CN112578334A - 无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法。无人机的定位方法用于无人机巡航于飞行场域中。定位方法包括以下步骤：依据在飞行场域中的目的地坐标飞行；借由第一无线通信模块感测多个基地站，以取得所述多个基地站的多个第一电波信号；依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定无人机的当前坐标；以及依据当前坐标在飞行场域中朝向目的地坐标飞行，可使无人机具有可靠的定位功能，而可有效地进行自动飞航任务。

Description

无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法
技术领域
本发明是涉及无人航空载具(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)领域，且特别是有关于一种无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法。
背景技术
在目前的无人机的领域中，一般的无人机是采用全球定位系统(GlobalPositioning System,GPS)技术，来接收由至少三个卫星提供的无线电波来进行定位，以取得无人机所在当前位置的定位信息。然而，当一般的无人机飞航处于天气不佳时或在不易收讯的特殊地形环境下，无人机容易发生GPS信号接收的干扰或收讯品质不佳的影响，而无法精准定位。有鉴于此，如何使无人机具有可靠的定位功能，而可有效地进行自动飞航任务，以下将提出几个实施例的解决方案。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法，可使无人机具有可靠的定位功能，而可有效地进行自动飞航任务。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种无人机的定位方法用于无人机巡航于飞行场域中。定位方法包括以下步骤：依据在飞行场域中的目的地坐标飞行；借由第一无线通信模块感测多个基地站，以取得所述多个基地站的多个第一电波信号；依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定无人机的当前坐标；以及依据当前坐标在飞行场域中朝向目的地坐标飞行。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种无人机包括处理器以及第一无线通信模块。处理器用以依据在飞行场域中的目的地坐标来控制无人机进行飞行。第一无线通信模块耦接处理器。第一无线通信模块用以感测多个基地站，以取得所述多个基地站的多个第一电波信号。处理器依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定无人机的当前坐标，并且处理器依据当前坐标来控制无人机在飞行场域中朝向目的地坐标飞行。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种无人机通信系统的操作方法，用于取得对应于飞行场域的多个基地站的多个基地站坐标。所述操作方法包括以下步骤：通信邻近于一无人机停机坪设备的至少三个基地站，以取得所述至少三个基地站的至少三个基地站坐标；经由所述至少三个基地站来通信于相邻所述至少三个基地站的另一基地站；依据至少所述三个基地站的所述至少三个基地站坐标来推算所述另一基地站的另一基地站坐标；以及储存所述多个基地站坐标，并且提供所述多个基地站坐标至停放在无人机停机坪设备上的无人机。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种无人机通信系统包括无人机、多个基地站以及无人机停机坪设备。多个基地站用以形成飞行场域。无人机停机坪设备，用以停放无人机。无人机停机坪设备通信邻近于无人机停机坪设备的至少三个基地站，以取得所述至少三个基地站的至少三个基地站坐标。无人机停机坪设备经由所述至少三个基地站来通信于相邻所述至少三个基地站的另一基地站。无人机停机坪设备依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标来推算所述另一基地站的另一基地站坐标，并且储存所述多个基地站坐标，以提供所述多个基地站坐标至无人机。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明的无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法可借由架设多个基地站来形成无人机的飞行场域，以使无人机可随着当前位置而与所述多个基地站的至少一部分进行无线通信，而取得无人机的当前位置的定位信息，而可在飞行场域中有效地进行自动飞航任务。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的无人机的功能方块示意图。
图2是依照本发明的一实施例的无人机通信系统的架构示意图。
图3是依照本发明的一实施例的无人机的定位方法的流程图。
图4是依照本发明的另一实施例的无人机的定位方法的流程图。
图5是依照本发明的一实施例的无人机停机坪设备与多个基地站之间的通信示意图。
图6是依照本发明的一实施例的无人机通信系统的操作方法的流程图。
附图标记列表
100：无人机
110：处理器
120：第一无线通信模块
130：第二无线通信模块
200：无人机通信系统
