指向无人航空载具(UAV)以进行网络接入的地面终端和网关波束的制作方法

优先权

本申请要求于2015年5月13日提交的共同拥有和共同未决的、具有相同标题的美国专利申请序列号14/711,427的优先权益，所述申请以引用的方式全部并入本文。

相关申请

本申请涉及2015年2月19日提交的标题为“beamformingandpointinginanetworkofunmannedaerialvehicles(uavs)forbroadbandaccess”的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/626,698，2014年10月16日提交的标题为“unmannedaerialvehicle(uav)beamformingandpointingtowardgroundcoverageareacellsforbroadbandaccess”的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/516,491，2014年9月15日提交的标题为“antennabeammanagementandgatewaydesignforbroadbandaccessusingunmannedaerialvehicle(uav)platforms”的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/486,916，2014年6月3日提交的标题为“methodsandapparatusformitigatingfadinginabroadbandaccesssystemusingdrone/uavplatforms”的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/295,160，2014年3月21日提交的标题为“broadbandaccesstomobileplatformsusingdrone/uav”的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/222,497，以及2014年3月24日提交的标题为“broadbandaccesssystemviadrone/uav”的共同拥有、共同未决的美国专利申请序列号14/223,705，上述中每一个以引用的方式全部并入本文。

本公开内容描述了用于使用无人航空载具(uav)在不同类型的终端之间中继互联网通信量而进行宽带互联网接入的系统的方面。本公开内容描述了用于使uav的波束最佳指向地面(包括地面终端)上的覆盖区域以及使地面终端波束指向uav，并且基于uav的高度、移动和运动(诸如横滚/俯仰)调整地面终端和uav波束的系统和方法。

背景技术：

由于互联网通信量的增加，新的技术需要将宽带接入以低成本递送至家庭和企业以及尚未覆盖场所。当前宽带递送系统示例包括陆地有线网络(诸如双绞线上dsl(数字订户线路))、光纤递送系统(诸如fios(光纤服务))和地球同步卫星系统。当前宽带接入系统具有许多缺点。一个问题在于缺乏提供给偏远和/或人烟稀少区域的服务。地球同步卫星在发达国家(诸如美国)的偏远区域中并不提供服务。然而，世界上的更贫穷的区域缺乏足够卫星容量。

尚未在世界上的更贫穷区域中提供足够卫星容量的值得注意的原因在于卫星系统的相对高的成本。由于卫星轨道中不利的大气效应，卫星硬件必须是空间适用的，并且成本较高。发射载具以使卫星进入轨道成本也高。此外，由于卫星的发射风险和较高成本，卫星和发射的保险成本显著较高。因此，尤其在更贫穷的区域中，宽带卫星系统和服务成本相对较高并且难以保证。在人烟稀少区域中部署陆地系统(诸如光纤链路或微波链路)成本也高。小密度的订户不能保证部署成本。

因此，需要用于向用户提供宽带接入的改进的方法和设备。理想地，这类方法和设备将依赖于廉价技术，从而避免与发射和维护卫星相关联的成本。

技术实现要素：

本公开内容描述(除其他外)用于使地面终端和地面网关的波束最佳指向uav并且基于uav的高度、移动和运动(诸如横滚/俯仰)调整朝uav的地面终端和网关波束的系统和方法。

在一方面，公开一种用于操作无人航空载具(uav)的通信系统。在一个示例性实施例中，所述通信系统包括：uav设备，所述uav设备包括uav无线电设备，所述uav无线电设备被配置为：使一个或多个uav波束朝地面位置上的特定位置转向；并且从地面位置接收一个或多个终端天线波束。在一个示例性实施例中，所述通信系统包括：地面终端，所述地面终端包括地面天线设备，所述地面天线设备被配置为：形成一个或多个终端天线波束；并且使一个或多个终端天线波束朝uav设备转向。

