CN109416537B - 使用两个频带与无人驾驶飞行器通信的系统 - Google Patents

使用两个频带与无人驾驶飞行器通信的系统 Download PDF

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Abstract

一种用于与UAV进行RF通信的系统，该系统包括两个不同的频带：可选地用于支持UAV有效载荷与计算机或控制器之间的数据报的频带，以及第二RF通信频带，其专用于该UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。该系统的实施方案被实现用来关于第二RF通信子系统覆盖大区域，该大区域适于通过创建朝天投射的小区系统并且将其频率范围分成子信道来实现与多个UAV的通信，其中，该频率范围可以被分成的子频带可以在重用方案中使用。

Description

使用两个频带与无人驾驶飞行器通信的系统
技术领域
本发明涉及无线通信的领域，并且更具体地说，涉及用于操作与无人驾驶飞行器(UAV)和遥控飞行器(RPV)相关的蜂窝通信网络的系统、方法和部件。
背景技术
当今使用的用于一般公共通信的无线系统常常是基于“小区”的，如图1的图所示。在此类系统中，较大地理区域(101)内的移动电话或移动装置(100)由分布式的固定位置本地无线电收发器服务，收发器为较大区域的子区域(102)中的装置提供双向无线通信。当移动电话或移动装置从一个位置移动到新位置(103)时，它可以由蜂窝无线系统(104)中的另一不同的本地固定无线电收发器服务，或者由同一本地固定无线电收发器的范围内的不同扇区(104a、104b、104c)服务。无人驾驶飞行器(UAV)和遥控飞行器(RPV)也可以移动进出固定无线电收发器的范围。
无线系统中的固定无线电收发器的天线辐射图案通常被取向为沿地面定向，而不是全向或朝天。此类受限辐射图案的一些原因包括：第一，这种系统中的无线装置的用户局限为几乎总是身在地球表面，因为无线电话和智能电话通信在商用飞机上通常是法律禁止的，并且第二，基于蜂窝的通信系统通过限制可能进入相邻或附近小区的辐射功率来避免重复使用频率的小区之间的干扰，这至少部分地通过控制从与固定无线电收发器相关联的天线发出的辐射图案来完成。图2中示出了基于蜂窝的无线通信系统中的典型固定无线电收发器的辐射图案的简化图。水平或“平行于地平面”的图案以(200)指示，而垂直图案以(210)指示。
进一步参考图3中的示意图，可以进一步可视化垂直图案。固定蜂窝无线电收发器天线系统(300)通常安装在天线塔上，高于地面(304)一定距离，并且被设计成使得通过用所谓的特定频率的波束(301)覆盖该区域而能够与天线(303)的某径向范围内的移动装置通信，这些特定频率用于通过固定天线(300)在移动装置(未示出)与基于蜂窝的通信系统之间收发数据报或语音流量。波束通常设计成对向5到10度(302)的有用角度，并且还可以向地面倾斜另外的5到10度(305)。指向地面的所谓垂直旁瓣实际上有助于向更靠近天线(306a)的移动装置供应覆盖，而指向天空的垂直旁瓣(306b)通常没有用或结果，并且被忽略作为天线系统的副产品。
参考图4(400a)，示出了图3中指示的固定无线电收发器天线的简化图，其中每个天线(401、402)安装在地面(410)上方并且具有基本上沿着地面的垂直辐射图案(401a、401b、402a、402b)，并且其中固定无线电收发器根据如在典型的蜂窝型通信网络中可能的某些计划间隔开以便确保覆盖的连续性。如本领域技术人员所熟知的，固定无线电收发器的实际间隔在待覆盖区域的表面上以2维执行，并且建立频率重用图案，使得从一个固定无线电收发器(401b)朝向另一个(402a)辐射的频率是不同的，避免了相邻位置之间的干扰。也就是说，与波束(401b)相关联的通信频率可以来自频率组fA，而与波束(402a)相关联的频率可以来自频率组fB等等。基于蜂窝的通信系统频率重用模式被很好地研究，并且除了如图4(401a、401b、402a、402b)所示的简单频率分集之外，常常涉及天线(401、402)在水平方向上的方向性，如图1(104a、104b、104c)所示以及图2(201、202、203)所示。
图4中描绘的简化情况在当今世界人口稠密地区的两个维度中被复制，使得存在大的地区甚至整个国家，在地面附近存在基本上连续的覆盖区域或层(421)，其中在大多数露天条件下，可以在移动装置与蜂窝系统并随后是连接到蜂窝系统的后续端点(诸如公共交换电话网、与蜂窝网络上的移动装置交换数据报的其它移动装置或计算机系统)之间进行可靠的通信。图5是所谓的美国覆盖图，其中蓝色区域是连续覆盖蜂窝型网络的区域，该蜂窝型网络能够向并从位于地面附近的移动装置传送语音或数据报流量，并且白色区域是没有覆盖的区域。从简单的观察可以明显看出，美国的大部分地区都被覆盖。
目前，用于商业活动的无人驾驶飞行器(此后称为UAV)和遥控飞行器(此后称为RPV)的部署有巨大利益。利益包括各种功能，如从当地配送仓库到1000英里的石油管道的远程感测，以检查泄漏或通行权入侵。
出于本文讨论的目的，但不失一般性和理解，类别之间可能存在大量交叉，UAV将被视为重量低于50磅的短距离和低空飞行器，高于地面(AGL)2000英尺和/或低于法律管制空域飞行，并且可能具有或可能不具有在部分或全部飞行过程中主动引导UAV的远程操作员，其中飞行过程的其余部分可以自主引导；RPV将被视为重量超过50磅的长距离和高空远程飞行器，典型的正常航线飞行高度超过2000英尺AGL和/或在法律管制空域内，并且通常具有人员远程驾驶和/或监控飞行器，允许正常航线飞行的自动化，诸如使用有人驾驶飞行器中常用的自动驾驶仪。
典型的UAV和典型的RPV分别如图6和图7所示。UAV和RPV最初是主要出于军用原因开发的，并因此与它们的通信主要是利用UAV的军用视距通信方法和RPV的军用卫星网络。图8中示出了用于许多当今军用RPV的通信网络配置的实例，其示出了UAV/RPV首先在所指示的军用应用中仅与其上方的专用卫星(801)进行通信，该卫星随后将通信中继到指挥中心(810)。实际上，如图9所示，图7中所示的RPV的机头主要专用于高增益跟踪天线，该天线与RPV上方空中650英里到22,500英里处轨道运行的卫星通信。与在这样的距离处的收发器或转发器通信相关联的路径损耗需要高增益天线，如图9(901)所指示。