201：位置
202：目的地
210、510：无人机停机坪设备
220_1～220_N、520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3：基地站
S310～S340、S410～S460、S610～S640：步骤。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是依照本发明的一实施例的无人机的功能方块示意图。参考图1，本发明的无人机100包括处理器110、第一无线通信模块120、第二无线通信模块130。此外，无人机100还包括无人机的其他必要单元，例如无人机引擎、电池模块、机身机构以及机翼机构等(未显示)，本发明并不限制无人机的其他必要单元的内容。处理器110耦接第一无线通信模块120、第二无线通信模块130。在本实施例中，处理器110可例如是中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU)，或是其他可编程化之一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可编程化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可编程化逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)、其他类似处理装置或这些装置的组合。无人机100还可进一步包括存储器(memory)，并且所述存储器用以储存相关控制编程、定位资料等，以供处理器110存取并执行之。在本实施例中，处理器110可至少用以控制无人机100在特定飞行场域中朝目的地的坐标飞行。
在本实施例中，第一无线通信模块120可例如是采用通用封包无线服务(GeneralPacket Radio Service,GPRS)、分码多重进接(Code Division Multiple Access,CDMA)、数字集群通信标准(Digital Mobile Radio,DMR)、扩频通信(Spread SpectrumCommunication,SSC)或无线区域网路(Wireless LAN,WLAN)等诸如此类的无线通信标准，以无线通信于通信范围内的地面基地站(Base Station)。在本实施例中，无人机100可利用第一无线通信模块120接收由地面基地站提供的电波信号，以至少取得无人机100的当前定位信息(坐标信息)。
在本实施例中，第二无线通信模块130用以支援全球定位系统(GlobalPositioning System,GPS)，以无线通信于卫星系统。在本实施例中，无人机100可利用第二无线通信模块130接收由卫星系统的电波信号，借由GPS系统以至少取得无人机100的当前定位信息。在一实施例中，当无人机100飞行时，无人机100将先经由第二无线通信模块130来持续地与卫星系统进行通信，以持续地(时序性地)更新无人机100的当前定位信息，其中当前定位信息为GPS坐标。因此，无人机100的处理器110可依据当前定位信息来操纵无人机100朝向目的地(坐标)飞行。并且无人机100的处理器110会时序性的侦测第二无线通信模块130是否有接收到来自卫星系统的GPS信号，若在无人机100的飞行过程中遗失与卫星系统的通信时，无人机100具有的切换电路可即时切换以利用第一无线通信模块120来与地面的多个基地站进行通信，以继续地更新无人机100的当前定位信息。然而，在另一实施例中，无人机100也可以只具有第一无线通信模块120，因此当无人机100在飞行过程中只会与地面的多个基地站进行通信，以继续地更新无人机100的当前定位信息。
图2是依照本发明的一实施例的无人机通信系统的架构示意图。参考图1以及图2，无人机通信系统200包括无人机100、无人机停机坪设备210以及多个基地站220_1～220_N，其中N为大于1的正整数。在本实施例中，无人机停机坪设备210可包括处理器、存储器、无线通信模块以及电池模块等。无人机停机坪设备210用以提供无人机100起降与充电，并且可与无人机100以及邻近于无人机停机坪设备210周边的基地站220_1～220_4进行通信，以取得基地站220_1～220_4的多个基地站坐标。基地站220_1～220_4可各别记录自身的基地站的坐标。无人机停机坪设备210可经由基地站220_1～220_4来进一步延伸通信于其他基地站。换言之，基地站220_1～220_N本身借由发送电波信号跟邻近的基地站220_1～220_N取得通信，从而以电波定位估测的方式取得其他邻近的基地站220_1～220_N的坐标，因此无人机停机坪设备210可取得自身的定位信息之外，也可取得基地站220_1～220_N的多个基地站坐标。无人机停机坪设备210可将基地站220_1～220_N的各基地站坐标提供至无人机100。在本实施例中，基地站220_1～220_N所涵盖的整体通信区域可形成无人机100的飞行场域，以使无人机100可在此飞行场域中朝向目的地飞行。
