用于UAV在蜂窝网络中的无线电区域重选

技术领域

本发明涉及远程通信，并且特定地涉及一种用于无人飞行交通工具UAV在行驶时执行服务无线电区域重选并且用于由UAV应用服务器UAV-AS协助UAV执行服务无线电区域重选的系统、方法、节点和计算机程序。

背景技术

新的递送服务或紧急服务将要求特定的无人飞行交通工具UAV来运输产品或执行监视。

这里呈现的架构基于专用的UAV-AS，当激活UAV时，由任何UAV使用特定蜂窝网络来使用所述专用的UAV-AS。当UAV-AS投入服务中时，UAV-AS在运营商的管理范围内，并被自动检测和连接到蜂窝网络。

当今的地面无线电网络规划和优化取决于像环境和其他边界状况（例如地形、可用频率等）等若干因素，来考虑覆盖范围、容量要求和质量目标。当前的焦点是为地面上或地面附近的物体或在建筑物中提供服务。

然而，如图1所描绘的，这种情况对于在更高高度飞行的UAV是非常不同的。在高空中的UAV将比基于地面的UE看到更多的无线电区域。由于缺少障碍物，与在地面上相比，无线电区域的到达范围（reach）要高得多，并且更依赖于天气状况。

这导致下述情况：无线电区域没有以与由基于地面的UE所感知的方式相同的方式出现。UAV看到更多的无线电区域，并且无线电区域在到达范围中更长。UAV 10经由服务无线电区域连接到蜂窝网络。但是，由于UAV飞行路径的高度，存在许多干扰或备选无线电区域。

UAV可能以一定的高度从位置A飞行到位置B。因此，该UAV将面临无线电区域之间的若干次切换，从而必须更加频繁地重选服务无线电区域。因此，触发了大量信令，UAV经常不必要地是活动的，并且这降低了UAV电力供应的充电水平。该信令还影响蜂窝网络对于其他基于地面的业务的网络性能。

频繁的切换或无线电区域的重选也对UAV服务的用户体验产生负面影响。在最坏的情况下，快速飞行的UAV可能没有足够的时间来成功切换或无线电区域重选过程，因为当行使到目的地时，UAV可能已经检测到更多即将出现的无线电区域。

发明内容

显然需要存在用于UAV在行驶时执行优化的服务无线电区域重选并且用于协助UAV执行这种优化的服务无线电区域重选的UAV-AS的方法和对应的装置。

该目的通过独立权利要求来实现。在从属权利要求中描述了有利的实施例。

根据本发明的示例性方面，提供了用于协助无人飞行交通工具UAV执行服务无线电区域重选的方法。UAV经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且还与UAV应用服务器UAV-AS相关联。该方法由UAV-AS执行，并且包括：接收对分配供UAV用于行驶到目的地点的飞行路径的请求；在分配飞行路径之后，确定适合作为沿着所分配的飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表；以及向请求者提供无线电区域列表，以协助UAV执行服务无线电区域重选。

根据本发明的另外的示例性方面，提供了用于由无人飞行交通工具UAV执行服务无线电区域重选的方法。UAV经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且还与UAV应用服务器UAV-AS相关联。该方法由UAV执行，并且包括：接收行驶到目的地点的请求；在已经分配飞行路径之后，从UAV-AS接收适合作为沿着所分配的飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表；以及在沿着所分配的飞行路径行驶时，执行服务无线电区域重选为来自无线电区域列表的无线电区域，以便保持与蜂窝网络连接。

根据本发明的另外的示例性方面，提供了应用服务器UAV-AS，其适合于协助无人飞行交通工具UAV执行服务无线电区域重选。UAV经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且还与UAV-AS相关联。UAV-AS适合于：接收对分配供UAV用于行驶到目的地点的飞行路径的请求；在分配飞行路径之后，确定适合作为沿着所分配的飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表；以及向请求者提供无线电区域列表，以协助UAV执行服务无线电区域重选。

根据本发明的另外的示例性方面，提供了无人飞行交通工具UAV，其适合于执行服务无线电区域重选。UAV经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且还与UAV应用服务器UAV-AS相关联。UAV适合于：接收行驶到目的地点的请求；在已经分配飞行路径之后，从UAV-AS（100）接收适合作为沿着所分配的飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表；以及在沿着所分配的飞行路径行驶时，执行服务无线电区域重选为来自无线电区域列表的无线电区域，以便保持与蜂窝网络连接。

根据本发明的另外的示例性方面，提供了一种系统，其适合于从UAV应用服务器UAV-AS向无人飞行交通工具UAV提供辅助信息以便执行服务无线电区域重选。UAV经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且还与UAV-AS相关联。系统包括UAV-AS和一个或多个UAV。