为了使RPV以及某种程度上的UAV对商业活动有用，在大多数司法管辖区，它们必须遵守管理管制空域使用的法律和法规。通常，这种遵守要求UAV/RPV能够与空中交通管制员通信并且还能够看到或感测到并随后避免其他空中交通。因此，除了在UAV/RPV与其运营中心之间发送商业活动所需的任何实时数据报之外，RPV必须与其运营中心维持持续通信，以便从RPV传输图像并在RPV与空中交通管制中心之间进行通信，使得RPV可以行动并被定向，就像它本身就是有人驾驶飞行器一样。
对持续通信的需求对与轨道卫星的通信链路提出了很高的要求。除了在这样的距离(650英里到22,500英里)上进行通信的困难之外，可用的卫星也有限，每个都有有限的带宽，并且它们的数量和可用的操作带宽不足以适应通过RPV和UAV的重要商业活动。另外，较小的RPV和UAV不具有RPV或UAV与卫星通信所必需的天线系统的空间或有效载荷能力。另外，卫星很少或没有冗余，并且如果卫星转发器发生故障和/或通过该卫星的通信受到损害，则与RPV/UAV的所有通信都可能丢失，并且随后对RPV/UAV的控制可能丢失。
当UAV处于管制空域或超出管制员或操作员的视距范围时，通过RF链路与UAV通信时常常存在困难。在美国，管制空域是400英尺以上的空间。当无人驾驶飞行器处于管制空域(即，在美国400英尺以上)和/或超出管制员或操作员的视距之外时，通过RF链路连续地与无人驾驶飞行器通信存在问题。虽然需要用于将基于地面的RF蜂窝型系统投射到空中的系统来促进与UAV的通信，但该系统还需要为UAV的关键命令和控制提供足够的可靠性，同时为遥感应用提供高带宽支持。
发明内容
提供一种用于与无人驾驶飞行器(UAV)进行通信的系统。该系统为关键操作(例如像，UAV的命令和控制及导航功能)提供高可靠性，同时还为处理遥感应用(例如像，有效载荷操作、成像、相机、声音和递送活动)提供高带宽支持。该系统优选地被配置为包括多个频带，并且根据优选实施方案，为第一类型的通信提供第一频带并且为第二类型的通信提供第二频带。通信优选地是UAV与另一部件之间的RF通信，其优选地通过支持RF通信的网络发生。根据优选实现方式，另一部件是命令和控制装置，诸如计算机，其向UAV提供数据报以控制操作或功能。命令和控制装置还可以从UAV接收通信。该系统的实施方案提供与UAV的RF通信，该系统包括两个不同的频带：可选地用于支持UAV有效载荷(例如，遥感操作)与计算机或控制器之间的数据报的频带，以及第二RF通信频带，其专用于UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。
根据优选实现方式，该系统被配置用于与UAV传输和交换RF通信。在该系统的实现方式中，该系统被配置有两个不同的频带，其优选地是RF通信频带。一个通信频带用于可选用于支持例如像在UAV有效载荷与计算机或控制器之间的数据报，而第二个RF通信频带被提供并专用于UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。优选地，可以实现实施方案以在指定的RF频带内在UAV与命令和控制计算机之间提供命令和控制及导航数据报，该RF频带优选地是单独的并且专用于命令、控制和导航操作。
该系统可以被配置为使用空间频率重用方案，类似于陆地小区系统的空间频率重用方案，但是向上投射到空中而不是沿着地面投射。另外，优选实施方案可以被配置为实现极化，例如像，针对特定子频带区域(例如，专用的或第二RF通信频带的子频带区域)的左圆极化或右圆极化，这些特定子频带区域被指定来处理UAV(或RPV)与命令和控制计算机之间的命令和控制及导航数据报。可以通过实现如下特征来进一步提高可靠性：例如像数据报构造中的前向纠错(包括卷积纠错码)，和/或在数据报构造中使用Turbo码。另外，可以利用无线设备数据报收发器点与处理区域的空中交通管制数据报的中央计算机之间的单独冗余回程来执行该系统的一些实施方案，以便提高可靠性。例如，可以在网络的通信部件之间或之中实现单独冗余回程操作，通信部件例如像，固定位置收发器、基站收发器、基站、节点或其等同物(取决于网络协议)。
通过其处理命令和控制传输的辐射频带的子频带组可以以重用配置布置，并且可以例如电子地或机械地调整由天线投射的辐射圆锥的角度。
该系统可以结合现有的小区塔实现，或者可替代地可以使用专用于UAV/RPV命令和控制通信的单独提供的塔来实现。
可以实现系统、方法和部件以用于管理和操作与各个RPV和UAV的可靠通信。该系统的实施方案被配置为提供冗余覆盖，尤其是在人口密集区域上，其中RPV/UAV的操作和与RPV/UAV的通信出于安全原因尤其重要。本发明是对当前受限于近地操作的当前有限的现代蜂窝数据和语音网络的改进。
根据一些优选实施方案，提供一种蜂窝型通信系统。该系统被配置为提供第一近地区域以与地面附近的装置通信。提供另外的层，例如像一个或多个第二层，其覆盖与第一近地区域大致相同的面积但是彼此分开，并且还显著高出地面。该系统被配置为提供第二或另外的升高区域或层以用作飞行器可以依靠使用基于小区的通信网络进行通信的区域。因此，基于蜂窝的网络通过第一近地区域处理近地通信，以及通过第二或一个或多个升高区域处理朝天通信。优选地，区域的水平彼此分开，这可以通过使用隔障(例如像无源反射器)物理地实现。另外地或可替代地，通信收发器，即近地装置的通信收发器以及诸如RPV和UAV的飞行器的通信收发器，可以被配置为使用不同的协议来操作，使得在使用近地装置尝试第二区域内的通信的情况下，它们不会影响第二水平空中区域通信的操作。例如，可以将朝天通信协议与沿地通信协议区分开，以便从沿地蜂窝电话和智能电话等中唯一地识别UAV和RPV收发器。
为了执行本发明的优选实施方案，可以通过部署安装在现有蜂窝网络基站固定收发器天线支架上的天线系统来配置本系统。天线系统优选地是朝天天线系统并且被配置为朝天辐射射频能量。根据优选实施方案，辐射频率以圆锥形或其他形状在一些对角上传播。根据一些实施方案，天线系统可以连接到与现有蜂窝网络设备类似或相同的第二组收发器设备，并且完成与空中飞行器(例如，UAV和RPV)而不是沿着地面的飞行器的通信。
根据优选实施方案，由朝天指向的天线传播的朝天信号被极化，并且优选地，水平或圆极化。根据一些优选实施方案，不同频率组的两组信号被辐射到空中，其中辐射图案所对向的角度不同，以便完成天线上方不同高度频带的连续通信覆盖。例如，辐射图案的第一角度可以朝天延伸并且表示第一类型的朝天飞行器被配置为使用其进行通信的频率区域。这可以用于UAV，与某些RPV相比，UAV通常以较低的水平操作。在该实例中，可以通过具有不同对角的第二辐射图案来提供第二频率区域，其可以提供用于RPV通信的区域。不同的高度频带可以表示朝天区域的第二层。