在本实施例中，基地站220_1～220_N的多个通信范围的至少一部分重叠，并且此飞行场域中的任意位置将涵盖至少三个基地站所提供的至少三个通信范围。假设本实施例的基地站220_1～220_N所形成的飞行场域或无人机100飞行的环境例如是无法与卫星系统进行通信的特殊地形或特殊地区，峡谷或雨林。在本实施例中，无人机100从无人机停机坪设备210起飞，并且在此飞行场域中进行飞行时，无人机100可经由三角定位的方式来取得当前无人机100的当前坐标，其中所述当前坐标为GPS坐标。在本实施例中，无人机100可例如是基于到达时间(Time of Arrival,TOA)定位法、到达时间差定位法(Time Differenceof Arrival,TDOA)以及接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)定位法的至少其中之一来计算无人机100与邻近的至少三个基地站之间的距离。
以计算无人机100与邻近的一个基地站之间的距离为例。在一实施例中，无人机100的处理器110可基于到达时间定位法来估测无人机100与邻近的此一个基地站之间的距离DTOA，以及基于接收信号强度指示定位法来估测无人机100与邻近的此一个基地站之间的距离DRSSI。并且，无人机100的处理器110可采用加权平均的方式来执行如以下公式(1)的运算以及搭配相关坐标转换，以取得无人机100与邻近的此一个基地站之间的距离D(复合距离估测值)。以此类推，处理器110可经由如以下公式(1)的运算，来各别计算无人机100与邻近的至少三个基地站之间的距离。在以下公式(1)中，符号A、B为常数。
Figure BDA0002218482360000061
更进一步而言，在本实施例中，当无人机100飞行至位于目的地202(目的地坐标)的上空的某一位置201时，无人机100可进一步基于无线通道信息(Channel StateInformation,CSI)的定位演算法来计算无人机100与目的地202(目的地坐标)之间的相位、相角以及高度的至少其中之一，并且无人机100依据相位、相角以及高度的至少其中之一来降落至目的地202(目的地坐标)的位置。换言之，当无人机100例如能够与基地站220_(N-2)、220_(N-1)、220_N进行通信时，表示无人机100飞行至位于目的地202(目的地坐标)的上空，因此无人机100将进一步计算更为详细的当前定位信息，以便可精准地降落至目的地202(目的地坐标)。
图3是依照本发明的一实施例的无人机的定位方法的流程图。参考图1至图3，本实施例的定位方法可至少适用于图1以及图2的无人机100。无人机100可执行以下步骤S310～S340。在步骤S310中，无人机100依据在飞行场域中的目的地坐标飞行。在步骤S320中，无人机100借由第一无线通信模块120感测多个基地站220_1～220_N，以取得这些基地站220_1～220_N的多个第一电波信号。在本实施例中，无人机100可经由无人机停机坪设备210预先取得基地站220_1～220_N的各基地站坐标，或者是基地站220_1～220_N分别经由所述多个第一电波信号来提供各基地站坐标至无人机100。在步骤S330中，无人机100依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定无人机100的当前坐标。也就是说，无人机100的处理器110可先依据所述多个第一电波信号来计算无人机100分别与邻近的多个基地站之间的多个距离，其中所述多个距离可如类似上述公式(1)的运算方式来取得。接着，无人机100的处理器110可依据邻近的所述多个基地站的所述多个坐标以及所述多个距离，以三角定位的方式来计算无人机100的当前坐标。在步骤S340中，无人机100依据当前坐标在飞行场域中朝向目的地坐标飞行。因此，本实施例的无人机100可有效且准确地在由多个基地站220_1～220_N所形成的飞行场域中朝向目的地飞行。
图4是依照本发明的另一实施例的无人机的定位方法的流程图。参考图1、图2以及图4，本实施例的定位方法可至少适用于图1以及图2的无人机100。相较于图3实施例，本实施例的无人机的定位方法可进一步搭配使用无人机100的第二无线通信模块130来进行定位。无人机100可执行以下步骤S410～S460。在步骤S410中，无人机100依据在飞行场域中的目的地坐标飞行。在步骤S420中，无人机100判断第二无线通信模块130是否可接收第二电波信号，详细而言，无人机100的处理器110会时序性的侦测第二无线通信模块130是否有接收到来自卫星系统的GPS信号，其中所述第二电波信号是由卫星系统提供。若是，则无人机100执行步骤S430。在步骤S430中，无人机100依据第二电波信号来取得无人机的当前坐标，其中当前坐标为GPS坐标。并且，在步骤S460中，无人机100依据当前坐标在飞行场域中朝向目的地坐标飞行。
若否，则无人机100执行步骤S440。在步骤S440中，无人机100借由第一无线通信模块120分别感测邻近多个基地站220_1～220_N，以取得这些基地站220_1～220_N的多个第一电波信号。在本实施例中，无人机100可经由无人机停机坪设备210预先取得基地站220_1～220_N的各基地站坐标，或者是基地站220_1～220_N分别经由所述多个第一电波信号来提供各基地站坐标至无人机100。在步骤S450中，无人机100依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定无人机100的当前坐标。在步骤S460中，无人机100依据当前坐标在飞行场域中朝向目的地坐标飞行。因此，本实施例的无人机100可有效且准确地在由多个基地站220_1～220_N所形成的飞行场域中朝向目的地飞行。
换言之，本实施例的无人机100可优先判断是否可经由卫星系统取得GPS定位信息，并且当无人机100无法由卫星系统取得GPS定位信息时，无人机100将切换与飞行场域中的多个地面的基地站进行通信，以取得无人机100的定位信息，以使无人机100可有效且准确地在由多个基地站220_1～220_N所形成的飞行场域中朝向目的地飞行。
