适用飞行器的通信终端装置及其行动通信方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于飞行器的通信终端装置。通信终端装置包括天线、飞行高度侦测器以及处理电路。天线用以提供电磁波收发范围。飞行高度侦测器用以取得离地高度测量值。离地高度测量值适合用来描述飞行器的离地高度。处理电路耦接天线及飞行高度侦测器，并经配置而用以：判断离地高度测量值是否超过高度临界值；响应于离地高度测量值未超过高度临界值，将天线的电磁波收发范围设定成全向性；响应于离地高度测量值超过高度临界值，执行天线波束宽度调整机制，以将天线的电磁波收发范围塑型成指向性的波束。

Communication Terminal Device for Aircraft and Its Mobile Communication Method

The invention discloses a communication terminal device suitable for aircraft. The communication terminal device includes an antenna, a flight altitude detector and a processing circuit. The antenna is used to provide the range of electromagnetic wave transmission and reception. The flight altimeter is used to obtain the altitude measurements from the ground. The measurement of off-ground altitude is suitable for describing the off-ground altitude of aircraft. The processing circuit couples the antenna and the flying altitude detector and is configured to determine whether the measured value of the off-ground altitude exceeds the critical value of the height; to set the range of the antenna's electromagnetic wave reception and reception to omnidirectionality in response to the measured value of the off-ground altitude does not exceed the critical value of the height; and to implement the adjustment mechanism of the antenna beam width in response to the measured value of the off-ground altitude exceeds the critical value of the altitude. The transceiver range of the electromagnetic wave is shaped into a directional beam.

【技术实现步骤摘要】
适用飞行器的通信终端装置及其行动通信方法
本专利技术是有关于一种通信终端装置及其行动通信方法，且特别是有关于一种适用飞行器的通信终端装置及其行动通信方法。
技术介绍
一般轻型飞行器，如无人机(UnmannedAerialVehicle，UAV)，利用宽带行动通信网络进行实时数据传输的应用开始受到重视。这主要是因为陆基行动通信网络(如3G/4G/5G行动通信网络)的地面基站已高密度部署，飞行器若在常见的法规限制离地高度(如400呎)下作飞行，仍可利用3G/4G/5G行动网络规格的信号覆盖，进行飞控、图传、数据传输等无线传输操作。然而，无人机在空中飞行时若利用陆基行动通信网络进行通信，随高度升高会因为空中遮蔽物减少而使得基站的信号覆盖重叠区逐渐变大，这将使无人机在通信上会受到更多邻近基站的干扰，例如造成换手(handover)上的混淆、联机质量不稳定等影响。
技术实现思路
