CN114553277A - 一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置 - Google Patents

一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114553277A
CN114553277A CN202111654875.XA CN202111654875A CN114553277A CN 114553277 A CN114553277 A CN 114553277A CN 202111654875 A CN202111654875 A CN 202111654875A CN 114553277 A CN114553277 A CN 114553277A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ground
distance
antenna
airplane
sight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111654875.XA
Other languages
English (en)
Inventor
肖林
王晓颖
张世辉
陶洪旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Original Assignee
Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC filed Critical Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Priority to CN202111654875.XA priority Critical patent/CN114553277A/zh
Publication of CN114553277A publication Critical patent/CN114553277A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H04B7/0604—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching with predefined switching scheme
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本申请属于数据传输链路控制技术领域，具体涉及一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置。该方法包括获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α；选取距离保护间隔D间隔、角度保护间隔β；当飞机与视距地面链路设备距离小于D地max‑D间隔，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于D空max‑D间隔时，切换视距地面天线为全向天线；当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于α‑β且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。本申请大幅降低了链路监控操作员的工作负荷，保证了链路切换平滑。

Description

一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置
技术领域
本申请属于数据传输链路控制技术领域，具体涉及一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置。
背景技术
视距地面数据终端中的高速数传链路一般配置全向天线和定向天线，由于飞机径向加速度较大，地面定向天线无法跟踪对准无人机，因此在无人机近距高速滑行和通场过顶飞行时使用全向天线，与之相对的，在无人机起降和任务执行时使用定向天线。目前视距链路地面全向/定向天线的切换主要由链路监控操作员根据天线通信范围和链路通信状态，考虑飞机相对视距链路地面设备的相对位置，结合使用经验，在飞机临近天线切换范围且链路误码率快速降低时，手动切换视距链路地面全向和定向天线。
现有技术中存在的主要问题在于上述切换对链路监控操作员的经验依赖性高，要求链路监控操作员高度关注视距地面天线的使用状态，且在需要对多架飞机的链路进行监控操作时，单人难以完成。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置，结合无人机滑行和飞行剖面特点，依据视距地面数据终端中高速数据链路全向和定向天线性能限制，考虑飞机相对于视距地面数据终端的距离和角度，设计了一种基于多阈值平滑的视距地面全向/定向天线自动切换方法，实现视距地面高速数传链路全向/定向天线自动切换，降低操作员工作负荷。
本申请第一方面提供了一种全向天线与定向天线自动切换方法，主要包括：
步骤S1、获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α，其中，在定向天线俯仰角大于α时，定向天线无法跟踪无人机；
步骤S2、根据设定的距离保护间隔D间隔及角度保护间隔β确定第一限定值D地max-D间隔、第二限定值D空max-D间隔以及第三限定值α-β；
步骤S3、获取飞机相对于视距地面链路设备的水平间隔及竖直角度；
步骤S4、进行全向天线与定向天线的自动切换，包括：
步骤S41、当飞机与视距地面链路设备距离小于第一限定值，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于第二限定值时，切换视距地面天线为全向天线；
步骤S42、当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于第三限定值且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。
优选的是，所述距离保护间隔D间隔取2～4倍以上飞机最大定位误差。
优选的是，所述距离保护间隔D间隔取3倍以上飞机最大定位误差。
优选的是，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.2～0.3倍。
优选的是，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.25倍。
本申请第二方面提供了一种全向天线与定向天线自动切换装置，主要包括：
参数获取模块，用于获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α，其中，在定向天线俯仰角大于α时，定向天线无法跟踪无人机；
限定值确定模块，用于根据设定的距离保护间隔D间隔及角度保护间隔β确定第一限定值D地max-D间隔、第二限定值D空max-D间隔以及第三限定值α-β；
飞机位置获取模块，用于获取飞机相对于视距地面链路设备的水平间隔及竖直角度；
自动切换模块，用于进行全向天线与定向天线的自动切换，所述动切换模块包括：
全向天线切换单元，用于当飞机与视距地面链路设备距离小于第一限定值，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于第二限定值时，切换视距地面天线为全向天线；
定向天线切换单元，用于当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于第三限定值且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。
优选的是，所述距离保护间隔D间隔取2～4倍以上飞机最大定位误差。
优选的是，所述距离保护间隔D间隔取3倍以上飞机最大定位误差。
优选的是，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.2～0.3倍。
优选的是，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.25倍。
本申请考虑了基于链路及天线能力下，飞机相对地面视距终端的距离、角度带来的影响，相比于实时监视链路质量好坏来判断更具有预见性，且设计了调整缓冲区域，在策略上保证了链路的稳定性，大幅降低了链路监控操作员的工作负荷，保证了链路切换平滑。
附图说明
图1为本申请全向天线与定向天线自动切换方法的一优选实施例的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请第一方面提供了一种全向天线与定向天线自动切换方法，主要包括：
