波达方向的调整方法及系统与流程

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种波达方向的调整方法及系统。

背景技术：

随着无人机应用的普及，越来越多的无人机被用于消防、巡检、农业、物流等领域。目前这些领域的无人机通信方式主要是点到点的直接通信方式，使用的是视距内通信(visuallineofsight，简称为vlos)。视距内通信的无人机通信方式简单，应用范围受限，已经不再满足客户需求。超视距应用对于通信方式的要求较高，目前主要采用的是卫星通信或者自建专用网络来实现。超视距的通信方式的投入成本过高，普通无人机行业应用无法承受，因此需要更经济的通信方式。

根据图1所示，目前的移动通信基站主要是采用主瓣满足对地覆盖，与此同时采用旁瓣能够满足部分低空通信，存在一定的缺陷，具体的参考《低空联网无人机安全飞行测试报告》。目前基于移动通信网络的无人机低空通信技术无法保证完全保证高速业务需求，无法满足如1080p、4k等视频图传业务。

针对相关技术中，现有的无人机通信技术由于波达方向估计不准导致无法保证高速业务需求等问题，尚未提出有效的技术方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种波达方向的调整方法及系统，以至少解决相关技术中现有的无人机通信技术波达方向估计不准导致无法保证高速业务需求等问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种波达方向的调整方法，包括：获取第三方系统上报的无人机飞行状态信息；根据所述无人机飞行状态信息对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向。

在本发明实施例中，根据所述无人机飞行状态信息对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向之后，所述方法还包括：

根据所述第二波达方向调整第一基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述智能天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机。

在本发明实施例中，获取第三方系统上报的无人机飞行状态信息，包括：接收所述无人机的第三方无人机云系统uacs上报的所述飞行状态信息。

在本发明实施例中，所述方法还包括：当所述飞行状态信息指示所述无人机从当前接入的第一基站切换到第二基站时，通过所述无人机的uacs向所述第二基站发送所述飞行状态信息，以指示所述第二基站根据所述飞行状态信息调整所述第二基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机。

在本发明实施例中，所述飞行状态信息至少包括以下之一：所述无人机的航向、速度、高度、经纬度、时间。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种波达方向的调整系统，包括：无线接入网(radioaccessnetwork，简称为ran)节点，其中，所述ran节点，用于获取第三方系统上报的无人机飞行状态信息；根据所述无人机飞行状态信息对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向。

在本发明实施例中，所述ran节点，用于根据所述第二波达方向调整第一基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述智能天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机。

在本发明实施例中，所述ran节点，还用于当所述飞行状态信息指示所述无人机从当前接入的第一基站切换到第二基站时，通过所述无人机的uacs向所述第二基站发送所述飞行状态信息，以指示所述第二基站根据所述飞行状态信息调整所述第二基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机。

在本发明实施例中，所述系统还包括：移动运营商能力开放平台(mobilenetworkoperationapplicationenablementplatform，简称为mnoaep)，用于将所述第三方系统上报的无人机飞行状态信息透传至所述ran节点。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行以上任一项所述的波达方向的调整方法。

通过本发明，依据第三方系统上报的无人机飞行状态信息，对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向，即能够根据无人机的飞行状态信息灵活修正第一基站确定的第一波达方向，采用上述技术方案，解决了相关技术中现有的无人机通信技术由于波达方向估计不准无法保证高速业务需求等问题，进而实现了无人机通信技术中高速业务的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中蜂窝基站覆盖示意图；

图2为相关技术中蜂窝基站参数示意图；

图3为相关技术中无人机波束跟踪与赋型示意图；

图4为根据本发明实施例的波达方向的调整方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的波达方向的调整系统的结构框图；

图6是根据本发明实施例的波达方向的调整系统的另一结构框图；

图7是根据本发明实施例的联网无人机安全飞行架构示意图；

图8为根据本发明实施例的基于移动通信网络的无人机示意图；

图9为根据本发明实施例的基于航线规划的无人机移动通信波束赋型方法。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

目前公共移动通信网络主要是针对地面做覆盖，参考图2，基站天线对地有一个下倾角，通过对下倾角的调整能够满足不同的覆盖范围，即小区半径。小区半径主要取决于基站rru的高度(站高)、天线发射功率和天线下倾角以及主瓣宽度(参考图1)等。

目前lte网络采用智能天线，而波束赋形是一种基于智能天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。波束跟踪是指通过结合定位技术，实现对移动目标的连续波束赋形。

采用针对指定无人机的波束追踪(beamtracking)与波束赋形(beamforming)技术，可以实现对无人机的通信保障，参考图3。beamforming是发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，将能量对准目标无人机。beamforming可以获得阵列增益、分集增益和复用增益，本发明实施例以及优选实施例的技术方案基于以上技术提出，以下详细介绍。

实施例1

本发明实施例提供了一种波达方向的调整方法，图4为根据本发明实施例的波达方向的调整方法的流程图，如图4所示，包括以下步骤：

步骤s402：获取第三方系统上报的无人机飞行状态信息；

步骤s404：根据所述无人机飞行状态信息对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向。

通过上述技术方案，依据第三方系统上报的无人机飞行状态信息，对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向；即能够根据无人机的飞行状态信息灵活修正第一基站确定的第一波达方向，采用上述技术方案，解决了相关技术中现有的无人机通信技术由于波达方向估计不准无法保证高速业务需求等问题，进而实现了无人机通信技术中高速业务的需求。

在本发明实施例中，在执行步骤s404之后，还可以执行以下技术方案：根据所述第二波达方向调整第一基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述智能天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机，实际上采用波束跟踪与波束赋型的关键在于实现对指定目标的精准定位，重点的是对ue来向角度(doa)进行计算，即doabeamforming(简称doa-bf)技术。通过估计信号的到达角(doa：directionofarrinal)，利用doa信息生成发射权值，使发射波束主瓣对准最佳路径方向的一种波束赋形方法，其中，doa-bf技术要求天线阵列间距小(通常小于一个载波波长)，在多径丰富的场合分集效果比较差，在非直视径(nonlineofsight，简称为nlos)场合，由于doa估计不准也会使性能下降。因此，doa-bf技术对密集城区使用效果不是很理想，而对农村和郊区等场合，由于无人机会受到来自邻区或者跨区基站的干扰，doa估算会大大降低。如果无人机的doa计算不准将大大降低波束赋型的性能。

可选地，获取无人机的飞行状态信息，可以是通过接收所述无人机的第三方无人机云系统unmannedaircraftcloudsystem，简称为uacs)上报的所述飞行状态信息，本发明实施例对此不作限定。

在实际操作过程中，如果无人机飞行的距离非常远，从当前无人机接入的基站切换到的第二基站的覆盖范围内，那么在获取无人机的飞行状态信息之后，所述方法还包括：当所述飞行状态信息指示所述无人机从当前接入的第一基站切换到第二基站时，通过所述无人机的uacs向所述第二基站上报所述飞行状态信息，以指示所述第二基站根据所述飞行状态信息调整所述第二基站的天线阵列的每个阵列的发射权值，以使所述天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机，即通过第二基站对无人机进行控制。

需要说明的是，所述飞行状态信息至少包括以下之一：所述无人机的航向、所述无人机的速度、所述无人机的高度、所述无人机的经纬度、所述无人机的飞行时间；所述天线阵列为多个，所述多个天线阵列中两两天线阵列的间距均小于预设值。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

在本实施例中还提供了一种波达方向的调整系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。

图5是根据本发明实施例的波达方向的调整系统的结构框图，如图5所示，该系统包括：

ran节点52，用于获取第三方系统上报的无人机飞行状态信息；根据所述无人机飞行状态信息对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向。

通过本发明，ran节点52依据第三方系统上报的无人机飞行状态信息，对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向，即能够根据无人机的飞行状态信息灵活修正第一基站确定的第一波达方向，采用上述技术方案，解决了相关技术中现有的无人机通信技术由于波达方向估计不准无法保证高速业务需求等问题，进而实现了无人机通信技术中高速业务的需求。

