[0001] 本申请涉及数据处理技术领域，尤其是涉及一种天线的切换方法及北斗天线。

[0002] 随着技术发展和使用场景的拓展，小型飞行器的优势愈发明显，以无人机蜂群技术为例，无人机蜂群是指将多种任务载荷的低成本小型无人机，基于开放式体系架构进行综合集成，以通信网络信息为中心，以系统的群智涌现能力为核心，以平台间的协同交互能力为基础，以单平台的节点作战能力为支撑，构建具有抗毁性、低成本、去中心化等优势和智能攻击特征的作战网络体系。

[0003] 无人机蜂群的发展方向有去中心化、自主决策化和单体/微群体执行等，主要表现在无人机蜂群可以根据对场景的事态感知来自主执行任务，上述内容的一个核心技术点就是局域性定向通讯。

[0004] 局域性定向通讯指的是无人机单体间可以进行定向数据发送（通讯），这种方式的优势在于不需要进行范围广播和不容易受到干扰，降低了被发现的概率，但是如何在小范围内进行快速定位，还需要进一步研究。

[0029] 以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

[0030] 本申请公开了一种天线的切换方法，请参阅图1，在一些例子中，本申请公开的天线的切换方法包括如下步骤：S101，响应于收到的第一通讯信号，在天线矩阵中选择多个天线，选择的多个天线记为定向天线；
S102，使用定向天线构建接收天线矩阵并确定第一通讯信号的发送位置；
S103，向位于发送位置处的终端发送第二通讯信号并建立通讯关系；
其中，在天线矩阵中选择天线时，还包括：
获取天线矩阵中全部天线的发送信号频率和发送信号强度；
根据第二通讯信号和发送信号的信号强度差值和信号频率差值选择定向天线。

[0031] 本申请公开了的天线的切换方法，主要应用于无人机（小型飞行器）蜂群间的点对点通信，也就是前文中记载的两个单体间的小范围定向通信。小范围定向通信的优势在于不需要进行区域广播，降低了被发现的概率，尤其是当周围环境中存在大量电磁干扰时，定向通信能够将信号能量集中，可以得到更好的通讯质量。

[0032] 本申请在实施过程中涉及到两个终端（小型飞行器），此处将其成为第一终端和第二终端，第一终端发出第一通讯信号，图2所示，图2中的虚线圆表示第一通讯信号的发送范围，第二终端接收到第一通讯信号后发送第二通讯信号并建立通讯关系，参考图3中的箭头。

[0033] 具体的说，在步骤S101中， 第二终端在收到第一通讯信号后，会在天线矩阵中选择多个天线，选择的多个天线记为定向天线，定向天线的作用是确定第一通讯信号的方向。

[0034] 确定定向天线后，执行步骤S102，该步骤中，使用定向天线构建接收天线矩阵并确定第一通讯信号的发送位置，然后向位于发送位置处的终端发送第二通讯信号并建立通讯关系，也就是步骤S103中的内容。

[0035] 通过上述描述可以看到，本申请中天线的切换方法，能够实现在终端间定向且快速的建立通讯关系，具体的应用场景包括离散的无人机编队、无人机自行组队和无人机蜂群被打散后的自行组队等，在上述应用场景中，一个或者多个无人机（第一终端）发起组队请求，其他无人机（第二终端）在收到组队请求后，迅速确认组队请求的位置方向并定向建立通讯关系。

[0036] 在限制组队请求发送功率的前提下，可以实现组队请求的小范围发送，再结合向建立通讯关系的方式，可以直接实现点对点的定向通讯。

[0037] 在天线矩阵中选择天线时，还增加了如下步骤：获取天线矩阵中全部天线的发送信号频率和发送信号强度；
根据第二通讯信号和发送信号的信号强度差值和信号频率差值选择定向天线。

[0038] 上述两个步骤的目的是降低信号间的互相干扰，这是因为如果两个信号的强度差较大时，强度较低信号容易受到干扰，另外如果高强度信号和低强度信号的频率相近，或者它们的频率差是某个信号的整数倍，那么它们之间更容易发生交调干扰，这些干扰均需要尽量避免。

