CN110873859A - 基于定向天线的收发端位置确定方法、装置、介质及设备 - Google Patents

基于定向天线的收发端位置确定方法、装置、介质及设备 Download PDF

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CN110873859A
CN110873859A CN201811004933.2A CN201811004933A CN110873859A CN 110873859 A CN110873859 A CN 110873859A CN 201811004933 A CN201811004933 A CN 201811004933A CN 110873859 A CN110873859 A CN 110873859A
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Abstract

本公开涉及一种基于定向天线的收发端位置确定方法、装置、介质及设备，该方法包括：根据发送端与接收端之间的水平距离以及接收端的垂直高度，确定发送端与接收端之间的仰角；在根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度；根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。因此，能够基于定向天线，根据接收信号强度实时的确定收发端之间的相对位置关系，简化位置确定算法的复杂度，提高位置确定的准确性。

Description

基于定向天线的收发端位置确定方法、装置、介质及设备
技术领域
本公开涉及通信技术领域，具体地，涉及一种基于定向天线的收发端位置确定方法、装置、介质及设备。
背景技术
在点对点无线通信时，收发端之间的相对位置是时刻变化的，现有设备往往会采用全向天线进行电磁波的辐射，而全向天线是向四面八方均匀辐射能量，只有在特定方向上辐射的部分能量能够被对端天线所捕获，因此系统能量利用率低下。此外，相同口径的全向天线的增益比定向天线的增益低，因此更加不利于实现长距离的无线通信。基于实时的点对点无线通信系统收发端的相对位置关系，再使用高增益的定向天线朝特定方向(对端所在方向)高效地辐射电磁波，能够降低系统的功耗的同时提高传输性能。现有技术中，多采用基于图像的模式识别方法来确定收发端的相对位置，从图像中识别出相似度最高的目标，以实现目标识别与跟踪。但这种方法依赖于各类模式识别算法，计算复杂度较高，且对于复杂场景的兼容性不佳，算法的识别准确度也较低。
发明内容
本公开的目的是提供一种基于定向天线的收发端位置确定方法、装置、介质及设备，在不需要借助摄像头进行图像采集的情况下，确定收发两端的相对位置关系，能够降低计算复杂度，提高判断准确性。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种基于定向天线的收发端位置确定方法，所述方法包括：
根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角；
在根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度；
根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中所述水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。
可选的，所述根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角，包括：
根据所述垂直高度与GPS获取到的所述水平距离之比，通过反正切函数处理，确定所述仰角。
可选的，在所述根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度之前，所述方法还包括：
根据所述仰角和预设的垂直波束方向设置规则，设置所述定向天线的垂直波束方向。
可选的，所述根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，包括：
根据所述每个水平波束方向的接收信号强度，将水平方向上所述接收信号强度最强的波束方向确定为所述水平目标波束方向；
根据所述水平目标波束方向、所述每个水平波束方向的接收信号强度和所述水平波束方向个数，确定水平目标区域；
在所述水平目标区域中，根据所述每个水平波束方向的接收信号强度确定所述第一角度。
可选的，所述根据所述水平目标波束方向、所述每个水平波束方向的接收信号强度和所述水平波束方向个数，确定水平目标区域，包括：
将所述水平目标波束方向的两个相邻波束方向中接收信号强度强的波束方向，作为相邻目标波束方向；
将所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的靠近所述水平目标波束方向的区域，作为所述水平目标区域；
其中，所述水平目标区域的面积是所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的总区域的面积的二分之一。
可选的，所述在所述水平目标区域中，根据所述每个水平波束方向的接收信号强度确定所述第一角度，包括：
