活跃的。
因此，配置信道的这种动态重新配置允许在考虑到无人机相对于遥控器的位移的情况下创建天线网络的“动态分集”，即使这些位移对无人机的定向(以及因此对其天线)、对环境条件、对距离等产生了永久干扰无线电链路的永久性修改。因此，天线网络的动态重新配置允许始终保持使数据速率最大化并使信噪比最小化的RF传输的更好条件，特别是在无人机的天线不具有各向同性辐射的情况下。
更确切地，本发明出于此目的提出了一种无人机，该无人机例如根据上文提及的FR 2 947 401A1以已知的方式包括无人机主体、数字控制器电路、包括适配成递送将被传送的RF信号的基带处理器电路的RF发射器级，以及与无人机主体集成的M个固定天线。
本发明的特征在于，该RF发射器级进一步包括：RF分派器级，该RF分派器级接收将被传送的RF信号作为输入，并且递送N个类似的RF电源信号作为输出，其中2≤N<M；天线切换电路，该天线切换电路被适配成根据多种不同的耦合方案将所述N个RF电源信号中的每一个选择性地耦合到所述M个天线中的N个天线；以及用于引导所述天线切换电路的逻辑，该逻辑被适配成根据由所述控制电路递送的选择信号来动态地确定所述耦合方案中的一个。
根据各种有利的附带特性：
-用于引导天线切换电路的逻辑被适配成还根据由所述基带处理器电路递送的同步信号来动态地确定所述耦合方案中的一个，以便至少在将要被传送的RF信号帧的传输的持续时间内禁止将选择信号应用于天线切换电路；
-当N＝2且M＝3时，天线切换电路被适配成选择性地将第一RF电源信号与第一天线和第三天线中的任一个进行耦合，并且将第二RF电源信号与第二天线和第三天线中的任一个进行耦合；
-在这种情况下，第一天线和第二天线有利地是被对称地放置在无人机主体的两侧处的横侧天线，而第三天线是被放置在无人机主体下方的腹侧天线；
-当N＝2且M＝4时，天线切换电路被适配成选择性地将第一RF电源信号与第一天线和第三天线中的任一个进行耦合，并且将第二RF电源信号与第二天线、第三天线和第四天线中的任一个进行耦合；
-RF分派器级包括N个类似的前端RF模块，每个都接收将被传送的RF信号作为输入，并且递送N个类似的RF电源信号中的一个作为输出；
-N个RF电源信号中的至少一个包括与5GHz频带中的第二信号分量进行双工的2.4GHz频带中的第一信号分量。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的示例性实施例，在所有附图中，相同的附图标记表示相同或功能上相似的元素。
图1是示出由遥控设备驾驶的无人机的概括视图。
图2是从飞行中无人机下方观察的透视图，特别示出了用于实施本发明的天线网络的几何结构，在此示例中是三天线网络。
图3a、3b和3c针对在图2中被例示的无人机的各天线(分别是右侧天线、腹侧天线和左侧天线)的辐射图。
图4是以双信道和三天线配置来实现本发明的教导的无人机的RF链的框图。
图5是以双信道和四天线配置来实现本发明的教导的无人机的RF链的框图。
图6是例示飞行中无人机的示图，具有与此无人机的轨迹相对应的位置相对于静止在地面上的用户的各种变化。
图7a和图7b分别例示了在实施和不实施本发明的教导的情况下，当无人机如图4中所例示移动时用户接收到的信号电平的变化。
具体实施方式
现在将描述本发明的设备的示例性实施例。
在图1中，附图标记10概括地表示无人机，例如诸如来自Parrot公司的Bebop型四螺旋桨型直升机。这一无人机具有四个共面旋翼12，这些旋翼的马达由集成的导航与姿态控制系统彼此独立地驾驶。设有允许获得该无人机所朝向的场景的图像的前视相机14。