图5是依照本发明的一实施例的无人机停机坪设备与多个基地站之间的通信示意图。参考图5，本实施例提供一种建置及操作无人机通信系统的方式。在本实施例中，无人机通信系统500包括无人机停机坪设备510以及多个基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3。基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3各别包括电池模块，以各别依据电池模块的供电来进行通信功能。在本实施例中，基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3可例如是建置在无法与卫星系统进行通信的特殊地形或特殊地区。
在本实施例中，当使用者在架设无人机停机坪设备510以及基地站520_1～520_4时，无人机停机坪设备510可例如邻近于基地站520_1～520_4。然而，在一实施例中，由于无人机停机坪设备510可依据至少三个基地站坐标来计算无人机停机坪设备510的停机坪坐标，因此无人机停机坪设备510可至少邻近三个基地站而不限于图5所示的基地站数量。在本实施例中，无人机停机坪设备510可经由基地站520_1～520_4来通信于相邻于这些基地站520_1～520_4的另外的多个基地站530_1～530_5，以依据这些基地站520_1～520_4的任意对应的至少三个基地站坐标来推算这些另外基地站530_1～530_5的各基地站坐标。以此类推，无人机停机坪设备510可经由基地站520_1～520_4、530_1～530_5来通信于相邻于这些基地站530_1～530_5的多个基地站540_1～530_3，并且可更经由基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～530_3来通信于相邻于这些基地站540_1～530_3的多个基地站550_1～550_3。因此，无人机停机坪设备510可自动地逐一地取得全部基地站的基地站坐标。
举例而言，基地站520_1～520_4为首先架设的基地站，并且各别具有已知的基地站坐标，基于与无人机停机坪设备510的距离关系。基地站520_1～520_4可无线通信于卫星系统，以各别取得各自的GPS坐标。接着，邻近于基地站520_1～520_4的基地站530_1可至少涵盖基地站520_1～520_3所提供的三个通信范围，因此无人机停机坪设备510可例如基于到达时间定位法、到达时间差定位法以及接收信号强度指示定位法的至少其中之一来计算基地站530_1与对应的三个基地站520_1～520_3之间的三个距离，其中所述三个距离可各例如采用类似如上述公式(1)的运算方式来取得。接着，无人机停机坪设备510可依据三个基地站520_1～520_3的三个已知GPS坐标以及对应的三个距离来推得基地站530_1的GPS坐标。以此类推，无人机停机坪设备510可自动地取得基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3的各基地站坐标，以自动且有效地建置供无人机飞行的飞行场域。然而，图5所示的基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3的连线关系以及配置方式仅用于解释本发明一实施例的无人机通信系统500的通信方式，而本发明并不限于此。
此外，在一实施例中，若基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3的其中之一可无线通信于卫星系统，则基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3的其中之一可直接经由卫星系统取得GPS坐标，并且将基地站坐标直接提供至无人机停机坪设备510，以使无人机停机坪设备510无须再推算可通信于卫星系统的基地站的基地站坐标。并且，无人机停机坪设备510还可通过由卫星系统提供的某一基地站的GPS坐标来修正其他经由推算而得的GPS坐标的累积误差。此外，在另一实施例中，基地站520_1～520_4、530_1～530_5、540_1～540_3、550_1～550_3也可以是经由使用者以雷射测距仪、电子罗盘或气压计等量测设备，来取得各自的GPS坐标。
图6是依照本发明的一实施例的无人机通信系统的操作方法的流程图。本实施例的操作方法可至少适用于图2以及图5的无人机通信系统200、500。参考图2以及图6，无人机停机坪设备210可执行步骤S610～S640。在步骤S610中，无人机停机坪设备210通信邻近于无人机停机坪设备210的基地站220_1～220_4的至少其中之三，以取得至少三个基地站的至少三个基地站坐标。在步骤S620中，无人机停机坪设备210经由所述至少三个基地站来通信于相邻所述至少三个基地站的另一基地站。在步骤S630中，无人机停机坪设备210依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标来推算所述另一基地站的另一基地站坐标。在步骤S640中，无人机停机坪设备210储存所述多个基地站坐标，并且提供所述多个基地站坐标至停放在无人机停机坪设备210上的无人机100。因此，本实施例的操作方法可自动且有效地建置无人机通信系统200，以及建置供无人机100飞行的飞行场域。