在一个变型中，地面天线设备在安装时被手动地指向uav设备的估计位置，并且其中地面天线设备进一步被配置为自动地追踪uav设备。

在另一变型中，至少部分地基于uav设备的已知的定位信息使一个或多个终端天线波束实时朝uav设备转向。

在一个变型中，地面终端被配置为识别接近于uav设备的二维目标区域，所述二维目标区域包括多个搜索空域分格，每个搜索空域分格具有实质上相等的面积。在这样一种变型中，地面天线设备进一步被配置为：使一个或多个终端天线波束中的至少一个朝二维目标区域的多个搜索空域分格中每一个的中心转向；搜索由uav设备传输的参考信号；并且当在多个搜索空域分格中的特定一个处检测到参考信号时，启用精细追踪模式。在一个这种情形中，多个搜索空域分格中每一个的中心由相对于地面天线设备的方位角和/或俯仰角表征。在另一变型中，将第二多个搜索空域分格限定成接近于多个搜索空域分格中的特定一个；并且地面天线设备进一步被配置为：使一个或多个终端天线波束中的至少一个朝第二多个搜索空域分格中每一个的第二中心转向以测量与其相关联的信号质量度量；并且将一个或多个终端天线波束中的至少一个固定到第二多个搜索空域分格中的最终空域分格，所述最终空域分格与最高测量信号质量度量相关联。在一个特定变型中，信号质量度量包括一个或多个uav波束中的至少一个的接收信号强度。

在一个变型中，uav无线电设备被配置为使用至少双轴机械能力来使一个或多个uav波束转向。

在另一变型中，uav无线电设备被配置为使用至少单轴机械能力和单轴波束电子形成能力来使一个或多个uav波束转向。

在一个方面，公开一种使用地面终端设备检测无人航空载具(uav)设备的方法。在一个实施例中，所述方法包括：使地面天线指向uav设备的估计位置；将当前空域分格限定在对应于估计位置的区域周围；将第一多个搜索空域分格限定成接近于当前空域分格；以及搜索第一多个搜索空域分格中每一个直到在第一多个搜索空域分格中的一个处检测到来自uav设备的参考信号。

在一个变型中，将目标区域设置在当前空域分格周围，将目标区域划分成第一多个搜索空域分格。例如，目标区域可由方位角和俯仰角的范围限定。

在一个变型中，第一多个搜索空域分格和当前空域分格各自包括具有实质上相等的尺寸的二维区域。

在另一变型中，uav设备的定位基于uav设备的实时定位坐标被估计。

在一些变型中，所述搜索包括使源自地面终端天线的波束进行指向，使所述波束顺序指向第一多个搜索空域分格中每一个，直到在第一多个搜索空域分格中的一个内检测到参考信号。在这样一种情况下，所述方法还包括将第二当前空域分格限定在第一多个搜索空域分格中的检测到来自uav设备的所检测的参考信号的一个处。另外，所述方法可包括：将第二多个搜索空域分格限定在第二当前空域分格周围；使地面天线指向对应于第二多个搜索空域分格中每一个的中心；测量与第二多个搜索空域分格中每一个相关联的信号质量度量；确定具有最高测量信号质量度量的第三当前空域分格；以及将源自地面终端天线的波束固定在第三当前空域分格上。在一些情况下，处于第二多个搜索空域分格内的空域分格的第一数量小于处于第一多个搜索空域分格内的空域分格的第二数量。在其他情况下，所述方法包括：定期更新时间计数器；当时间计数器超过阈值时：确定具有最高测量信号质量度量的新的当前空域分格；将源自地面终端天线的波束固定在新的当前空域分格上；并且重置时间计数器；以及当时间计数器尚未超过阈值时，继续将源自地面终端天线的波束固定到第三当前空域分格上。

在另一方面，公开一种使用地面终端设备检测无人航空载具(uav)设备的方法。在一个实施例中，所述方法包括：基于uav设备的至少部分地已知的实时定位信息来使地面终端天线指向uav设备的估计位置；基于估计位置限定当前空域分格；将多个搜索空域分格限定在当前空域分格周围；以及搜索多个搜索空域分格中每一个直到在多个搜索空域分格中的至少一个内检测到来自uav设备的参考信号。

在一个变型中，搜索多个搜索空域分格包括形成来自地面终端天线的、朝多个搜索空域分格中每一个的中心的波束。

在另一变型中，uav设备的至少部分地已知的实时定位信息通过uav设备被获得。

当根据本文提供的公开考虑时，这些方面和其他方面变得显而易见。

附图说明

在下列附图中，在适当情况下，类似部件使用相同参考标号标识。

图1是可结合本文描述的各种实施方式使用的基于示例性空中平台的通信系统的图形描绘。

图2a是可结合本文描述的各种实施方式使用的空中平台的示例性无线电装备的图形描绘。

图2b是可结合本文描述的各种实施方式使用的地面终端的示例性无线电设备的图形描绘。

图3是空中平台/uav的示例性巡航区域和地面上的相关覆盖区域的图形描绘。

图4是在由地面终端进行的粗略uav检测期间uav定位和终端天线波束成角度的搜索空域分格的图。

图5是在由地面终端进行的精细uav定位追踪阶段期间uav定位和终端天线波束成角度的搜索空域分格的图。

图6是由地面终端使用来将它们波束朝uav调整以检测由uav发送的信号的粗略uav检测步骤的示例性流程图。

图7是由地面终端使用以准确地定位朝uav的终端天线波束和追踪uav移动的精细uav追踪步骤的示例性流程图。

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具体实施方式

本公开内容描述了被设计来提供宽带接入的系统的方面。

如本文所使用，本公开内容的实施例所提到的空中平台通常但不限于：无人机、无人航空载具(uav)、气球、飞艇、飞船等。空中平台可包括推进系统、燃料系统、以及机载导航和控制系统。在一个示例性实施例中，空中平台包括与螺旋桨等组合的固定的机翼机身。在其他实施例中，空中平台包括由旋翼推进的机器人直升机。空中平台可运载机载燃料或使用电能(例如，电池供电)和/或太阳能运行。在本公开内容的其余部分中，术语“空中平台”和“uav”指代上述平台(诸如无人机、气球、飞艇、飞船等)中任一者。相反地，在本公开内容中对uav、无人机、气球、飞艇、飞船等的引用可总体上指代空中平台或任意其他类型的空中平台。

图1示出了无人航空载具(uav)110的一个示例性实施例。uav与至少两种类型的地面终端通信：一种类型是用户地面终端(gt)120，诸如位于家庭或企业处以向家庭或企业(例如，通过互联网)提供网络连接的终端；第二种类型被称为互联网网关(gtw)130，其连接到互联网(例如，gt120)。应当注意，下文描述的实施例应用于地面上的固定终端和装置、附接到平台(诸如车辆、船舶、船只、飞机、卡车等)的移动终端和移动装置，以及独立移动装置(例如，手持装置等)。如下文使用的术语“装置”可广泛地包括上述平台(例如，无人机或uav110、gt120和/或gtw130)中任一者。如图所示，示例性uav110具有无人机无线电子系统112、消息交换机子系统116和用来对地面终端120提供覆盖的至少一个无人机天线孔径子系统114，以及用来对网关终端130提供覆盖的至少一个无人机天线118。在操作期间，uav被配置为巡航或巡逻“轨道”，并且在gt120、其他地面终端和/或gtw终端130之间提供连接。gtw130可通过网关无线电子系统132和信号212和/或232连接到更广的互联网网络136，从而允许gt120互联网接入和/或访问其他gt或gtw。

图2a示出无人航空载具(uav)无线电子系统112的一个示例性实施例，所述无人航空载具(uav)无线电子系统112包括五(5)个子系统：(i)接收器318，其被配置为解调和解码从无人机天线孔径子系统114接收的信号；发射器316，其被配置为调制从处理器314接收的数据并且通过无人机天线孔径子系统114发送所产生的信号；处理器子系统314，其被配置为执行诸如以下的功能：(i)配置接收器318子系统和发射器316子系统，(ii)处理从接收器318子系统接收的数据，(iii)确定数据将被传输通过发射器子系统316，和(iv)控制天线子系统114；非暂态计算机可读存储器子系统312，所述非暂态计算机可读存储器子系统被配置为存储一个或多个程序代码指令、数据和/或配置，以及由处理器314访问的系统参数信息；以及(v)陀螺仪/加速度计/全球定位系统(gps)子系统319，所述陀螺仪/加速度计/全球定位系统子系统被配置为确定uav的定位和取向(诸如横滚角或俯仰角)。

取决于uav的高度，每个uav覆盖地面上的区域；在一个实施例中，所覆盖的区域具有低至几十千米(km)到高至200km或更多的半径。gt120使用uav110作为中介从互联网向gwt130传输和接收数据。uav的无线电子系统聚合从处于具有gt群的uav覆盖区域内的gt接收的通信量(在一些实现方式中，uav可聚合来自多至所有的gt和少至一个gt的通信量)并且通过gtw中的一个或多个将所聚合的数据发送至互联网。由于gtw处置来自多个gt的聚合的数据，本公开内容的实际的实现方式可在uav与gtw之间支持比在uav与gt之间更高的数据速率。因此，在一个实施例中，gtw天线子系统的增益远大于gt的增益，并且gtw发射器在比gt更高的功率下传输。本领域中的那些普通技术人员将容易地理解，可用来增加增益的各种技术包括但不限于增加传输和接收功率、增加带宽、增加处理增益、增加代码增益等。

返回参考图1的实施例，gt120具有两个主子系统：地面终端无线电子系统122和地面终端天线子系统124。如图2b所示，gt无线电子系统122包括4个子系统：(i)接收器418，所述接收器418解调和解码从无人机天线子系统接收的信号；(ii)发射器子系统416，所述发射器子系统416调制数据并且通过天线子系统124发送所产生的信号222；(iii)处理器子系统414，所述处理器子系统414执行诸如如下功能：配置接收器418子系统和发射器416子系统，处理从接收器418子系统接收的数据，确定数据以被传输通过发射器子系统416，以及控制天线子系统124；以及(iv)存储器子系统412，所述存储器子系统412包括由处理器414访问的程序代码、配置数据和系统参数信息。

现参考图3，将在地面上服务终端120的期望目标覆盖区域614划分成许多单元；这样一种示例性划分被示出为七(7)个六边形单元的布置。空中平台形成波束以覆盖地面上的处于其目标覆盖区域中的每个单元。如图所示，uav在地面上生成分别对应于六边形单元的七(7)个波束，一(1)个“中心波束”和处于中心波束周围的一(1)个波束环。六边形区域表示每个波束的理想的覆盖区域。实际上，波束重叠，如由不同类型的划线圆圈(即，点、划线和点划线)所示。在这个示例性图中，将可用频率带宽划分成三(3)个带(f1、f2和f3)，所述三(3)个带(f1、f2和f3)以如下方式被分配给每个波束：两个相邻波束不使用相同频率。三(3)种不同的点圆圈类型指示使用不同的频率带。上述频率分布方案被描述为具有三(3)的“频率再用”。给定本公开内容的内容，本领域的那些普通技术人员将容易地理解，其他频率再用方案和/或单元划分可同等成功地可互换地使用。

此外，图3示出了一个中心波束和围绕中心波束的一个波束环。可在现有的环周围添加另外的波束环以增加波束的总数量。例如，添加由12个波束组成的第二个波束环将使波束的总数量增加至19(7个现有+来自第二个环的12个)。类似地，在第二个环周围添加由18个波束组成的第三个波束环将使波束的总数量增加至37。

空中平台(诸如uav)在三维空间(例如，纬度、经度和高度)中巡航/巡逻。当空中平台/uav在其巡航轨道内水平地和垂直地移动时，空中平台/uav相对于地面上终端的定位改变。

图3进一步示出空中平台的示例性巡航区域。顶部实线圆圈610示出在空中平台/uav处于最高可能的高度时所述平台的巡航轨道。较低的点圆圈612示出了在所述平台处于其最低巡航高度时的巡航轨道。在正常操作期间，空中平台在特定高度下在轨道内巡航，例如，如由圆圈610或612所示，圆圈610或612以点518为中心。然而，随时间的推移，空中平台可取决于时刻而垂直向上或向下移动。例如，太阳能供能的无人机可在夜间需要依赖电池电源运行。为了使能量守恒，无人机可减少其高度，例如，从一个高度到对应于较低圆圈612的高度。

