[发明专利]天线控制系统、地面控制终端及其方法

说明书

本发明公开了一种天线控制系统、地面控制终端及其控制方法，天线控制系统包括控制器、定位模块、信号收发器、天线切换模块、跟踪天线以及全向天线；定向天线在控制器的控制下，实现对飞行器的实时跟踪。本发明根据天线控制系统与飞行器的实时相对距离来切换全向天线或定向天线，当实时相对距离小于预设阈值时，切换启用全向天线，当实时相对距离大于预设阈值时，切换启用定向天线，定向天线具有机动性，可充分发挥定向天线的较大前向增益，将全向天线与跟踪天线融合在一起，可保证任何距离的通信稳定性及相互之间的抗干扰性，有较强的拓展性，保证飞行器在起飞、飞行、回收降落这一完整流程中的飞行器与地面控制终端的通讯质量。

技术领域

本发明涉及飞行器天线控制技术领域，尤其涉及一种天线控制系统、地面控制终端及其方法。

背景技术

飞行器(flight vehicle)是在大气层内或大气层外空间(太空)飞行的器械，在大气层内飞行的称为航空器，如气球、飞艇、飞机等。无人驾驶飞行器，简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备程序操控的飞行设备。按技术特征划分，无人机可分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机、伞翼无人机等。按应用领域划分,分为军用无人机和民用无人机。无人机最初使用于军方，通常作为侦察机和靶机使用。而随着无人机技术的飞速发展，无人机的智能化使得其在民用领域上也拥有广泛的应用，如光伏检测、电力巡检、广域监控等等。无人机自动化飞行的需求也应运而生，在无人机自动化飞行的过程中，会存在许多远距离、超视距飞行的情况。

目前,无人机使用ARM控制系统控制电机的朝向，从而达到控制天线朝向的目的。天线控制系统包含俯仰运动机构与偏航运动机构，俯仰运动机构通过滑动变阻器的阻值来对上位机进行角度反馈，偏航运动机构通过自带罗盘来测量角度并进行角度反馈，整套设备可通过一升降装置手动调整天线控制系统高度。

当前,无人机控制全程仅仅使用了“定向天线+机械控制装置”来实现天线对无人机的跟随控制。由于无人机使用GPS进行定位，若GPS信号不佳时，GPS定位结果容易发生跳变，当无人机与天线控制系统距离较近时，天线控制系统的机械控制装置会根据GPS的跳变值进行跟随，这样会导致定向天线无法准确辐射到无人机，可能因此造成地面控制终端与无人机的失联，导致无法再与无人机进行通信。此外，这种对于GPS跳变值的跟随，有可能会损坏机械装置，导致天线控制系统故障。同时,使用罗盘进行定向传感，但罗盘属于惯性测量单元，长时间使用容易存在累计误差，从而导致无法准确定位。当无人机距离较远时，如何保证无人机与地面控制终端之间的通信稳定性；当多架无人机同时飞行时，如何避免无人机之间的相互干扰,这些都是当下无人机行业级应用的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种天线控制系统、地面控制终端及其方法。

根据本发明的一方面，提供一种天线控制系统，包括控制器、定位模块、信号收发器、天线切换模块、跟踪天线以及全向天线；其中，所述控制器与定位模块、信号收发器30及跟踪天线连接，信号收发器与天线切换模块连接，天线切换模块用于切换跟踪天线或全向天线；

所述信号收发器，用于通过跟踪天线或全向天线与飞行器进行交互通信，并获取飞行器在世界坐标系中的飞行器实时位置信息，并将飞行器实时位置信息发送至控制器；

所述定位模块，用于获取天线控制系统在世界坐标系中的天线实时位置信息，并将天线实时位置信息发送至控制器；

所述控制器，用于根据飞行器实时位置信息及天线实时位置信息，计算天线控制系统与飞行器之间的实时相对距离srd，并根据对实时相对距离srd的分析判断来发送天线切换命令至天线切换模块；

所述天线切换模块根据控制器发送的天线切换命令来切换跟踪天线或全向天线进而使得信号收发器与跟踪天线或全向天线连接。