还提供了一种计算机程序产品，其包括程序代码部分以在一个或多个处理器上执行时执行本文提出的方法中的任何的步骤。可以将计算机程序产品存储在诸如半导体/闪速存储器、DVD之类的计算机可读记录介质上。还可以提供计算机程序产品以便经由通信连接下载。

在附图中所示的本发明的实施例的以下详细描述中，本发明的前述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。

附图说明

从通过附图中的非限制性示例示出的特定但非排他性实施例的详细描述中，本发明的另外特性和优点将变得更加明显，其中：

图1示出了说明与UAV相比基于地面的UE的无线电区域可达性情况的图；

图2示出了当从A到B跨若干无线电区域覆盖范围行驶时UAV飞行路径情况的图示；

图3示出了UAV中当从起点行驶到目的地点时用于服务无线电区域重选的框图；

图4示出了UAV-AS中的第一框图，以用于在行驶时从UAV接收测量报告并维护数据库；

图5示出了UAV-AS中的第二框图，以用于在行驶时协助UAV进行无线电区域重选；

图6示出了根据本公开的被配置成执行UAV-AS的计算单元的示例性组成；

图7示出了根据本公开的被配置成执行UAV的计算单元的示例性组成；

图8示出了根据本公开的被配置成执行UAV-AS的计算单元的示例性模块化功能组成；

图9示出了根据本公开的被配置成执行更优UAV的计算单元的示例性模块化功能组成；

图10示出了用于包括UAV和UAV-AS的LTE的示例性蜂窝网络架构，所述UAV和UAV-AS根据本公开可以使用；

图11示出了用于包括UAV和UAV-AS的5G的示例性蜂窝网络架构，所述UAV和UAV-AS根据本公开可以使用。

具体实施方式

在下文中，更详细地描述了用于UAV在行驶时执行服务无线电区域重选并且用于由UAV-AS协助UAV执行服务无线电区域重选的系统、方法、节点和计算机程序。

在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了特定细节以便提供对本公开的透彻理解。对于本领域技术人员将明白，可以在脱离这些特定细节的其他实现中实践本公开。例如，虽然将针对LTE和5G架构描述以下实现，但是将理解，本公开将不限于这些架构，并且本文提出的技术也可以利用其他蜂窝网络架构来实践。蜂窝网络可以是使用朝向其客户端的基于无线电的通信的无线网络。

本领域技术人员还将理解，可以使用单独的硬件电路、使用结合经编程的微处理器或通用计算机运作的软件、使用一个或多个专用集成电路（ASIC）和/或使用一个或多个数字信号处理器（DSP），来实现本文在下面说明的步骤、服务和功能。还将理解，当依照方法描述本公开时，它也可以体现在一个或多个处理器以及耦合到一个或多个处理器的一个或多个存储器中，其中，一个或多个存储器被编码有当由一个或多个处理器执行时执行本文公开的步骤、服务和功能的一个或多个程序。

在本申请的上下文中，术语“无人飞行交通工具”或简称为UAV，是指可以在任何给定环境中移动的自动装置或机器。UAV被视为“无人机（drone）”或“移动机器人”的同义词。移动机器人具有在它们的环境中到处移动的能力，因此它们不固定在一个物理位置。相比之下，工业机器人通常由关节臂（多链接操纵器）和夹具组装件（或末端执行器）组成，所述夹具组件在操作时附接到固定表面。移动机器人可以根据其移动的环境进行分类：

-陆地或家用机器人通常称为无人地面交通工具。它们最常见的是带轮或履带式的，但也包括具有两条或多条腿（人形或类似动物或昆虫）的有腿机器人。

-空中机器人通常称为无人飞行交通工具UAV。

-水下机器人通常称为自主水下交通工具或无人潜水艇。

-基于水面的移动机器人通常称为无人船用交通工具。

上面列出的交通工具是在经编程或指令的路径上或朝指令的地理位置/目的地自动移动因此不需要人工驾驶的或者也可以远程操纵和控制的交通工具的类型。交通工具还可以运载人类乘客，但是其中这些乘客中没有一个将参与操纵交通工具。交通工具可以包括飞行员或驾驶员，但是交通工具将以自主移动模式操作，其中驾驶员或飞行员脱离实际的操纵任务。

这些交通工具可以分别在空中、陆地、地下、海洋和内陆水域、在太空甚至其他行星/小行星（asteroid）上操纵。这些交通工具具有自己的引擎，分别是喷气发动机、推进器、车轮、履带、螺旋桨或悬停推进器和齿轮。交通工具具有彼此之间和/或与控制基地（例如UAV-AS）无线地交换数据的能力。可以采用基于地面的蜂窝或无线通信网络能够实现这种数据交换。这样的通信网络可以由移动运营商来运行，并且因此可以使用该通信网络的数据通信服务发生UAV和控制地面站之间的通信。

