[发明专利]无线电信标系统

说明书

一种被配置为帮助一个或多个无人飞行器(UAV)的自主飞行的无线电信标系统，其中，所述无线电信标系统包括：‑无人机装置(200)，其被配置为安装在UAV上并且包括无线电收发器；以及‑无线电信标装置(100)，其被配置为安装在地面上并且包括：N个天线阵列(110、120)，其中，N≥2；被配置为与无人机装置(200)的无线电收发器通信的一个或多个无线电收发器；以及至少一个处理单元(130)，其中，每个天线阵列(110、120)具有与相应的波束成形电子权重w(n,m)相关联的M个天线元件(115、125)，其中，M≥2，n的范围为1至N，m的范围为1至M，其中，所述至少一个处理单元(130)被配置为执行用于帮助UAV的自主飞行的自适应波束成形方法。

技术领域

本发明涉及一种以高效的、可靠的、多用途的、极其精确的且便宜的方式使得可以帮助无人飞行器(UAV)(也被称为无人机)的自主飞行的无线电信标系统和相关方法，所述系统需要低的环境和视觉影响，因为必要的设备需要低能量，涉及低功率射频发射，具有容易适应环境(并且能够隐藏于环境中)的有限大小。

背景技术

已知的是，尽管最初是为了军事应用而开发的，但是在过去的几十年，无人机已经越来越多地用于民事应用，诸如监视、检查、包裹递送、飞行员训练、游戏和爱好。特别是，基础设施中的应用是投资监视、检查、维护和资产清查，在这个背景下，用于检查输送系统运营商(TSO)和配送系统运营商(DSO)的资产(诸如电线、天然气和其他可再生能源发电厂)的应用是特别令人关注的。

UAV技术的领域中的运营商已经开发了用于UAV(无人机)定位和降落、以及估计距离和到达角度(特别是通过使用天线阵列)的系统，诸如文档US2017059688中所公开的UAV机上的机电自适应天线跟踪设备、文档WO2015160230A1和US5716032中所公开的降落系统、以及US7580378、WO2001094974A2和WO1996025673A1中所公开的用于估计距离的系统。

此外，基于用于推导移动目标或固定目标的相对坐标或绝对坐标的信号处理技术的定位系统(其中天线阵列的使用通常与目标接收的信号的到达角度的估计有关联)已经如例如D.Macagnano等人在“Acomprehensive tutorial on localization:Algorithmsand performance analysis tools”,International Journal of Wireless InformationNetworks(国际无线信息网络期刊),第19卷，第4期，第290-314页，2012年中所示的那样被公开。

此外，用于参考地形的UAV定位的系统(其中通过将测得的图像或信号与已知的模式进行比较来推导UAV位置)已经如例如S.Carreno等人在“A Survey on Terrain BasedNavigation for UAVs”,OCEANS 2010MTS/IEEE，第1-7页，2010年中所提及的那样被公开。

而且，基于相位干涉法的系统已经被采用用于UAV应用，其中，如R.F.Hanssen在“Radar Interferometry:Data Interpretation and Error Analysis”,NetherlandsKluwer,2001年中和A.Moreira等人在“A tutorial on synthetic aperture radar”，IEEEGeoscience and Remote Sensing Magazine(IEEE地球科学和遥感杂志)，第1卷，第1期，第6-43页，2013年3月中所公开的，根据在接收器处测得的相位差来推导或处理信号源的定位。

然而，这样的现有技术的解决方案有一些缺点，主要是由于如下事实：UAV应用特别需要比现有技术中的技术所达到的空间分辨率高的空间分辨率以及还界定区域、而不是单个的点的能力。此外，现有技术的解决方案涉及复杂的结构和处理技术，这些是因此是昂贵的，并且通常需要极其高的发射功率级，使这样的解决方案对于普遍的UAV应用是不可行的。

发明内容