无人机10由用户借助于设有被配置成显示由无人机的相机14捕捉的图像的远距遥控设备16(下文中称为“遥控器”)进行驾驶。遥控器16是例如来自Parrot公司的Skycontroller型，其上安装有智能电话(袖珍移动终端)或标准型触摸屏多媒体数字平板，该智能电话或平板除了加载特定应用软件(诸如来自Parrot公司的移动应用AR FreeFlight)来控制无人机10的驾驶和由相机14拍摄的图像的可视化之外未经修改。屏幕18显示一定数量的飞行参数以及符号(叠加有由相机14捕捉的图像)，该符号允许通过用户手指在这些符号上的简单接触和/或通过根据横摇和纵摇轴向遥控器施加倾角，使无人机向前或向后移动来激活驾驶命令(上升/下降等)。用户的动作由特定应用软件来解释，它将这些动作变换成针对无人机的命令信号。
遥控器16还设有用于与无人机进行例如WiFi局域网类型的无线电链路的装置，非常有利地是直接与无人机建立的双频带型2.4GHz和5GHz(更确切地为2.40GHz-2.4835GHz和5.15GHz-5.85GHz)和MIMO的标准WiFi类型(IEEE 802.11n)的链路。
更确切地，该无线无线电链路是双向的，并包括用于传送包含以下各项的数据帧的上行链路(从遥控器到无人机)以及下行链路(从无人机到遥控器)：-(从遥控器到无人机)定期和基于系统地发送的驾驶和控制指令，以及无人机的各种信息元素和参数；
-(从无人机到遥控器)来自相机的视频流；以及
-(从无人机到遥控器)在需要时，由无人机确立的飞行数据或状态指示符，诸如：电池电平、飞行阶段(起飞、自稳定化、着陆在地面上，等等)、高度、检测到的故障，等等。
所实现的WiFi网络有利地是未经修改的标准网络，其允许从WiFi规范的多个功能中受益：防止冲突、数据封装、网络访问管理、加密和认证、频率平面的管理等等。
然而，将注意到，标准WiFi的使用不以任何方式限制本发明，并且其也适用于根据制造商专有的非标准规范作出的任何“专有”RF传输系统。
图2例示了处于飞行中的无人机10。该无人机在所例示的四螺旋桨型直升机的示例中包括：无人机主体20，从该无人机主体延伸的四个臂22，其中两个为前臂且两个为后臂。每个臂22都在其远端处承载驱动相应螺旋桨旋转的马达单元24。马达单元24通过形成支脚26的延伸部件向下延伸，所述支脚在无人机着陆在地面上时支撑该无人机。
无人机以已知的方式，例如在如上文所提及的来自Parrot公司的Bebop型上包括布置在前脚中的两个偏置天线30。例如，这些天线中的每一个都以印刷形式被制作在插入到布置在脚26中的对应容纳物中的电路板上，其中合适的连接装置允许将天线连接到位于无人机主体20中的RF电路。具体而言，偏置天线的这种配置允许将天线从被包含在无人机主体20中的金属块体处移开。考虑到两个天线30的对称布置，天线30各自具有被包括在半球形半空间中的宽孔径、基本均匀、扇形辐射图，确保在无人机的任一侧上都有良好的横侧覆盖。
在其他配置中，特别是更适合于帆翼型无人机，其中没有臂从无人机主体延伸，两个天线可对称地被布置在无人机的机身中，然而缺点是这些天线对位于机身内的附近的金属元件更为敏感，由于这些干扰元件，这可能导致辐射图较不均匀。
在任何情况下，无人机的两个天线都耦合到WiFi RF芯片的相应的RF输入端/输出端，通常使用的芯片设有两个相同的RF输入端/输出端。
传统上，所使用的WiFi天线是双频带天线，易于在两个不同的频带(诸如两个WiFi频带2.4GHz和5GHz)中辐射，具体而言，允许并发地使用这两个频带的MIMO操作。
为了允许这种同时空间传输(以及类似的同时接收)，RF芯片的每个输入端/输出端然后都包括四个终端，即两个传输终端(TX 2.4和TX 5)和两个接收终端(RX 2.4和RX5)。
然而，上文所描述的已知的双发射器和双天线配置并不总是最优的。
实际上，当无人机垂直地位于用户上方或靠近该垂直位置(因此近似地处于其顶点将位于用户所在位置的锥体内)时，两个天线的组合辐射图具有较高的增益不规则性，因为方向对应于每个天线的辐射图的两个边缘区域。这会导致辐射功率中(或接收信号中)的不稳定的损失，这偶尔会导致非常嘈杂的通信并且导致无人机与遥控器之间的信息传输速率的损失。