在图3中进一步示出两种类型终端。安装在家庭或企业(或其他站点，诸如如上所述载具)处并且被称为地面终端的gt120通过uav110从互联网136(或其他无线可访问网络)发送和接收数据。出于清楚目的，在附图中仅示出了终端120中的一个。uav110进而通过网关gtw130来连接到互联网136。地面终端120位于由波束1至7提供的覆盖区域内。波束1至7向终端120提供覆盖并且被称为gt波束。由于网关130可以位于距uav比地面终端更远的地方，因而网关130可处于gt波束1至7的覆盖区域外部。因此，如图3中所示网关130和终端120的物理布置需要单独的波束140，所述单独的波束140由uav110形成并且指向网关130的位置。如图所示的布置的优点在于终端120可被间隔成比由例如现有互联网服务提供商的基础设施使用的常规距离更远。另外，物理地断开连接的网关130和地面终端120可有助于减少向消费者提供连接的成本，正如是本公开内容的目的。

在一个实施例中，gt波束在如下意义上讲是静态的：当uav在其由图3中的巡航轨道610与612之间的圆柱体形成的巡航轨道中移动时，gt波束跟随uav的移动而在地面上移动。换句话讲，uavgt波束天线子系统可对gt波束不进行调整以保持固定在地面上的特定位置上。当第一gt波束在终端120上移动并且第二gt波束开始覆盖终端120时，终端120从第一gt波束转换到第二gt波束。

在波束140(被称为uav网关波束)的情况下，uav无线电子系统使用网关130的定位坐标以及uav的实时定位坐标和取向的知识将uav网关波束140指向网关130。在一个实施例中，图2a中所示的uav无线电子系统112的实时定位坐标和取向由陀螺仪/加速度计/gps子系统319计算。因此，当uav在其巡航轨道中移动时，uav实时定位坐标和取向角用来继续将uav网关波束140重新指向网关130。也就是说，uav网关天线子系统118调整uav网关波束140以保持相对固定在地面上的特定位置上(在这种情况下网关130)。

在本公开内容的一个实施例中，图1中所示的uav网关天线子系统118示出双轴机械天线波束转向能力；uav无线电子系统112指示uav网关天线子系统118使用关于uav110的实时定位坐标和取向角度的信息来调整其在双轴上的天线波束指向角度。在本公开内容的另一实施例中，uav网关天线118包括在朝网关130转向uav网关天线波束中使用的至少单轴机械波束转向能力和至少单轴电子波束形成能力。

接着，描述用于在初始安装地面终端和地面网关时使地面终端120天线124波束和地面网关天线134波束指向uav以及使地面终端天线和网关天线朝uav继续最佳转向以追踪uav移动的系统和方法。由于对于地面终端120和地面网关130，在初始安装时使地面天线指向uav并且使所述天线朝uav继续最佳转向的过程相同，因而两种类型的终端可简化被称为“终端”。具体地，下文描述的实施例应用到地面终端120和地面网关130两者。

由于当uav在其巡航轨道中移动时，终端120天线波束可具有较窄的带宽，因而终端的天线波束可能未覆盖uav，除非终端的天线波束被机械地或电子地转向以追踪uav的定位。具体地，当终端初始地被安装时，终端的天线必须以终端的波束覆盖uav的方式被指向uav。本公开内容的一个实施例描述用来在安装终端时使终端天线波束指向uav的系统和方法。用来使终端天线进行指向的一种方式是使用关于uav的定位(例如，坐标)或位置(例如，相对或绝对的)的信息。如果终端和uav的实时定位坐标是已知的，那么安装人员可手动地使天线指向uav。

在另一实施例中，方案完全或至少部分地使在安装终端时使终端波束指向uav的过程自动进行。一个变型假设uav的实时定位坐标在安装时是安装人员已知的。再次参考图3，基于关于近似的uav定位或位置的信息，uav终端天线124初始手动地指向uav的大体方向。在一个变型中，将实时uav定位坐标输入终端天线子系统中以提高准确性。终端天线子系统使用实时uav定位坐标使终端天线朝uav指向。在初始安装时终端天线波束指向uav后，一旦终端天线波束带宽比uav巡航轨道较窄，终端天线子系统就会追踪uav定位。一旦终端120和uav110建立连接，uav110可定期向终端120发送器实时定位坐标。终端天线子系统124使用所更新的uav定位坐标来调整终端天线波束朝uav。

在进行初始校准使终端天线波束朝uav指向的另一实施例中，终端不能访问关于在安装终端时uav的实时定位或位置的准确信息。一旦uav终端天线指向uav的大体方向，那么终端天线子系统遵循如下两个阶段以使终端天线波束准确指向uav：(1)uav信号检测和(2)uav定位追踪。在uav检测阶段，终端天线波束在相对较大的递增的方位角和/或俯仰角中迭代地朝uav转向，以便检测由uav发送的参考信号。简单地说，本领域的那些普通技术人员将容易地理解，在天线仅近似地对准(例如，直至在几准确度内等)的情况下，地面终端(和/或uav)无法完全对准，以便进行接收；例如，对准可被执行直至可容许接收强度百分比等。此后，地面终端(和/或uav)必须进一步将对准精确调谐至最大接收强度。因此，一旦终端检测到由uav发送的参考信号，那么终端天线子系统移动至精细uav定位追踪阶段，在精细uav定位追踪阶段中，终端天线波束在更小的递增的方位角和/或俯仰角中朝uav转向以找到朝uav的具有最高性能信号质量测量值(诸如接收信号强度(rss))的终端天线波束定位。粗略uav检测阶段和精细uav定位追踪阶段在本文中进一步详细描述。

在一个示例性实施例中，地面终端包括双轴机械天线波束转向机制。在这样一种变型中，所述双轴被配置用于操纵视轴的方位角和/或俯仰角。在本公开内容的另一实施例中，地面终端包括至少单轴的机械波束转向能力和至少单轴的电子波束形成能力，以便在天线波束朝uav转向中使用。

现参考图4，在粗略uav检测阶段期间，将二维位置和/或俯仰角终端天线波束角搜索空间划分成离散数量的波束指向的成角度的空域分格，每个波束指向的成角度的空域分格具有其自己的方位角范围412和俯仰角范围414。出于清楚目的，六边形单元边界(如先前图3中所示)在图4的覆盖区域中未被示出。图4示出了在上文描述的初始终端天线大体波束指向的步骤之后uav110的定位以及终端波束视轴所指向的成角度的定位410。由于在uav检测阶段，终端无线电子系统的目的是能够检测来自uav的参考信号，而不一定以高速率发送数据，因此终端接收器可容许因不准确的(粗略)天线指向造成的多达10db的天线增益损失，但仍检测来自uav的参考信号。因此，成角度的搜索空域分格在这样的方位角和俯仰角中可以具有与10db带宽的终端天线波束一样大的带宽。应当注意，将10db带宽的天线波束定义为距波束视轴的方位角或俯仰角宽度，在所述波束视角中，天线增益在10db的峰值增益内。

接着的是在uav检测阶段期间如何确定终端天线波束成角度的搜索空域分格的数量。假定10db波束宽度的终端天线波束是与波束视轴相差+/-10度。作为示例，如果uav定位的近似知识在距uav终端的当前波束指向角度的100(+/-50)度俯仰角和100度方位角内，那么可将100度俯仰角和方位角搜索空间划分成至少5个各自呈20度的成角度的搜索空域分格，从而产生5x5＝25的二维“圆形的成角度的”搜索空域分格。然而，由于搜索空域分格是圆形的成角度的空域分格，因而在不同搜索空域分格之间发生一些重叠。