UAV可以部署用于运输货物，例如从经销商或商店到最终客户的包裹递送。它们也可以用于邮政服务、邮件递送或监视任务。

在本申请的上下文内，术语“蜂窝网络”可以表示无线通信网络，或者特别地表示用于运行（通信）服务所需的节点或实体、相关的传输链路以及相关联的管理的集合，所述服务例如无线电话服务或无线分组传输服务。取决于服务，可以利用不同的节点类型或实体来实现服务。网络运营商拥有蜂窝网络，并向其订户提供已实现的服务。无线/蜂窝通信网络的典型组成是无线电接入网RAN（诸如2G、GSM、3G、WCDMA、CDMA、LTE、5G、NR、WLAN、Wi-Fi）、移动回程网络和核心网络（诸如作为GPRS核心、EPC、5G核心）。

在本申请的上下文内，术语“无线电区域”可以表示由无线电基站覆盖的区域。那可能是无线电小区，或者是相邻无线电小区、位置区域、路由区域或追踪区域的集合。在此上下文中，“服务无线电区域”是UE或UAV经由其连接到蜂窝网络的无线电区域。如果在服务无线电区域的到达范围之外漫游，则UE/UAV必须切换到新的无线电区域，由此新的无线电区域成为新的服务无线电区域。因此，UE/UAV必须重选服务无线电区域。通常，新的服务无线电区域的选择在控制之下，并且因此由蜂窝网络触发。为了使蜂窝网络能够最好在服务无线电区域的无线电强度变得太弱之前触发重选，UE/UAV会在其当前看到的无线电区域范围上定期发送无线电强度或无线电质量报告。

在本申请的上下文内，术语“起点”、“目的地点”是指其中UAV可以开始或分别着陆的地理点。因此，该术语是指适合于充当UAV移动的起点或作为这种移动的目的地点的任何地理点。这样的起点或目的地点通常适合用于确定这些点之间的移动路径。例如，如果将UAV用于递送邮件，则起点可以是集中收集邮件以便分发的邮件递送中心，并且目的地点可以是供递送主题的此类邮件的接收方。备选地，在从发送方到接收方直接递送的情况下，起点也可以是此类邮件的始发者。通常，着陆点可以用作起点或用作目的地点。

在本申请的上下文内，术语“飞行路径”是指UAV在起点与目的地点之间的行驶路径。最简单的形式是：飞行路径是起点和目的地点之间的直线。但是，实际上，飞行路径可能是更复杂的，例如，如果飞行路径触及所谓的禁飞区，则要求UAV对这种区域进行绕行。交通密度或天气状况可以是不使用直线飞行路径的其他原因。为了协调UAV在某个地理区域内的飞行，地方当局可以定义某些飞行策略、访问策略或某些飞行通路段定义。此类飞行策略通常由授权的（例如政府）办公室/机构发布，该办公室/机构负责在该地区节省和控制UAV的使用（飞行安全局）。

这样的地理区域的特征在于：适用的飞行策略和相关的飞行通路段定义被存放在应用服务器AS中，并且从而使在该地区部署UAV的任何人都可以访问。AS可以物理上位于该区域中，或者可以被集中在远程/中央数据中心中（例如，在“云”中）的某个地方（实例化），或者可以由虚拟网络功能来实现。即使AS（或AS实例）可能远离地理服务区域，地理服务区域仍将绑定到一个（逻辑）AS（实例），因此可以查询AS以获取对适用的信息的访问。

通常，这样的授权（例如，政府）办公室/机构根据当地法律对当地飞行策略做出自主决定。飞行策略和相关的飞行通路段定义也可以包括UAV类别（例如，重量类别）、动态策略（例如，取决于一天的时间或该区域的飞行密度），或者可以考虑访问优先级（例如，优质递送服务、或紧急情况/灾难恢复服务）。

地理区域也可以由不同性质的一个或多个子区域组成。虽然地理服务区域因此是立法区域（其中适用飞行策略），但此类子区域可以是蜂窝通信网络中使用的无线电覆盖区域，诸如追踪区域、无线电小区、位置区域、路由区域或由例如GPS坐标定义的网格或地理围栏的段。

因此，可以从这样的飞行通路定义导出飞行路径，并且可以授权UAV-AS将适当的飞行路径分配给UAV以便从起点行驶到目的地点。

参考图2，该图示出了当从起点A行驶到目的地点B从而跨若干无线电区域1至4的覆盖区域时UAV飞行路径情况的图示。

该图示出了用于协助UAV 10执行服务无线电区域重选的方法。UAV 10经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且UAV 10与UAV-AS 100相关联。