对于旋翼无人机来说，即使无人机距离用户很远也可能会出现这种缺点：事实上，无人机的水平速度的这种快速变化是通过无人机相对于垂直而言俯仰、翻转运动等来获得的，这会相对于用户的方向而言突然地改变天线网络的取向，并因此改变辐射图的取向。这样，在某些飞行配置中，用户可能在辐射图的特定方向上显示波谷或强不规则性。
为了补偿这些缺点，本发明的出发点在于添加一个(或若干个)附加天线，特别是具有带有在两个第一天线的增益波谷或增益不规则性的方向上取向的主波瓣的辐射图。这样，补偿这些波谷或不规则性，并且在总体上建立基本上各向同性的辐射图是可能的。
在图2所例示的示例中，无人机已经设有被布置在无人机主体20的中心的腹侧区域中的第三天线32。该腹侧天线32的主辐射轴垂直地取向并转向下。
这种三天线(或更多天线)配置允许在无人机的所有配置中确保无人机和远距遥控器之间的令人满意的通信，在任何情况下都具有均匀的无线电性能。
在这方面，将参考图3a、3b和3c，其是针对在图2中被例示的无人机的各天线(分别是右侧天线30、腹侧天线32和左侧天线30)的辐射图。这些图以等量线给出了每个天线在空间的由仰角θ和方位角定义的不同方向上的增益。如可观察到的，腹侧天线32提供朝向地面(图3b，朝向θ＝0°的方向)的高增益，而另一方面，横侧天线(图3a和3c)在该方向上具有低增益。相反，对于接近水平(θ＝90°)的方向，横侧天线30在增益方面提供比腹侧天线32更好的性能。
然而，如果天线的数量增加并且每个天线都耦合到相应的发射器/接收器，则为了遵守最大总辐射功率的规章约束，有必要按比例减少每个发射器的自身功率。因此，例如，对于6dBi的典型天线增益，如果使用两个发射器，则单一功率必须降低-3dB，而在三个发射器的情况下降低-4.7dB，在四个发射器的情况下降低-6dB。
本发明的基本思想包括，代替同时使用与天线一样多的发射器，仅选择经减少数量的天线，例如在三个中选两个天线或在四个中选两个天线，并且仅向所选择的天线供电(因此在此示例中仅使用两个同时活跃的发射器)。
因此，在上文所提及的示例中，通过仅使用两个同时活跃的发射器，在任何情况下都仅需要将单一功率降低-3dB，因为在任何给定时刻，三个或四个天线中仅有两个天线将是活跃的，并因此每个天线的单一辐射功率高于使用以MIMO的方式同时操作的三个或四个天线的系统中的每个天线的单一辐射功率。
根据由无人机的微处理器递送的选择信号，实时地动态地操作对天线的切换，该无人机的微处理器执行合适的算法以确定在给定时刻哪些天线必须被选择。
图4是以双无线电信道和三天线配置来实现本发明的教导的无人机的RF链的框图。
所有电路都由数字控制器电路100来控制，包括特别是操纵各种飞行控制和遥控通信功能的无人机机载微控制器。
数字控制器电路100与本身为公知电路并且其将不会被详细描述的基带处理器电路110(例如，Qualcomm芯片组QCA6174)交换信息。
基带处理器管理所有无线电控制功能，诸如信号调制、编码/解码、频率转换等。一方面，它与引导它的数字控制器电路100对接，而另一方面，它设有一定数量的终端使其与发射/接收RF电路本身对接。在双频带WiFi传输的特定情况下，基带处理器电路包括与两个相应的WiFi频带2.4和5GHz中的每一个相对应的输出(传输)终端TX 2.4和TX 5，以及与这两个相同的频带相对应的输入(接收)终端RX 2.4和RX 5。此外，这些四个输入/输出终端被分开，以便能够被耦合到两个相同的RF电路，特别是能够确保在被耦合到两个相应天线的两个RF信道上的同时传输。
基带处理器电路110通过刚刚描述的输入/输出终端TX/RX被耦合到由两个相同的前端模块120组成的RF分派器级。
