CN112104399B - 一种天线控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线控制方法，属于无人机控制技术领域。它解决了现有的无人机与地面控制系统通讯可靠性低的问题。本天线控制方法包括如下步骤：步骤一、根据接收机灵敏度、天线发射功率、天线发射增益、接收天线增益和增益余量计算获得全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值；步骤二、在全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，根据全向天线自由空间极限损耗值计算无线信号传播距离；步骤三、在无人机与天线的实际距离大于无线信号传播距离时，定向天线进入工作状态；在实际距离小于等于无线信号传播距离时，全向天线进入工作状态。本发明能够提高无人机与地面控制系统之间通讯的可靠性和精确性。

Description

一种天线控制方法
技术领域
本发明属于无人机天线控制技术领域，涉及一种天线控制方法。
背景技术
无人驾驶飞机，简称无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。随着无人机技术的不断成熟和发展，其主要应用领域包括：航空拍摄、地质地貌测绘、森林防火、应急救灾、科研实验、军事、社会治安等。
在现有的技术中，无人机遥控遥测手段大多采用全向天线或定向天线作为通讯方式，其中，全向天线工作时，链路范围较近但空间覆盖范围广、信号质量均匀，常用于短距离执行任务。定向天线工作时，只有发射天线和接收天线主瓣对准时，才有较高的增益哺，整体覆盖信号质量不均匀，除发射天线主瓣对准接收天线，其他侧面信号较差，故常应用于远距离执行任务。
目前全定向天线的切换主要是通过人为判断距离和链路状态来进行手动切换，人为切换存在精度不准，耗费人力的问题；而在切换到定向天线工作时，定向天线需要对准跟踪，方式主要有人工跟踪和自动跟踪，人工跟踪存在误差大、实时性差等不足。自动跟踪是定向天线根据目标的运动，自动实现对目标的跟踪，是目前主要的跟踪方式，但是现有的定向伺服追踪技术，在无人机近场盘旋或近场低空执行任务和远距离执行任务时，伺服机构转动角速度通常由人来控制，或者一个固定的角速度来执行跟踪任务。当距离越近时，伺服机构转动速度便更难满足无人机飞行与天线形成角度的角速度变化，即难以追踪无人机，无人机与地面控制系统之间的通讯可靠性低且不够精确，而且在不能保证定向天线实时对准，且动态切换全定向天线的情况下，无人机与地面控制系统间信号可能将中断，这不仅会丢失观测数据，影响任务的完成，还会造成无人机的失控，可能导致无人机丢失、坠毁等严重事故，安全性差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种天线控制方法，其所要解决的技术问题是：如何提高无人机与地面控制系统之间通讯的可靠性和精确性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种天线控制方法，天线包括设置在同一设备上的全向天线和定向天线，所述天线控制方法包括如下步骤：
步骤一、根据接收机灵敏度、全向天线发射功率、全向天线发射增益、接收天线增益和增益余量计算获得全向天线自由空间极限损耗值；
根据接收机灵敏度、定向天线发射功率、定向天线发射增益、接收天线增益和增益余量计算获得定向天线自由空间极限损耗值；
步骤二、将全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值进行比较获得比较结果；在比较结果为全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，根据全向天线自由空间极限损耗值计算无线信号传播距离；
步骤三、获取无人机与天线的实际距离并将实际距离与无线信号传播距离进行比较，在实际距离大于无线信号传播距离时，进入步骤四；在实际距离小于等于无线信号传播距离时，进入步骤五；
步骤四、定向天线进入工作状态；
步骤五、全向天线进入工作状态。