UAV-AS 100接收对分配供UAV 10用于行驶到目的地点的飞行路径的请求。因此，飞行路径可以是从A到B，并且如本示例中所示，正在跨无线电区域1到4。这些无线电区域部分重叠，并且由于UAV 10在更高高度行驶的事实，这些无线电区域的可见度以及还有重叠部分可能与地面上经历的不同。

可以从UAV 10或从UAV 10的运营商接收对分配飞行路径的请求。这种运营商可以拥有并运行UAV机队（fleet）以便递送该服务，诸如邮件递送服务或监视服务。运营商可以通过定义UAV 10的当前位置“A”并且还定义UAV 10的预期行驶到的计划目的地“B”，来从UAV-AS 100请求分配这种飞行路径。备选地，也可以由UAV 10本身发送对分配飞行路径的请求。在这种场景中，UAV 10可以从UAV运营商接收命令，以便将服务递送到目的地“B”。然后，UAV 10将负责从UAV-AS 100请求合适的飞行路径。在另一种备选方案中，UAV 10可以从例如由UAV运营商维护的可用命令池中自行选择合适的下一命令。

该图还示出了用于由UAV 10执行服务无线电区域重选的方法。UAV 10经由服务无线电区域连接到蜂窝网络，并且UAV 10与UAV-AS 100相关联。UAV 10接收行驶到目的地点的请求。可以从UAV 10的运营商接收这样的请求。在下一步中，在UAV-AS 100已经分配了飞行路径之后，UAV 10从UAV-AS 100接收适合作为沿着所分配的飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表。当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV 10然后执行服务无线电区域重选为来自无线电区域列表的无线电区域，以便保持与蜂窝网络连接。

在分配飞行路径之后，UAV-AS 100确定适合作为沿着所分配的飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表。并且最后，UAV-AS 100向请求者提供无线电区域列表，以协助UAV 10执行服务无线电区域重选。请求者可以是UAV 10或UAV 10的运营商。

这样的无线电区域列表可以适合于在沿着所分配的飞行路径行驶时连续选择的序列将无线电区域列为服务无线电区域。因此，代替列表作为适合于供UAV 10用于在沿着所分配的飞行路径行驶时选择的无线电区域池，该列表可以通过还指示将适于供指定的顺序使用的无线电区域序列来进一步构造。例如，无线电区域可以被构造为链表或以连续顺序简单地列出。这种附加结构允许UAV 10搜索所指示的下一无线电区域以用于重选，并且如果检测到该无线电区域，则可以由UAV 10触发重选。

作为在无线电区域列表上的无线电区域的连续顺序之上的另一选择，无线电区域列表可以进一步包括沿着所分配的飞行路径的一个或多个地理点，UAV 10可以在所述所分配的飞行路径处执行服务无线电区域重选。作为示例，这在图中示为沿着飞行路径某些点处的小圆圈。为了进一步优化重选，该列表不仅可以指示其中UAV 10可以重选服务无线电区域的顺序，而且此外还可以指示在其中UAV 10可以执行重选的飞行路径上的地理点。这样的重选点可以是例如GPS坐标。在这种场景中，UAV 10可以确定到该下一重选点的距离，并暂停对下一无线电区域的任何搜索，直到接近指示的重选点为止。UAV-AS 100可以优化重选点的布置。在当前服务无线电区域内，这些重选点仍应放置得足够好，使得仍确保良好的无线电接触。重选过程花费一些时间，并且如果UAV 10以更高的速度行驶，则它必须避免在完成该过程之前UAV 10已经离开服务无线电区域。随着UAV行驶速度更高，该问题加剧。

此外，重选点应在新的无线电区域中放置得足够好，使得仍确保无线电接触。在示例图中，第一重选点被良好地放置于无线电区域1和无线电区域3之间。无线电区域1沿着飞行路径将仍然可用达一段时间。无线电区域3已经可用达一段时间，并且因此即使UAV 10以更高的速度飞行了，也确保安全的重选。

当沿着所分配的飞行路径行驶时，由UAV-AS 100对无线电区域列表的确定可以基于由UAV 10可检测的无线电区域的无线电质量测量信息。因此，当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV 10可以向UAV-AS 100发送无线电区域测量报告，所述无线电区域测量报告包括关于所检测的无线电区域的信息。UAV-AS 100可以正在从沿着所分配的飞行路径行驶的UAV 10接收无线电区域测量报告，所述无线电区域测量报告包括关于所检测的无线电区域的信息。

这样的无线电质量信息可以基于无线电的强度和/或基于先前接收的数据所确定的错误率。该信息可以包括在所分配的飞行路径内的一个或多个点处的无线电质量测量。因此，UAV 10可以测量无线电质量并且将该测量结果报告给UAV-AS 100，所述UAV-AS 100将接收该信息并且可以将其用于确定合适的无线电区域列表。

在备选方案中，信息可包括沿着所分配的飞行路径针对每个所检测的无线电区域的无线电质量进展信息，并且该信息由UAV 10提供并且在UAV 10已经完成所分配的飞行路径之后由UAV-AS 100接收。因此，UAV 10可以连续地或以一定的周期性间隔执行无线电质量测量，并且由此产生沿着飞行路径的每无线电区域的无线电质量的曲线。在飞行路径的末端，UAV 10可以将该测量曲线提供给接收该测量曲线的UAV-AS 100。UAV-AS 100可以利用该测量曲线以便确定合适的无线电区域列表。让无线电质量曲线随时可用（at hand），UAV-AS 100可以精确地确定UAV 10触发重选的最佳点，即使UAV以更高速度行驶也是如此。

作为上述无线电质量信息的补充或替代，UAV 10还可以记录对所指示的无线电区域的重选是否已经失败。在这种情况下，UAV 10可能已经接收到针对重选适合的无线电区域列表，但是UAV 10将不可检测到出现在该列表上的特定无线电区域。这可以是蜂窝网络的无线电接入网中存在故障时的情形。备选地，列表上的无线电区域可以是可检测的，但是对该无线电区域的随后重选为了使用该无线电区域作为服务无线电区域可能正失败。这可能由于蜂窝网络中的错误而发生。在这种情况下，当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV 10可以向UAV-AS 100发送关于在无线电区域列表上被发现不适合作为用于重选为服务无线电区域的目标的无线电区域的信息。UAV-AS 100可以从UAV 10接收这样的信息。基于这样的信息，UAV-AS 100可以避免将该无线电区域添加到将来生成的合适的无线电区域列表。

附加地或备选地，UAV-AS 100可以从蜂窝网络的运营商接收关于无线电区域的可用性的改变或关于新的无线电区域的信息。如果蜂窝网络的运营商得知其无线电接入网络的故障，则他可以将这通知给UAV-AS 100。此外，在蜂窝网络的运营商在无线电接入网络中建立新的无线电区域的情况下，将无线电区域划分成两个或更多个较小的无线电区域，可以将这通知给UAV-AS 100。在这种情况下，如果在UAV 10沿着所分配的飞行路径行驶时无线电区域列表已经改变，则UAV-AS 100可以向UAV 10提供所更新的无线电区域列表。当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV 10可以接收所更新的无线电区域列表，并以新接收的列表替换当前存储的无线电区域列表。

由UAV-AS 100提供给UAV 10的这种所更新的无线电区域列表可以仅包括在UAV10的当前位置和行驶方向的前方的无线电区域。这可以缩短要提供给UAV 10的信息并简化了UAV 10对列表的处理。

UAV-AS 100可以维持适合作为服务无线电区域的无线电区域的数据库，甚至可能每预定义的飞行路径也如此。UAV-AS 10可以利用从UAV 10接收的无线电质量报告、或从UAV 10或蜂窝网络的运营商所接收的关于失败的无线电区域的信息来使这种数据库保持最新。这样的数据库甚至可以包括每飞行路径的合适的无线电区域的预定列表。例如，如果由UAV经常使用从A到B的飞行路径，则UAV-AS 100可以一次确定合适的无线电区域列表并将该列表存储到数据库中以供连续使用。如果从UAV 10接收到的信息关于来自网络运营商的无线电区域改变的故障无线电区域的新信息，则UAV-AS 100可以重新确定这样的列表。由于UAV飞行路径的高的高度，无线电区域质量报告可能还取决于天气状况和/或此类无线电区域中的负载（称为“小区呼吸”，即，无线电小区的大小取决于小区中的负载）。因此，UAV-AS 100可以以周期性的时间间隔或基于天气预报或来自网络运营商的当前无线电区域负载报告来重新确定这样的列表。因此，存储在数据库中的信息可以重新用于另外的UAV飞行。

一旦UAV 10已经确定要求将服务无线电区域从合适的无线电区域列表朝向无线电区域的重选，例如，如果在沿着所分配的飞行路径行驶时检测来自无线电区域列表的无线电区域，则UAV 10可以执行服务无线电区域重选。这样的服务无线电区域重选包括UAV10向蜂窝网络发送无线电区域测量报告，所述蜂窝网络包括所检测的无线电区域，该测量报告甚至可以仅包括下一无线电区域作为报告中唯一的无线电区域。向蜂窝网络报告的该无线电区域测量可以使蜂窝网络朝向UAV 10触发无线电区域重选过程以重选为所检测的无线电区域。

