具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应了解，在本发明实施例的描述中，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1至图2，为本发明实施例提供的天线结构示意图，其中，该天线包括第一阵列1100和第二阵列1200，第一阵列1100转动连接于第二阵列1200的侧面，示例性地，第一阵列1100转动连接于第二阵列1200的顶部。具体地，第一阵列1100可以通过转轴转动连接于第二阵列1200的顶部，再通过电机驱动第一阵列1100进行转动。其中，电机可以通过传动部件与驱动转轴动作，上述传动部件可以是连杆等。

其中，第一阵列1100可以包括多个第一振子单元1110，多个第一振子单元1110呈阵列式设置，单个第一振子单元1110在垂直面上包括至少一个辐射单元1111，示例性地，本发明实施例提供的第一振子单元1110包括两个垂直排列的辐射单元1111，并且多个第一振子单元1110水平排列成一行，基于此，第一阵列1100具有一个自由度。当然，本领域技术人员可以理解的是，每个第一振子单元1110的辐射单元1111数量并不限定于两个，可以根据实际需求进行设置，本发明实施例仅为示例性的说明，同理，多个第一振子单元1110并不限定于排列成一行，也可以排列成多行，可以根据实际需求进行设置，本发明实施例仅为示例性的说明。

其中，第二阵列1200可以包括多个第二振子单元1210，多个第二振子单元1210呈阵列式设置，单个第二振子单元1210在垂直面上包括至少一个辐射单元1111，示例性地，本发明实施例提供的第二振子单元1210包括四个垂直排列的辐射单元1111，并且多个第二振子单元1210水平排列成三行，基于此，第二阵列1200具有三个自由度。当然，本领域技术人员可以理解的是，每个第二振子单元1210的辐射单元1111数量并不限定于四个，可以根据实际需求进行设置，本发明实施例仅为示例性的说明，同理，多个第二振子单元1210并不限定于排列成三行，也可以选用其他行数进行排列，可以根据实际需求进行设置，本发明实施例仅为示例性的说明。

示例性地，上述辐射单元1111的列间距可以为0.6至0.8个工作频率波长，行间距可为0.4至0.6个工作频率波长。

参照图3，以第一阵列1100为例，每个第一振子单元1110均连接有对应的射频端口，通过射频处理单元TRX进行射频信号处理和数模转换，最后利用基带处理单元进行加权调整，从而使得第一振子单元1110的电平值或者相位权值发生改变，便于使得方向图主波束对准信号方向，零点方向对准干扰方向，实现第一阵列1100的波束动态扫描，进而实现波束自适应追踪功能。第二振子单元1210同理，每个第二振子单元1210均连接有对应的射频端口，在此不再赘述。

由于第一阵列1100转动连接于第二阵列1200的侧面，因此第一阵列1100可以根据终端所处的位置改变朝向，进而使得第一阵列可以保持朝向终端，实现对基站的信号覆盖盲区进行补充，从而能够扩大基站的信号覆盖范围。

参照图4，基于图1至图2所示的天线，本发明实施例提供了一种地空通信控制方法，应用于基站，该基站设置有图1至图2所示的天线，该地空通信控制方法包括但不限于以下步骤401至步骤403：

步骤401：获取终端所处的位置；

其中，在步骤401中，获取终端所处的位置，可以看作是获取飞机的实时位置，例如可以通过全球定位系统GPS、北斗定位系统等获取终端的经纬度信息，以确认终端的位置。终端可以是飞机自身的通讯设备，也可以是在飞机上使用的移动终端等。

步骤402：控制第一阵列转动以使第一阵列根据终端所处的位置改变朝向；

其中，在步骤402中，控制第一阵列转动以使第一阵列根据终端所处的位置改变朝向，即通过控制第一阵列转动使得第一阵列保持朝向终端，进而使得终端能够接收到第一阵列所发送的波束。

步骤403：控制天线向终端发送通信信号。

由于第一阵列转动连接于第二阵列的侧面，因此通过获取终端所处的位置，并根据终端所处的位置改变第一阵列的朝向，进而使得第一阵列可以保持朝向终端，实现对基站的信号覆盖盲区进行补充，从而能够扩大基站的信号覆盖范围。