根据一些实施方案，由朝天指向的天线传播的朝天信号可以根据优选极化来被极化。例如，来自朝天天线的向上辐射传播可以被配置为以图案(例如像以圆锥形等形状)来定向辐射。可以结合系统和通信装置的实施方案来实现信号隔离以提高通信质量，并从而消除或减少不同频率或频带的信号之间的无意相互作用的可能性。实施方案可以使用频率分集(例如，某些频率用于UAV而其他频率用于RPV)来提供信号隔离。除了频率分集之外，还可以通过极化图案来隔离信号。根据优选实施方案，极化可以包括右旋圆极化和左旋圆极化。例如，一个朝天圆锥(例如，低层)可以具有右旋圆极化的传播信号，而另一个朝天圆锥(例如，更高层)可以具有左旋圆极化的传播信号。根据一些实施方案，系统、方法和装置还可以为UAV和RPV传输和接收以及基站提供极化图案。例如，可以实现对应的极化图案以用于诸如收发器的通信部件之间的发送和接收。
朝天辐射能量优选地可以以图案发射，并且根据一些优选实施方案，朝天指向的辐射图案被电子地创建和控制。根据一些优选实施方案，可以电子地操纵朝天指向的辐射图案以遵循特定的UAV或RPV。
针对给定的朝天图案辐射的能量可以被限制为有助于提供飞行器连续通信区域的频带之间的分离。
根据一些另外的实施方案，可以实现其他方法和配置以将UAV和RPV类型的飞行器(及其通信)与基于地面的蜂窝装置区分开。UAV和RPV收发器可以被配置为具有唯一的或不同的IMEI(国际移动设备标识号)的标识号或类别，使得能够通过蜂窝通信网络快速区分RPV和UAV通信与沿地通信。系统可以被配置为采取以上任何动作，诸如数据报或语音流量的特殊路由。
系统可以并入并包括处理部件，例如像处理器、微处理器、以及具有用于处理来自通信设备和与其相关联的收发器的通信的指令的电路和软件。软件可以存储在合适的存储部件上，诸如闪存、硬盘存储器或其他合适的介质，并且包括用于执行步骤的指令，这些步骤用于在第一或近地区域水平以及与飞行器发生空中通信的第二水平上实现通信。
本文结合一个实施方案描述的特征可以结合其他实施方案来实现，并且特征可以组合在一起，使得可以为实施方案提供一个、两个或若干特征的组合。
本发明的这些和其他优点在本文得到描述并结合所示实施方案进行了说明。
附图说明
图1是表示当今使用的用于一般公共通信的基于“小区”的无线系统的示意图。
图2是基于蜂窝的无线通信系统中的典型固定无线电收发器的辐射图案的图。
图3是示出固定收发器天线系统中的基站和天线的示意图，其中示出了垂直辐射图案的可视化表示。
图4是示出多个图3的固定无线电收发器天线的图，其中示出了彼此间隔开的天线并示出了相应的辐射图案。
图5是美国的覆盖地图的描绘，示出了蜂窝型网络的覆盖区域，该蜂窝型网络能够传送去往和来自位于地面附近的移动装置的语音或数据报业务。
图6是描绘无人驾驶飞行器(UAV)的实例的图示。
图7是描绘遥控飞行器(RPV)的实例的图示。
图8是示出典型的UAV/RPV军用通信网络的示意图。
图9是描绘遥控飞行器(RPV)卫星通信天线的实例的图示。
图10是描绘用于与UAV和RPV通信的系统的优选实施方案的图示。
图11是实现用于采用单独频带以用于与UAV通信的系统的示例性实施方案的图示，该图示出了包括沿着图12的线A-A'的区域的朝天辐射的圆锥的布置。
图12是第二子系统的子频带辐射的代表性布置，并且呈现了子频带物理分布以及使用命令和控制频带的俯视图。
具体实施方式
参考图1至图12，示出了通信系统，包括用于提供朝天通信的系统，该系统被设计成在无人驾驶飞行器(UAV)(或RPV)与可以远离UAV(或RPV)定位的命令和控制计算机之间交换通信。
本发明的一些实施方案可以使用当前沿地面服务于全世界大多数人口的现有蜂窝网络安装基础的一些部分，作为用于服务新兴商用UAV和RPV空中活动的通信和数据报交换需求的系统的主干。其他实施方案可以提供单独的通信部件。
参考图10，新的天线安装在一个或多个现有蜂窝网络塔(1001e、1002e)上，然而指向天空而不是沿着地面，并且具有水平或右旋或左旋圆极化辐射图案，并且名义上对着某角度(1050)以圆锥形向上辐射，但任何其他形状都是可能的。可以电子地操纵或控制向上辐射图案的形状。它还可以通过无源屏蔽或屏(1060)进一步与地面辐射图案隔离，进一步最小化来自沿地面定向的辐射图案的旁瓣对空中收发器的影响，并且反之亦然。
其中有足够的链路余量用于固定位置收发器与UAV或RPV之间成功通信的辐射区域(1001c、1002c)通过以下方式创建：以本领域技术人员熟知的多种方式(包括商业上可获得的软件)设计辐射图案的形状以及每个收发器(UAV/RPV上的那些收发器以及与固定位置收发器相关联的收发器)的功率。当进一步考虑到与其他固定位置收发器的距离时，可以容易地设计重叠区域，其产生升高层(1021)，其中可确保飞行器没有黑视(black-out)区域(1080)，也有足够的链路余量以确保可靠通信。
另外，在一个实施方案中，可以构建第二(或第三或第四等)组朝天辐射图案圆锥，每个收发器对具有不同的对角(1051)和不同极化和/或功率，使得在不同高度处创建连续覆盖一些较大区域的另一层(1031)。尽管飞行器可以进入在连续通信层下它操作的空域并且仍然从特定固定天线获得信号，例如在点(1070)处，但如果它在同一高度处继续并且到达点(1071)，则它将实际上在高空信号圆锥(1001d、1002d)之外，超出了通过低空信号圆锥(1001c、1002c)获得可靠通信链路的足够的链路余量并因此将可能丢失通信。根据一些优选实施方案，朝天圆锥组可以具有不同于其他朝天圆锥组的极化的极化。极化还可以被配置为与通信部件(例如，UAV和RPV)的接收和发送收发器的极化相对应。例如，一组圆锥可以配置有右旋圆极化，而另一组朝天圆锥可以配置有左旋圆极化。除了由频率分集(例如，在圆锥组之间)提供的任何隔离之外，这些配置还可以提供增加的信号隔离。例如，根据一些优选实施方案，第一组朝天信号可以以第一极化图案极化，并且第二组朝天信号可以以第二极化图案极化。根据一些优选实施方案，极化图案可以是圆形图案。根据示例性实施方案，一组朝天信号可以以右旋圆极化图案极化，而另一组(诸如第二组)朝天信号可以以左旋圆极化图案极化。每组朝天信号可以被配置为形成形状，例如像圆锥形。