触发重选是蜂窝网络的责任。但是，UAV 10向蜂窝网络提供无线电测量报告，并且基于这些测量，蜂窝网络了解UAV 10当前看到什么无线电区域以及它们有多好。因此，如果UAV 10仅报告所接收的合适的无线电区域列表上的无线电区域，则蜂窝网络除了朝向UAV10发起重选过程以操纵UAV 10进行重选为所报告的无线电区域之一之外别无选择。

然而，如果UAV 10仅从列表向蜂窝网络报告单个无线电区域，并且对该无线电区域的重选失败，则UAV 10可以尝试从该列表重选其他所检测的无线电区域，或者，作为最终手段，回退到标准机制并报告所有可检测到的无线电区域，从而也报告不在由UAV 10从UAV-AS 100所接收的列表上的无线电区域。此回退机制确保UAV 10最终将始终经由蜂窝网络可达，从而允许UAV-AS 100随时恢复对UAV 10的控制。

当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV-AS 100确定供UAV 10使用的适合的无线电区域列表。无线电区域列表的这种确定可以包括将一个或多个无线电区域添加到无线电区域列表，所述一个或多个无线电区域允许UAV 10在沿着所分配的飞行路径行驶时，使服务无线电区域重选的数量最小化。由于在更高的高度行驶，因此与基于地面的UE所感知的相比，无线电区域可以是可见的时间持续得更长。因此，如果下一无线电区域变得可访问得足够早，则可以沿着飞行路径跳过一些中间无线电区域。

在图2中的示例中进一步解释了该原理。无线电区域1至4部分重叠。因此，当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV 10可以首先检测无线电区域1。然后，在短时间段内，除了无线电区域1之外，无线电区域3也可以变得可见。此后，除了无线电区域1和3，还可以检测无线电区域2。然而，无线电区域1和2将逐渐消失，并且存在短的范围，其中只有无线电区域3将是可到达的。然后，检测无线电区域4，并且随后无线电区域3将逐渐消失。然后，无线电区域4是唯一可以到达至目的地的无线电区域。

因此，无线电区域重选的可能序列可以是（简写格式）：

第一备选方案：1 => 3 => 2 => 3 => 4。

备选地，UAV也可以执行重选序列：

第二备选方案：1 => 2 => 3 => 4。

最后，UAV还可以执行以下重选序列：

第三备选方案：1 => 3 => 4

重选序列的第三备选方案确实明确涉及最少的无线电区域，并且仅要求沿着飞行路径的两次重选，显然，这是当沿着所分配的飞行路径行驶时服务无线电区域重选的数量的最小值。

备选地或附加地，UAV-AS可以考虑无线电区域的类型或大小的信息。蜂窝网络的无线电接入网通常被设计为包括所谓的宏无线电区域（宏小区），其意图覆盖更大的区域（“覆盖”无线电区域）和较小的无线电区域（微小区），其覆盖其中需要更大容量的热点，或者其中由于障碍物而使宏无线电区域的无线电将被遮挡的热点。宏无线电基站天线可以具有更多的暴露位置和/或使用更高的功率进行传送以实现更大的覆盖范围。蜂窝网络的运营商可以将无线电区域的类型/大小的这种信息提供给UAV-AS 100，或者UAV-AS 100可以从UAV 100的无线电质量测量报告中导出这样的分类。因此，在确定无线电区域列表时，UAV-AS 100可以将宏无线电区域优先于微型无线电区域。

备选地或附加地，确定无线电区域列表可以包括确定所分配的飞行路径是否可以被单个无线电区域覆盖，并且如果是，则仅将该无线电区域添加到无线电区域列表。此步骤覆盖了飞行路径将完全在一个无线电区域的覆盖范围内发生的场景。对于短程飞行可能是这种情况。对于这种情况，沿着所分配的飞行路径可能不需要重选。

然而，如果所分配的飞行路径不能被单个无线电区域覆盖，则UAV-AS 100可以确定覆盖所分配的飞行路径的无线电区域组合的所有排列的表。在上面的示例中，三个备选重选序列覆盖了整个飞行路径，因此，UAV-AS 100可以建立包括这三个排列的表。

最后，UAV-AS 100可以将无线电区域组合添加到包括最少数量的不同无线电区域的无线电区域列表。如以上示例所示，对于第三备选方案显然是这种情况。

然后将所确定的无线电区域列表从UAV-AS 100提供给UAV 10。如上所述，这样的确定也可以由UAV-AS 100定期执行，并将结果存储在数据库中。

参考图3，该图示出了UAV中当从起点行驶到目的地点时用于服务无线电区域重选的框图。该UAV可以对应于如先前附图中所示的UAV 10。

如果UAV接收行驶到目的地点B的请求，则流程从步骤300开始。请求还可以包括起点A，例如，如果A与UAV的当前位置不同的话。可以从UAV的运营商接收这样的请求。请求可以包括到目的地B的所分配的飞行路径。