步骤S1、获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α，其中，在定向天线俯仰角大于α时，定向天线无法跟踪无人机。
如图1所示，假设由于地面反射、多径等效应的影响，使用视距地面全向天线通信时，飞机在地面时，最大稳定通信距离为D地max(单位m)；假设无人机通场(视距地面链路设备所在机场上空飞行)时，在地面定向天线俯仰角大于α时，视距地面定向天线开始跟踪不上无人机；飞机离地以后视距地面全向天线最大通信距离为D空max。
步骤S2、根据设定的距离保护间隔D间隔及角度保护间隔β确定第一限定值D地max-D间隔、第二限定值D空max-D间隔以及第三限定值α-β。
该步骤中，为避免由于无人机定位精度跳变导致视距地面链路设备全向/定向天线来回切换使链路不稳定，合理选取距离保护间隔D间隔、角度保护间隔β。
步骤S3、获取飞机相对于视距地面链路设备的水平间隔及竖直角度。
步骤S4、进行全向天线与定向天线的自动切换，包括：
步骤S41、当飞机与视距地面链路设备距离小于第一限定值，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于第二限定值时，切换视距地面天线为全向天线；
步骤S42、当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于第三限定值且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。
另外，飞机处于空间中平滑过渡区域时(即步骤S41和步骤S42定义空间外的区域)，视距地面链路设备不进行全向或定向天线切换。
在一些可选实施方式中，所述距离保护间隔D间隔取2～4倍以上飞机最大定位误差。
在一些可选实施方式中，所述距离保护间隔D间隔取3倍以上飞机最大定位误差。
在一些可选实施方式中，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.2～0.3倍。
在一些可选实施方式中，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.25倍。
本申请第二方面提供了一种与上述方法对应的全向天线与定向天线自动切换装置，主要包括：
参数获取模块，用于获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α，其中，在定向天线俯仰角大于α时，定向天线无法跟踪无人机；
限定值确定模块，用于根据设定的距离保护间隔D间隔及角度保护间隔β确定第一限定值D地max-D间隔、第二限定值D空max-D间隔以及第三限定值α-β；
飞机位置获取模块，用于获取飞机相对于视距地面链路设备的水平间隔及竖直角度；
自动切换模块，用于进行全向天线与定向天线的自动切换，所述动切换模块包括：
全向天线切换单元，用于当飞机与视距地面链路设备距离小于第一限定值，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于第二限定值时，切换视距地面天线为全向天线；
定向天线切换单元，用于当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于第三限定值且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。
在一些可选实施方式中，所述距离保护间隔D间隔取2～4倍以上飞机最大定位误差。
在一些可选实施方式中，所述距离保护间隔D间隔取3倍以上飞机最大定位误差。
在一些可选实施方式中，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.2～0.3倍。
在一些可选实施方式中，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.25倍。
本申请考虑了基于链路及天线能力下，飞机相对地面视距终端的距离、角度带来的影响，相比于实时监视链路质量好坏来判断更具有预见性，且设计了调整缓冲区域，在策略上保证了链路的稳定性，大幅降低了链路监控操作员的工作负荷，保证了链路切换平滑。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种全向天线与定向天线自动切换方法，其特征在于，包括：
步骤S1、获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α，其中，在定向天线俯仰角大于α时，定向天线无法跟踪无人机；
步骤S2、根据设定的距离保护间隔D间隔及角度保护间隔β确定第一限定值D地max-D间隔、第二限定值D空max-D间隔以及第三限定值α-β；
步骤S3、获取飞机相对于视距地面链路设备的水平间隔及竖直角度；
步骤S4、进行全向天线与定向天线的自动切换，包括：
步骤S41、当飞机与视距地面链路设备距离小于第一限定值，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于第二限定值时，切换视距地面天线为全向天线；
步骤S42、当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于第三限定值且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。
2.如权利要求1所述的全向天线与定向天线自动切换方法，其特征在于，所述距离保护间隔D间隔取2～4倍以上飞机最大定位误差。
3.如权利要求2所述的全向天线与定向天线自动切换方法，其特征在于，所述距离保护间隔D间隔取3倍以上飞机最大定位误差。
4.如权利要求1所述的全向天线与定向天线自动切换方法，其特征在于，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.2～0.3倍。
5.如权利要求4所述的全向天线与定向天线自动切换方法，其特征在于，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.25倍。
6.一种全向天线与定向天线自动切换装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取飞机在地面时的全向天线通信最大稳定距离D地max，飞机离地以后全向天线通信最大通信距离D空max，及俯仰角α，其中，在定向天线俯仰角大于α时，定向天线无法跟踪无人机；
限定值确定模块，用于根据设定的距离保护间隔D间隔及角度保护间隔β确定第一限定值D地max-D间隔、第二限定值D空max-D间隔以及第三限定值α-β；
飞机位置获取模块，用于获取飞机相对于视距地面链路设备的水平间隔及竖直角度；
自动切换模块，用于进行全向天线与定向天线的自动切换，所述动切换模块包括：
全向天线切换单元，用于当飞机与视距地面链路设备距离小于第一限定值，或飞机相对于视距地面俯仰角大于α且飞机与视距地面链路设备距离小于第二限定值时，切换视距地面天线为全向天线；
定向天线切换单元，用于当飞机与视距地面链路设备距离大于D空max或飞机相对于视距地面俯仰角小于第三限定值且飞机与视距地面链路设备距离大于D地max时，切换视距地面天线为定向天线。
7.如权利要求6所述的全向天线与定向天线自动切换装置，其特征在于，所述距离保护间隔D间隔取2～4倍以上飞机最大定位误差。
8.如权利要求7所述的全向天线与定向天线自动切换装置，其特征在于，所述距离保护间隔D间隔取3倍以上飞机最大定位误差。
9.如权利要求6所述的全向天线与定向天线自动切换装置，其特征在于，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.2～0.3倍。
10.如权利要求9所述的全向天线与定向天线自动切换装置，其特征在于，所述角度保护间隔β为俯仰角α的0.25倍。
CN202111654875.XA 2021-12-30 2021-12-30 一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置 Pending CN114553277A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111654875.XA CN114553277A (zh) 2021-12-30 2021-12-30 一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111654875.XA CN114553277A (zh) 2021-12-30 2021-12-30 一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114553277A true CN114553277A (zh) 2022-05-27