综上所述，本发明的无人机及其定位方法、无人机通信系统及其操作方法可借由架设多个基地站来形成无人机的飞行场域，并且无人机停机坪设备可自动取得所述多个基地站的多个基地站坐标。无人机停机坪设备可将多个基地站坐标提供至无人机。因此，当无人机在飞行过程中，若无法经由卫星系统取得GPS坐标时，无人机可随着当前位置而与所述多个基地站的至少一部分进行无线通信，而持续更新无人机的当前位置的定位信息，以便无人机可在飞行场域中准确地进行自动飞航任务。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依照本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (36)

1.一种无人机的定位方法，用于所述无人机巡航于飞行场域中，其特征在于，所述定位方法包括：
依据在所述飞行场域中的目的地坐标飞行；
借由第一无线通信模块感测多个基地站，以取得所述多个基地站的多个第一电波信号；
依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定所述无人机的当前坐标；以及
依据所述当前坐标在所述飞行场域中朝向所述目的地坐标飞行。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述多个基地站的多个通信范围的至少一部分重叠，并且所述飞行场域中的任意位置涵盖至少三个基地站所提供的至少三个通信范围。
3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述多个基地站分别经由所述多个第一电波信号来提供所述多个基地站的多个坐标至所述无人机。
4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述多个坐标为多个全球定位系统坐标。
5.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定所述无人机的所述当前坐标的步骤包括：
依据所述多个第一电波信号来计算所述无人机分别与所述多个基地站之间的多个距离；以及
依据所述多个基地站的所述多个坐标以及所述多个距离来计算所述无人机的所述当前坐标。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述无人机基于到达时间定位法、到达时间差定位法以及接收信号强度指示定位法的至少其中之一来计算所述多个距离。
7.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：
当所述无人机位于所述目的地坐标上空时，计算所述无人机与所述目的地坐标之间的相位、相角以及高度的至少其中之一；以及
依据所述相位、所述相角以及所述高度的至少其中之一来降落至所述目的地坐标的位置。
8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，所述无人机基于无线通道信息的定位演算法来计算所述相位、所述相角以及所述高度的至少其中之一。
9.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：
当借由第二无线通信模块接收第二电波信号，以取得所述无人机的所述当前坐标时；以及
依据所述当前坐标在所述飞行场域中朝向所述目的地坐标飞行。
10.根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述第二电波信号为全球定位系统信号，并且所述当前坐标为全球定位系统坐标。
11.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括处理器以及第一无线通信模块，其中，
所述处理器用以依据在飞行场域中的目的地坐标来控制所述无人机进行飞行；
所述第一无线通信模块耦接所述处理器，用以感测多个基地站，以取得所述多个基地站的多个第一电波信号，
其中所述处理器依据所述多个第一电波信号来进行定位，以决定所述无人机的当前坐标，并且所述处理器依据所述当前坐标来控制所述无人机在所述飞行场域中朝向所述目的地坐标飞行。
12.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，所述多个基地站的多个通信范围的至少一部分重叠，并且所述飞行场域中的任意位置涵盖至少三个基地站所提供的至少三个通信范围。
13.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，所述多个基地站分别经由所述多个第一电波信号来提供所述多个基地站的多个坐标至所述无人机。
14.根据权利要求13所述的无人机，其特征在于，所述多个坐标为多个全球定位系统坐标。
15.根据权利要求13所述的无人机，其特征在于，所述处理器依据所述多个第一电波信号来计算所述无人机分别与所述多个基地站之间的多个距离，并且所述处理器依据所述多个基地站的所述多个坐标以及所述多个距离来计算所述无人机的所述当前坐标。
16.根据权利要求15所述的无人机，其特征在于，所述处理器基于到达时间定位法、到达时间差定位法以及接收信号强度指示定位法的至少其中之一来计算所述多个距离。
17.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，当所述无人机位于所述目的地坐标上空时，所述处理器计算所述无人机与所述目的地坐标之间的相位、相角以及高度的至少其中之一，并且所述处理器依据所述相位、所述相角以及所述高度的至少其中之一来控制所述无人机降落至所述目的地坐标的位置。