根据示例性实施方案，系统可以被配置为在第一组朝天信号形成第一朝天圆锥的情况下并且在第二组朝天信号形成第二朝天圆锥的情况下进行通信。第一组信号和第二组信号优选地具有不同的极化以进一步将第一信号组与其他信号组隔离。例如，第一朝天圆锥可以以右旋圆极化图案极化，并且第二朝天圆锥可以以左旋圆极化图案极化。朝天指向的天线可以用于辐射不同频率的信号组，并且其中每个信号组具有不同的频率。优选地电子地创建朝天辐射图案。根据优选实施方案，无人驾驶飞行器(UAV)或遥控飞行器(RPV)可以配置有收发器，该收发器通过极化信号图案进行通信，该极化信号图案类似于来自网络并从具有通信频率的朝天指向的天线辐射的通信的极化信号图案。例如，可以电子地操纵朝天指向的辐射图案以跟随特定的无人驾驶飞行器(UAV)或遥控飞行器(RPV)。另外，根据示例性实施方案，一个朝天信号圆锥可以是上层，并且另一个朝天圆锥可以是下层。每个层优选地具有不同的极化图案。例如，第一或上部朝天层可以具有左旋圆极化辐射图案，并且第二或下部朝天层可以具有右旋圆极化辐射图案。每层的辐射能量被配置为针对每个层或圆锥具有不同的频率。在该示例性实施方案中，RPV通信发生在第一层或上层(例如，第一朝天圆锥)内，并且UAV通信发生在第二层或下层(例如，第二朝天圆锥)内，如结合图10中的UAV通信描述的。固定位置收发器，例如像那些3001、3002、3003、3004(图11)通过一根或多根相关天线(例如，天线5001、5002、5003、5004)传送RF辐射(例如，辐射图案)。此实例中的UAV具有配置用于发送和接收的收发器，并且更具体地，UAV收发器被配置成以右旋圆极化图案发送和接收信号。根据此实例的RPV具有配置用于发送和接收的收发器，并且更具体地，RPV收发器被配置成以左旋圆极化图案发送和接收信号。蜂窝网络基站优选地具有收发器，该收发器被配置为以与通信收发器(诸如UAV或RPV的收发器)的图案匹配的极化图案(并且频繁地)发送和接收信号，根据一些优选实施方案该极化图案可以是右旋圆极化图案或左旋圆极化图案。
通过以本领域技术人员熟知的许多方式中的任何一种电子地控制波束角度(1050、1051)以及固定位置收发器(1001、1002)传送到朝天指向的天线系统中的功率，可以调整连续通信层的高度和厚度。这种调整能力使得连续通信层能够采取地平面以上的某个高度或高于平均海平面的某个高度。常常通过测量大气压力高度来控制飞机高度，并且UAV和RPV可以由当地空中交通管制员或法规以类似方式定向。可以根据任何必要的参数按期望常常地甚至每分钟一次在地平面或平均海平面以上的高度中调整层。
举例来说，可以将低空连续通信层(1021)控制在地平面以上500英尺到地平面以上2000英尺的范围内。可以将高空连续通信层(1031)控制在平均海平面以上20,000英尺到平均海平面以上25,000英尺的范围内。
当所指示的UAV(1051)操作在较低连续通信层(该通信层穿过指向更高通信层的覆盖圆锥)时，UAV(1051)中的接收器比高空RPV(1050)更多倍地靠近发射器(1002)。然而，在大多数商业应用情况下，较小的UAV(1051)与较大的RPV(1050)相比具有较低的增益接收天线，并因此UAV(1051)中从高空定向圆锥(1002d)中的辐射功率接收的信号功率可以小于由UAV(1051)从低空定向圆锥(1002c)中的辐射功率接收的信号功率。换句话说，能够部署在RPV(1050)中的地面指向天线的可用增益可以不仅仅弥补其额外距离的任何信号损失，并且因此在许多配置中，从地面天线(1002f)发出的高空定向波束(1002d)在UAV(1051)处的场强可能比低空定向波束(1002c)在UAV(1051)处的场强低得多。
虽然图10中所示的频率分集仅使用4个频率组(fA、fB、fC、fD)，但是蜂窝系统设计领域的技术人员很容易认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以有更多的安排。
本领域技术人员还可以认识到，固定地面收发器(1001、1002)与分别在通信层(1021)和(1031)中操作的UAV(1051)和RPV(1050)之间的链路余量可以比固定地面收发器与通过沿地链路(1001a、1001b、1002a、1002b)收发的典型个人移动装置和智能电话之间的链路余量受到更紧密的约束。这是因为与移动电话不同(移动电话可以在抽屉中、人的口袋中或大城市中的建筑物内深处，具有必须适应的多路径、衰落和困难的信号衰减条件)，UAV到固定地面收发器链路或RPV到固定地面收发器链路的衰减在大多数情况下仅由路径损耗主导。
除了在朝天波束中伴随添加频率分集考虑因素而创建一个或多个连续通信层之外，通常的蜂窝系统协议(诸如GSM、3G、4G或LTE信令中采用的那些协议以及链路管理协议)可以包括定向到或来自UAV或RPV的信号的特殊识别。对协议的这种调整可以像专门的IMEI类数字一样简单。通过快速使能够将移动网络上的订户类别识别为与主要用于沿地使用的移动装置(诸如个人蜂窝电话或智能电话)相对的UAV或RPV，系统可以消除与(例如)在乘坐商务航班时意外地让个人蜂窝电话开着的一个人的连接。
根据优选实施方案，该系统被配置用于传输和交换与UAV的RF通信，其中该系统被设置有两个不同的频带，优选地为RF通信频带。一个通信频带用于可选用于支持例如像在UAV有效载荷与计算机或控制器之间的数据报，而第二个RF通信频带被提供并专用于UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。
根据优选实施方案，层，诸如被配置为包括第二空中区域(例如，举例来说，图10中的服务于UAV通信的第二层1021)的层，优选地被配置为包括UAV通信系统的第一子系统和第二子系统。第一子系统优选地仅专用于服务UAV的需要，用于利用UAV的有效载荷(例如但不限于可由UAV携带的数字视频摄像机)对应用数据报进行RF收发。除了第一子系统之外，还提供与第一子系统隔离的第二子系统。第二子系统被配置为处理关于UAV的更关键的命令、控制和导航功能。根据优选实施方案，该系统被配置成使得第二子系统充当用于控制器或托管UAV空中交通管制系统的控制计算机网络之间的数据报的RF收发信道。第一子系统和第二子系统优选地使用不同的频率或信道操作，但在UAV通信升高区域(例如，诸如图10的低空连续通信层1021)处提供通信。
