一种航空器的通信方法及系统、机载无线收发器、航空器与流程

技术特征：
1.一种航空器的通信方法，其特征在于，所述航空器上设置有多个天线，所述多个天线构成相位阵列天线，所述多个天线分别具有不同的信号覆盖范围，且所述多个天线的信号覆盖范围叠加后覆盖所述航空器水平方向360
°
的信号范围；所述方法包括：获取所述航空器与目标地面站之间的相对位置信息；根据所述相对位置信息从所述多个天线中选择一个作为当前最佳天线t
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；使用所述当前最佳天线t
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与所述目标地面站进行通信。2.根据权利要求1所述的航空器的通信方法，其特征在于，所述根据所述相对位置信息从所述多个天线中选择一个作为当前最佳天线t
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，包括：获取所述航空器的当前位置p2、航向角λ；计算所述目标地面站的位置p1和所述当前位置p2之间连线与正北方向之间的夹角α；其中所述目标地面站的位置p1为预先设置的已知参数；根据所述夹角α与所述航向角λ获得所述航空器与所述目标地面站之间的航向夹角β；将所述航向夹角β从所述多个天线中选择一个作为当前最佳天线t
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。3.根据权利要求1所述的航空器的通信方法，其特征在于，所述使用所述当前最佳天线t
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与所述目标地面站进行通信，包括：获取所述航空器的当前位置p2，并计算所述目标地面站的位置p1和所述航空器的当前位置p2之间的连线与所述当前最佳天线t
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的法线之间的夹角η作为信号波束偏转角度；其中所述目标地面站的位置p1为预先设置的已知参数；基于所述信号波束偏转角度控制所述当前最佳天线的信号波束扫描所述地面控制站方向预设范围的区域，接收所述目标地面站的广播信号，根据所述广播信号获得所述区域的广播信号强度分布图；从所述广播信号强度分布图中选择信号最佳的部分区域作为信号最佳区域；在通信过程中，控制所述当前最佳天线t
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的信号波束保持指向所述信号最佳区域。4.根据权利要求1所述的航空器的通信方法，其特征在于，所述方法还包括：在通信过程中，实时获取所述航空器的当前位置p2，并计算所述目标地面站的位置p1与实时获取的该当前位置p2之间连线与所述当前最佳天线t
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的法线之间的夹角η作为信号波束偏转角度；其中所述目标地面站的位置p1为预先设置的已知参数；当所述信号波束偏转角度即将超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时，预测所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时的最佳天线t
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；当所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时，使用所述最佳天线t
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作为新的当前最佳天线t
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与所述目标地面站进行通信。5.根据权利要求4所述的航空器的通信方法，其特征在于，所述预测所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时的最佳天线t
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，包括：获取所述航空器的最近多个历史时刻的位置、航向角；分别计算所述目标地面站的位置p1和每个历史时刻的位置之间连线与正北方向之间的夹角，从而获得多个夹角；根据所述多个夹角与最近多个历史时刻的航向角获得所述航空器与所述目标地面站之间的最近多个历史时刻的航向夹角；
根据所述最近多个历史时刻的航向夹角确定航向夹角随时间的变化信息，并根据所述变化信息确定所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时的最佳天线t
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。6.根据权利要求1所述的航空器的通信方法，其特征在于，所述航空器上设置有全向天线；所述方法还包括：当所述航空器与所述目标地面站之间的距离小于预设距离时，使用所述全向天线与所述目标地面站进行通信。7.一种航空器的通信系统，其特征在于，所述航空器上设置有多个天线，所述多个天线构成相位阵列天线，所述多个天线分别具有不同的信号覆盖范围，且所述多个天线的信号覆盖范围叠加后覆盖所述航空器水平方向360
°
的信号范围；所述系统包括：相对位置获取模块，用于获取所述航空器与目标地面站之间的相对位置信息；最佳天线选择模块，用于根据所述相对位置信息从所述多个天线中选择一个作为当前最佳天线t
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；以及通信控制模块，用于使用所述当前最佳天线t