前端模块120包括前端类型的芯片，允许处理来自由基带处理器电路110递送或接收的基带信号的高RF频率模拟信号。它们在发射方面基本上包括功率放大器(PA)，并在接收方面包括流噪声放大器(LNA)。这些前端模块120是传统类型、未经修改的电路，包括例如Skyworks 85723族的芯片并且将不会更详细地进行描述。
每个前端模块120都传送(或接收)相应的射频信号RF1、RF2。由前端模块120传送或接收的信号RF1或RF2中的每一个都包括与5GHz频带中的第二信号分量双工的2.4GHz基带中的第一信号分量。
在传统配置中，根据不变的、静态的配置，前端模块中的每一个都将直接地耦合到相应的传输/接收天线以用于WiFi传输。
在本发明中，前端模块120与天线之间的耦合通过特定的天线切换电路130来操作，该天线切换电路130一方面确保两个射频信号RF1、RF2之间的对接，而另一方面确保三个天线A1、A2、A2之间的对接(在图4中所例示的实施例中)。具体而言，天线A1和A2可以是位于用于连接到无人机的推进单元的臂的端部的偏置天线30，天线A3是位于无人机主体下方在中央位置处的腹侧天线32。
在所例示的实施例中，天线切换电路130包括第一开关132，该第一开关132接收信号RF1作为输入，并且将信号RF1引向天线A1或引向第二开关134的第一极。第三开关136接收信号RF2作为输入，并将信号引向天线A3或引向第二开关134的第二极。第二开关134选择其各极中的任何一个来将该极耦合到天线A2。
由电路130使用的RF开关是本身为公知的开关类型(例如，Skyworks13350/13320族的芯片)并且将不会更详细地进行描述。
三个开关132、134和136的状态可通过由数字控制器电路100控制的驾驶逻辑140传送的相应开关信号SW1、SW2、SW3来控制。
驾驶逻辑140包括电路142，该电路142接收数字控制器电路100递送的因变于由确定必须选择哪些天线的算法产生的一定数量的参数的切换信号Cmd1和Cmd2作为输入。具体而言，对于这个选择，该算法可考虑：
-相对于与地面链接的绝对参考系统中的用户而言的无人机位置和无人机取向(或多或少显著的倾角，特别地考虑到水平速度的变化)：然后该算法确定无人机的天线，该天线的辐射图相对于用户而言具有更好的取向；
-对由拾取来自遥控器的信号的每个天线接收到的信号电平(RSSI)的测量：测得的RSSI确实提供了与无人机和遥控器之间的无线电链路的质量有关的信息；
-根据可能是随机的和规则的序列来自动选择天线，以便测量每个天线上的RSSI(该选择考虑到由于切换电路130的存在，各天线绝不会全部同时耦合到RF链的接收器级)。
此外，数字控制器电路100不与基带处理器电路110和前端模块120同步，建议将天线的切换同步到所传送的帧和接收到的帧，以免在传输期间切断这些帧。
出于此目的，驾驶逻辑140通过链路148耦合到基带处理器电路110，确保由数字控制器电路100发送的信号与由基带处理器电路110在传输/接收中处理的帧之间的同步。
在图4所例示的实施例中，驾驶逻辑140包括接收信号Cmd2作为输入的反相器144，以及在其一个输入端接收信号Cmd1并在其另一个输入端接收反转后的信号Cmd2的与(AND)门146。开关132的选择信号SW1对应于信号Cmd1，开关136的开关信号SW3对应于反转后的信号Cmd2，而用于控制开关134的信号SW2对应于门146的输出。
相应的真值表如下：
针对3个天线/2个发射器的真值表
Cmd1 Cmd2 SW1 SW2 SW3 RF1 RF2
1 1 1 0 0 天线1 天线3
0 1 0 0 0 天线2 天线3
1 0 1 1 1 天线1 天线2
0 0 0 0 1 天线2 -