根据所述相邻目标波束方向的接收信号强度和所述水平目标波束方向的接收信号强度，确定在所述水平目标区域中的所述第一角度。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种基于定向天线的收发端位置确定装置，所述装置包括：
仰角确定模块，用于根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角；
信号强度获取模块，用于在根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度；
夹角确定模块，用于根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中所述水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。
可选的，所述仰角确定模块，用于：
根据所述垂直高度与GPS获取到的所述水平距离之比，通过反正切函数处理，确定所述仰角。
可选的，所述装置还包括：
波束方向设置模块，用于在执行所述根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度的步骤之前，根据所述仰角和预设的垂直波束方向设置规则，设置所述定向天线的垂直波束方向。
可选的，所述夹角确定模块，包括：
波束方向确定子模块，用于根据所述每个水平波束方向的接收信号强度，将水平方向上所述接收信号强度最强的波束方向确定为所述水平目标波束方向；
区域确定子模块，用于根据所述水平目标波束方向、所述每个水平波束方向的接收信号强度和所述水平波束方向个数，确定水平目标区域；
角度确定子模块，用于在所述水平目标区域中，根据所述每个水平波束方向的接收信号强度确定所述第一角度。
可选的，所述区域确定子模块，用于：
将所述水平目标波束方向的两个相邻波束方向中接收信号强度强的波束方向，作为相邻目标波束方向；
将所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的靠近所述水平目标波束方向的区域，作为所述水平目标区域；
其中，所述水平目标区域的面积是所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的总区域的面积的二分之一。
可选的，所述角度确定子模块，用于：
根据所述相邻目标波束方向的接收信号强度和所述水平目标波束方向的接收信号强度，确定在所述水平目标区域中的所述第一角度。
本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括：
第三方面所述的计算机可读存储介质；以及
一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的计算机程序。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角；在根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度；根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中所述水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。因此，能够基于定向天线，结合接收信号强度实时的确定收发端之间的相对位置关系，简化位置确定算法的复杂度，提高位置确定的准确性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种定向天线的原理及控制结构图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种接收端与发送端之间的垂直方向几何关系示意图；
图4a是根据一示例性实施例示出的一种4个水平方向波束方向的象限划分示意图；
图4b是根据一示例性实施例示出的一种发送端所处位置与水平目标波束方向之间的几何关系示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的另一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种2个垂直波束方向的象限划分示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的又一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图；
图8a是根据一示例性实施例示出的一种6个水平方向波束方向的象限划分示意图；
图8b是根据一示例性实施例示出的另一种发送端所处位置与水平目标波束方向之间的几何关系示意图；
图9是根据一示例性实施例示出的又一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图；
图10是根据一示例性实施例示出的一种基于定向天线的收发端位置确定装置的框图；
图11是根据一示例性实施例示出的另一种基于定向天线的收发端位置确定装置的框图；
图12是根据一示例性实施例示出的一种夹角确定模块的框图；