18.根据权利要求17所述的无人机，其特征在于，所述无人机基于无线通道信息的定位演算法来计算所述相位、所述相角以及所述高度的至少其中之一。
19.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括：
第二无线通信模块，耦接所述处理器，
其中当第二无线通信模块接收第二电波信号时，所述处理器依据所述第二电波信号来取得所述无人机的所述当前坐标，并且依据所述当前坐标在所述飞行场域中朝向所述目的地坐标飞行。
20.根据权利要求19所述的无人机，其特征在于，所述第二电波信号为全球定位系统信号，并且所述当前坐标为全球定位系统坐标。
21.一种无人机通信系统的操作方法，用于取得对应于一飞行场域的多个基地站的多个基地站坐标，其特征在于，所述操作方法包括：
通信邻近于一无人机停机坪设备的至少三个基地站，以取得所述至少三个基地站的至少三个基地站坐标；
经由所述至少三个基地站来通信于相邻所述至少三个基地站的另一基地站；
依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标来推算所述另一基地站的另一基地站坐标；以及
储存所述多个基地站坐标，并且提供所述多个基地站坐标至停放在所述无人机停机坪设备上的无人机。
22.根据权利要求21所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：
依据所述至少三个基地站坐标来计算所述无人机停机坪设备的停机坪坐标。
23.根据权利要求21所述的操作方法，其特征在于，所述另一基地站的位置涵盖所述至少三个基地站所提供的至少三个通信范围。
24.根据权利要求23所述的操作方法，其特征在于，依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标来推算所述另一基地站的另一基地站坐标的步骤包括：
依据所述另一基地站所接收由所述至少三个基地站提供的至少三个第三电波信号，来计算所述另一基地站与所述至少三个基地站之间的至少三个距离；以及
依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标以及所述至少三个距离来计算所述另一基地站的所述另一基地站坐标。
25.根据权利要求24所述的操作方法，其特征在于，所述无人机停机坪设备基于到达时间定位法、到达时间差定位法以及一接收信号强度指示定位法的至少其中之一来计算所述至少三个距离。
26.根据权利要求21所述的操作方法，其特征在于，所述至少三个基地站坐标以及所述另一基地站坐标分别为全球定位系统坐标。
27.根据权利要求26所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法还包括：
当所述另一基地站接收全球定位系统信号，以取得所述另一基地站坐标时，借由所述另一基地站将所述另一基地站坐标直接提供至所述无人机停机坪设备。
28.根据权利要求21所述的操作方法，其特征在于，所述多个基地站各别包括电池模块，以各别依据所述电池模块的供电来进行通信功能。
29.一种无人机通信系统，其特征在于，所述无人机通信系统包括无人机、多个基地站以及无人机停机坪设备，其中，
所述多个基地站用以形成飞行场域；
所述无人机停机坪设备用以停放所述无人机，
其中所述无人机停机坪设备通信邻近于所述无人机停机坪设备的至少三个基地站，以取得所述至少三个基地站的至少三个基地站坐标，并且所述无人机停机坪设备经由所述至少三个基地站来通信于相邻所述至少三个基地站的另一基地站，
其中所述无人机停机坪设备依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标来推算所述另一基地站的另一基地站坐标，并且储存所述多个基地站坐标，以提供所述多个基地站坐标至所述无人机。
30.根据权利要求29所述的无人机通信系统，其特征在于，所述无人机停机坪设备依据所述至少三个基地站坐标来计算所述无人机停机坪设备的停机坪坐标。
31.根据权利要求29所述的无人机通信系统，其特征在于，所述另一基地站的位置涵盖所述至少三个基地站所提供的至少三个通信范围。
32.根据权利要求31所述的无人机通信系统，其特征在于，所述无人机停机坪设备依据所述另一基地站所接收由所述至少三个基地站提供的至少三个第三电波信号，来计算所述另一基地站与所述至少三个基地站之间的至少三个距离，并且所述无人机停机坪设备依据所述至少三个基地站的所述至少三个基地站坐标以及所述至少三个距离来计算所述另一基地站的所述另一基地站坐标。
33.根据权利要求32所述的无人机通信系统，其特征在于，所述无人机停机坪设备基于到达时间定位法、到达时间差定位法以及接收信号强度指示定位法的至少其中之一来计算所述至少三个距离。
34.根据权利要求29所述的无人机通信系统，其特征在于，所述至少三个基地站坐标以及所述另一基地站坐标分别为全球定位系统坐标。
35.根据权利要求34所述的无人机通信系统，其特征在于，当所述另一基地站接收全球定位系统信号，以取得所述另一基地站坐标时，所述另一基地站将所述另一基地站坐标直接提供至所述无人机停机坪设备。
36.根据权利要求29所述的无人机通信系统，其特征在于，所述多个基地站各别包括电池模块，以各别依据所述电池模块的供电来进行通信功能。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113409485A (zh) * 2021-08-03 2021-09-17 广东电网有限责任公司佛山供电局 巡检数据获取方法、装置、计算机设备和存储介质