本天线控制方法的工作原理为：在使用无人机时，计算全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值，将全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值进行比较，在两者的比较结果为全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，计算无线信号传播距离，两者自由空间极限损耗值的比较，保证定向天线的发射和接收性能优于全向天线，定向天线通信距离比全向天线更远。并将实时获得的无人机与天线的实际距离与无线信号传播距离进行比较，在实际距离大于计算得出的无线信号传播距离时，切换定向天线进入工作状态，通过定向天线执行远距离任务；在实际距离小于计算得出的无线信号传播距离时，切换全向天线进入工作状态，通过全向天线执行短距离任务，本天线控制方法通过将实际距离与计算出来的无线信号自由空间传播距离进行比较来切换全定向天线，切换准确性高，使得无人机与地面控制系统之间能够可靠地通讯，通讯信号精确性高。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤一中，通过链路计算公式获得全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值；链路计算公式为：
L＝Pt+Gt+Gr-Gm-Pr
其中，L为自由空间损耗，Pt为发射天线功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，Pr为接收机灵敏度,Gm为增益余量。在Pt为全向天线发射功率，Gt为全向天线发射增益时，通过计算公式可获得全向天线自由空间损耗L；在Pt为定向天线发射功率，Gt为定向天线发射增益时，通过计算公式可获得定向天线自由空间损耗L。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤二中，在比较结果为全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，还根据定向天线自由空间极限损耗值计算无线信号最大通讯距离。无线信号最大通讯距离的计算，保证无人机工作在无线信号最大通讯距离内，避免无人机超过无线信号最大通讯距离而失去信号的问题。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤二中，计算无线信号传播距离和无线信号最大通讯距离的公式均为：
d＝10(Pt+Gt+Gr-Gm-Pr-32.4-20*lg(f))/20
其中，f为发射天线频率。采用计算获得的无线信号传播距离与实际距离进行比较，能够更精确地实现定向天线全向天线的自动切换。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤三中，通过获取天线的经纬高和无人机的经纬高来获得无人机与天线的实际距离。通过经纬高来获取无人机与天线的位置，能够更精确地获取无人机与天线的实际距离。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤四中，定向天线进入工作状态后，定向天线进入工作状态后，根据天线与无人机的相对位置，通过经纬高计算出天线的转动角度，使定向天线的信号方向自动对准无人机，天线的转动角度包括天线转动俯仰角度和方位角度。通过计算出的天线的转动角度来调节定向天线的信号方向，能够使定向天线始终对准增益效果最好的方向，提高信号稳定性，并使自由空间距离达到最大。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤四中，获取天线转动俯仰角度和方位角度的公式为：
ax＝(R0+alt1)*cos(lat1)*cos(lon1)
ay＝(R0+alt1)*cos(lat1)*sin(lon1)
az＝(R0+alt1)*sin(lat1)
gx＝(R0+alt2)*cos(lat2)*cos(lon2)
gy＝(R0+alt2)*cos(lat2)*sin(lon2)
gz＝(R0+alt2)*sin(lat2)
rx＝-(ax-gx)*sin(lon2)+(ay-gy)*cos(lon2)ry＝-(ax-gx)*sin(lat2)+cos(lon2)-(ay-gy)*sin(lat2)*sin(lon2)+(az-gz)*cos(lat2)
rz＝(ax-gx)*cos(lat2)+cos(lon2)+(ay-gy)*cos(lat2)*sin(lon2)+(az-gz)*sin(lat2)
可得：
Figure GDA0003373918610000051
Figure GDA0003373918610000052