图13是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在介绍本公开的实施例之前，首先对本公开的应用场景以及所采用的定向天线进行介绍，首先，本公开应用于点对点的无线通信场景，其是一种由收发端组成的全双工无线通信系统，收发端之间的通信不经过公网，而是借助无线链路直接连接而完成数据的传输，低时延、高速率且安全灵活。点对点无线通信系统广泛应用于视频监控、航拍测绘以及军事等领域，结合上述应用场景，通常情况下将收发端也被称为采集端和监视端。采集端通常设置在远端，比如汽车、飞行器等移动装置上。而监视端通常位于用户侧，用户可以通过监视端获取采集端采集到的数据信息，从而大大拓展了用户的空间尺度。由于无线通信系统是使用电磁波来传递信息的，而电磁波需要依靠天线才能高效地辐射到自由空间中，因此，天线是无线通信系统的重要元件之一，天线性能的好坏，直接影响到无线通信系统的性能。为了能够实现根据实时确定点对点无线通信系统收发两端的相对位置关系，而设置具有高增益的定向天线朝特定方向高效地辐射电磁波，能够降低系统的功耗的同时提高传输性能。
此外，由于电子技术的飞速发展，各类基于点对点无线通信系统的电子产品层出不穷，用户对于产品的需求也日新月异，实时确定点对点无线通信系统收发两端的相对位置关系，能够进一步拓展和丰富此类电子产品的应用场景，进一步提高用户体验。例如，航拍无人机是一种典型的点对点无线通信系统，若空中的无人机能实时确定与用户手中的遥控器的相对位置，便可以实现无人机跟随用户移动、实时跟拍等新型功能，使无人机产品具有创新性和更强的市场竞争力。而现有技术中所采用的基于图像的模式识别方法，对于在复杂场景的兼容性不高，例如在人群中，或者周围环境光强较弱又或者是高速移动等应用场景下，现有的基于图像的模式识别算法将无法实现高精确度的识别，并且，由于模式识别算法依赖于摄像头所获取到的图像，而对于采集端的摄像头而言，其取景的宽度有限，当目标移动到摄像头取景宽度之外时，容易导致目标丢失，而无法完成收发端相对位置的判定；此外，由于摄像头成像的分辨率限制，在收发端的相对距离较远时，还将导致无法识别目标。因此，本公开提出的基于定向天线的收发端位置确定方法能够不再依赖于复杂的算法和图像获取装置，根据接收信号强度进行简化且准确的相对位置判断。
其次，本公开提出的方法在点对点的通信系统的接收端(采集端)引入一个方向图可重构的定向天线，其中可重构表示天线具有多个波束方向，但这多个波束方向在某一时刻只能有一个存在，在通信过程中可以通过改变天线的配置，实现在不同波束方向之间切换。该定向天线在水平方向上具有N(其中N大于1)个可配置的波束方向，垂直方向上具有M(其中M大于1)个可配置的波束方向，在水平方向每个波束的宽度为2π/N，而垂直方向每个波束的宽度为π/2M。这N个水平波束方向将水平面等分为N个象限，用于量化区分接收端相对于发送端在水平面上的相对位置变化，M个垂直波束方向用于量化区分接收端相对于发送端在垂直平面上的相对位置变化。通过根据实时计算出的接收端相对于发送端的仰角，调整天线的垂直波束方向，能够使接收端的天线波束方向尽可能指向发送端，并且再根据N个水平波束接收的信号强度之间的大小关系，计算出接收端与发送端之间在水平方向上的相对位置，从而选取特定方向上的天线进行数据收发，以获得最优的传输性能。图1是以M＝2，N＝4为例示出的方向可重构的定向天线的原理及控制结构图，定向天线内部设置有两组反射器，反射器的通断可以通过二极管以及开关电路进行控制。输入低电平时，反射器处于断开状态，其预设的电长度使其成为引向器，对辐射方向图具有引向作用。而输入高电平将使反射器内的二极管导通，从而改变反射器的电长度，使反射器使能，反射器使能后对辐射方向图具有反射作用。两组反射器相对于辐射单元摆放的位置与角度不同，分别用于控制水平方向和垂直方向的天线波束方向。因此，可以通过控制这两组反射器的通断，控制定向天线的波束方向在水平及垂直方向上发生不同程度的偏转，从而实现定向天线的方向图可重构。
如图1所示，辐射单元与反射器1、2、3、4垂直于天线平面放置，反射器A、B、C、D平行于天线平面放置。辐射单元位于定向天线平面的几何中心，而两组反射器沿X轴、Y轴围绕辐射单元排布，且相互之间的夹角为90°。其中，开关1用于分别控制反射器1、2、3、4的使能，开关2用于控制反射器A、B、C、D的使能。当控制开关1切换到位置1时，反射器1将被使能，而此时反射器2、3、4处于断开状态，充当引向器，这将导致辐射单元的辐射方向图朝反射器1的相反方向偏转。由于反射器相对于辐射单元的排布是对称的，同样适用于反射器2、3、4。而当控制开关2接高电平时，反射器A、B、C、D将被使能，由于反射器A、B、C、D平行于天线平面放置，这将会对原有波束方向在垂直平面上产生偏转，从而实现对垂直平面上波束方向的控制。
同时，在通过利用定向天线的量化区分的方式，实现对接收端和发送端之间的相位位置关系的确定，能够不利用复杂的计算实时准确的确定收发端的位置，进而实现进一步的跟随及其他的相关应用。
图2是根据一示例性实施例示出的一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤201，根据发送端与接收端之间的水平距离以及接收端的垂直高度，确定发送端与接收端之间的仰角。
其中，本公开所述的技术方案是面向无人遥控飞机应用场景，该接收端(采集端)为无人飞机，发送端(监控端)为该无人机的手持遥控器。
示例地，根据垂直高度与GPS获取到的水平距离之比，通过反正切函数处理，确定仰角。而在无人机的应用场景中，作为接收端的无人机往往处于空中，其飞行高度将远大于发送端高度也就说手持遥控器所在的高度，因此接收端与发送端之间的几何关系表示成如图3所示，根据图3可知，手持遥控器相对于无人机的仰角可由无人机与手持遥控器之间的水平距离和无人机当前的飞行高度确定的，由于手持遥控器的高度hr远小于无人机的飞行高度，可以忽略不计。
