CN111181616A - 一种无人机自动切换天线的控制方法、4g天线、无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线通信技术领域，公开了一种无人机自动切换天线的控制方法、4G天线、无人机，两个4G主分集天线分别安装在无人机的两端；双刀双掷开关连接两个4G主分集天线；MCU控制器分别与双刀双掷开关、4G主分集天线电连接。两个4G主分集天线之间的距离大于20cm。MCU控制器通过GPIO引脚连接双刀双掷开关的CTRL引脚。通过放置在不同位置的4G主分集天线切换，将4G主分集天线分别放置在飞机相对较远的位置，两个天线方向性互补。本发明在飞机在飞行过程中，通过放置在不同位置的4G主分集天线切换，加强4G的上行通讯质量；将4G主分集天线分别放置在飞机相对较远的位置，两个天线方向性互补。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种无人机自动切换天线的控制方法、4G天线、无人机。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：无人机应用中多通过4G信号进行信息传输，现阶段的4G基站覆盖信号质量检测结果显示，低空50-300米区间信号强度RSRP在-80～-90dBm之间，属于较好覆盖，但是多数无人机的飞行高度在4G天线之上，不在地面站天线主瓣范围之内，现有无人机的技术方案是采用地面上常用的4G模块，接收基站信号实现通信，但空中信号杂乱，基站下行干扰较大，容易出现终端无法解调，出现飞机断线失联问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：多数无人机的飞行高度不在地面站天线主瓣范围之内空中信号杂乱，基站下行干扰较大，容易出现终端无法解调，出现飞机断线失联问题。
解决上述技术问题的难度：无人机的工作环境和地面设备不同，常规的4G应用满足不了无人机的需求。
解决上述技术问题的意义：可以提高无人机在空中作业的信号链路可靠性，保障无人机飞行安全。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机自动切换4G天线、控制方法、无人机。
本发明是这样实现的，一种无人机自动切换4G天线，所述无人机自动切换4G天线设置有无人机；
4G主分集天线安装在无人机的两端；双刀双掷开关连接两个4G主分集天线；MCU控制器分别与双刀双掷开关、4G主分集天线电连接。
进一步，两个4G主分集天线之间的距离大于20cm。
进一步，所述MCU控制器通过GPIO引脚连接双刀双掷开关的CTRL引脚。
进一步，通过放置在不同位置的4G主分集天线切换，将4G主分集天线分别放置在飞机相对较远的位置，两个天线方向性互补。
进一步，两个4G主分集天线分别装在飞机的前后两端，通过DPDT与4G模块相连，4G模块通过串口将接收到的信号强度上报给MCU。
本发明的另一目的在于提供一种所述无人机自动切换4G天线的控制方法，所述无人机自动切换4G天线的控制方法包括：根据天线的安装位置，测量出两路天线的线损差异，根据线损差异，确定切换阈值和两天线线损差异；
无人机在飞行过程中实时监测上报双天线信号强度RSRP；MCU运用算法对信号的平均强度和瞬时强度进行计算，判断是否需要切换；
如需要切换天线，MCU发送GPIO指令，控制DPDT切换天线，主分集天线更换，功能对调；
天线切换后，更新判定条件，继续执行监测。
进一步，所述无人机自动切换4G天线的控制方法的两个4G主分集天线之间，加入双刀双掷开关，MCU通过检测并比较主分集天线的信号强度，发出指令，通过GPIO引脚控制DPDT的CTRL引脚触发DPDT动作，实现天线切换。
进一步，所述无人机自动切换4G天线的控制方法的两个4G主分集天线分别装在飞机的前后两端，通过DPDT与4G模块相连，4G模块通过串口将接收到的信号强度上报给MCU，由MCU进行判断切换动作，输出GPIO信号；
GPIO信号高电平1.7V：ANT1->PRX/TX，ANT2->DRX；低电平0VANT1->DRX，ANT2->PRX/TX。
进一步，所述无人机自动切换4G天线的控制方法切换中，默认ANT1作为主天线，对应PRX/TX链路，ANT2作为分集天线对应DRX链路，Threshold切换阈值，x为两天线线损差异；DRX RSRP-PRX RSRP>Threshold+x，天线切换：ANT1->DRX，ANT2->PRX/TX，同时切换条件更改；DRX RSRP-PRX RSRP>Threshold-x，天线切换：ANT1->PRX/TX，ANT2->DRX，同时切换条件更改。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述无人机自动切换4G天线的无人机。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明在飞机在飞行过程中，通过放置在不同位置的4G主分集天线切换，加强4G的上行通讯质量；将4G主分集天线分别放置在飞机相对较远的位置，两个天线方向性互补。
附图说明
图1是本发明实施例提供的移动蜂窝网低空覆盖测试结果图。
图2是本发明实施例提供的天线安装位置图。
图3是本发明实施例提供的无人机自动切换4G天线系统图。
图4是本发明实施例提供的DPDT实现框图。
图5是本发明实施例提供的两个4G主分集天线的切换流程图。