在一实施例中，上述步骤402中，控制第一阵列转动以使第一阵列根据终端所处的位置改变朝向，具体可以包括：

当终端与天线的距离小于或者等于第一距离阈值，控制第一阵列转动以使第一阵列朝向终端，且使得第一阵列和第二阵列相对于地面的倾角不同。

而当终端与天线的距离大于第一距离阈值，控制第一阵列转动以使第一阵列和第二阵列的相对于地面的倾角相同。

为使描述变得简洁，下述的第一阵列或者第二阵列相对于地面的倾角均简述为第一阵列或者第二阵列的倾角。

基于传统二维板状定向天线，当飞机飞行至天线的顶空范围时，由于天线的倾角是固定的，此时飞机上的终端无法接收到天线发送的波束，从而影响了终端与天线的通信。因此，当终端与天线的距离小于或者等于第一距离阈值，控制第一阵列转动以使第一阵列朝向终端，从而使得终端能够接收到第一阵列发送的波束，此时，第一阵列和第二阵列的倾角不同，从而使得第一阵列可以覆盖天线的顶空范围，第二阵列保持覆盖天线原有的范围，从而增加天线的信号覆盖范围。

而当终端与天线的距离大于第一距离阈值，此时终端离开天线的顶空范围，控制第一阵列转动以使第一阵列和第二阵列的倾角相同，即第一阵列和第二阵列共面，从而第一阵列和第二阵列可以同时向终端发射波束，提高天线的总功率，提升天线的覆盖能力。

可以理解，第一距离阈值可以根据实际情况设置，示例性地，可以将第一距离阈值设置为100公里、90公或者80公里等，本发明实施例并不对第一距离阈值的具体数值进行限定，只要通过第一距离阈值可以判断终端进入天线的顶空范围即可，本领域技术人员可以理解，第一距离阈值可以结合终端的实际高度以及天线的固定倾角进行确定，例如，当终端的实际高度变高时，终端与天线之间的距离也会随之增加，可以相应地对第一距离阈值进行调整；又例如，当天线的倾角变大时，天线未能覆盖的顶空范围会相应地缩小，也可以相应地对第一距离阈值进行调整。

可见，根据终端与天线的距离控制第一阵列旋转，既能提升天线的覆盖范围，使得天线可以覆盖其顶空范围，又能够提升天线在非顶空范围的功率。

在一实施例中，当终端与天线的距离小于或者等于第一距离阈值，即此时终端位于天线的顶空时，上述步骤403中，控制天线向终端发送通信信号，仅控制第一阵列向终端发送通信信号，达到天线顶空范围的信号盲区补充效果的同时，有利于降低天线的整体功耗。

在一实施例中，当终端与天线的距离大于第一距离阈值，即终端离开天线的顶空范围，控制天线向终端发送通信信号，还可以进一步细化成多种方式：

在一实施例中，当终端与天线的距离大于第一距离阈值且小于或者等于第二距离阈值时，其中，第二距离阈值大于第一距离阈值，即终端刚离开天线的顶空范围，仅控制第二阵列向终端发送通信信号，即第一阵列不向终端发送通信信号，从而可以保证波束的平滑切换。可以理解，第二距离阈值大于第一距离阈值。

在一实施例中，当终端与天线的距离大于第二距离阈值时，即终端与天线的距离越来越远时，同时控制第一阵列和第二阵列向终端发送通信信号，以提高天线的功率，提高波束的增益。

可以理解，上述第二距离阈值可以根据实际情况设置，示例性地，可以将第二距离阈值设置为200公里等，本发明实施例并不对第二距离阈值的具体数值进行限定。

可以理解，上述控制第一阵列或者对第二阵列向终端发送通信信号，可以是调整振子单元的相位权值，以使得天线产生适合的波束。当终端与天线的距离改变时，可以通过调整振子单元的相位权值，实现天线的波束的自适应跟踪。示例性地，当终端与天线之间的距离从300公里变成200公里时，可以通过调整振子单元的相位权值，以改变波束的形状。