其中，无人机可以通过机载的气压计，实时测量出当前无人机的垂直高度(也就是飞行高度ht)，以及通过GPS模块测量出无人机与手持遥控器之间的水平距离d，从而根据图3所示的三角函数关系，可以计算出无人机与手持遥控器之间在竖直方向上的仰角θ，θ＝arctan(ht/d)。
此外，还考虑到无人机的应用场景中，无人机作为接收端往往处于空中，而手持遥控器总是位于其下方，通常无人机在水平及垂直方向上均距手持遥控器具有一定的距离，也就是说仰角θ总是在0到90°的范围内变化，因此垂直方向上的天线波束方向数量M的取值通常不需要太大，即可满足应用场景的实际需求。
步骤202，在根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度。
示例地，可以根据步骤201所确定的仰角θ，进而调整无人机上的定向天线的波束方向的垂直方向，从而保证定向天线的垂直波束方向能始终指向地面手持遥控器，以在确定的定向天线的垂直波束方向的条件下，进一步根据接收端每个水平波束方向的接收信号强度确定接收端与发送端之间的水平相对位置，也就是第一角度。
步骤203，根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角。
其中，水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。
示例地，以N＝4为例，如图4a所示，无人机(接收端)将设置一个具有4个水平波束方向的方向图可重构的定向天线，每个水平波束方向之间两两垂直，且波束方向宽度为90°，4个水平波束方向将无人机的水平面等分为4个象限，即沿顺时针方向，这4个水平波束方向对应的4个象限依次为Q1，Q2，Q3，Q4，由于天线波束方向是对称的，进一步将每个象限划分为两个子象限，如波束方向1对应的象限Q1可进一步划分为两个子象限Q11，Q12，以此类推。当根据步骤202所获取到接收信号强度，确定波束方向1的波束方向是水平目标波束方向时，可以判读出监视端也就是手持遥控器落在了图4a中所示的Q1象限中，而根据进一步的比较水平目标波束方向相邻的两个波束方向的接收信号强度的大小关系，例如当波束方向4的接收信号强度小于波束方向2的接收信号强度时，可以进一步的确定手持遥控器位于Q12子象限中，反之，则说明手持遥控器位于Q11子象限中。当确定手持遥控器位于Q12子象限时，再根据如图4b所示的手持遥控器l所处水平方向位置与水平目标波束方向之间的夹角关系，通过几何关系推算，可以得到手持遥控器l所处水平方向与水平目标波束方向之间的夹角，也就是第一夹角α＝arctan(V2/V1)，其中0°≤θ<45°，V1表示波束方向1的接收信号强度，V2表示波束方向2的接收信号强度，且V1大于V2。由此能够精确计算出接收端(无人机)与发送端(手持遥控器)之间的相对位置关系,其通过接收端与水平目标波束方向之间的第一夹角表示。
还需要说明的是，根据判断出的水平目标波束方向进而对定向天线的水平波束方向进行设置，使得在水平面上选择该水平目标波束方向进行收发，以获取到最优的系统性能。
综上所述，本公开提供的基于定向天线的收发端位置确定方法，根据发送端与接收端之间的水平距离以及接收端的垂直高度，确定发送端与接收端之间的仰角；在根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度；根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。因此，能够基于定向天线，根据接收信号强度实时的确定收发端之间的相对位置关系，简化位置确定算法的复杂度，提高位置确定的准确性。
图5是根据一示例性实施例示出的另一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图，如图5所示，该方法在步骤202之前还包括以下步骤：
步骤204，根据仰角和预设的垂直波束方向设置规则，确定定向天线的垂直波束方向。
示例地，选取垂直方向上的天线波束方向数量为M＝2时，如图6所示，安装在接收端(无人机)的方向图可重构的定向天线具有2个指向地面的可重构的波束方向。这两个波束方向a和b与水平面x轴的夹角分别为30°和60°，垂直方向上的波束方向宽度为45°。可以根据确定的仰角θ，控制方向图可重构天线在垂直平面上的波束方向，使最大辐射方向尽可能地指向处于地面的发送端，以获得最优的传输性能。当根据步骤201确定出接收端相对于发送端在垂直方向上的仰角θ满足0°<θ≤45°时，定向天线应该选取波束方向a作为辐射方向，垂直波束方向指向与水平面x轴的夹角呈30°，此时定向天线能较为准确地指向处于地面的发送端。而当仰角θ满足45°<θ≤90°时，定向天线应该选取波束方向b作为辐射方向，垂直波束方向指向与水平面x轴的夹角呈60°，从而保证天线波束方向能尽可能地覆盖地面的发送端。进一步结合上述的定向天线的控制原理，该垂直波束方向设置规则如下表1所示：
仰角范围 开关2状态
0°<θ≤45° 接地
45°<θ≤90° 高电平
表1
也就是说，当仰角θ满足0°<θ≤45°时，天线选取波束方向a作为辐射方向，此时开关2接地，反射器断开，垂直波束方向指向与水平面x轴的夹角呈30°，天线能较为准确地指向处于地面的发送端。当仰角θ满足45°<θ≤90°时，天线应该选取波束方向b作为辐射方向，此时开关2接高电平，反射器使能，天线波束方向向地面方向发生偏转，垂直波束方向指向与水平面x轴的夹角呈60度，从而保证天线波束方向能尽可能地覆盖地面的发送端，从而提升点对点通信系统的传输性能。