Family

ID=81669589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111654875.XA Pending CN114553277A (zh) 2021-12-30 2021-12-30 一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114553277A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115296712A (zh) * 2022-10-08 2022-11-04 天津讯联科技有限公司 具有环形定向天线阵切换功能的数据链装置及其切换方法
WO2024067181A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 华为技术有限公司 通信方法、电子设备以及存储介质

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024067181A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 华为技术有限公司 通信方法、电子设备以及存储介质
CN115296712A (zh) * 2022-10-08 2022-11-04 天津讯联科技有限公司 具有环形定向天线阵切换功能的数据链装置及其切换方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114553277A (zh) 一种全向天线与定向天线自动切换方法及装置
US10523293B2 (en) Mobile object and antenna automatic alignment method and system thereof
US11950111B2 (en) UAV modular redundant communication modems
US9866313B1 (en) UAV cellular communication service delivery
US10020872B2 (en) UAV for cellular communication
EP3507999B1 (en) Uav for cellular communication
CN105049812B (zh) 一种无人机便携式地面站处理方法及系统
US20200174466A1 (en) Drone communication system and communication system of drone server
CN105843254A (zh) 一种无人机飞行控制方式切换方法、装置及其无人机
CN108111811A (zh) 一种基于5g网络数据通信的无人机通信系统及通信方法
CN109582034A (zh) 一种多任务航线规划方法、装置及电子设备
US20200324901A1 (en) Control method for unmanned aerial vehicle, flight controller and unmanned aerial vehicle
CN107256032A (zh) 无人机大范围监控应用方法
JP2022529381A (ja) 高空域長期滞空航空機の飛行計画最適化方法
EP3800809A1 (en) Power spectral density control using ais and spreading in an aeronautical satcom terminal using a low profile antenna
WO2020240921A1 (ja) 無線通信システム、プログラム、システム及び通信方法
EP3813443B1 (en) Control device, program, and control method
CN105898099A (zh) 一种无人机图像传输方式切换方法、装置及其无人机
CN106774432B (zh) 一种无人驾驶飞行器
CN111194061B (zh) 一种应用于机载宽带通信的异构网络高性能切换方法
EP3422600A1 (en) Providing communication in a vehicle over a plurality of networks
WO2021102730A1 (zh) 可移动平台的控制方法、设备及存储介质
WO2021090549A1 (ja) 制御装置、プログラム、制御方法及び飛行体
CN118042429A (zh) 航空器通信方法、装置、航空器及存储介质
CN117527019A (zh) 基于Ka卫通相控阵天线的数据处理方法、设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination