本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種天線控制方法、控制系統(tǒng)及智能設(shè)備。

背景技術(shù)：

無人駕駛飛行器簡稱“無人機”，英文縮寫為“uav”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。天線在無人機收發(fā)信機中占有重要地位。其性能,尤其是方向性和效率直接影響著通信距離和發(fā)射機的安全。根據(jù)無人機飛行特點,對于無伺服的通信天線,其方向圖在水平面上應(yīng)具有全向性。受無人機載荷的限制,機載天線的尺寸要小,重量要輕,同時要考慮外形對無人機飛行性能的影響。無人機天線可采用全向天線和定向天線，全向天線(omnidirectionalantenna)，即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射，也就是平常所說的無方向性，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束，一般情況下波瓣寬度越小，增益越大。定向天線(directionalantenna)是指在某一個或某幾個特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天線的主要目的是增強信號強度增加抗干擾能力。

現(xiàn)有的無人機多采用的是定向天線，為了在水平面上具有全向性，多采用多根定向天線設(shè)置。每根天線覆蓋一定的角度，多根定性天線組合達到在水平面上的完全覆蓋，在垂直方向上覆蓋一定的距離。由于無人機的外形和無人機負載的影響，需要犧牲覆蓋距離達到多根天線同時工作在水平面上達到完全覆蓋。在無人機與基站或是遙控器之間進行通訊數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，并不是所有的天線都起到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?，而是只有一部分的天線在傳輸數(shù)據(jù)。這樣就造成了天線通訊資源的浪費，而且，由于無人機的輸出功率有限，多根天線同時工作的時候輸出的能量會被平分，每根天線的輸出功率下降。多根天線的重量都會增加無人機自身的重量，同時降低無人機的負載重量，給無人機的小型化以及無人機的進一步加大自身的負載重量造成了困難。在與基站或者遙控器進行通訊的過程中，只有其中的幾根天線工作，為了水平面全方位的覆蓋，需要所有的天線都處于激活狀態(tài)，這樣會有一部分能量的浪費，會降低無人機的續(xù)航能力，或者是需要更大的電池容量導(dǎo)致增加無人機的自重。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種天線控制方法及天線控制系統(tǒng)，使得天線能更好的被利用，同時保持在水平上的覆蓋，增加了覆蓋范圍半徑。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

一種多天線控制方法，其特征在于，應(yīng)用于智能設(shè)備，包括：

獲取智能設(shè)備的運動參數(shù)，并結(jié)合控制終端的數(shù)據(jù)信息，確定所述智能設(shè)備和控制終端的當(dāng)前位置連線或能量分布主方向與智能設(shè)備運動方向的夾角；

根據(jù)夾角，確定天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向；

若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向非目標(biāo)方向，則切換到目標(biāo)方向。

進一步的，所述控制終端的數(shù)據(jù)信息包括，控制終端的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)和/或天線數(shù)據(jù)；

進一步的，所述智能設(shè)備的運動參數(shù)包括，智能設(shè)備的定位坐標(biāo)、運動方向、運動速度和/或運動高度；

進一步的，所述確定夾角包括，以所述智能設(shè)備當(dāng)前位置為極點、智能設(shè)備運動方向為極軸建立極坐標(biāo)系，在極坐標(biāo)系下計算所述夾角。

進一步的，所述確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向包括，在極坐標(biāo)系下計算所述連線與極軸的夾角以確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向；或，在極坐標(biāo)系下判斷天線傳輸數(shù)據(jù)的能量分布主方向以確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向。

所述能量分布主方向是指不同方向上的各個天線接收信號強度大的那個天線對應(yīng)的方向。

進一步的，所述目標(biāo)方向為智能設(shè)備指向控制終端的方向；

所述智能設(shè)備上的天線數(shù)量為多個；

所述切換到目標(biāo)方向包括，通過多天線切換開關(guān)啟動目標(biāo)方向上的天線工作并關(guān)閉當(dāng)前工作天線。

在不改變目前智能設(shè)備天線單元數(shù)量的情況下，結(jié)合上述的天線裝置的控制方法，啟動目標(biāo)方向上的天線工作并關(guān)閉當(dāng)前工作天線。