第二子系统优选地被配置为RF通信系统，其具有提供覆盖的多个向上投射的蜂窝型辐射区域。蜂窝区域优选地被分成子信道，提供多个子信道作为第二子系统的一部分。关于第二RF通信子系统，例如，可以覆盖大区域，该大区域适于通过创建朝天投射的小区系统并且将其频率范围分成子信道以便在较大地理区域上重用频率来实现与许多UAV的通信，类似于传统的基于蜂窝的系统的工作方式。例如，5000MHz到5091MHz的范围可以分成三个子频带，其可以是5000MHz到5030MHz、5030MHz到5060MHz以及5060MHz到5090MHz。优选地，根据系统的优选实现方式，可以在重用方案中重用各种子频带，例如像系统的示例性实现方式中描绘的三个子频带。
图11和图12中示出了根据本发明的系统的示例性描述。根据图11，不限于举例，示出了描绘多个朝天辐射圆锥的布置。描绘了第一辐射圆锥4001并且其表示子频带组1，其具有优选地位于第二子系统的范围内的子频带。描绘了第二辐射圆锥4002并且其表示子频带组2，其具有优选地位于第二子系统的范围内的子频带。描绘了第三辐射圆锥4003并且其表示子频带组3，其具有优选地位于第二子系统的范围内的子频带。描绘了第四辐射圆锥4004，并且其被示出表示子频带组3，其是结合辐射圆锥4003描绘的子频带。由图11中的辐射圆锥4001、4002、4003、4004示出的子区域组优选地由与网络塔上的相应多个收发器3001、3002、3003、3004相关联的相应朝天指向的天线(5001、5002、5003、5004)传播。可以调整由天线投射的辐射圆锥的角度，例如，可以电子地或机械地完成。例如，根据图11中的描绘，可以通过电子地或机械地操纵天线来调整由相应相关联的朝天指向的天线5001、5002、5003、5004投射的辐射圆锥4001、4002、4003、4004。例如，固定位置收发器3001、3002、3003、3004(类似于结合图10的实施方案描述的那些1001、1002)被供电以将RF信号传送到朝天指向的天线。可以电子地控制辐射圆锥的波束角，诸如图11中表示的那些4001、4002、4003和4004。对波束角的控制可以通过本领域技术人员熟知的许多方式中的任何一种来实现，可以调整连续通信层(诸如图12的命令和控制及导航通信层4100)的高度和厚度。因此，如结合图10示出和描述的层1021、1031所讨论的，调整能力使得连续通信层4100能够采取地平面以上的某个高度或平均海平面以上的某个高度。例如，图11中描绘的层4100优选地可以服务于UAV通信系统的第二子系统，并且可以在与层1021(图10)相同的水平处提供。层4100可以包括层1021，作为UAV通信系统的第二子系统，并且优选地包括具有第一子系统层的层1021(用于处理其他UAV通信)。例如，根据系统的优选实现方式，层1021可以包括第一频率范围并且可以包括第二频率范围(或频率)，在第一频率范围内，执行命令和控制及导航通信(由图11和图12中的区域层4100表示)，在第二频率范围内，在UAV有效载荷(例如，遥感操作)与计算机或控制器之间交换其他通信，例如像数据报。可替代地，可以根据任何必要的参数按期望常常地甚至每分钟一次在地平面或平均海平面以上的高度中调整层，诸如图12中描绘的区域层4100。这可以与UAV有效载荷数据报层或其一个或多个组成频率一起或分开地完成。
系统的实施方案可以单独实现，收发部件和/或天线设置在单独的塔上，例如像仅为此目的的专用塔。可替代地，根据一些其他实施方案，可以通过在现有蜂窝电话塔上安装硬件部件来实现该系统。根据其他实施方案，系统可以被配置成其中一些部分设置在专用塔上，而其他部分可以设置在现有塔上。例如，可以使用现有蜂窝电话塔的阵列来提供信号传播以在子频带组频带范围(例如，诸如图11和图12中描绘的子频带组1、2和3)上生成通信信号。
根据优选实施方案，该系统被配置为提高可靠性。一些优选实施方案可以在无线设备数据报收发器点与管理部件(例如像处理区域的空中交通管制数据报的中央计算机)之间采用单独的冗余回程。冗余回程优选地可以被配置为在网络上提供冗余接入点。例如，塔中提供的用于处理UAV与网络上的命令和控制计算机之间的通信，并且例如可以连接以通过基站收发器进行通信的收发器优选地被配置为在无线收发器与命令计算机之间提供冗余。
如图所示，该系统优选地提供多个辐射信号圆锥，这些辐射信号圆锥在朝天方向上生成，并且优选地被布置成形成物理上分布的通信区域4100。区域4100是示出示例性描绘的表示的描绘，以示出由子频带组构成的排列的辐射区域所表示的区域。第二子系统优选地形成子频带组。如图12所示，俯视图示出了相邻布置的辐射圆锥4001、4003、4002、4004，并且还示出了另外的辐射圆锥。图12中的辐射圆锥分别表示图11中所示的每个辐射圆锥4001、4002、4003、4004的升高区域或区域4001a、4002a、4003a、4004a。图11的辐射圆锥4001、4002、4003、4004是形成图12中的升高区域4001a、4002a、4003a、4004a的圆锥，并且包括沿图12中的线A-A'的区域，其被示出为穿过每个圆锥形段的中心。辐射圆锥优选地相邻地布置以形成圆锥的相应升高区域，如图12的描绘所示。除了图11中描绘的辐射圆锥4001、4002、4003、4004之外，还提供了另外的辐射区或区域，包括子频带组1的第一多个圆锥、子频带组2的第二多个圆锥以及子频带组3的第三多个圆锥。根据优选实施方案，每个辐射圆锥优选地从相应的RF生成源(例如，收发器)生成，并且由一个或多个相应相关联的天线传播，并且每个辐射圆锥以相邻布置提供以实现区域或区的连续覆盖。
如图12的描绘所示，示出了第二子系统的子频带的代表性布置。每个组的子频带(在示例性图示中是组1、2和3)优选地位于第二子系统的范围内。示出了三个子频带组，类似于图11中描绘的子频带组，包括如图12所示的频带区4005a、4006a、4007a、4008a、4009a、4010a、4011a、4012a、4013a、4014a、4015a、4016a、4017a、4018a。图12中的频带区优选地是相应辐射圆锥(类似于图11的那些圆锥4001、4002、4003、4004)的对向部分。在图12的描绘中，子频带组1被示出包括第一组代表性区域，即代表性圆锥4001a、4005a、4007a、4009a、4011a和4012a。子频带组2被描绘为包括另一组代表性区域，即代表性圆锥4003a、4008a、4010a、4013a、4015a和4017a。子频带组3被描绘为包括另一组代表性圆锥4002a、4004a、4006a、4014a、4016a和4018a。物理上分布的通信区域4100被示为形成地面上连续覆盖的区域的升高区域。图12的升高区域4100由图11的区域4100表示，在所描绘的辐射圆锥的箭头B与C之间。广播另外的辐射频带以提供图12中描绘的另外子频带组成分(例如，4005a到4018a)(尽管图11描绘了四个圆锥4001、4002、4003、4004)。