当然，一方面两个信道RF1和RF2以及另一方面与此真值表相对应的三个天线A1、A2和A3之间的不同的可能耦合方案不是限制性的；其他耦合配置也是可以构想的，特别是考虑到无人机的不同天线的特定几何形状，它们在无人机上的位置以及它们自身的辐射图。
图5是例示其中无人机不再包括三个而是包括四个不同的天线A1、A2、A3、A4的变体的框图，天线A1、A2、A3、A4可选择性地切换以允许其耦合到两个信道以传输/接收信号RF1和RF2。与图4中相同的数字附图标记表示的元件确保了相同的功能，并且将不会更详细地进行描述。
在图4的情况下，天线切换电路130仅包括两个开关132和136。开关132接收信号RF1作为输入并将信号RF1耦合到第一天线A1或第二天线A2，而开关136将信号RF2耦合到第三天线A3或第四天线A4。以与图4所描述的方式相同的方式，由驾驶逻辑144递送的选择信号SW1和SW3来控制开关132和136。
相应的真值表如下：
针对4个天线/2个发射器的真值表
Cmd1 Cmd2 SW1 SW3 RF1 RF2
1 1 1 0 天线1 天线3
0 1 0 0 天线2 天线3
1 0 1 1 天线1 天线4
0 0 0 1 天线2 天线4
当然，耦合方案的配置不是限制性的，并且在本发明的框架内具有两个RF信道和四个天线的其他配置也可被构想。
类似地，本发明不限于将N＝2个RF信道(在所描述的示例中为信号RF1和RF2)耦合到M＝3或4个天线(在所描述的示例中为天线A1-A3或A1-A4)，而是可被概括为将N个RF信道耦合到M个天线，其中2≤N<M，该耦合是可被实时地修改的动态耦合。基于用于搜索和选择RF信道到天线的最优耦合方案的算法，根据由无人机的数字控制器电路控制的驾驶逻辑递送的选择信号来修改耦合。
图6、7a和7b例示了图4中所示和在上文所描述的本发明的实施例的实现的示例。
图6是例示处于运动中的无人机的方案，具有与此无人机的轨迹相对应的位置相对于静止在地面上的用户的各种变化。图7a和图7b分别例示了在实施和不实施本发明的教导的情况下，当无人机如图6中所例示移动时用户接收到的信号电平的变化。
图6例示了在配备有用于驾驶无人机的遥控器的用户U上方约50m的高度处飞行的无人机的示例。在t＝0时刻，无人机垂直地位于用户的上方，然后该无人机在水平飞行中以恒定的高度向右移动，从而远离该用户。此轨迹持续大约400米的距离，直到t＝t3，此时无人机来到悬停并绕其自身进行旋转，直到时间t＝t4。
图7a例示了在传统的配置中无人机在两个信道RF1和RF2上从由用户的遥控器产生的传输处接收的信号的电平(RSSI指示符)，其中天线A1和A2两者(例如图2表示的天线30)被直接地耦合到相应的RF信道RF1和RF2。
在这种天线的静态配置中(信道RF1总是耦合到天线A1而信道RF2总是耦合到天线A2)，尽管无人机距离用户的距离相对较近，当该无人机相对于垂直方向横向地移离用户时，在时刻t1和t2之间观察到接收信号电平的快速下降。
图7b例示了根据本发明，但在实现了三个天线的动态选择的情况下在相同的飞行阶段中由无人机接收到的信号的电平(RSSI)。
添加在图7b的底部的计时图指示由驾驶逻辑140根据由数字控制器电路100所制作并传送给天线切换电路140的指令产生的用于动态地选择三个天线到两个RF信道的耦合方案的命令信号Cmd1和Cmd2的值。
在时刻t＝0，无人机在信道RF1上使用天线A1且在信道RF2上使用天线A2(默认初始配置)。在t＝t1时，数字控制器电路决定将天线A3(对应于腹侧天线32)而不是天线A2用于信道RF2，因为此配置提供了更好的传输。此配置一直被保持到时刻t＝t2。针对信道RF1，在t1和t2之间，根据情况和所接收到的信号的电平，该信道要么被耦合到天线A1要么被耦合到天线A2(其不再用于RF2信道)。