進一步的，所述目標(biāo)方向為智能設(shè)備指向控制終端的方向；

所述智能設(shè)備上的天線數(shù)量為多個，多個天線呈一定角度分布，且多個天線在切換過程中不間斷持續(xù)工作；

所述切換到目標(biāo)方向包括，通過移相切換開關(guān)切換多個天線收發(fā)的電磁波相位到目標(biāo)方向上。

本發(fā)明的一種多天線控制系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于智能設(shè)備，該系統(tǒng)包括：

獲取裝置，用于獲取智能設(shè)備自身的運動參數(shù)；

數(shù)據(jù)處理裝置，用于根據(jù)獲取裝置獲取的智能設(shè)備的運動參數(shù)，并結(jié)合控制終端的信息，計算確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向；

切換裝置，用于根據(jù)計算得到的天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，切換天線傳輸數(shù)據(jù)的方向。

進一步的，所述切換裝置包括，多天線切換開關(guān)和/或移相切換開關(guān)；

所述多天線切換開關(guān)用于從當(dāng)前工作的天線切換到目標(biāo)天線工作，并關(guān)閉當(dāng)前天線工作；

所述移相切換開關(guān)用于通過電路板或者電路元件，調(diào)整兩個或多個天線收發(fā)電磁波的相位，以改變天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，在切換過程中，兩個或多個天線持續(xù)不間斷工作。

進一步的，所述智能設(shè)備包括飛行器、水上船只、水下船只或路上運動機械。

本發(fā)明提出一種智能設(shè)備，其特征在于：

所述智能設(shè)備包括天線、處理器、切換開關(guān)、參數(shù)獲取裝置；所述參數(shù)獲取裝置與處理器連接，所述天線通過切換開關(guān)與處理器連接；

所述參數(shù)獲取裝置，用于獲取智能設(shè)備的運動參數(shù)；

所述處理器，用于根據(jù)運動參數(shù)，計算確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，并做出天線控制指令；

所述切換開關(guān)，用于根據(jù)處理器的天線控制指令，切換控制天線的工作。

進一步的，所述天線數(shù)量為多個；

所述切換開關(guān)包括多天線切換開關(guān)和/或移相切換開關(guān)；

其中，所述多天線切換開關(guān)用于從當(dāng)前工作的天線切換到目標(biāo)天線工作，并關(guān)閉當(dāng)前天線工作；

所述移相切換開關(guān)用于通過電路板或者電路元件，調(diào)整兩個或多個天線收發(fā)電磁波的相位，以改變天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，在切換過程中，兩個或多個天線持續(xù)不間斷工作；

所述參數(shù)獲取裝置包括衛(wèi)星定位器、測高裝置、測速裝置、運動方向檢測器中的一種或多種。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

1、通過判斷智能設(shè)備與基站或遙控器或移動終端的位置關(guān)系，改變天線陣的輻射強度在空間的覆蓋范圍，實現(xiàn)了較少天線單元達到同樣通訊強度的效果，在減少智能設(shè)備所載天線單元的數(shù)量的情況下，完成覆蓋大致相同通訊數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч；蛘咄ㄟ^改變激活天線陣中特定天線單元，實現(xiàn)在智能設(shè)備輸出功率不變的情況下，單個進行通訊動作的天線單元的輸出功率最大化，進而提升了進行通訊動作的天線單元即被激活的天線單元的通訊距離，在不增加天線單元數(shù)量和智能設(shè)備輸出功率的情況下，最大限度的利用了智能設(shè)備的輸出功率。

2、利用上述方法的智能設(shè)備天線控制系統(tǒng)，由于在不降低智能設(shè)備的通訊覆蓋的基礎(chǔ)上，減少了組成天線陣的天線單元的數(shù)量，從而降低了智能設(shè)備自身的重量，增加了智能設(shè)備的續(xù)航，同時在一定程度上增加了智能設(shè)備的載重，進而減少了智能設(shè)備的制造成本。

3、利用上述方法的另一智能設(shè)備天線控制系統(tǒng)，在不增加無人機輸出功率的基礎(chǔ)上，對進行通訊數(shù)據(jù)傳遞的被激活的某個天線單元輸出所有的能量，增大了該天線單元的輸出功率，從而增加了智能設(shè)備的通訊半徑。同時，對組成天線陣的天線單元進行動態(tài)調(diào)整選擇，也在一定程度上增加了智能設(shè)備所載天線單元的使用壽命，進而增加了智能設(shè)備的使用壽命。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

附圖說明

附圖作為本發(fā)明的一部分，用來提供對本發(fā)明的進一步的理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的一種天線控制方法流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種無人機天線設(shè)置示意圖；

圖3是本發(fā)明的另一種無人機天線設(shè)置示意圖；

圖4是本發(fā)明的第三種無人機天線設(shè)置示意圖；

圖5是本發(fā)明的第四種無人機天線設(shè)置示意圖；

圖6是本發(fā)明的一種天線控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的另一種天線控制方法流程示意圖；

圖8是本發(fā)明的一種智能設(shè)備的示意圖；

需要說明的是，這些附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的構(gòu)思范圍，而是通過參考特定實施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說明本發(fā)明的概念。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明方案應(yīng)用于智能設(shè)備，所述智能設(shè)備包括飛行器、水上船只、水下船只、路上運動機械；本實施例以無人機為例說明。

實施例一

如圖1所示，本實施例提供了一種天線控制方法，具體實現(xiàn)方法包括：

s101:根據(jù)獲取的智能設(shè)備的運動參數(shù)，并結(jié)合控制終端的數(shù)據(jù)信息，確定所述智能設(shè)備和控制終端的當(dāng)前位置連線或能量分布主方向與智能設(shè)備運動方向的夾角；

本發(fā)明實施例提供的天線控制方法，應(yīng)用于無人機，該無人機為多天線無人機，該無人機上的兩個或兩個以上天線呈夾角分布且其工作范圍覆蓋無人機的360°的周身。所述控制終端的數(shù)據(jù)信息包括，控制終端的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、天線數(shù)據(jù)。所述無人機的運動參數(shù)包括，無人機的定位坐標(biāo)、運動方向、運動速度、運動高度等信息。

具體的，本發(fā)明中所述控制終端的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過控制終端搭載的gps設(shè)備獲取，然后通過無線方式上傳給無人機或者事先將控制終端的坐標(biāo)值存儲在無人機上，所述無人機的定位坐標(biāo)通過無人機上的gps設(shè)備獲取，所述無人機的運動方向、運動速度、運動高度等信息通過gps或者無人機搭載的傳感器獲取，當(dāng)通過gps獲取了無人機和控制終端的位置坐標(biāo)后，計算并確定控制終端和無人機當(dāng)前位置坐標(biāo)之間的連線與無人機運動方向的夾角。

或者，通過無人機上天線收發(fā)信號的射頻能量強弱，確定到無人機周圍射頻能量分布情況，計算出收發(fā)電磁波能量最強的方向，并結(jié)合無人機的運動方向、運動速度、運動高度等信息，確定無人機天線收發(fā)電磁波信號能量最強的方向與無人機運動方向的夾角。

s102:根據(jù)夾角，確定天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向；

當(dāng)獲取了無人機位置和控制終端位置連線或無人機天線陣發(fā)射電磁波能量分布最強的方向后，確定夾角包括，以所述無人機當(dāng)前位置為極點、無人機運動方向為極軸建立極坐標(biāo)系，在極坐標(biāo)系下計算所述夾角。根據(jù)夾角判斷天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向，然后根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，開啟對應(yīng)的目標(biāo)天線，或者調(diào)整天線收發(fā)數(shù)據(jù)的方向，使得無人機與控制終端正常通信連接。

s103:若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向非目標(biāo)方向，則切換到目標(biāo)方向。

所述目標(biāo)方向為無人機指向控制終端的方向，若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向為目標(biāo)方向，則保持當(dāng)前天線的工作狀態(tài)；若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)方向不是目標(biāo)方向時，則切換天線的工作狀態(tài)到對應(yīng)到目標(biāo)方向，所述切換天線的工作狀態(tài)包括切換到對應(yīng)目標(biāo)方向的天線或者調(diào)整天線收發(fā)數(shù)據(jù)的方向。

例如：如圖2所示，當(dāng)當(dāng)前的工作天線為第二天線時，由于當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向不是無人機指向控制終端的方向，所以應(yīng)當(dāng)將當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向切換到目標(biāo)方向，即第三天線所覆蓋的數(shù)據(jù)傳輸方向，所以切換為第三天線工作，保證當(dāng)前工作的天線提供的傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向為目標(biāo)方向。

如圖3所示，當(dāng)前無人機上天線傳輸數(shù)據(jù)的方向為第一天線所在的上半?yún)^(qū)域，若檢測到天線收發(fā)電磁波最強能量分布朝向落入第二天線所在區(qū)域時，則當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的方向不是無人機指向控制終端的方向，所以應(yīng)當(dāng)將當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向切換到目標(biāo)方向，即調(diào)整天線收發(fā)電磁波的相位，使得天線傳輸數(shù)據(jù)的方向為目標(biāo)方向。

在本發(fā)明實施例中無人機按照固定的時間間隔，周期性的獲取無人機和遙控終端的位置信息，或無人機天線收發(fā)電磁波能量分布最大方向；根據(jù)獲得的無人機和遙控終端的位置信息或無人機天線收發(fā)電磁波能量分布最大方向，確定需要切換的天線傳輸數(shù)據(jù)的方向。該固定的時間間隔可以是0.5秒、1秒、2秒等等，該時間間隔選擇的比較小，可以及時規(guī)避因為天線覆蓋不到，而出現(xiàn)的信號傳輸故障，當(dāng)該間隔選擇的比較大時，可以規(guī)避實時獲取該位置的信息而影響信號傳輸效率的問題。

本實施例中，天線用于與控制終端進行無線通信。

實施例二

本實施例為一種天線控制方法，無人機上設(shè)置有4根天線。

s1：根據(jù)獲取的無人機的運動參數(shù)，并結(jié)合控制終端的數(shù)據(jù)信息，確定無人機和控制終端的當(dāng)前位置連線與無人機航向的夾角；

s2：根據(jù)所述夾角，確定無人機上天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向；

s3：若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向非目標(biāo)方向，啟動目標(biāo)方向上的天線工作并關(guān)閉當(dāng)前工作天線。

所述無人機的運動參數(shù)包括無人機的定位坐標(biāo)、航向、運動速度、運動高度；所述定位坐標(biāo)通過無人機上的gps設(shè)備獲取，所述無人機當(dāng)前航向通過磁羅盤獲取，所述運動速度通過gps設(shè)備或者測速傳感器獲取，所述運動高度通過測高傳感器獲取。

所述控制終端的數(shù)據(jù)信息包括控制終端的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、天線數(shù)據(jù)；所述定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過控制終端上的gps設(shè)備獲取。

本實施例中，以無人機航向為極軸、無人機當(dāng)前坐標(biāo)為極點建立極坐標(biāo)系，確定控制終端當(dāng)前坐標(biāo)位置和無人機當(dāng)前坐標(biāo)位置的連線與航向軸的夾角。

優(yōu)選的，在無人機中保存有包含有無人機當(dāng)前位置和控制終端當(dāng)前位置的地圖，無人機可以在地圖上確定無人機與控制終端的連線，及通過磁羅盤獲取當(dāng)前航向，在地圖上確定所述連線與當(dāng)前航向構(gòu)成的夾角，該夾角可以是所述連線到當(dāng)前航向的夾角，也可以是當(dāng)前航向到所述連線的夾角，還可以是選取的所述連線與當(dāng)前航向構(gòu)成的夾角中不大于180°的夾角等等，只要能夠保證該夾角采用統(tǒng)一的確定方式即可。

本實施例中無人機的4個天線可以是均勻分布也可以是不均勻的分布在無人機的四周，因此每個天線覆蓋的夾角范圍可以相同，也可以不同。較佳地，為了提高信號的傳輸效率，均衡每個天線的負載，每個天線覆蓋的夾角范圍相同，并且所有天線能夠覆蓋無人機360的角度范圍。

參照圖4所示，無人機為擁有4根均勻分布天線的無人機，通過多天線切換開關(guān)來控制4根天線的工作狀態(tài)的切換，當(dāng)需要其中一根天線工作的時候，開啟這根天線工作并關(guān)閉其它的天線工作，天線a對應(yīng)的角度范圍θ為大于等于0°小于90°，天線b對應(yīng)的角度范圍θ為大于等于90°小于180°、天線c對應(yīng)的角度范圍θ為大于等于180°小于270°、天線d對應(yīng)的角度范圍θ為大于等于270°小于360°。具體的實現(xiàn)過程如下所示：

if(θ≥0&&θ<90)switchtoa

elseif(θ≥90&&θ<180)switchtob

elseif(θ≥180&&θ<270)switchtoc

elseif(θ≥270&&θ<360)switchtod

endif

當(dāng)當(dāng)前無人機與控制終端的連線與當(dāng)前航向構(gòu)成的夾角為65度時，該角度在0°至90°范圍內(nèi)，對應(yīng)的天線為a天線，因此可以確定目標(biāo)天線為a天線。

為了提高無人機天線的利用率，并且節(jié)約無人機上寶貴的電能，當(dāng)啟動無人機對應(yīng)夾角的目標(biāo)天線后，還需關(guān)閉當(dāng)前工作的天線。例如：無人機當(dāng)前工作的天線為a天線，目標(biāo)天線為b天線，啟動b天線后，關(guān)閉a天線。

在本發(fā)明實施例中為了避免乒乓效應(yīng)，即避免無人機的兩個天線之間頻繁的切換，可以針對相鄰的兩個天線設(shè)定一個臨界值，因此當(dāng)當(dāng)前工作的天線和待啟動的目標(biāo)天線不同時，只有當(dāng)確定的夾角與對應(yīng)臨界值差的絕對值大于設(shè)定閾值時，才能啟動目標(biāo)天線，該閾值可以是3°、5°等，只要能避免乒乓效應(yīng)即可。

繼續(xù)以上述圖所示進行說明，針對天線a與天線b設(shè)置的臨界值為90°、針對天線b與天線c設(shè)置的臨界值為180°、針對天線c與天線d設(shè)置的臨界值為270°、針對天線d與天線a設(shè)置的臨界值為360°或0°。由于天線a和天線d之間進行切換時，角度跳躍幅度較大，為了進一步地增加可靠性，在本發(fā)明實施例中可以先判斷該夾角所在的范圍，再確定相應(yīng)的臨界值。具體的，針對于a天線與d天線之間的切換，當(dāng)確定的夾角為大角度時，即角度大于270°時，選用的臨界值為360°，當(dāng)確定的夾角為小角度時，即角度小于90°時，選用的臨界值為0°。例如：當(dāng)確定的夾角為93°，設(shè)定的閾值為5°當(dāng)前工作的天線為a天線，確定的目標(biāo)天線為b天線，針對a天線與b天線設(shè)置的臨界值為90°，此時90°與93°差的絕對值小于5°，因此繼續(xù)使用天線a，不進行天線切換，；當(dāng)確定的夾角為6°，設(shè)定的閾值為5°，當(dāng)前工作的天線為d天線，確定的目標(biāo)天線為a天線，針對d天線與a天線設(shè)置的臨界值為360°或0°，因為該夾角為6°為小角度，因此選用的臨界值為0°，6°與0°差的絕對值大于5°，因此切換到a天線。

本實施例中，如果無法計算確定所述連線與極軸方向的夾角，則開啟所有天線工作，通過天線收發(fā)數(shù)據(jù)的能量分布主方向來確定目標(biāo)方向；連接每根天線的無線模塊都能檢測到這根天線接收信號的強弱，通過對多跟天線接收信號強弱的對比，就可判斷出天線傳輸數(shù)據(jù)的目標(biāo)方向；如與a天線連接的無線模塊檢測到a天線接收信號的強度為q1，與b天線連接的無線模塊檢測到b天線接收信號的強度為q2，與c天線連接的無線模塊檢測到c天線接收信號的強度為q3，與d天線連接的無線模塊檢測到d天線接收信號的強度為q4，且q1>q2、q1>q3、q1>q4，則可判斷a天線對應(yīng)的方向區(qū)域為目標(biāo)區(qū)域。