CN114771330A (zh) * 2022-06-20 2022-07-22 西南交通大学 基于通信感知计算传能一体化的无人机充电方法和系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115096292A (zh) * 2022-07-25 2022-09-23 中国科学院光电技术研究所 一种无人机入站导航方法及系统
JP7239776B1 (ja) * 2022-09-28 2023-03-14 Kddi株式会社 情報処理装置及び情報処理方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7471954B2 (en) 2006-02-24 2008-12-30 Skyhook Wireless, Inc. Methods and systems for estimating a user position in a WLAN positioning system based on user assigned access point locations
CN1932549B (zh) 2006-09-29 2010-05-12 重庆邮电大学 一种低空飞行目标无源定位方法及系统
US20100052983A1 (en) 2008-06-06 2010-03-04 Skyhook Wireless, Inc. Systems and methods for maintaining clock bias accuracy in a hybrid positioning system
US9491635B2 (en) * 2015-01-13 2016-11-08 Smartsky Networks LLC Architecture for simultaneous spectrum usage by air-to-ground and terrestrial networks
WO2018006216A1 (en) * 2016-07-04 2018-01-11 SZ DJI Technology Co., Ltd. Aerial operation support and real-time management
CN106483499B (zh) * 2016-09-21 2023-09-15 深圳智航无人机有限公司 无人机定位系统及无人机起飞、降落方法
US10127822B2 (en) * 2017-02-13 2018-11-13 Qualcomm Incorporated Drone user equipment indication
EP3379282B1 (en) * 2017-03-21 2020-12-23 Deutsche Telekom AG Monitoring system and method for monitoring an unmanned aerial vehicle
CN109996328A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 阿里巴巴集团控股有限公司 定位方法、系统及装置
US10782706B2 (en) * 2018-01-29 2020-09-22 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Aircraft derived spread spectrum landing system
CN108802713A (zh) * 2018-06-01 2018-11-13 郑州联睿电子科技有限公司 单基站无人机定位系统及降落导引方法
CN109298396A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 广州杰赛科技股份有限公司 一种无人机定位方法、装置及计算机可读存储介质
US20220053285A1 (en) * 2018-11-30 2022-02-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Positioning in Wireless Communication Networks
CN110082719A (zh) * 2019-05-27 2019-08-02 深圳市贝贝特科技实业有限公司 无人机定位系统及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113409485A (zh) * 2021-08-03 2021-09-17 广东电网有限责任公司佛山供电局 巡检数据获取方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113409485B (zh) * 2021-08-03 2023-12-12 广东电网有限责任公司佛山供电局 巡检数据获取方法、装置、计算机设备和存储介质
CN114771330A (zh) * 2022-06-20 2022-07-22 西南交通大学 基于通信感知计算传能一体化的无人机充电方法和系统

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