在步骤310中，UAV接收沿着所分配的飞行路径的无线电区域列表，当沿着所分配的飞行路径行驶时，这些无线电区域将适合供作为服务区域使用。这样的无线电区域列表可以与从UAV-AS所分配的飞行路径一起被接收，或者UAV可以与飞行路径分配步骤分开地请求这样的列表。

然后在步骤320中，UAV可以沿着所分配的飞行路线朝向目的地B发起飞行任务。

在沿着所分配的飞行路线行驶时，UAV可以连续地或以一定的时间间隔监测无线电环境。例如，列表上的无线电区域可以沿着飞行路径以连续出现的顺序排序。因此，在这样的示例中，UAV可以准确地知道要扫描哪个无线电区域。因此，在步骤330中，UAV确定列表上的下一无线电区域是否将是可检测的并且进入UAV的到达范围。如果检测到下一无线电区域，则在步骤340，UAV向蜂窝网络发送仅包括该无线电区域的无线电测量报告。备选地，如果UAV未能检测到列表上的预期下一无线电区域，尽管该区域应该已经在到达范围中，则在步骤350中，UAV回退到将可检测的所有无线电区域报告给蜂窝网络的正常无线电区域报告模式。

在步骤360中，蜂窝网络可以触发服务无线电区域重选或切换过程，从而使UAV执行该重选/切换。目标无线电区域是由蜂窝网络设置的，并且基于来自UAV的无线电测量报告。因此，如果UAV仅从列表中已经报告了单个无线电区域，则来自蜂窝的这种触发将重选/切换到该无线电区域。如果UAV已经报告了多于一个无线电区域在到达范围中，则蜂窝网络将决定目标无线电区域。

在步骤370中，UAV向UAV-AS报告无线电质量测量。向UAV-AS的这种报告可以在一定的时间间隔、飞行距离或无线电状况改变的情况下完成。备选地，当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV可以报告其看到的无线电区域中的每个的无线电质量进展报告。当到达目的地B或即将到达目的地B时，可能会在飞行任务最后报告这种进度曲线。

参考图4，该图示出了UAV-AS中用于在行驶时从UAV接收测量报告并维护数据库的第一框图。UAV-AS可以对应于如先前附图中所示的UAV-AS 100。

流程开始于步骤400，其中当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV-AS从UAV接收报告关于无线电质量测量的报告。如上所述，从UAV到UAV-AS的这种报告可以在某些时间间隔、飞行距离或无线电状况改变的情况下完成。备选地，当沿着所分配的飞行路径行驶时，UAV可以报告其看到的无线电区域中的每个的无线电质量进展报告。当到达目的地B时，可能会在飞行任务最后报告这种进度曲线。

在步骤410中，UAV-AS将所接收的无线电质量测量信息存储在数据库中，并且从而沿着所有飞行路径建立关于无线电环境的信息知识。通过在数据库中连续存储和更新信息，UAV-AS具有足够的信息随时可用，以确定沿着飞行路径的合适的无线电区域列表。步骤400和步骤410的过程确保数据库总是与当前可用的无线电区域及其当前覆盖范围保持最新。

参考图5，该图示出了UAV-AS中用于在行驶时协助UAV进行无线电区域重选的第二框图。UAV-AS可以对应于如先前附图中所示的UAV-AS 100。

流程开始于步骤500，其中UAV接收到对将飞行路径分配给目的地B以供UAV使用的请求。这样的请求可以源自UAV的运营商，或者直接源自被选择用于行驶到目的地B的UAV。

在步骤510中，当行驶到目的地B时，UAV-AS决定UAV应遵循的飞行路径。UAV-AS还可以在该选定飞行路径中分配容量（飞行时隙）。在这样的选择和分配步骤中，UAV-AS可以利用众所周知的算法，例如，通过避开禁飞区、选择具有足够空间以应对UAV的飞行段、或通过由当地的飞行安全当局定义的预定义飞行通路段的组合。

在步骤520中，UAV-AS可以确定适合于用作在步骤510中选择和分配的沿着飞行路径的服务无线电区域的无线电区域列表。

如上已经所述的那样，UAV-AS可以选择无线电区域，该无线电区域允许UAV在沿着所分配的飞行路径朝向目的地B行驶时，使无线电区域重选的数量最小化。

最终，在步骤530中，UAV-AS将所确定的无线电区域列表提供给请求者，从而提供给UAV的操作者，该操作者然后可以将其转发给UAV，或者直接转发给UAV。这样的供应可以与关于所分配的飞行路径的信息一起完成，或者与这样的信息分开完成。