在本发明实施例中，图6是根据本发明实施例的波达方向的调整系统的另一结构框图，如图6所示，所述系统还包括：mnoaep54，用于接收所述无人机的第三方无人机云系统uacs发送的所述无人机的飞行状态信息，如图6所示，ran节点54，用于根据所述第二波达方向调整第一基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述智能天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机。

在本发明实施例中，所述ran节点52，还用于当所述飞行状态信息指示所述无人机从当前接入的第一基站切换到第二基站时，通过所述无人机的uacs向所述第二基站发送所述飞行状态信息，以指示所述第二基站根据所述飞行状态信息调整所述第二基站的智能天线阵列的每个天线的发射权值，以使所述天线阵列的发射波束主瓣对准所述无人机。

需要说明的是，所述飞行状态信息至少包括以下之一：所述无人机的航向、所述无人机的速度、所述无人机的高度、所述无人机的经纬度、所述无人机的飞行时间；所述天线阵列为多个，所述多个天线阵列中两两天线阵列的间距均小于预设值。

需要说明的是，本发明实施例1-2的无人机需要接入到空中交通管理系统(atm)。民航局要求7公斤以上以及7公斤以下且超视距运行的无人机，实时联网接入uacs。同时对于行业应用的无人机也必须实时接入无人机云系统，此外，如图7所示，民航局发布的《低空联网无人机安全飞行测试报告》介绍了基于蜂窝联网的无人机云系统架构。

综上，如图8所示，采用移动通信网络接入uacs/无人机服务供应商(uavservicesupplier,简称为uss)的行业应用无人机，如图9所示，本发明优选实施例还提出一种基于航线规划的无人机移动通信波束赋型方法，针对doa计算不准的问题，通过第三方uacs，把无人机的移动方向、位置、速度等通知给移动通信网络运营商(mobilenetworkoperator,简称为mno)，实现对无人机的波束赋型，从而为通过移动通信进行作业的无人机提供可靠的数据服务。

图9为根据本发明实施例的无人机的飞行流程示意图，如图9所示，包括：

步骤s1002，gcs向uacs发送航线规划/飞行计划的申请；

步骤s1004，uacs向gcs返回航线规划/飞行计划的确认；

步骤s1006，gcs向uacs发送起飞授权请求；

步骤s1008，uacs向uav返回航线规划/飞行计划的通知；

步骤s1010，uacs向mnoaep发送航线规划/飞行计划的通知，mnoaep将航线规划/飞行计划的通知转发给ran；

步骤s1012，uacs向gcs返回起飞授权确认；

步骤s1014，gcs指示uav起飞；

步骤s1016，uav向uacs进行起飞状态的上报；

步骤s1018，uacs向mnoaep发送飞行状态的通知，mnoaep将飞行状态的通知转发给ran；

步骤s1020，ran对uav进行波束赋型操作；

步骤s1022，uacs向uav指示飞行的路径规划的调整；

步骤s1024，uacs向mnoaep发送路径规划调整的通知，然后mnoaep将路径规划调整的通知转发给ran；

步骤s1026，uav向uacs进行飞行状态的上报；

步骤s1028，uacs向ran和mnoaep发送飞行状态的通知；

步骤s1030，ran对uav进行波束赋型操作。

需要说明的是，本发明实施例中的mnoaep可以是4g的scef，也可以是5g的nef，还可以是boss网元，本发明实施例对此不作限定。

针对上述技术方案，采用运营商已有的位置服务api，可以大大降低无人机云平台的计算开销，减少无人机云平台的服务器capxe成本，此外，由于采用第三方电信运营商基站定位技术，因此通过运营商的能力开发平台，可以避免由于用户位置上报不准或者虚假带来的无人机围栏检测不准问题，提升围栏告警检测效率。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，上述程序运行时执行上述任一项的方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：

s1，获取第三方系统上报的无人机飞行状态信息；

s2，根据所述无人机飞行状态信息对第一基站确定的第一波达方向进行修正，得到第二波达方向。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(read-onlymemory，简称为rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称为ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。