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与所述目标地面站进行通信。8.根据权利要求7所述的航空器的通信系统，其特征在于，所述最佳天线选择模块，包括：信息获取单元，用于获取所述航空器的当前位置p2、航向角λ；第一夹角计算单元，用于计算所述目标地面站的位置p1和所述当前位置p2之间连线与正北方向之间的夹角α；其中所述目标地面站的位置p1为预先设置的已知参数；第二夹角计算单元，用于根据所述夹角α与所述航向角λ获得所述航空器与所述目标地面站之间的航向夹角β；以及天线选择单元，用于将所述航向夹角β从所述多个天线中选择一个作为当前最佳天线t
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。9.根据权利要求7所述的航空器的通信系统，其特征在于，所述通信控制模块，包括：波束角度计算单元，用于获取所述航空器的当前位置p2，并计算所述目标地面站的位置p1和所述航空器的当前位置p2之间的连线与所述当前最佳天线t
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的法线之间的夹角η作为信号波束偏转角度；其中所述目标地面站的位置p1为预先设置的已知参数；信号强度分析单元，用于基于所述信号波束偏转角度控制所述当前最佳天线的信号波束扫描所述地面控制站方向预设范围的区域，接收所述目标地面站的广播信号，根据所述广播信号获得所述区域的广播信号强度分布图；信号区域选择单元，用于从所述广播信号强度分布图中选择信号最佳的部分区域作为信号最佳区域；以及通信单元，用于在通信过程中，控制所述当前最佳天线t
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的信号波束保持指向所述信号最佳区域。10.根据权利要求7所述的航空器的通信系统，其特征在于，所述波束角度计算单元，还用于在通信过程中，实时获取所述航空器的当前位置p2，并计算所述目标地面站的位置p1与实时获取的该当前位置p2之间连线与所述当前最佳天线t
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的法线之间的夹角η作为信号
波束偏转角度；其中所述目标地面站的位置p1为预先设置的已知参数；所述最佳天线选择模块，还用于当所述信号波束偏转角度即将超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时，预测所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时的最佳天线t
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；并且，当所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时，使用所述最佳天线t
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作为新的当前最佳天线t
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与所述目标地面站进行通信。11.根据权利要求10所述的航空器的通信系统，其特征在于，所述信息获取单元，还用于获取所述航空器的最近多个历史时刻的位置、航向角；所述第一夹角计算单元，还用于分别计算所述目标地面站的位置p1和每个历史时刻的位置之间连线与正北方向之间的夹角，从而获得多个夹角；所述第二夹角计算单元，用于根据所述多个夹角与最近多个历史时刻的航向角获得所述航空器与所述目标地面站之间的最近多个历史时刻的航向夹角；所述天线选择单元，用于根据所述最近多个历史时刻的航向夹角确定航向夹角随时间的变化信息，并根据所述变化信息确定所述信号波束偏转角度超出所述当前最佳天线t
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的信号覆盖范围时的最佳天线t
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。12.根据权利要求7所述的航空器的通信系统，其特征在于，所述航空器上设置有全向天线；所述通信单元，还用于当所述航空器与所述目标地面站之间的距离小于预设距离时，使用所述全向天线与所述目标地面站进行通信。13.一种用于航空器的机载无线收发器，其特征在于，所述机载无线收发器包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以完成权利要求1至7中任一项所述的航空器的通信方法。14.一种航空器，其特征在于，包括：权利要求13所述的用于航空器的机载无线收发器；设置于航空器上的多个天线，所述多个天线构成相位阵列天线，所述多个天线分别具有不同的信号覆盖范围，且所述多个天线的信号覆盖范围叠加后覆盖所述航空器水平方向360
°
的信号范围；以及全向天线，用于当所述航空器与所述目标地面站之间的距离小于预设距离时，与所述目标地面站进行通信。15.一种航空器，其特征在于，包括：权利要求7-12中任一项所述的航空器的通信系统；设置于航空器上的多个天线，所述多个天线构成相位阵列天线，所述多个天线分别具有不同的信号覆盖范围，且所述多个天线的信号覆盖范围叠加后覆盖所述航空器水平方向360
°
的信号范围；以及全向天线，用于当所述航空器与所述目标地面站之间的距离小于预设距离时，与所述目标地面站进行通信。

技术总结
本发明涉及一种航空器的通信方法及系统、机载无线收发器、航空器，通过在航空器上设置多个天线，所述多个天线构成相位阵列天线，所述多个天线分别具有不同的信号覆盖范围，且所述多个天线的信号覆盖范围叠加后覆盖所述航空器水平方向360


技术研发人员：刘巨江 付经浩 曹驰 赵伟博
受保护的技术使用者：广州汽车集团股份有限公司
技术研发日：2022.08.01
技术公布日：2022/12/12