升高区域4100优选地表示用于UAV通信的命令和控制频带。优选地，该系统被配置为处理包括导航功能的UAV命令和控制操作。在图11和图12中描绘的图示中，升高区域4100包括第二子系统。根据该系统的优选实现方式，通过升高区域4100处理UAV控制传输。远程定位的计算机或控制部件可以通过传输向UAV发布命令，这优选地通过RF子系统发生。例如，可以通过第二子系统(如区域4100所表示)处理控制器或托管UAV空中交通管制系统的控制计算机网络之间的数据报，该第二子系统优选地包括RF收发信道。
根据优选实施方案，子频带组优选地在连续带宽范围内划分。例如，由图11和图12中的区域4100表示的第二RF通信子系统提供了可以被覆盖的大区域，其适于实现与许多UAV的通信。在示例性描绘中，朝天投射的小区系统被示出将其频率范围划分为多个子信道(由子频带组1、2和3表示)。例如，升高区域4100可以由多个子频带形成。子频带优选地是升高区域4100内的带宽区域。如图所示，示出了三个子频带组。根据一个实例，5000MHz到5091MHz的范围可以被划分为5000MHz到5030MHz、5030MHz到5060MHz和5060MHz到5090MHz的3个子频带，其中在重用方案中重用各个子频带。图11和图12描绘了示例性实现方式，其中朝天辐射的圆锥表示三个单独的辐射子频带，其中子频带包括频带范围的一部分，其优选地是连续频带范围的连续部分，由子频带的数量进行划分。根据优选的子频带包括带宽范围的相邻部分。
可以为第二层实现替代带宽布置，该第二层被配置为包括第二空中区域。例如，第二RF通信频带可以被配置为具有约4200MHz到4400MHz的频率范围。此范围可以例如被细分为三个子频带组，例如，每个200/3或约66.67MHz区域，其中第一子频带组是从约4200MHz到4267MHz，第二子频带组从约4268MHz到4333MHz，并且第三子频带组从约4334MHz到4400MHz。根据另一示例性实施方案，第二RF通信频带可以被配置为具有约5000MHz到5250MHz的频率范围，并且可以被划分为多个子频带组。
根据优选实施方案，重用方案可以被配置为空间频率重用方案，类似于陆地小区系统的空间频率重用方案，然而它被向上投射到空中而不是沿着地面投射。优选地，重用方案被布置成增加可以处理的通信的覆盖范围和能力。在小区布置中，相邻小区被配置为使用不同的频率。适当地彼此远离的小区可以在相同的操作频率上操作(其中蜂窝收发器或用户设备不以过强的范围传输)。小区被分开以便最小化或消除同信道干扰的趋势。另外，根据优选实施方案，UAV优选地配置有收发器，该收发器被适当地供电以在小区范围内通信，而不会将过剩干扰量生成到其他相邻小区，这些小区使用/重用与UAV通信的小区相同的频率。
频率重用可以通过考虑重用距离和重用因子来确定，该重用距离和重用因子可以用方程(1)表示，如下：
Figure BDA0001891345390000161
其中D是重用距离，R是小区半径，并且N是每个集群的小区数。例如，小区的半径可以在约1千米至30千米(约0.62mi至18.64mi)内变化。频率重用可以由因子指定，并且由1/K表示，其中K是不能使用相同频率进行传输的小区的数量。在图12中描绘的图示中，第二空中区域的第二子系统的重用因子是1/3。根据一些替代实施方案，频率重用因子可以是1/4、1/7、1/9和/或1/12。
根据使用基于码分多址(CDMA)的系统的一些实现方式，可以使用更宽的频带来实现与FDMA相同的传输速率。可以采用重用因子1，例如使用1/1的重用模式，其中相邻基站站点可以使用相同的频率。然而，基站和用户由码而不是频率分开，并且整个小区带宽也可以单独地用于每个扇区。
根据优选实施方案，由图11和图12中的辐射圆锥示出的子区域组优选地通过朝天指向的天线(5001、5002、5003、5004，图11)传播。根据优选实施方案，由朝天指向的天线传播的这些朝天信号可以被极化，并且优选地，水平或圆极化。如先前结合图10中示出的第一覆空范围和第二覆空范围讨论的，不同频率组的两组信号可以被辐射到天空，其中辐射图案所对向的角度不同，以便完成天线上方不同高度频带的连续通信覆盖。例如，考虑到其中UAV在所示的较低水平处操作的实例(参见图10)，根据优选实施方案，可以使用图11和图12中描绘的子频带组布置来传输UAV命令和控制功能。子频带组优选地表示在特定或指定频率范围处传播的RF信号，其中提供了一些实例(例如，5000MHz到5091MHz，以及4200MHz到4400MHz)。根据一些实施方案，图11和图12中描绘的由朝天指向的天线(例如像传播组1、2和3的子频带组信号的天线)传播的朝天信号可以根据优选的极化来极化。例如，来自朝天天线的辐射传播可以被配置为以图案(例如像以圆锥形等形状)定向辐射。如根据示例性描绘所示，可以结合子频带组来实现信号隔离，以提高通信质量并减少或消除潜在的不良相互作用，特别是关于命令和控制数据报的不良相互作用。可以通过实现极化图案来进一步隔离由图11和图12中的圆锥和子频带组表示的信号的频率分集。根据优选实施方案，极化可以包括右旋圆极化和左旋圆极化。例如，一个朝天圆锥(例如，第一子频带组)可以具有右旋圆极化的传播信号，而另一个朝天圆锥(例如，另一个子频带组，其可以是相邻子频带)可以具有左旋圆极化的传播信号。根据一些实施方案，系统、方法和装置还可以为UAV和RPV传输和接收以及基站提供极化图案。例如，可以实现对应的极化图案以用于诸如收发器的通信部件之间的发送和接收。极化的实现方式(例如像其中采用右圆极化和左圆极化)可以被配置为空间频率重用方案的一部分。一个或多个子组频带可以被极化。例如，如图12所描绘的，并且使用描绘来说明示例性实施方案，根据一些实施方案，可以传播子频带组，使得一个或多个组被右圆极化并且一个或多个其他组被左圆极化。