本专利技术提出一种适用飞行器的通信终端装置及其行动通信方法，可让飞行器与地面行动网络通信时，按照不同的离地高度及/或信号质量指针自动调适天线的电磁波收发范围，从而降低邻近或其他不相关基站的干扰。根据本专利技术的一方面，提出一种适用飞行器的通信终端装置。通信终端装置可与陆基行动通信网络进行无线通信。通信终端装置包括天线、飞行高度侦测器以及处理电路。天线用以提供电磁波收发范围。飞行高度侦测器用以取得离地高度测量值。离地高度测量值适合用来描述飞行器的离地高度。处理电路耦接天线及飞行高度侦测器，并经配置而用以：判断离地高度测量值是否超过高度临界值；响应于离地高度测量值未超过高度临界值，将天线的电磁波收发范围设定成全向性，使电磁波收发范围包括以平行于地球平面为基准的仰角与俯角方向；响应于离地高度测量值超过高度临界值，执行天线波束宽度调整机制，以将天线的电磁波收发范围塑型成指向性的波束，使电磁波收发范围仅包括以平行于地球平面为基准的俯角方向。根据本专利技术的另一方面，提出一种适用飞行器的通信终端装置的行动通信方法。通信终端装置适用于飞行器，并用以透过天线与陆基行动通信网络进行无线通信。行动通信方法包括：取得离地高度测量值。离地高度测量值适合用于表示飞行器的离地高度。判断离地高度测量值是否超过高度临界值。响应于离地高度测量值未超过高度临界值，将天线的电磁波收发范围设定成全向性，使电磁波收发范围包括以平行于地球平面为基准的仰角与俯角方向；响应于离地高度测量值超过高度临界值，执行天线波束宽度调整机制，以将天线的电磁波收发范围塑型成指向性的波束，使电磁波收发范围仅包括以平行于地球平面为基准的俯角方向。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图详细说明如下：附图说明图1示意性示出依照本专利技术一实施例的适用于飞行器的通信终端装置的方块图。图2示意性示出装载于飞行器的通信终端装置根据飞行器的离地高度调整其电磁波收发范围的示意图。图3示意性示出依照本专利技术一实施例的通信终端装置的行动通信方法的流程图。图4示意性示出依照本专利技术一实施例的通信终端装置的行动通信方法的流程图。图5示意性示出根据信号质量指针调整与波束宽度的一例映射关系图。图6示意性示出根据依照本专利技术一实施例的行动通信方法的流程图。附图的符号说明100：通信终端装置102：天线104：飞行高度侦测器106：处理电路200：飞行器EA：电磁波收发范围Cel_A、Cel_B、Cel_C、Cel_D：信号涵盖范围BS_A、BS_B、BS_C、BS_D：基站TA：高度临界值302、304、306、308、312、314、316、318、320、322、402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422、424、426、428、602、604、606、608：步骤502：曲线Xi：自变量f(xi)：因变量具体实施方式本专利技术提出一种适用飞行器的通信终端装置及其行动通信方法。本专利技术所指的通信终端装置例如是指用户装置(UE)或其它相对于地面基站而言属于下行(downlink)接收端(receiver)或上行(uplink)传输端(transmitter)的通信装置。通信终端装置可与陆基行动通信网络进行无线通信，其中陆基行动通信网络泛指利用部属于地面的基站、无线电收发设备提供通信终端装置行动通信服务的网络。通信终端装置可装载或内嵌于飞行器(如遥控无人机、视距外无人机、自动无人机等)，并作为飞行器与地面基站之间无线通信的媒介。通信终端装置可根据不同的离地高度测量值及/或信号质量指针动态地调整天线的电磁波收发范围，以避免飞行器在飞行期间与地面基站的通信时受到邻近基站或其他不相关基站的信号干扰。图1示意性示出依照本专利技术一实施例的适用于飞行器的通信终端装置100的方块图。通信终端装置100包括天线102、飞行高度侦测器104以及处理电路106。天线102例如可以是具有波束调整机构(例如角度可调的一或多个电磁波挡板)的天线，或是由多个天线单元组成的天线数组或是波束形成器(beamformer)。飞行高度侦测器104可透过例如气压计、全球定位系统(GPS)来实现，以得到装置的大致高度，亦可透过光学测距装置(例如激光测距仪)取得更精准的离地高度测量值。处理电路106例如可以被实施为微控制单元(microcontroller)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor)、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，ASIC)、数字逻辑电路、现场可程序逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，FPGA)、或其它具备运算处理功能的电子电路。天线102可由一或多个独立天线或天线数组来实现，用以提供电磁波收发范围。飞行高度侦测器104用以取得离地高度测量值。