其中，R0为地球半径；alt1为无人机高度；lat1为无人机纬度；lon1为无人机经度；alt2为天线高度；lat2为天线纬度；lon2为天线经度；azimuth为天线转动的方位角度；pitch为天线转动的俯仰角度；ax、ay、az为无人机在地心笛卡尔坐标系下的坐标值；gx、gy、gz为地面天线在地心笛卡尔坐标系下的坐标值；rx、ry、rz为地面天线在地心笛卡尔坐标系下相对无人机的位置。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤四中，在无人机与地面控制系统通讯断开时，若无人机丢失信号的方向是确定的，采用定向扫描方式进行搜索；若无人机丢失信号的方向无法确定，采用圆周扫描方式进行搜索。在无人机丢失信号时，通过自动搜索目的，能够自动恢复无人机与地面控制系统的链路，保证无人机能够正常进行执行任务。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤四中，定向扫描方式的操作步骤为：
获取无人机丢失信号时的方向；
根据无人机丢失信号时的方向设置定向天线信号发射的方位和俯仰的角度范围；
设定扫描时间，根据扫描时间控制天线进行向左扫描或向右扫描。在无人机丢失信号的方向确定时，通过定向扫描方式能够更快地恢复无人机与地面控制系统的通讯链路。
在上述的天线控制方法中，在所述步骤四中，圆周扫描方式的操作步骤为：
首先通过以下计算公式得出圆周扫描角度θ，
θ＝(α+β)％360
其中，α为当前定向天线方位角；β为每次转动的角度；θ为最终输入到定向天线的角度；
之后，定向天线以自身为圆心沿圆周方向扫描上述圆周扫描角度θ。
在无人机丢失信号的方向无法确定时，通过圆周扫描方式能够有效恢复无人机与地面控制系统的通讯链路。
在上述的天线控制方法中，天线设置于移动平台上。移动平台为车载、船等。
与现有技术相比，本天线控制方法具有以下优点：
1、本发明根据无人机和天线当前位置，并通过与计算的无线信号传播距离进行比较来实现全自动的切换全向定向天线，根据全向天线和定向天线的信号覆盖范围不同，自动择优选择相应的天线，解决了全方位最大化增益链路信号强度的问题，并且使无人机与地面控制系统在无论什么距离都能进行可靠且精确地通讯。
2、本发明根据天线与无人机的相对位置，通过经纬高计算天线需要转动的角度，能够达到始终对准增益效果最好的方向，进而让信号稳定性和自由空间距离达到最大，保证通讯质量和稳定性，提高通讯的可靠性和精确性。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本天线控制方法包括如下步骤：其中，天线包括设置在同一设备上的全向天线和定向天线；
步骤一、通过链路计算公式获得全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值；链路计算公式为：
L＝Pt+Gt+Gr-Gm-Pr
其中，L为自由空间损耗，Pt为发射天线功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，Pr为接收机灵敏度,Gm为增益余量。在Pt为全向天线发射功率，Gt为全向天线发射增益时，由链路计算公式可得全向天线自由空间极限损耗值L1：
L1＝Pt1+Gt1+Gr-Gm-Pr
其中，Pt1为全向天线发射功率，Gt1为全向天线发射增益，L1为全向天线自由空间损耗；
在Pt为定向天线发射功率，Gt为定向天线发射增益时，由链路计算公式可得定向天线自由空间极限损耗值L2：
L2＝Pt2+Gt2+Gr-Gm-Pr
其中，Pt2为定向天线发射功率，Gt2为定向天线发射增益，L2为定向天线自由空间损耗；
步骤二、将全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值进行比较获得比较结果；在比较结果为全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，全向天线自由空间极限损耗值计算无线信号传播距离d1，根据定向天线自由空间极限损耗值计算天线信号最大通讯距离d2；
计算无线信号传播距离d1和无线信号最大通讯距离d2的公式均为：
d＝10(L-32.4-20*lg(f))/20
f为发射天线频率；比如GSM为900MHz，DSC为1800MHz，WCDMA为2000MHz，WIFI为2.4G/5.8G，wig为60G；
将全向天线自由空间极限损耗值L1代入上式，则可得无线信号传播距离d1：
d1＝10(Pt1+Gt1+Gr-Gm-Pr-32.4-20*1g(f))/20