系统的实施方案可以被配置为在数据报的构造中实现前向纠错(FEC)。例如，可以通过以一种或多种纠错格式对传输消息进行编码来生成UAV与命令控制部件或计算机之间的通信和传输。根据一些实施方案，通过以冗余方式对传输进行编码来实现前向纠错，其优选地可以使用纠错码(EEC)来执行。根据该实施方案，传输代码冗余允许接收器(诸如UAV或控制计算机)检测可能在消息传输中的任何地方发生的有限数量的错误。在UAV与诸如命令和/或控制计算机的另一部件之间的通信中的FEC实现的益处在于，优选地可以在不需要重传消息的情况下校正检测到的错误。例如，FEC的实现允许编码消息的接收器具有纠正错误而不需要另外的带宽(诸如反向信道)来请求重传的能力，从而节省了时间和带宽使用。
根据一些实施方案，UAV和命令或控制计算机可以提供替代或另外的纠错特征。根据一些实施方案，UAV与命令或控制计算机之间的传输可以被配置为在数据报的构造中生成具有卷积纠错码的通信消息。例如，根据一些实施方案，卷积纠错码实现了生成奇偶校验符号的数据流的布尔多项式函数的滑动应用，并且表示编码器对数据的所谓“卷积”。可以使用时不变的网格解码方案来允许卷积码被解码。卷积码的滑动本性促进使用时不变的网格进行网格解码。
系统的实施方案可以被配置为在被实现为Turbo码的数据报的构造中实现前向纠错(FEC)。例如，可以通过根据使用数据报构造中的Turbo码的前向纠错来对传输消息进行编码来生成UAV与命令控制部件或计算机之间的通信和传输。UAV和命令控制计算机可以配置有合适的硬件部件，其包含用于实现处理和生成Turbo码的指令。例如，UAV(并且优选地命令和控制计算机)可以设置有两个相同的RSC编码器(优选地使用并行级联配置连接的编码器1和编码器2)的编码器布置，其中交织器执行有效载荷数据的置换。RSC编码器的布置对消息进行编码，并且优选地对有效载荷数据进行编码，以便为从UAV和/或命令和控制计算机传输的通信提供Turbo码纠错。类似地，UAV和命令或控制计算机优选地设置有解码器，该解码器可以与编码器类似地构造，但是解码器具有串行布置。在UAV和命令控制计算机各自具有编码器和解码器的情况下，可以对两者间发送和接收的传输执行Turbo码纠错。可以使用不同的部件编码器、输入/输出比、交织器以及删截模式以不同的实现方式来配置Turbo码。根据示例性实施方案，可以使用Turbo码来实现FEC，其中编码器发送三个比特子块。在示例性实现方式中，第一子块可以是有效载荷数据的m-比特块(其包含来自UAV/命令或控制计算机的消息或传输的重要性，没有元数据或报头)。第二子块可以是有效载荷数据的n/2个奇偶校验比特，并且可以使用递归系统卷积码(RSC码)生成，而也可以使用RSC码生成的第三子块是用于有效载荷数据的已知置换的n/2个奇偶校验比特。因此，编码的消息有效载荷数据从UAV传达到命令控制计算机(或反之亦然)，其可以包括奇偶校验比特的两个冗余(但不同)的子块以及有效载荷数据。根据示例性实施方案，块优选地可以具有m+n个数据比特，其码率为m/(m+n)。利用在接收UAV和/或命令和控制计算机之一中配置的解码器对传输的编码消息(或消息部件)进行解码。解码器对编码的消息(或数据报)进行解码。例如，解码器可以通过生成似然度量块(其中一个似然度量针对数据流中的每个比特)来对m+n比特的数据块进行解码。解码器可以配置有两个卷积解码器，每个卷积解码器由有效载荷子块中m比特模式的导出似然性生成假设。该系统被配置为比较假设比特模式以确定它们是否不同，并且如果它们不同，则解码器针对假设中的每个比特交换它们相应的导出似然性。每个解码器通过合并来自其他解码器的导出似然估值来生成新的假设(D1Hn和D2Hn)。对新生成的假设(D1Hn和D2Hn)的比较进行比较，并且重复该过程，生成另外的假设(D1Hn+1和D2Hn+1)，直到两个解码器针对有效载荷数据的m比特模式得到相同的假设(D1Hx＝D2Hx)。
可以利用本发明实现这些和其他优点。虽然已经参考具体实施方案描述了本发明，但该描述是说明性的，并且不应被解释为限制本发明的范围。尽管小区被描绘为六边形区域，但是它们可以被配置为具有其他形状，例如像正方形、圆形或其他矩形形状。另外，根据一些优选实施方案的辐射形状或图案被描述为圆锥，但是它可以被配置为具有其他形状。例如，在图12中，小区被描绘为六边形区域，但是它们可以被配置为具有其他形状，例如像正方形、圆形或其他矩形或其他几何周边。另外，子频带组在示例性实施方案中被描绘为被分成三组，但是频率范围可以被分成其他数量的子频带组。尽管被称为第二子系统，但是实施方案可以用处理本文描绘和描述的通信命令和控制中心以及导航数据报的专用子系统来实现。此外，虽然图10示出了网络塔1001、1002，并且图11示出了网络塔1001e、1002e，但是多个网络塔可以结合本文示出和描述的系统、方法和部件使用。例如，朝天指向的天线可以连接到现有网络设备和/或由现有网络塔支持。根据一些实现方式，网络设备可以被配置为将一根或多根朝天指向的天线视为另外的小区区域。根据一些实施方案，朝天天线可以被配置为与另外一组网络设备或其部件一起操作。在不脱离本文描述和由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到各种修改和变化。

Claims (28)

1.一种用于与UAV进行RF通信的系统，所述系统包括两个不同的频带：可选地用于支持UAV有效载荷与计算机或控制器之间的数据报的第一频带，以及第二RF通信频带，其专用于所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发，
其中，与UAV的射频通信在区域层中进行，能够按期望常常地甚至每分钟一次在地平面或平均海平面以上的高度中调整所述区域层；
其中，地平面以上高度的调整能够与UAV有效载荷数据报层或其一个或多个组成频率一起或分开地完成；以及