此离地高度测量值是适合用于表示飞行器的离地高度。处理电路106耦接天线102以及飞行高度侦测器104。处理电路106可经配置而用以执行本专利技术实施例的行动通信方法。所述方法例如包括以下步骤：判断离地高度测量值是否超过高度临界值；响应于判断出离地高度测量值未超过高度临界值，将天线102的电磁波收发范围设定成全向性(omni-directional)，使电磁波收发范围包括以平行于地球平面为基准的仰角与俯角方向；响应于判断出离地高度测量值超过高度临界值，执行天线波束宽度调整机制，以将天线102的电磁波收发范围塑型成指向性(directional)的波束，使电磁波收发范围仅包括以平行于地球平面为基准的俯角方向，也就是朝地表的方向。在一实施例中，处理电路106可透过机械方式及/或电子方式调整天线102的电磁波收发范围。机械方式可例如被实施为驱动机械马达使天线102上的金属挡板或其他机构、组件移至特定角度或位置，或是调整射频透镜(RFlens)来改变天线102的电磁波收发范围(天线场型)。电子方式可例如被实施为对天线数组中的天线单元馈入具有特定相位差的信号，以混成特定的天线场型。图2示意性示出装载于飞行器200的通信终端装置100根据飞行器200的离地高度调整其电磁波收发范围的示意图。如图2所示，当飞行器200的离地高度低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信终端装置，适用于飞行器，该通信终端装置用以与陆基行动通信网络进行无线通信，该通信终端装置包括：天线，用以提供电磁波收发范围；飞行高度侦测器，用以取得离地高度测量值，该离地高度测量值适合用于表示该飞行器的飞行高度；处理电路，耦接该天线以及该飞行高度侦测器，该处理电路经配置用以：判断该离地高度测量值是否超过高度临界值；响应于该离地高度测量值未超过该高度临界值，将该天线的该电磁波收发范围设定成全向性，使该电磁波收发范围包括以平行于地球平面为基准的仰角与俯角方向；以及响应于该离地高度测量值超过该高度临界值，执行天线波束宽度调整机制，以将该天线的该电磁波收发范围塑型成指向性的波束，使该电磁波收发范围仅包括以平行于该地球平面为基准的俯角方向。

【技术特征摘要】
2017.12.01 TW 1061422841.一种通信终端装置，适用于飞行器，该通信终端装置用以与陆基行动通信网络进行无线通信，该通信终端装置包括：天线，用以提供电磁波收发范围；飞行高度侦测器，用以取得离地高度测量值，该离地高度测量值适合用于表示该飞行器的飞行高度；处理电路，耦接该天线以及该飞行高度侦测器，该处理电路经配置用以：判断该离地高度测量值是否超过高度临界值；响应于该离地高度测量值未超过该高度临界值，将该天线的该电磁波收发范围设定成全向性，使该电磁波收发范围包括以平行于地球平面为基准的仰角与俯角方向；以及响应于该离地高度测量值超过该高度临界值，执行天线波束宽度调整机制，以将该天线的该电磁波收发范围塑型成指向性的波束，使该电磁波收发范围仅包括以平行于该地球平面为基准的俯角方向。2.如权利要求1所述的通信终端装置，其中该天线波束宽度调整机制包括：根据该离地高度测量值调整该波束的波束宽度的大小。3.如权利要求2所述的通信终端装置，其中该天线波束宽度调整机制还包括：比较对应于第一时间点的第一离地高度测量值与对应于第二时间点的第二离地高度测量值，其中该第二时间点早于该第一时间点；响应该第一离地高度测量值大于该第二离地高度测量值，且该波束宽度尚未小至可缩小范围极限，缩小该波束宽度；以及响应该第一离地高度测量值小于该第二离地高度测量值，且该波束宽度尚未大至可扩大范围极限，扩大该波束宽度。4.如权利要求3所述的通信终端装置，其中该天线波束宽度调整机制还包括：响应该第一离地高度测量值等于该第二离地高度测量值，维持该波束宽度不变。5.如权利要求1所述的通信终端装置，其中该处理电路还用以：取得该通信终端装置接收信号的信号质量指针；其中该天线波束宽度调整机制包括：根据该信号质量指针调整该波束的波束宽度的大小。6.如权利要求5所述的通信终端装置，其中该天线波束宽度调整机制还包括：响应该信号质量指针满足第一条件，且该波束宽度尚未小至可缩小范围极限，缩小该波束宽度；以及响应该信号质量指针满足第二条件，且该波束宽度尚未大至可扩大范围极限，扩大该波束宽度。7.如权利要求6所述的通信终端装置，其中该第一条件是该信号质量指针低于临界值下限，该第二条件是该信号质量指针高于临界值上限。8.如权利要求7所述的通信终端装置，其中该天线波束宽度调整机制还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈咏翰，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71