需要說明的是，本實施例中，也可通過移相切換開關(guān)來切換控制4根天線的工作狀態(tài)，所述移相切換開關(guān)在工作過程中4根天線不間斷連續(xù)工作，所述移相切換開關(guān)通過調(diào)整4根天線的電磁波輻射相位來改變天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，具體為通過調(diào)整各個天線的電磁波輻射相位以加強目標(biāo)方向的數(shù)據(jù)傳輸，同時減弱或者抵消其它方向上的天線數(shù)據(jù)傳輸。

實施例三

本實施例為另一種天線控制方法，，如圖5所示，無人機上設(shè)置有兩根天線。

s1：根據(jù)獲取的無人機的運動參數(shù)，并結(jié)合控制終端的數(shù)據(jù)信息，確定無人機和控制終端當(dāng)前位置的連線與無人機航向的夾角；

s2：根據(jù)夾角，確定天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向；

s3：若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向非目標(biāo)方向，則切換天線收發(fā)電磁波相位到目標(biāo)方向。

所述無人機的運動參數(shù)包括無人機的定位坐標(biāo)、航向、運動速度、運動高度；所述定位坐標(biāo)通過無人機上的gps設(shè)備獲取，所述無人機當(dāng)前航向通過磁羅盤獲取，所述運動速度通過gps設(shè)備或者測速傳感器獲取，所述運動高度通過測高傳感器獲取。

所述控制終端的數(shù)據(jù)信息包括控制終端的定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、天線數(shù)據(jù)；所述定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過控制終端上的gps設(shè)備獲取。

本實施例中，以無人機航向為極軸、無人機當(dāng)前坐標(biāo)為極點建立極坐標(biāo)系，確定控制終端當(dāng)前坐標(biāo)位置和無人機當(dāng)前坐標(biāo)位置的連線與航向軸的夾角。

優(yōu)選的，在無人機中保存有包含有無人機當(dāng)前位置和控制終端當(dāng)前位置的地圖，無人機可以在地圖上確定無人機與控制終端的連線，及通過磁羅盤獲取當(dāng)前航向，在地圖上確定所述連線與當(dāng)前航向構(gòu)成的夾角，該夾角可以是所述連線到當(dāng)前航向的夾角，也可以是當(dāng)前航向到所述連線的夾角，還可以是選取的所述連線與當(dāng)前航向構(gòu)成的夾角中不大于180°的夾角等等，只要能夠保證該夾角采用統(tǒng)一的確定方式即可。

本實施例中，無人機機身設(shè)置有兩根天線，所述兩根天線在切換傳輸數(shù)據(jù)的目標(biāo)方向時連續(xù)不間斷工作，參照圖5所示，天線a、b設(shè)置于無人機機身上，兩根天線的工作范圍能夠完全覆蓋無人機360度周身。

本實施例中，確定控制終端與無人機連線與無人機航向之間的夾角即確定了無人機天線傳輸數(shù)據(jù)的方向；參照圖所示，天線a對應(yīng)的角度范圍為90度到270度，天線b對應(yīng)的角度范圍為-90度到90度；當(dāng)所述連線與極軸的夾角大于90度小于270度時，即通過移相切換開關(guān)改變a、b兩根天線的電磁波輻射相位，加強90度到270度范圍內(nèi)的電磁波傳輸，減弱-90度到90度范圍內(nèi)的電磁波傳輸；當(dāng)所述連線與極軸的夾角大于-90度小于90度時，通過移相切換開關(guān)改變a、b兩根天線的電磁波輻射相位，加強-90度到90度范圍內(nèi)的電磁波傳輸，減弱90度到270度范圍內(nèi)的電磁波傳輸，以達到切換天線傳輸方向的目的。