图中：1、无人机；2、天线。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机自动切换4G天线、控制方法、无人机，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明为了解决当前无人机使用4G中存在的干扰增多、信号覆盖不强等技术问题。本发明在飞机在飞行过程中，通过放置在不同位置的4G主分集天线切换，加强4G的上行通讯质量；将4G主分集天线分别放置在飞机相对较远的位置，两个天线方向性互补，如图2所示。
将传统4G的主分集两个天线之间，加入DPDT(双刀双掷)开关，MCU通过检测并比较主分集天线的信号强度，发出指令，通过GPIO引脚控制DPDT的CTRL引脚触发DPDT动作，实现天线切换，提高通讯质量。本发明的实现框图如图3所示，4G Module：ME909s-821/ME909s-120，DPDT选用JRC公司的NJG1648HB6芯片，DPDT内部框图如图4所示。
本发明解决无人机在空中飞行时，4G信号差，频繁掉线的问题，系统框图如图2所示，两个4G主分集天线分别装在飞机的前后两端，通过DPDT与4G模块相连，4G模块通过串口将接收到的信号强度上报给MCU，由MCU进行判断切换动作，输出GPIO信号：高电平(1.7V)：ANT1->PRX/TX，ANT2->DRX；低电平(0V)ANT1->DRX，ANT2->PRX/TX；系统的切换判断流程如图5所示，双天线的信号强度RSRP由4G模组上报给MCU。
如图5所示，切换流程中，默认ANT1作为主天线，对应PRX/TX链路，ANT2作为分集天线对应DRX链路，Threshold切换阈值，x为两天线线损差异；DRX RSRP-PRX RSRP>Threshold+x，天线切换：ANT1->DRX，ANT2->PRX/TX，同时切换条件更改；DRX RSRP-PRX RSRP>Threshold-x，天线切换：ANT1->PRX/TX，ANT2->DRX，同时切换条件更改。
将天线安装在无人机上距离尽量远的两端，距离要求大于20cm，来保证达到双天线的空分复用效果；根据天线的安装位置，测量出两路天线的线损差异；根据线损差异，确定切换阈值和x；无人机在飞行过程中实时监测上报双天线信号强度RSRP；MCU运用算法对信号的平均强度和瞬时强度进行计算，判断是否需要切换；MCU发送GPIO指令，控制DPDT切换天线，主分集天线更换，功能对调；天线切换后，更新判定条件，继续执行监测。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种无人机自动切换天线的控制方法，其特征在于，所述无人机自动切换天线的控制方法包括：
根据天线的安装位置，测量出两路天线的线损差异，根据线损差异，确定切换阈值和两天线线损差异；
无人机在飞行过程中实时监测上报双天线信号强度RSRP；MCU运用算法对信号的平均强度和瞬时强度进行计算，判断是否需要切换；
如需要切换天线，MCU发送GPIO指令，控制DPDT切换天线，主分集天线更换，功能对调；
天线切换后，更新判定条件，继续执行监测。
2.如权利要求1所述的无人机自动切换天线的控制方法，其特征在于，所述无人机自动切换天线的控制方法的两个4G主分集天线之间，加入双刀双掷开关，MCU通过检测并比较主分集天线的信号强度，发出指令，通过GPIO引脚控制DPDT的CTRL引脚触发DPDT动作，实现天线切换。
3.如权利要求1所述的无人机自动切换天线的控制方法，其特征在于，所述无人机自动切换天线的控制方法的两个4G主分集天线分别装在飞机的前后两端，通过DPDT与4G模块相连，4G模块通过串口将接收到的信号强度上报给MCU，由MCU进行判断切换动作，输出GPIO信号；
GPIO信号高电平1.7V：ANT1->PRX/TX，ANT2->DRX；低电平0VANT1->DRX，ANT2->PRX/TX。
4.如权利要求1所述的无人机自动切换天线的控制方法，其特征在于，所述无人机自动切换天线的控制方法切换中，默认ANT1作为主天线，对应PRX/TX链路，ANT2作为分集天线对应DRX链路，Threshold切换阈值，x为两天线线损差异；DRX RSRP-PRX RSRP>Threshold+x，天线切换：ANT1->DRX，ANT2->PRX/TX，同时切换条件更改；DRX RSRP-PRX RSRP>Threshold-x，天线切换：ANT1->PRX/TX，ANT2->DRX，同时切换条件更改。
5.一种实施权利要求1～4任意一项所述无人机自动切换4G天线的控制方法的无人机自动切换4G天线，其特征在于，所述无人机自动切换4G天线设置有：
两个4G主分集天线分别安装在无人机的两端；双刀双掷开关连接两个4G主分集天线；MCU控制器分别与双刀双掷开关、4G主分集天线电连接。
6.如权利要求5所述的无人机自动切换4G天线，其特征在于，两个4G主分集天线之间的距离大于20cm。
7.如权利要求5所述的无人机自动切换4G天线，其特征在于，所述MCU控制器通过GPIO引脚连接双刀双掷开关的CTRL引脚。
8.如权利要求5所述的无人机自动切换4G天线，其特征在于，通过放置在不同位置的4G主分集天线切换，将4G主分集天线分别放置在飞机相对较远的位置，两个天线方向性互补。
9.如权利要求5所述的无人机自动切换4G天线，其特征在于，两个4G主分集天线分别装在飞机的前后两端，通过DPDT与4G模块相连，4G模块通过串口将接收到的信号强度上报给MCU。
10.一种安装有权利要求5～9任意一项所述无人机自动切换4G天线的无人机。
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