基于上述地空通信控制方法，本发明实施例提供的天线可以自适应地跟踪终端，最大可以实现垂直维度2度到90度的空域信号覆盖。

下面以一实际例子说明本发明实施例的地空通信控制方法的原理。

参照图5，天线垂直面的振子单元在垂直维度可分为四组，其中，第一阵列1100具有一组第一振子单元1110，具有一个自由度；第二阵列1200具有三组第二振子单元1210，具有三个自由度。根据终端与天线之间的距离(即终端所处的不同位置)，选择不同的自由度进行合成波束赋形，实现天线对空中不同位置的覆盖，既可有效地提高频谱利用率，又可为系统提供更多资源分配的选择空间，获得更多的容量增益。

具体控制方式如下：

位置1为终端距离地面基站最远点(例如300公里)，由直视径占主导，将第一阵列1100设置与第二阵列1200的角度一致，通过对垂直面一共四个自由度的第一振子单元1110和第二振子单元1210进行波束赋形操作，合成一个高增益的窄波束，这样发送去的信号的波形就具有一定的方向性，实现波束1对空最远点指向；

位置2为终端距离地面基站次远点(例如200公里)，当终端由位置1飞向位置2时，第一阵列1100仍与第二阵列1200的角度一致，通过调整垂直面一共四个自由度的第一振子单元1110和第二振子单元1210的相位权值，使波束2指向位置2，从而实现天线的主波束自适应地跟踪终端主信号到达方向；

位置3为终端距离地面基站较近点(例如100公里)，当终端由位置2飞向位置3时，为保证波束的平滑切换，通过采用天线选择技术，通过控制射频处理单元TRX控制射频端口，选择仅对第二阵列1200垂直面三个自由度的第二振子单元1210相位进行调整，第一阵列1100的各个第一振子单元1110不进行激励，使波束3指向位置3；

位置4处于地面基站顶空范围内，当终端由位置3飞向位置4时，天线波束将不易实现预期的覆盖效果，通过传动装置带动转轴的旋转，调整第一阵列1100的倾角，将第一阵列1100设置为上倾，并仅通过第一阵列1100垂直面一个自由度的第一振子单元1110进行激励，使波束4指向位置4，实现对天线顶空范围进行信号的补盲填充，以扩大天线的信号覆盖范围。

需要补充说明的是，上述位置1至位置4与天线的具体距离值仅为示意性的，在实际应用中可以根据具体情况进行相应的调整，本发明实施例并不对终端与天线的具体距离值作出限定，仅仅以示例性的距离值来说明本发明实施例的控制原理。

本发明实施例提供的波束赋形原理如下：

参照图5，其中天线覆盖的小区半径为R，终端的飞行高度为H，则波束方位角α为：

由于波束的方向是在天线上仰角度固定的基础上根据小区的半径调整的，需要先确定天线上仰角度，由于数字波束垂直扫描角范围受限于振子单元，若保证调整的数字波束在垂直扫描范围，天线的上仰角度需要依据最大小区半径来设定，此时小区半径缩小时，可有效调整数字波束指向，保证小区覆盖不越界。

假设小区半径最大为R_max,由(1)知，

此时天线固定的上仰角度

VBW_L-A,3dB代表(Lower Antenna)天线第二阵列1200的垂直3dB波瓣宽度；

据此，可设计VT2、VT0、VT1三个垂直指向的波束来实现小区远离终端时的覆盖需求，根据垂直波束合成原理，波束的指向T1、T2可设定为：

当小区半径为R(R＜R_max)时，由(1)知

α＞αmin,

此时可维持不变；

动态减小T1为T_1,c＝round[-T₂-(α-α_min)]。

另外，参照图6，本发明实施例还提供了另一种天线，与图1所示的天线的区别在于，第一阵列1100包括至少两个相互独立的阵列体，至少两个阵列体分别转动连接于第二阵列1200的侧面。示例性地，第一阵列1100包括两个阵列体，具体而言，第一阵列1100包括阵列体A和阵列体B，阵列体A和阵列体B分别转动连接于第二阵列1200的顶部，即，阵列体A和阵列体B可以进行单独的转动。