[0039] 在一些例子中，在天线矩阵中选择多个天线的具体方式如下：S201，在天线矩阵中选择定向过渡天线，定向过渡天线位于同一条直线上；
S202，获取一个时间长度上每一个定向过渡天线的接收信号；
S203，将接收到的接收信号叠加并进行筛选，得到过渡通讯信号；
S204，计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向并根据过渡通讯信号的峰值间隔变化方向确定第一通讯信号的发送方向；
S205，多次重新选择定向过渡天线并得到多个第一通讯信号的发送方向；
S206，使用得到的多个第一通讯信号的发送方向确定第一通讯信号的粗略发送位置；
S207，根据粗略发送位置在天线矩阵中选择多个天线。

[0040] 步骤S201至步骤S203中的内容，首先在天线矩阵中选择位于同一条直线上 的多个天线，请参阅图4，图4中的虚线叉号表示被选择的天线。需要定向过渡天线位于同一条直线上，作用是对接收信号的方向进行大致判断。

[0041] 定向过渡天线选择完成后，获取一个时间长度上每一个定向过渡天线的接收信号，此时得到的接收信号的起始时间和截止时间均相同。

[0042] 然后将接收到的接收信号叠加并进行筛选，得到过渡通讯信号，过渡通讯信号可以将接收信号的信号差进行放大，放大的目的是方便后续进行识别处理。

[0043] 在步骤S204中，请参阅图5和图6，会计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向并根据过渡通讯信号的峰值间隔变化方向确定第一通讯信号的发送方向。这是因为定向过渡天线的位置不同导致定向过渡天线与信号的发送位置间的距离不同，定向过渡天线收到接收信号的时间（图6中的T1和T2）会存在差异。

[0044] 通过过渡通讯信号的峰值间隔变化方向，可以确定第一通讯信号的发送方向，此时会得到一个大致方向。在步骤S205中，会多次重新选择定向过渡天线并得到多个第一通讯信号的发送方向。

[0045] 每一个第一通讯信号的发送方向均是对空间的一次分割，随着分割次数的增加，空间的体积会越来越小，也就意味着第一通讯信号的粗略发送位置愈加精确，这部分内容就是步骤S206中的内容。

[0046] 最后在步骤S207中，根据粗略发送位置在天线矩阵中选择多个天线，然后使用此时选择的天线对第一通讯信号的发送位置进行进一步地明确。

[0047] 在一些可能的实现方式中，远离粗略发送位置的方向上，相邻天线间的距离趋于增加，目的是通过增加第一通讯信号到达时间间隔的方式来扩大相邻天线接收到第一通讯信号的区别度。

[0048] 在一些例子中，将接收到的接收信号叠加并进行筛选时，使用如下方式处理：S301，在接收到的接收信号上选择多个峰值点，每一个接收到的接收信号上的对应峰值点的位置均相同；
S302，将接收到的接收信号叠加；
S303，根据对应峰值点在时间线上移动接收到的接收信号，使对应峰值点的高度最大。

[0049] 步骤S301至步骤S303中的内容，可以有效提高峰值点的识别度，同时通过叠加处理方式和在时间线上移动方式的组合，可以明确不同天线收到接收信号的时间差。

[0050] 在一些例子中，计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向时，还包括如下步骤：S401，构建小波并使用小波对接收到的接收信号进行筛选，得到分离波形；
S402，将得到的分离波形分组，得到多个分离波形组，每一个分离波形组中任意两个相邻的分离波形的时间间隔均相等；
S403，确定分离波形组中的起始时间点并根据分离波形组中的起始时间点计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向。

[0051] 在步骤S401中，首先使用小波对接收到的接收信号进行筛选，得到分离波形，这是因为小波同时具有时域特征和频域特征，可以得到接收信号的起始时间。接着在步骤S402中，将得到的分离波形分组，得到多个分离波形组。最后在步骤S403中确定分离波形组中的起始时间点并根据分离波形组中的起始时间点计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向。

[0052] 一个接收到的接收信号对应一个分离波形组，这些分离波形组中每一个分离波形在其他分离波形组中均应当存在一个分离波形，这是因为这些分离波形是在同一个时间点产生的。

[0053] 通过该方式可以确定每一个分离波形组中的起始时间点，即使这不是正确的起始时间点，但是依然可以得到过渡通讯信号的峰值间隔变化方向，因为分离波形具有对应关系。

[0054] 在一些可能的实现方式中，请参阅图7，接收到的接收信号中掺杂有识别时间标记，识别时间标记的作用是拉大或者缩小两个相邻的分离波形的时间间隔，此时在步骤S402中，分离波形组中的分离波形进行分段，每一段上的任意两个相邻的分离波形的时间间隔均相等。

[0055] 在一些例子中，根据粗略发送位置在天线矩阵中选择多个天线的方式是：根据粗略发送位置在天线矩阵上建立选择方向；
在选择方向上根据第二通讯信号和发送信号的信号强度差值和信号频率差值选择定向天线，具体方式如下：
计算第二通讯信号的强度和定向天线的发送信号强度可能产生的新频率；
校核新频率是否落入发送位置的工作频率范围；
根据校核结果选择定向天线，使产生的新频率不落入发送位置的工作频率范围或者尽量少的落入发送位置的工作频率范围；
其中，得到的定向天线位于多条直线上，归属于同一条直线的定向天线使用定向发送信号方式向位于发送位置处的终端发送第二通讯信号。

[0056] 上述方式可以避免产生或者尽量少的产生干扰信号，得到的定向天线，还需要符合如下规则，得到的定向天线分为多组，每一组中的定向天线位于同一条直线上，如图8所示，虚线叉号表示被选择的天线。

[0057] 因为此时需要向位于发送位置处的终端发送第二通讯信号，归属于同一条直线上的多个定向天线可以使用调制方式实现定向发送信号，分组方式可以实现产生多个定向信号。

[0058] 在一些可能的实现方式中，定向天线所在的多条直线两两不平行，这样可以使发出的定向发送信号对位于发送位置处的终端形成围拢的趋势。

[0059] 本申请还提供了一种天线的切换装置，包括：第一选择单元，用于响应于收到的第一通讯信号，在天线矩阵中选择多个天线，选择的多个天线记为定向天线；
处理单元，用于使用定向天线构建接收天线矩阵并确定第一通讯信号的发送位置；
通讯单元，用于向位于发送位置处的终端发送第二通讯信号并建立通讯关系；
数据获取单元，用于获取天线矩阵中全部天线的发送信号频率和发送信号强度；
第二选择单元，用于根据第二通讯信号和发送信号的信号强度差值和信号频率差值选择定向天线。

[0060] 进一步地，还包括：第三选择单元，用于在天线矩阵中选择定向过渡天线，定向过渡天线位于同一条直线上；
接收信号获取单元，用于获取一个时间长度上每一个定向过渡天线的接收信号；
第一信号处理单元，用于将接收到的接收信号叠加并进行筛选，得到过渡通讯信号；
第二信号处理单元，用于计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向并根据过渡通讯信号的峰值间隔变化方向确定第一通讯信号的发送方向；
重复处理单元，用于多次重新选择定向过渡天线并得到多个第一通讯信号的发送方向；
位置确定单元，用于使用得到的多个第一通讯信号的发送方向确定第一通讯信号的粗略发送位置；
第四选择单元，用于根据粗略发送位置在天线矩阵中选择多个天线。

[0061] 进一步地，远离粗略发送位置的方向上，相邻天线间的距离趋于增加。

[0062] 进一步地，还包括：峰值点选择单元，用于在接收到的接收信号上选择多个峰值点，每一个接收到的接收信号上的对应峰值点的位置均相同；
叠加处理单元，用于将接收到的接收信号叠加；
信号移动单元，用于根据对应峰值点在时间线上移动接收到的接收信号，使对应峰值点的高度最大。