图7是根据一示例性实施例示出的又一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图，如图7所示，步骤203所述的根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，包括以下步骤：
步骤2031，根据每个水平波束方向的接收信号强度，将水平方向上接收信号强度最强的波束方向确定为水平目标波束方向。
示例地，当N＝6时，此时接收端(无人机)设置一个具有6个水平波束方向的方向图可重构的定向天线，并在根据步骤201确定的仰角设置垂直波束方向后，实时获取这6个波束方向的接收信号强度，确定其中接收信号强度最强的波束方向，作为水平目标波束方向，例如在某一时刻，波束方向1的接收信号强度V1最大，则可以确定波束方向1为水平目标波束方向。
步骤2032，根据水平目标波束方向、每个水平波束方向的接收信号强度和水平波束方向个数，确定水平目标区域。
示例地，当无人机配置一个具有6个水平波束方向的定向天线时，每个水平波束方向的夹角60°为且波束方向宽度为60°，6个水平波束方向将水平面等分为6个象限。如图8a所示，沿顺时针方向，6个波束方向对应的6个象限依次为Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6。由于天线波束方向是对称的，进一步将每个象限划分为左右两个子象限，再例如波束方向1对应的象限Q1可进一步划分为两个子象限Q11，Q12等以此类推。
当波束方向1为水平目标波束方向时，根据波束方向1的相邻的波束方向2和波束方向6的接收信号强度，能够进一步缩小手持遥控器(发送端)所在的区域范围，也就是确定出水平目标区域，例如当波束方向2的接收信号强度大于波束方向6的接收信号强度时，该水平目标区域为Q12，再进行下面步骤以确定第一角度。
步骤2033，在水平目标区域中，根据每个水平波束方向的接收信号强度确定第一角度。
示例地，根据相邻目标波束方向的接收信号强度和水平目标波束方向的接收信号强度，确定在水平目标区域中的第一角度。
其中，无人机(采集端)所处的水平位置与水平目标波束方向之间的第一角度α如图8b所示，利用几何关系和水平目标波束方向的相邻两个波束方向的接收信号强度关系，能够确定如下的第一角度α计算公式：
Figure BDA0001783790830000141
其中，需要说明的是，由于各波束方向之间的夹角为60°，当手持遥控器(监视端)正好落在水平目标波束方向的方向时，根据几何关系可知，V2＝V1/2。而当水平目标波束方向的相邻波束方向的接收信号强度小于水平目标波束方向的接收信号强度的二分之一时，可以直接判定手持遥控器落在了水平目标波束方向的方向上，即a＝0，
Figure BDA0001783790830000142
图9是根据一示例性实施例示出的又一种基于定向天线的收发端位置确定方法的流程图，如图9所示，步骤2032所述根据水平目标波束方向、每个水平波束方向的接收信号强度和水平波束方向个数，确定水平目标区域，包括以下步骤：
步骤20321，将水平目标波束方向的两个相邻波束方向中接收信号强度强的波束方向，作为相邻目标波束方向。
示例地，当水平目标波束方向确定为波束方向1时，比较波束方向1的两个相邻波束方向，也就是波束方向2和波束方向6的接收信号强度，当波束方向2的接收信号强度大于波束方向6的接收信号强度时，波束方向2即确定为相邻目标波束方向。
步骤20322，将相邻目标波束方向与水平目标波束方向所围成的靠近水平目标波束方向的区域，作为水平目标区域。
其中，水平目标区域的面积是相邻目标波束方向与水平目标波束方向所围成的总区域的面积的二分之一。
示例地，根据步骤20321确定波束方向2为相邻目标波束方向时，其与水平目标波束方向所围成的总区域的为图8a中所示的的Q1象限，而靠近水平目标波束方向的二分之一区域即为Q12子象限。也就是说，当波束方向2的接收信号强度大于波束方向6的接收信号强度时，可以确定手持遥控器落在了无人机的Q12子象限中。反之，则落在Q11子象限中。
综上所述，本公开提供的基于定向天线的收发端位置确定方法，根据发送端与接收端之间的水平距离以及接收端的垂直高度，确定发送端与接收端之间的仰角；在根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度；根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。因此，能够基于定向天线，根据接收信号强度实时的确定收发端之间的相对位置关系，简化位置确定算法的复杂度，提高位置确定的准确性。
图10是根据一示例性实施例示出的一种基于定向天线的收发端位置确定装置的框图，如图10所示，用于执行上述实施例，该装置1000包括：
仰角确定模块1010，用于根据发送端与接收端之间的水平距离以及接收端的垂直高度，确定发送端与接收端之间的仰角。
信号强度获取模块1020，用于在根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度。
夹角确定模块1030，用于根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中水平目标波束方向是接收信号强度最强的波束方向。