基于图6所示的天线结构，本发明实施例提供的地空通信控制方法可以进行进一步细化，上述步骤402中，控制第一阵列1100转动以使第一阵列1100根据终端所处的位置改变朝向，具体可以包括：控制第一阵列1100的部分阵列体转动以使部分阵列体根据终端所处的位置改变朝向。

例如，基于图5所示的天线覆盖示意图，当终端由位置3飞向位置4时，天线波束将不易实现预期的覆盖效果，通过传动装置带动转轴的旋转，调整第一阵列1100的倾角，将第一阵列1100设置为上倾，此时调整第一阵列1100的倾角，可以是仅调整阵列体A的倾角，而阵列体B保持与第二阵列1200的倾角相同，当然，可以理解，可以是仅调整阵列体B的倾角，而阵列体A保持与第二阵列1200的倾角相同。通过仅控制第一阵列1100的部分阵列体根据终端所处的位置转动，当天线顶空范围的未覆盖区域较小时，既能实现对天线顶空范围的补盲覆盖效果，也可以使得第一阵列1100中与第二阵列1200倾角相同的部分阵列体与第二阵列1200一同进行波束赋形，保证天线顶空范围以外的信号覆盖强度，从而从整体上提高天线覆盖的灵活性。

可以理解，基于图6所示的天线，第一阵列1100平均划分成阵列体A和阵列体B，在其他实施例中，第一阵列1100也可以不平均划分成阵列体A和阵列体B，例如，图6所示的阵列体A和阵列体B均包括四组第一振子单元1110，在其他实施例中，也可以是阵列体A包括三组第一振子单元1110，阵列体B包括五组第一振子单元1110，具体的划分规则可以根据实际需求而定，本发明实施例并不作出限定。

可以理解，第一阵列1100也并不限定于划分成阵列体A和阵列体B，即第一阵列1100的阵列体数量并不限定于两个，例如也可以是三个，即第一阵列1100也可以划分成阵列体A、阵列体B和阵列体C，当然第一阵列1100的阵列体数量也可以是四个、五个等，具体的数量可以根据实际需求而定，本发明实施例并不作出限定。

可以理解，当第一阵列1100的阵列体数量有多个时，以第一阵列1100的阵列体数量为三个作为例子进行说明，即第一阵列1100包括阵列体A、阵列体B和阵列体C，基于图5所示的天线覆盖示意图，当终端由位置3飞向位置4时，可以仅控制第一阵列1100中的一个阵列体进行转动，例如仅控制阵列体A进行转动，也可以控制第一阵列1100中的两个阵列体进行转动，例如控制阵列体A、阵列体B进行转动，具体的控制方式可以根据实际需求而定，本发明实施例并不作出限定。

另外，本发明实施例还提供了一种基站，包括上述实施例中的天线，因此，本发明实施例提供的基站通过获取终端所处的位置，并根据终端所处的位置改变第一阵列的朝向，进而使得第一阵列可以保持朝向终端，实现对基站的信号覆盖盲区进行补充，从而能够扩大基站的信号覆盖范围。

还应了解，本发明实施例提供的各种实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。

图7示出了本发明实施例提供的基站700。基站700包括：存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序，计算机程序运行时用于执行上述的地空通信控制方法。

处理器702和存储器701可以通过总线或者其他方式连接。

存储器701作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序，如本发明实施例描述的地空通信控制方法。处理器702通过运行存储在存储器701中的非暂态软件程序以及指令，从而实现上述的地空通信控制方法。

存储器701可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储执行上述的地空通信控制方法。此外，存储器701可以包括高速随机存取存储器701，还可以包括非暂态存储器701，例如至少一个储存设备存储器701件、闪存器件或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器701可选包括相对于处理器702远程设置的存储器701，这些远程存储器701可以通过网络连接至该基站700。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

实现上述的地空通信控制方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器701中，当被一个或者多个处理器702执行时，执行上述的地空通信控制方法，例如，执行图4中的方法步骤401至403。

本发明实施例还提供了计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述的地空通信控制方法。

在一实施例中，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被上述基站700中的一个处理器702执行，可使得上述处理器702执行上述的地空通信控制方法，例如，执行图4中的方法步骤401至403。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、储存设备存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。