将定向天线自由空间极限损耗值L2代入上式，则可得无线信号最大通讯距离d2：
d2＝10(Pt2+Gt2+Gr-Gm-Pr-32.4-20*1g(f))/20
步骤三、获取无人机与天线的实际距离并将实际距离与无线信号传播距离进行比较，在实际距离大于无线信号传播距离时，进入步骤四；在实际距离小于等于无线信号传播距离时，进入步骤五；
步骤四、定向天线进入工作状态；
步骤五、全向天线进入工作状态。
作为优选方案，在步骤三中，通过获取天线的经纬高和无人机的经纬高来获得无人机与天线的实际距离。通过经纬高来获取无人机与天线的位置，能够更精确地获取无人机与天线的实际距离。
作为优选方案，在步骤四中，定向天线进入工作状态后，根据天线与无人机的相对位置，通过经纬高计算出天线的转动角度，使定向天线的信号方向自动对准无人机，天线的转动角度包括天线转动俯仰角度和方位角度；获取天线转动俯仰角度和方位角度的公式为：
ax＝(R0+alt1)*cos(lat1)*cos(lon1)
ay＝(R0+alt1)*cos(lat1)*sin(lon1)
az＝(R0+alt1)*sin(lat1)
gx＝(R0+alt2)*cos(lat2)*cos(lon2)
gy＝(R0+alt2)*cos(lat2)*sin(lon2)
gz＝(R0+alt2)*sin(lat2)
rx＝-(ax-gx)*sin(lon2)+(ay-gy)*cos(lon2)
ry＝-(ax-gx)*sin(lat2)+cos(lon2)-(ay-gy)*sin(lat2)*sin(lon2)+(az-gz)*cos(lat2)
rz＝(ax-gx)*cos(lat2)+cos(lon2)+(ay-gy)*cos(lat2)*sin(lon2)+(az-gz)*sin(lat2)
可得：
Figure GDA0003373918610000091
Figure GDA0003373918610000092
其中，R0＝6370000，为地球半径单位米(m)；alt1为无人机高度，单位米；lat1为无人机纬度(弧度制)；lon1为无人机经度(弧度制)；alt2为天线高度，单位米(m)；lat2为天线纬度(弧度制)；lon2为天线经度(弧度制)；azimuth为天线转动的方位角度(弧度制)，单位度(°)；pitch为天线转动的俯仰角度(弧度制)，单位度(°)；ax、ay、az为无人机在地心笛卡尔坐标系下的坐标值；gx、gy、gz为地面天线在地心笛卡尔坐标系下的坐标值；rx、ry、rz为地面天线在地心笛卡尔坐标系下相对无人机的位置。
作为优选方案，在步骤四中，在无人机与地面控制系统通讯断开时，若无人机丢失信号的方向是确定的，采用定向扫描方式进行搜索；若无人机丢失信号的方向无法确定，采用圆周扫描方式进行搜索。在无人机丢失信号时，通过自动搜索目的，能够自动恢复无人机与地面控制系统的链路，保证无人机能够正常进行执行任务。
作为优选方案，在步骤四中，定向扫描方式的操作步骤为：
获取无人机丢失信号时的方向；
根据无人机丢失信号时的方向设置定向天线信号发射的方位和俯仰的角度范围；
设定扫描时间，根据扫描时间控制天线进行向左扫描或向右扫描。在无人机丢失信号的方向确定时，通过定向扫描方式能够更快地恢复无人机与地面控制系统的通讯链路。
作为优选方案，在步骤四中，圆周扫描方式的操作步骤为：
首先通过以下计算公式得出圆周扫描角度θ，
θ＝(α+β)％360
其中，α为当前定向天线方位角，单位度(°)；β为每次转动的角度，单位度(°)；θ为最终输入到定向天线的角度，单位度(°)；
之后，定向天线以自身为圆心沿圆周方向扫描上述圆周扫描角度θ。
在无人机丢失信号的方向无法确定时，通过圆周扫描方式能够有效恢复无人机与地面控制系统的通讯链路。
作为优选方案，天线设置于移动平台上。移动平台为车载、船等。
本天线控制方法的工作原理为：根据信号损耗值R的计算公式：R＝32.4+20*lg(d)+20*lg(f)；d为无线信号传播距离，单位为km；f为发射天线频率MHz；R为信号损耗值，单位为dBm；在频率一定时，距离越远信号损耗值R越大，故恒定功率下全向天线由于空间损耗、穿透介质损耗到一定距离后，无法满足全向天线灵敏度的时候就需要切换定向天线以获得更强的信号和更远的距离，为了保证通信的稳定性在信号损耗R到一定比例(可根据不同的链路调整)时即需要切换至定向天线。由无人机实时坐标和地面发射天线位置、信号损耗值R计算出合理的全定向切换距离d，即无线信号传播距离，以提高全向天线和定向天线自动切换的准确性和可靠性。具体为：根据链路计算公式计算获得全向天线自由空间极限损耗值L1和定向天线自由空间极限损耗值L2，将全向天线自由空间极限损耗值L1和定向天线自由空间极限损耗值L2进行比较，在L2>L1时，表示全定向天线的设备选择满足定向天线的发射和接收性能优于全向天线，定向天线通信距离比全向天线更远的条件，此时，由信号损耗值R的计算公式可得无线信号传播距离d1和无线信号最大通讯距离d2，具体为：