可选的，仰角确定模块1010，用于：
根据垂直高度与GPS获取到的水平距离之比，通过反正切函数处理，确定仰角。
图11是根据一示例性实施例示出的另一种基于定向天线的收发端位置确定装置的框图，如图11所示，该装置1000还包括：
波束方向设置模块1040，用于在执行根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度的步骤之前，根据仰角和预设的垂直波束方向设置规则，设置定向天线的垂直波束方向。
图12是根据一示例性实施例示出的一种夹角确定模块的框图，如图12所示，该夹角确定模块1030包括：
波束方向确定子模块1031，用于将每个水平波束方向中接收信号强度最强的波束方向确定为水平目标波束方向。
区域确定子模块1032，用于根据水平目标波束方向、每个水平波束方向的接收信号强度和水平波束方向个数，确定水平目标区域。
角度确定子模块1033，用于在水平目标区域中，根据每个水平波束方向的接收信号强度确定第一角度。
可选的，区域确定子模块1032，用于：
将水平目标波束方向的两个相邻波束方向中接收信号强度最强的波束方向，作为相邻目标波束方向；
将相邻目标波束方向与水平目标波束方向所围成的靠近水平目标波束方向的区域，作为水平目标区域；
其中，水平目标区域的面积是相邻目标波束方向与水平目标波束方向所围成的总区域的面积的二分之一。
可选的，角度确定子模块1033，用于：
根据相邻目标波束方向的接收信号强度和水平目标波束方向的接收信号强度，确定在水平目标区域中的第一角度。
综上所述，本公开提供的基于定向天线的收发端位置确定装置，根据发送端与接收端之间的水平距离以及接收端的垂直高度，确定发送端与接收端之间的仰角；在根据仰角设置定向天线的垂直波束方向之后，获取接收端每个水平波束方向的接收信号强度；根据定向天线的水平波束方向个数和每个水平波束方向的接收信号强度，确定发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。因此，能够基于定向天线，根据接收信号强度实时的确定收发端之间的相对位置关系，简化位置确定算法的复杂度，提高位置确定的准确性。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图13是根据一示例性实施例示出的一种电子设备1300的框图。如图13所示，该电子设备1300可以包括：处理器1301，存储器1302。该电子设备1300还可以包括多媒体组件1303，输入/输出(I/O)接口1304，以及通信组件1305中的一者或多者。
其中，处理器1301用于控制该电子设备1300的整体操作，以完成上述的激活集小区的增加方法中的全部或部分步骤。存储器1302用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备1300的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备1300上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如获取每个水平波束方向的接收信号强度，并对接收信号强度进行对比，计算角度等等，以便执行上述的基于定向天线的收发端位置确定方法中的步骤。该存储器1302可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。上述电子设备1300可以通过通信组件1305获取每个水平波束方向的接收信号强度、接收端与发送端之间的水平距离和接收端的垂直距离，确定第一角度和仰角，以便于进行收发端相对位置的准确判断。此外，上述电子设备的存储器1302中也可以获取接收信号强度进行比对，从而可以由处理器1301来判断水平目标波束方向和相邻目标波束方向，进而对收发端之间的水平方向相对位置夹角进行精确计算。多媒体组件1303可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器1302或通过通信组件1305发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口1304为处理器1301和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件1305用于该电子设备1300与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件1305可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
在一示例性实施例中，电子设备1300可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的基于定向天线的收发端位置确定方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的基于定向天线的收发端位置确定方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器1302，上述程序指令可由电子设备1300的处理器1301执行以完成上述的基于定向天线的收发端位置确定方法。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (14)