从t＝t2开始，数字控制器电路决定使用天线A1(其再次耦合到信道RF1)，然后天线A2被耦合到信道RF2。具体来说，这种配置的改变大致对应于无人机相对于用户的垂直上方约为94m的距离。
如果比较在图7a(现有技术)和7b(本发明)中的各个信号的电平RSSI，则可以观察到被包括在t1和t2之间的时段期间内(这通常与无人机相对于用户而言位于半顶角约为94/50的圆锥体内的飞行阶段相对应)接收到的信号的电平显著地增加。

Claims (9)

1.一种无人机(10)，包括：
无人机主体(20)；
数字控制器电路(100)；
包括被适配成递送将被传送的RF信号的基带处理器电路(110)的RF发射器级；以及
与所述无人机主体集成的M个固定天线(A1、A2、A3)，
其特征在于，所述RF发射器级进一步包括：
RF分派器级(120)，所述RF分派器级接收将被传送的RF信号作为输入，并且递送N个类似的RF电源信号(RF1、RF2)作为输出，其中2≤N<M；
天线切换电路(130)，所述天线切换电路被适配成根据多种不同的耦合方案将所述N个RF电源信号(RF1、RF2)中的每一个选择性地耦合到所述M个天线(A1、A2、A3)中的N个天线；以及
用于引导所述天线切换电路的逻辑(140)，所述逻辑被适配成根据由所述控制电路递送的选择信号来动态地确定所述耦合方案中的一个。
2.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，用于引导所述天线切换电路的所述逻辑(140)被适配成还根据由基带处理器电路(110)递送的同步信号(148)来动态地确定所述耦合方案中的一个，以便至少在传输将传送的RF信号的帧的持续时间内禁止向所述天线切换电路施加所述选择信号。
3.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，N＝2个RF电源信号，且M＝3个天线。
4.如权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述天线切换电路(130)被适配成选择性地将以下各项进行耦合：
将第一RF电源信号与第一天线和第三天线中的任一个进行耦合，以及
将第二RF电源信号与第二天线和所述第三天线中的任一个进行耦合。
5.如权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线是对称地放置在所述无人机主体(20)的两侧处的横侧天线(30)，而所述第三天线是被放置在所述无人机主体(20)下方的腹侧天线(32)。
6.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，N＝2个RF电源信号，且M＝4个天线。
7.如权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述天线切换电路(130)被适配成选择性地将以下各项进行耦合：
将第一RF电源信号与第一天线和第三天线中的任一个进行耦合，以及
将第二RF电源信号与第二天线、所述第三天线和第四天线中的任一个进行耦合。
8.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述RF分派器级包括N个类似的前端RF模块(120)，每个前端RF模块都接收将被传送的RF信号(TX 2.4、TX 5)作为输入，并且递送N个类似的RF电源信号(RF1、RF2)中的一个作为输出。
9.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述N个RF电源信号中的至少一个包括与5GHz频带中的第二信号分量进行双工的2.4GHz频带中的第一信号分量。
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