令L1＝Pt1+Gt1+Gr-Gm-Pr＝32.4+20*lg(d)+20*lg(f)，由此可计算获得得无线信号传播距离d1；令L2＝Pt2+Gt2+Gr-Gm-Pr＝32.4+20*lg(d)+20*lg(f)，由此可计算获得得无线信号最大通讯距离d2。
根据无人机的经纬度和天线的经纬度获得无人机与天线之间的实际距离，将实际距离与无线信号传播距离d进行比较，在实际距离小于等于计算得出的无线信号传播距离d1时，全向和定向信号强度上均可以满足通信条件，但由于全向天线的方向性(360°)优于定向天线，故切换全向天线进入工作状态；在实际距离大于无线信号传播距离d1时，全向天线信号强度上无法满足通讯条件，故切换定向天线进入工作状态；在实际距离大于计算得出的无线信号最大通讯距离d2时，通信中断，因此在无人机工作过程时保证无人机与天线距离不超过无线信号最大通讯距离d2，保证无人机使用的安全性和通讯的稳定性。在进入定向天线工作模式时，通过自动追踪技术保证定向天线随时在最大增益和最优覆盖范围，进而保证通信质量和稳定性。自动追踪技术根据天线与无人机的相对位置，通过经纬高计算出伺服机构需要转动的角度，即定向天线需要转动的角度，包括天线转动俯仰角度和方位角度，由此达到始终对准增益效果最好的方向，进而让信号稳定性、自由空间距离达到最大。在无人机天线信号丢失致使数据链路中断的情况下，此时的定向天线无法继续跟踪无人机，通过自动搜索技术进行搜索，在搜寻到无人机后链路恢复，取消搜寻任务，继续执行跟踪任务。自动搜索技术包括定向扫描方式和圆周扫描方式。定向扫描方式是通过无人机丢失信号时的方向，设置一个方位和俯仰的角度范围，扫描过程中定向天线信号发射方向中心在此扇形范围水平来回运动；作为优选，设定扫描时间，例如2-5s，优选为3s，向定向天线发送向左转的指令，再过三秒向定向天线发送向右转的指令，形成一个奇偶指令交替发送的方式，定向天线的转动角度通过伺服机构进行实现。圆周扫描方式是无法确认无人机丢失信号的方向时，使定向天线以自身为圆心，顺时针做圆周运动来搜索无人机。作为优选，本控制方法还对自动角速度进行控制，当无人机由远处飞近并绕天线盘旋时，在无人机飞行速度不变的情况下，随着半径越来越小，控制定向天线转动角速度越来越快，本控制方法实现了根据无人机和天线的距离以及无人机飞行速度，实时地调整天线转到的角速度，以确保不会丢失目标。本天线控制方法通过将实际距离与计算出来的无线信号自由空间传播距离进行比较来切换全定向天线，切换准确性高，使得无人机与地面控制系统之间能够可靠地通讯，通讯信号精确性高，并且通过自动追踪无人机，能够保证定向天线随时在最大增益和最优覆盖范围，能够实时对准无人机，提高无人机与地面控制系统通讯的可靠性和准确性，无人机执行任务的安全性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种天线控制方法，天线包括设置在同一设备上的全向天线和定向天线，其特征在于，所述天线控制方法包括如下步骤：
步骤一、根据接收机灵敏度、全向天线发射功率、全向天线发射增益、接收天线增益和增益余量计算获得全向天线自由空间极限损耗值；
根据接收机灵敏度、定向天线发射功率、定向天线发射增益、接收天线增益和增益余量计算获得定向天线自由空间极限损耗值；
步骤二、将全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值进行比较获得比较结果；在比较结果为全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，根据全向天线自由空间极限损耗值计算无线信号传播距离；
步骤三、获取无人机与天线的实际距离并将实际距离与无线信号传播距离进行比较，在实际距离大于无线信号传播距离时，进入步骤四；在实际距离小于等于无线信号传播距离时，进入步骤五；
步骤四、定向天线进入工作状态；
步骤五、全向天线进入工作状态。