1.一种基于定向天线的收发端位置确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角；
在根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度；
根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中所述水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角，包括：
根据所述垂直高度与GPS获取到的所述水平距离之比，通过反正切函数处理，确定所述仰角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度之前，所述方法还包括：
根据所述仰角和预设的垂直波束方向设置规则，设置所述定向天线的垂直波束方向。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，包括：
根据所述每个水平波束方向的接收信号强度，将水平方向上所述接收信号强度最强的波束方向确定为所述水平目标波束方向；
根据所述水平目标波束方向、所述每个水平波束方向的接收信号强度和所述水平波束方向个数，确定水平目标区域；
在所述水平目标区域中，根据所述每个水平波束方向的接收信号强度确定所述第一角度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平目标波束方向、所述每个水平波束方向的接收信号强度和所述水平波束方向个数，确定水平目标区域，包括：
将所述水平目标波束方向的两个相邻波束方向中接收信号强度强的波束方向，作为相邻目标波束方向；
将所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的靠近所述水平目标波束方向的区域，作为所述水平目标区域；
其中，所述水平目标区域的面积是所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的总区域的面积的二分之一。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述水平目标区域中，根据所述每个水平波束方向的接收信号强度确定所述第一角度，包括：
根据所述相邻目标波束方向的接收信号强度和所述水平目标波束方向的接收信号强度，确定在所述水平目标区域中的所述第一角度。
7.一种基于定向天线的收发端位置确定装置，其特征在于，所述装置包括：
仰角确定模块，用于根据发送端与接收端之间的水平距离以及所述接收端的垂直高度，确定所述发送端与所述接收端之间的仰角；
信号强度获取模块，用于在根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度；
夹角确定模块，用于根据所述定向天线的水平波束方向个数和所述每个水平波束方向的接收信号强度，确定所述发送端与水平目标波束方向之间的第一夹角，其中所述水平目标波束方向是水平方向上接收信号强度最强的波束方向。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述仰角确定模块，用于：
根据所述垂直高度与GPS获取到的所述水平距离之比，通过反正切函数处理，确定所述仰角。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
波束方向设置模块，用于在执行所述根据所述仰角设置所述定向天线的垂直波束方向之后，获取所述接收端每个水平波束方向的接收信号强度的步骤之前，根据所述仰角和预设的垂直波束方向设置规则，设置所述定向天线的垂直波束方向。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述夹角确定模块，包括：
波束方向确定子模块，用于根据所述每个水平波束方向的接收信号强度，将水平方向上所述接收信号强度最强的波束方向确定为所述水平目标波束方向；
区域确定子模块，用于根据所述水平目标波束方向、所述每个水平波束方向的接收信号强度和所述水平波束方向个数，确定水平目标区域；
角度确定子模块，用于在所述水平目标区域中，根据所述每个水平波束方向的接收信号强度确定所述第一角度。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述区域确定子模块，用于：
将所述水平目标波束方向的两个相邻波束方向中接收信号强度强的波束方向，作为相邻目标波束方向；
将所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的靠近所述水平目标波束方向的区域，作为所述水平目标区域；
其中，所述水平目标区域的面积是所述相邻目标波束方向与所述水平目标波束方向所围成的总区域的面积的二分之一。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述角度确定子模块，用于：
根据所述相邻目标波束方向的接收信号强度和所述水平目标波束方向的接收信号强度，确定在所述水平目标区域中的所述第一角度。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
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