其中，所述第一频带和所述第二RF通信频带设置在同一区域层，并且包括专用于命令和控制及导航数据报收发的第二RF通信频带的区域层的高度调整与可选地用于支持UAV有效载荷与计算机或控制器之间的数据报的第一频带的连续通信层的一个或多个组成频率调整一起进行。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二RF通信频带在4200 MHz至4400 MHz的频率范围内。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二RF通信频带被分成多个子频带。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二RF通信频带被分成三个子频带组，每个子频带组由具有在4200 MHz至4400 MHz范围内的频率范围的带宽段组成，并且其中，子频带组的每个子频带范围与另一组的子频带范围不同。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述子频带组以重用配置进行布置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二RF通信频带在5000 MHz至5250 MHz的频率范围内。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第二RF通信频带被分成多个子频带。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第二RF通信频带被分成三个子频带组，每个子频带组由具有在5000 MHz至5250 MHz范围内的频率范围的带宽段组成，并且其中，子频带组的每个子频带范围与另一组的子频带范围不同。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述子频带组以重用配置进行布置。
10.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二RF通信频带以类似于陆地小区系统的空间频率重用方案的空间频率重用方案布置，其中，所述RF通信频带包括向上投射到空中而不是沿着地面投射的辐射。
11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第二RF通信频带以类似于陆地小区系统的空间频率重用方案的空间频率重用方案布置，其中，所述RF通信频带包括向上投射到空中而不是沿着地面投射的辐射。
12.根据权利要求2所述的系统，其中，使用在数据报构造中的前向纠错来执行所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。
13.根据权利要求6所述的系统，其中，使用在数据报构造中的前向纠错来执行所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述前向纠错包括在数据报构造中的卷积纠错码。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述前向纠错包括在数据报构造中的卷积纠错码。
16.根据权利要求2所述的系统，其中，使用在数据报构造中的Turbo码来执行所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。
17.根据权利要求6所述的系统，其中，使用在数据报构造中的Turbo码来执行所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发。
18.根据权利要求2所述的系统，其中，采用右圆极化和左圆极化作为空间频率重用方案的一部分。
19.根据权利要求6所述的系统，其中，采用右圆极化和左圆极化作为空间频率重用方案的一部分。
20.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统包括多个无线收发器以及用于处理区域的空中交通管制数据报的至少一个中央计算机，并且其中，所述系统在无线设备数据报收发器点与处理所述区域的所述空中交通管制数据报的所述中央计算机之间配置有单独冗余回程。
21.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统包括多个无线收发器以及用于处理区域的空中交通管制数据报的至少一个中央计算机，并且其中，所述系统在无线设备数据报收发器点与处理所述区域的所述空中交通管制数据报的所述中央计算机之间配置有单独冗余回程。
22.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统包括与收发器相关联的天线，并且其中，第二RF通信频带包括通过所述天线传播以形成辐射圆锥的辐射，并且其中，能够电子地调整由所述天线投射的所述辐射圆锥的角度。
23.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统包括与收发器相关联的天线，并且其中，第二RF通信频带包括通过所述天线传播以形成辐射圆锥的辐射，并且其中，能够电子地调整由所述天线投射的所述辐射圆锥的角度。
24.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统包括与收发器相关联的天线，并且其中，第二RF通信频带包括通过所述天线传播以形成辐射圆锥的辐射，并且其中，能够机械地调整由所述天线投射的所述辐射圆锥的角度。
25.根据权利要求6所述的系统，其中，所述系统包括与收发器相关联的天线，并且其中，第二RF通信频带包括通过所述天线传播以形成辐射圆锥的辐射，并且其中，能够机械地调整由所述天线投射的所述辐射圆锥的角度。
26.根据权利要求1所述的系统，其中，专用于所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发的所述第二RF通信频带通过安装在现有蜂窝电话塔上的设备传播。
27.根据权利要求1所述的系统，其中，专用于所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发的所述第二RF通信频带通过安装在专用于通过所述第二RF通信频带提供通信的蜂窝电话塔上的设备传播，其中，右圆极化和左圆极化配置为空间频率重用方案的一部分，并且其中所述系统包括至少一个传播信号的第一朝天圆锥，所述至少一个传播信号的第一朝天圆锥包括下层，所述下层具有第一朝天圆锥的传播信号的右圆极化或左圆极化中的至少一个，并且其中所述系统包括至少一个传播信号的第二朝天圆锥，所述第二朝天圆锥位于高于所述下层的较高层，并且其中所述第二朝天圆锥具有第二朝天圆锥的传播信号的右圆极化或左圆极化中的另一个。
28.根据权利要求1所述的系统，其中，专用于所述UAV与主机控制器或控制网络之间的命令和控制及导航数据报收发的所述第二RF通信频带通过安装在专用于通过RF子系统提供通信的蜂窝电话塔上的设备传播。
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