[发明专利]用于无人飞行器的动态波束转向

说明书

各种实施例包括用于在无人飞行器(UAV)上进行动态天线转向的方法。该方法可以包括：基于所述UAV的位置将所述UAV上的天线定向为朝向服务地面站；在是时间进行相邻地面站的信号测量时，将所述天线定向为朝向所述相邻地面站；在将所述天线定向为朝向所述相邻地面站的同时，进行所述信号测量；以及将所述天线重新定向为朝向所述服务地面站。方法还包括通过如下方式将地面站天线定向为朝向UAV：获得UAV的位置；计算UAV的位置和所述地面站之间的矢量；基于计算的矢量确定使波束转向的方向；以及将所述波束转向到针对UAV所确定的方向。

相关申请

本申请主张享有2016年7月15日提交的题为“Dynamic Beam Steering forUnmanned Aerial Vehicles”的美国临时申请No.62/362844的优先权的权益，在此通过引用将该美国临时申请的全部内容并入本文。

背景技术

无人飞行器(UAV)或无人机用于若干不同应用中。例如，无人机可以用于在紧急情况中提供急救和其他供应，为商业应用运输货物，调查土地，拍摄照片和视频，公安和安全监测以及娱乐用途。

UAV常常工作于通信链路接近地面上的基站或天线的视线范围并且自由空间传播增大了来自相邻传输的干扰的环境中。这些特性导致维持UAV和帮助导航的地面基站(例如，移动网络发射塔)之间的良好链路性能存在挑战，并且还可能导致与UAV共享网络的地面用户的性能降低。

发明内容

各种实施例包括用于在无人飞行器(UAV)和/或与UAV通信的地面站上进行动态天线转向的方法。各种实施例可以包括基于所述UAV的当前位置将UAV上的天线定向为朝向服务地面站；在到时间进行相邻地面站的信号测量时，将天线定向为朝向相邻地面站；在将天线定向为朝向相邻地面站的同时，进行对相邻地面站的信号测量；以及将UAV上的天线重新定向为朝向所述服务地面站。

在一些实施例中，基于UAV的当前位置将UAV上的天线定向为朝向服务地面站可以包括：获得服务地面站的位置；计算服务地面站的位置和UAV的当前位置之间的矢量，其中UAV的当前位置包括三维坐标和取向；基于所述矢量确定指向服务地面站的位置的所述天线的取向；以及将天线调节到所确定的取向。在一些实施例中，服务地面站可以向UAV发射其位置。在一些实施例中，服务地面站的位置可以存储在UAV上。

在一些实施例中，将天线调节到所确定的取向可以包括通过机械方式使天线转向。在一些实施例中，将天线调节到所确定的取向可以包括通过电子方式使天线转向。在一些实施例中，将天线调节到所确定的取向可以包括调节UAV的取向。在一些实施例中，UAV的取向可以包括UAV的俯仰、左右摇摆和横摆中的至少一个。

一些实施例还可以包括：判断是否是时间向网络报告信号测量；以及响应于确定是时间向网络报告信号测量而经由所述服务地面站向所述网络报告所述信号测量。一些实施例还可以包括：判断是否是时间向网络报告所述信号测量；响应于确定是时间向所述网络报告信号测量而将天线定向为朝向相邻地面站；以及经由相邻地面站向所述网络报告信号测量。

一些实施例还可以包括：基于信号测量判断UAV是否应当执行向相邻地面站的切换；以及响应于确定UAV应当执行向相邻地面站的切换而执行向相邻地面站的切换。在一些实施例中，将天线定向为朝向相邻地面站可以包括：获得相邻地面站的位置；计算相邻地面站的位置和UAV的当前位置之间的矢量，其中UAV的当前位置包括三维坐标和取向；基于所述矢量确定指向相邻地面站的位置的天线的取向；以及将天线调节到所确定的取向。

各种额外的实施例包括用于在地面站进行动态波束转向的方法。各种实施例可以包括：获得一个或多个无人飞行器(UAV)的位置，其中一个或多个UAV中的每一个的位置包括三维坐标；计算一个或多个UAV中的每一个的位置和地面站的位置之间的矢量；基于地面站和相应的UAV之间的矢量针对一个或多个UAV中的每一个确定使波束转向的方向；以及针对一个或多个UAV中的每一个将波束转向到所确定的方向。