本實施例中，為了防止天線傳輸方向的頻繁切換，避免乒乓效應(yīng)的發(fā)生，也設(shè)置了如實施例三所述的臨界值和閾值。

本實施例中，如果無法計算確定所述連線與極軸方向的夾角，也可通過天線收發(fā)數(shù)據(jù)的能量分布主方向來確定目標(biāo)方向；連接每根天線的無線模塊都能檢測到這根天線接收信號的強弱，通過對多跟天線接收信號強弱的對比，就可判斷出天線傳輸數(shù)據(jù)的目標(biāo)方向；如與a天線連接的無線模塊檢測到a天線接收信號的強度為q1，與b天線連接的無線模塊檢測到b天線接收信號的強度為q2，且q1>q2，則可判斷a天線對應(yīng)的方向區(qū)域為目標(biāo)區(qū)域。

需要說明的是，本實施例中，根據(jù)需要，也可以通過移相切換開關(guān)改變天線傳輸數(shù)據(jù)到其它方向，如改變天線傳輸為極坐標(biāo)系中與極軸夾角為90度的方向；本實施例中，天線也可以是多根，如3根天線或4根天線。

需要說明的是，本實施例中，也可以通過多天線切換開關(guān)來控制切換兩根天線的工作狀態(tài)，當(dāng)需要a天線工作時打開a天線工作并關(guān)閉b天線，當(dāng)需要b天線工作時打開b天線工作并關(guān)閉a天線。

本實施例方案在不降低無人機的通訊覆蓋的基礎(chǔ)上，減少了天線的數(shù)量，降低了無人機自身的重量、簡化了無人機的結(jié)構(gòu)、增加了無人機的續(xù)航，同時在一定程度上增加了無人機的載重，進而減少了無人機的制造成本。而較大的陣元間距，陣元之間的互耦和幅相誤差對天線陣性能的影響就比較小，使天線的性能得到提高。

實施例四

本實施例提供了一種天線控制系統(tǒng)，應(yīng)用于無人機，如圖6所示，該系統(tǒng)包括：

獲取裝置41，用于獲取智能設(shè)備自身的運動參數(shù)；

數(shù)據(jù)處理裝置42，用于根據(jù)獲取裝置獲取的智能設(shè)備的運動參數(shù)，并結(jié)合控制終端的信息，計算確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向；

切換裝置43，用于根據(jù)計算得到的天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，切換天線傳輸數(shù)據(jù)的方向。

所述數(shù)據(jù)處理裝置42，還包括計算模塊，具體用于根據(jù)無人機航向和坐標(biāo)位置，建立極坐標(biāo)系，在極坐標(biāo)系下，計算控制終端和無人機連線與極軸的夾角。

所述數(shù)據(jù)處理裝置42，還包括判斷模塊，具體用于根據(jù)所述連線與極軸的夾角判斷是否需要切換天線傳輸數(shù)據(jù)的方向。

所述數(shù)據(jù)處理裝置42，還包括無線模塊，具體用于檢測與無線模塊連接的天線接收信號的強度。

所述數(shù)據(jù)處理裝置42，還用于通過對多根天線接收信號強弱的對比，判斷出天線傳輸數(shù)據(jù)的目標(biāo)方向；還用于接收傳輸過來的控制指令，以控制切換裝置的工作。

所述切換裝置43，包括多天線切換開關(guān)，所述多天線切換開關(guān)用于控制開啟目標(biāo)方向上的天線工作并關(guān)閉其它方向上的天線工作。

所述切換裝置43，包括移相切換開關(guān)，所述移相切換開關(guān)用于調(diào)整各個天線的電磁波輻射相位，加強目標(biāo)方向上的數(shù)據(jù)傳輸，減弱或者抵消其它方向上的數(shù)據(jù)傳輸。