[0063] 进一步地，还包括：信号分离筛选单元，用于构建小波并使用小波对接收到的接收信号进行筛选，得到分离波形；
信号分组单元，用于将得到的分离波形分组，得到多个分离波形组，每一个分离波形组中任意两个相邻的分离波形的时间间隔均相等；
第三信号处理单元，用于确定分离波形组中的起始时间点并根据分离波形组中的起始时间点计算过渡通讯信号的峰值间隔变化方向。

[0064] 进一步地，还包括：选择方向建立单元，用于根据粗略发送位置在天线矩阵上建立选择方向；
第五选择单元，用于在选择方向上根据第二通讯信号和发送信号的信号强度差值和信号频率差值选择定向天线。

[0065] 进一步地，还包括：频率计算单元，用于计算第二通讯信号的强度和定向天线的发送信号强度可能产生的新频率；
频率校核单元，用于校核新频率是否落入发送位置的工作频率范围；
第六选择单元，用于根据校核结果选择定向天线，使产生的新频率不落入发送位置的工作频率范围或者尽量少的落入发送位置的工作频率范围；
其中，得到的定向天线位于多条直线上，归属于同一条直线的定向天线使用定向发送信号方式向位于发送位置处的终端发送第二通讯信号。

[0066] 在一个例子中，以上任一装置中的单元可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个专用集成电路(application  specific integratedcircuit，ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)，或这些集成电路形式中至少两种的组合。

[0067] 再如，当装置中的单元可以通过处理元件调度程序的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，CPU)或其它可以调用程序的处理器。再如，这些单元可以集成在一起，以片上系统(system‑on‑a‑chip，SOC)的形式实现。

[0068] 在本申请中可能出现的对各种消息/信息/设备/网元/系统/装置/动作/操作/流程/概念等各类客体进行了赋名，可以理解的是，这些具体的名称并不构成对相关客体的限定，所赋名称可随着场景，语境或者使用习惯等因素而变更，对本申请中技术术语的技术含义的理解，应主要从其在技术方案中所体现/执行的功能和技术效果来确定。

[0069] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0070] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0071] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0072] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0073] 还应理解，在本申请的各个实施例中，第一、第二等只是为了表示多个对象是不同的。例如第一时间窗和第二时间窗只是为了表示出不同的时间窗。而不应该对时间窗的本身产生任何影响，上述的第一、第二等不应该对本申请的实施例造成任何限制。

[0074] 还应理解，在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

[0075] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0076] 本申请还提供了一种北斗天线，所述系统包括：多个天线单元，用于收发信号；
一个或多个存储器，用于存储指令；以及
一个或多个处理器，用于从所述存储器中调用并运行所述指令，驱动多个天线单元执行如上述内容中记载的方法。

[0077] 本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当该指令被执行时，以使得该终端设备和该网络设备执行对应于上述方法的终端设备和网络设备的操作。

[0078] 本申请还提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于实现上述内容中所涉及的功能，例如，生成，接收，发送，或处理上述方法中所涉及的数据和/或信息。

[0079] 该芯片系统，可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。

[0080] 上述任一处提到的处理器，可以是一个CPU，微处理器，ASIC，或一个或多个用于控制上述的反馈信息传输的方法的程序执行的集成电路。

[0081] 在一种可能的设计中，该芯片系统还包括存储器，该存储器，用于保存必要的程序指令和数据。该处理器和该存储器可以解耦，分别设置在不同的设备上，通过有线或者无线的方式连接，以支持该芯片系统实现上述实施例中的各种功能。或者，该处理器和该存储器也可以耦合在同一个设备上。

[0082] 可选地，该计算机指令被存储在存储器中。

[0083] 可选地，该存储器为该芯片内的存储单元，如寄存器、缓存等，该存储器还可以是该终端内的位于该芯片外部的存储单元，如ROM或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM等。

[0084] 可以理解，本申请中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。

[0085] 非易失性存储器可以是ROM、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。

[0086] 易失性存储器可以是RAM，其用作外部高速缓存。RAM有多种不同的类型，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synch link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器。

[0087] 本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。