图4根据上述示例进一步示出了覆盖成角度的区域的示例性三十七(37)个成角度的搜索空域分格，所述成角度的区域具有100度的方位角和100度的俯仰角。如图所示，uav110相对于终端天线波束被初始指向的成角度的空域分格而在空域分格13中空域分格。不同成角度的搜索空域分格各自对应天线被初始指向的成角度的定位。换句话讲，处于搜索空域分格布局中心的成角度的搜索空域分格的中心是天线的初始定位。在每个终端天线成角度的搜索空域分格(例如，图4中的空域分格1至37)中，终端无线电子系统使终端波束朝空域分格的中心指向并且搜索由uav在不同gt波束上使用的频率信道(例如，如上所述的f1、f2和f3)上发送的参考信号212(参见图3)，直到在频率信道中的一个上检测到参考信号。如果在某时间段后在给定成角度的搜索空域分格中未检测到参考信号，那么指示天线将其波束视轴朝不同成角度的搜索空域分格的中心指向，并且终端天线波束保持在新的定位中一段时间，在新的定位中，如果终端天线指向uav，那么uav终端可以检测参考信号。改变朝特定成角度的搜索空域分格的中心的终端天线波束指向角度的这个步骤继续进行，直到检测到由uav发送的参考信号。

一旦在粗略uav检测阶段检测到参考信号，那么终端天线波束指向移动到精细uav定位追踪阶段(如图5中所示)。在精细uav定位追踪阶段期间，将成角度的搜索空域分格(例如，空域分格2至7)限定在成角度的定位420周围，在成角度的定位420处，终端天线波束在uav检测阶段结束时进行指向。将“当前搜索空域分格”限定在这个成角度的定位420周围。图5中的空域分格1被示出为终端天线波束所指向的当前搜索空域分格。在精细uav定位追踪期间终端波束俯仰角成角度的搜索空域分格尺寸和方位角成角度的搜索空域分格尺寸可低至仅2度或更少；更直接地，在精细追踪期间，使用更加密集的和更加准确的空域分格结构。在精细uav定位追踪阶段期间，终端天线波束指向当前空域分格(空域分格1)的中心并且测量rss(接收信号强度)或来自uav的接收信号的各种其他所熟知的信号质量度量。

接着，将终端天线波束移动至周围的空域分格2至7中每一个的中心并且rss(或替代的信号质量度量)在这些空域分格中每一个中处进行测量。将在七(7)个空域分格中具有最高rss或信号质量的空域分格选择为下一个当前成角度的空域分格并标记为空域分格1。然后，另外六(6)个空域分格被指定为处于新的当前空域分格周围。测量七(7)个搜索空域分格的信号质量并且选择具有最大信号质量的空域分格作为终端天线波束所指向的定位的这个过程用来继续追踪uav的定位。应当注意，上文所描述的七(7)个搜索空域分格是精细uav定位追踪阶段的一个示例性说明。在其他实施例中，更少或更大数量的空域分格可被定义并且在精细uav定位追踪阶段中使用。换句话说，在精细uav追踪阶段期间，使终端天线波束在该终端的初始成角度的指向定位(在上文被称为当前成角度的空域分格)周围抖动，其中在当前空域分格和与其相邻的空域分格中，选择具有最高接收信号质量的空域分格为下一当前终端成角度的搜索空域分格。

方法-

现参考图6，示出用来在粗略uav检测阶段期间检测uav的示例性过程的流程图。在步骤602中，使终端天线波束朝uav的大体方向指向。在一个实施例中，uav的准确定位或位置是未知的，并且因此估计uav的位置。在另一实施例中，实时(即，准确)uav定位坐标的至少一部分可由终端的天线子系统得知。因此，关于uav的定位或位置的有限信息可能是可用的。在步骤604中，至少基于终端天线在步骤602(终端天线在大体uav方向上的初始指向)后所指向的成角度的定位，具有某方位角和俯仰角的一个成角度的搜索空域分格称为并且被定义为“当前成角度的搜索空域分格”、“当前搜索空域分格”或“当前空域分格”。