所述移相切換開關(guān)通過電路板或者電路元件工作，在切換過程中，兩個或多個天線持續(xù)不間斷工作。

用戶根據(jù)需要可以手動或者自動選擇多天線切換開關(guān)或者移相切換開關(guān)工作。

實施例五

本實施例提供一種天線控制方法，應(yīng)用于無人機，如圖7所示，所述方法包括：

s1：如果能夠正常獲取的無人機的運動參數(shù)和控制終端的數(shù)據(jù)信息，則計算無人機和控制終端當(dāng)前位置的連線與無人機航向的夾角并轉(zhuǎn)入s3步，否則轉(zhuǎn)入s2步；

s2：根據(jù)與天線連接的無線模塊檢測到的每根天線接收信號的強度，確定無人機上天線傳輸數(shù)據(jù)的能量分布的主方向，計算出所述主方向與無人機航向的夾角；

s3：根據(jù)夾角，確定天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向；

s4：若當(dāng)前天線傳輸數(shù)據(jù)的傳輸方向非目標(biāo)方向，則切換到目標(biāo)方向。

本實施例中，傳輸方向的切換有兩種：多天線切換和移相切換。用戶通過手動或者自動的方式來選擇切換方式，所述自動方式為通過控制終端發(fā)出指令來選擇切換方式。

實施例六：

本實施例提出了一種智能設(shè)備，如圖8所示，所述智能設(shè)備包括：天線62、處理器63、切換開關(guān)64、參數(shù)獲取裝置65，進一步還包括設(shè)備骨架、動力裝置66；所述天線62、處理器63、切換開關(guān)64、參數(shù)獲取裝置65和動力裝置66均安裝在設(shè)備骨架上；所述參數(shù)獲取裝置65與處理器63連接，所述動力裝置66與處理器63連接，所述天線62通過切換開關(guān)64與處理器63連接。

所述參數(shù)獲取裝置65，用于獲取智能設(shè)備的運動參數(shù)；

所述處理器63，用于根據(jù)運動參數(shù)，計算確定天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，并做出天線控制指令；

所述切換開關(guān)64，與處理器63和天線62連接，用于根據(jù)處理器的天線控制指令，切換控制天線的工作；

所述動力裝置66，用于為智能設(shè)備提供運動動力。

所述天線62，數(shù)量為多個；

所述切換開關(guān)64，包括多天線切換開關(guān)和/或移相切換開關(guān)；

其中，所述多天線切換開關(guān)用于從當(dāng)前工作的天線切換到目標(biāo)天線工作，并關(guān)閉當(dāng)前天線工作；

所述移相切換開關(guān)用于通過電路板或者電路元件，調(diào)整兩個或多個天線收發(fā)電磁波的相位，以改變天線傳輸數(shù)據(jù)的方向，在切換過程中，兩個或多個天線持續(xù)不間斷工作。

所述參數(shù)獲取裝置65，包括衛(wèi)星定位器、測高裝置、測速裝置、運動方向檢測器中的一種或多種；

所述處理,63，還用于根據(jù)運動參數(shù)，控制動力裝置66工作。

本實施例中，參數(shù)獲取裝置實時獲取智能設(shè)備的運動參數(shù)，并將運動參數(shù)傳輸給處理器，處理器經(jīng)過對運動參數(shù)的數(shù)據(jù)處理獲得智能設(shè)備的運動信息，天線用于與地面控制端進行通信；如：智能設(shè)備是無人機，則由衛(wèi)星定位器獲取無人機的定位坐標(biāo)、由測高裝置獲取無人機當(dāng)前的飛行高度、由運動方向檢測器獲取無人機的航向，處理器根據(jù)坐標(biāo)值、高度值和航向就可準確定位無人機當(dāng)前飛行狀態(tài)，處理器通過坐標(biāo)值和航向建立極坐標(biāo)系，在極坐標(biāo)系下計算當(dāng)前地面控制端和無人機的連線與無人機航向的夾角，根據(jù)夾角選擇對應(yīng)的天線，處理器發(fā)出指令通過多天線切換開關(guān)切換相應(yīng)的天線工作。

本實施例中，第二種切換方式是通過移相切換開關(guān)切換天線傳輸數(shù)據(jù)的方向。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖1個流程或多個流程和/或方框圖1個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖1個流程或多個流程和/或方框圖1個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖1個流程或多個流程和/或方框圖1個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。