2.根据权利要求1所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过链路计算公式获得全向天线自由空间极限损耗值和定向天线自由空间极限损耗值；链路计算公式为：
L＝Pt+Gt+Gr-Gm-Pr
其中，L为自由空间损耗，Pt为发射天线功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，Pr为接收机灵敏度,Gm为增益余量。
3.根据权利要求2所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，在比较结果为全向天线自由空间极限损耗值小于定向天线自由空间极限损耗值时，还根据定向天线自由空间极限损耗值计算无线信号最大通讯距离。
4.根据权利要求3所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，计算无线信号传播距离和无线信号最大通讯距离的公式均为：
d＝10(Pt+Gt+Gr-Gm-Pr-32.4-20*Ig(f))/20
其中，f为发射天线频率。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，通过获取天线的经纬高和无人机的经纬高来获得无人机与天线的实际距离。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，定向天线进入工作状态后，根据天线与无人机的相对位置，通过经纬高计算出天线的转动角度，使定向天线的信号方向自动对准无人机，天线的转动角度包括天线转动俯仰角度和方位角度。
7.根据权利要求6所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，获取天线转动俯仰角度和方位角度的公式为：
ax＝(R0+alt1)*cos(lat1)*cos(lon1)
ay＝(R0+alt1)*cos(lat1)*sin(lon1)
az＝(R0+alt1)*sin(lat1)
gx＝(R0+alt2)*cos(lat2)*cos(lon2)
gy＝(R0+alt2)*cos(lat2)*sin(lon2)
gz＝(R0+alt2)*sin(lat2)
rx＝-(ax-gx)*sin(lon2)+(ay-gy)*cos(lon2)
ry＝-(ax-gx)*sin(lat2)+cos(lon2)-(ay-gy)*sin(lat2)*sin(lon2)+(az-gz)*cos(lat2)
rz＝(ax-gx)*cos(lat2)+cos(lon2)+(ay-gy)*cos(lat2)*sin(lon2)+(az-gz)*sin(lat2)
可得：
Figure FDA0003373918600000031
Figure FDA0003373918600000032
其中，R0为地球半径；alt1为无人机高度；lat1为无人机纬度；lon1为无人机经度；alt2为天线高度；lat2为天线纬度；lon2为天线经度；azimuth为天线转动的方位角度；pitch为天线转动的俯仰角度；ax、ay、az为无人机在地心笛卡尔坐标系下的坐标值；gx、gy、gz为地面天线在地心笛卡尔坐标系下的坐标值；rx、ry、rz为地面天线在地心笛卡尔坐标系下相对无人机的位置。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，在无人机与地面控制系统通讯断开时，若无人机丢失信号的方向是确定的，采用定向扫描方式进行搜索；若无人机丢失信号的方向无法确定，采用圆周扫描方式进行搜索。
9.根据权利要求8所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，定向扫描方式的操作步骤为：
获取无人机丢失信号时的方向；
根据无人机丢失信号时的方向设置定向天线信号发射的方位和俯仰的角度范围；
设定扫描时间，根据扫描时间控制天线进行向左扫描或向右扫描。
10.根据权利要求8所述的天线控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，圆周扫描方式的操作步骤为：
首先通过以下计算公式得出圆周扫描角度θ，
θ＝(α+β)％360
其中，α为当前定向天线方位角；β为每次转动的角度；θ为最终输入到定向天线的角度；
之后，定向天线以自身为圆心沿圆周方向扫描上述圆周扫描角度θ。
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