在步骤606中，将处于当前成角度的搜索空域分格周围的目标成角度的区域划分成多个成角度的搜索空域分格。目标区域覆盖uav的可能位置并且是uav可能驻留的地方。将所划分的成角度的搜索空域分格中每一个的尺寸理想地限定成与当前空域分格的尺寸相同，以便例如实现一致信号质量测量。在如以上针对例如图4所论述的示例性实施例中，当前空域分格和所划分的成角度的搜索空域分格可以包括具有实质上相等的尺寸的空域分格1至37。在步骤608中，终端无线电子系统使其天线波束朝每个成角度的搜索空域分格的中心指向并且搜索由uav传输的参考信号直到检测到uav信号。基于预定路径或另一布置，所述指向可以特定顺序进行。在步骤610中，将检测到uav信号的成角度的搜索空域分格定义为当前成角度的搜索空域分格并且过程移动到uav精细追踪阶段。

前进至图7，示出精细uav追踪阶段的示例性过程的流程图。如下文进一步详细描述，过程用来更准确地使终端天线波束朝uav转向。在步骤702中，将成角度的搜索空域分格限定于在粗略uav检测阶段结束时终端天线波束所指向的成角度的定位周围。这个成角度的搜索空域分格称为(新的)当前成角度的搜索空域分格。在步骤704中，将处于在uav检测阶段期间检测到uav的空域分格周围的成角度的搜索区域划分成许多新的更小成角度的搜索空域分格，以便用于uav追踪阶段，并且配置到搜索空域分格列表中。例如，成角度的搜索空域分格可以包括空域分格1至7，如图5的示例中那样。

在步骤706中，使终端天线波束顺序朝每个成角度的搜索空域分格的中心指向，在每个空域分格中测量用来测量信号质量的uav信号质量(诸如rss或其他度量)，并且再次选择具有最大信号质量的空域分格而作为新的当前空域分格。在步骤706中，使时间计数器初始化以追踪从选择新的当前空域分格或剩余空域分格直到更新当前成角度的搜索空域分格所经过的时间。在步骤708中，终端天线波束保持固定在当前空域分格成角度的定位(先前在步骤704中确定)上，以便进行数据通信，并且对时间计数器进行调整(例如，递增或递减。)在步骤710中，如果时间计数器高于或低于某一阈值，那么过程再次移动到步骤706以通过(除其他外)估计具有最大信号质量的空域分格来更新当前成角度的搜索空域分格。否则，过程移动到步骤708，即，终端天线波束保持固定在当前空域分格成角度的定位上而不进行更新。

在uav定位的精确追踪过程的另一实施例中，一旦终端天线波束足够准确指向uav以致能够检测由uav发送的数据分组，那么uav无线电子系统可定期向终端发送uav的uav实时定位坐标。然后，终端无线电子系统可使用uav的实时定位坐标使终端天线波束朝uav定位转向。

应当理解，虽然本发明的某些方面按照方法的步骤的特定顺序进行描述，但是这些描述仅是本发明的更广泛的方法的说明并且可按特定应用要求进行修改。某些步骤在某些情形下被视为是不需要或任选的。另外，可将某些步骤或功能添加到公开的实施例或可以使两个或更多个步骤的执行顺序发生更改。所有这类变化都被认为是包括于本文公开和要求保护的本发明内。

虽然以上详细描述已经在被应用于各种实施例时示出、描述并指出本发明的新颖特征，但是应当理解，在不背离本发明的精神的情况下，可由本领域的技术人员做出所示出的装置或过程的形式和细节的各种省略、代替和改变。前述描述是当前设想到的执行本发明的最佳模式。这种描述决不意图进行限制，但是应当视为对本发明的一般原理的描述。本发明的范围应当参考权利要求确定。

还应理解，虽然本文描述的各种方法和设备的某些步骤和方面可以由人执行，但是所公开的方面和个别方法和设备通常是计算机化或计算机实现的。计算机化设备和计算机化方法出于任意数量原因必需完全实现这些方面，这些原因包括但不限于商业上发展性、实践性和甚至是可行性(即，某些步骤/过程无法仅仅由人以任何可行方式执行)。