参考图6，该图示出了根据本公开的被配置成执行UAV-AS的计算单元的示例性组成。UAV-AS可以对应于如先前附图中所示的UAV-AS 100。

计算单元600包括至少一个处理器610和至少一个存储器620，其中，至少一个存储器620包含可由至少一个处理器610执行的指令，使得计算单元600可操作以执行图4或图5中参考UAV-AS 100描述的方法步骤。

参考图7，该图示出了根据本公开的被配置成执行UAV的计算单元的示例性组成。UAV可以对应于如先前附图中所示的UAV 10。

计算单元700包括至少一个处理器710和至少一个存储器720，其中，至少一个存储器720包含可由至少一个处理器710执行的指令，使得计算单元700可操作以执行图3中参考UAV 10描述的方法步骤。

将理解，计算单元600和700可以是物理计算单元以及虚拟化计算单元，例如诸如虚拟机。还将理解的是，计算单元可以不一定被实现为独立的计算单元，但是可以被实现为也驻留在多个分布式计算单元上采用软件和/或硬件实现的组件。

参考图8，该图示出了根据本公开的被配置成执行UAV-AS的计算单元的示例性模块化功能组成。UAV-AS可以对应于如先前附图中所示的UAV-AS 100。UAV-AS可以包括收发器模块810、无线电区域数据库820、无线电区域列表确定模块830和飞行路径确定模块840。

收发器模块810可以适于执行请求/响应消息的接收和发送，诸如步骤400、步骤500、步骤530，以及与协助UAV执行服务无线电区域重选有关的任何信令消息。

无线电区域数据库820可以适合于存储在当沿着所分配的飞行路径行驶时从UAV接收的无线电质量测量。无线电质量测量可以按结构化的方式存储，例如，可以通过在特定高度每特定无线电区域、地理位置或UAV行驶速度的测量对测量进行分类。这允许UAV-AS生成无线电区域的覆盖范围的三维图片。当状况改变或由UAV-AS接收到新信息时，UAV-AS可以使数据库保持最新。可以向无线电区域数据库820咨询关于UAV-AS的责任区域内的无线电区域的无线电覆盖的最新状态。数据库还可存储适合于供沿着给定飞行路线使用的所确定的无线电区域列表，数据库可每常用飞行路径或预定义的飞行通路存储此类列表。数据库可以由确定模块830用于确定无线电区域列表。

用于确定服务无线电区域列表的确定模块830可以适合于确定这样的列表。为此，模块可以与数据库820交互，以便提供每飞行路径的预定的无线电区域列表，或者以便累积提供每无线电区域和每飞行路径的无线电质量测量。确定模块可以确定列表上的无线电区域，使得UAV可以使服务无线电区域重选或切换的数量最小化。

飞行路径确定模块840可以适合于在请求时确定最满足例如在UAV-AS的责任区域中的请求需求、当前飞行密度状况和飞行安全授权需求的飞行路径。一旦选择或确定了飞行路径，模块840还可以通过在相应飞行路径中保留容量而将飞行路径分配给UAV。还可以将结果存储在例如数据库820中以供后续重用。

参考图9，该图示出了根据本公开的被配置成执行UAV的计算单元的示例性模块化功能组成。UAV可以对应于如先前附图中所示的UAV 10。UAV可以包括收发器模块910、定位模块920、测量和报告模块930以及操纵模块940。

收发器模块910可以适合于执行请求/响应消息的接收和发送，诸如步骤300、步骤310、步骤370，以及与在行驶时执行服务无线电区域重选有关的任何信令消息。

定位模块920可以适合于确定UAV的当前自身位置，例如，GPS坐标和高度。模块还可基于已知无线电传送器的三角测量和感知的无线电强度来确定其位置。模块还可以利用蜂窝网络的定位服务来确定自己的位置。取决于精度需要，可以使用不同的定位方法来彼此补充，以验证结果或以缩短确定时间。UAV可以检测到无线电区域列表中指示的接近的无线电区域重选点。

测量和报告模块930可以适合于每所检测的无线电区域测量当前位置处的无线电质量，并沿着所分配的飞行路径收集无线电质量测量。模块930可以利用收发器模块910以便向负责的UAV-AS提供在特定/当前位置处的无线电质量测量或者无线电区域的无线电质量进展曲线。模块还可在当前位置处扫描从UAV可检测到的无线电区域。以此方式，UAV可以确定列表上的无线电区域的无线电区域或者列表上的下一无线电区域是否进入到达范围中。模块还可用于向蜂窝网络产生无线电强度测量报告。基于这样的测量报告，蜂窝网络可以确定朝向UAV发起服务无线电区域重选过程。

操纵模块940可以适合于控制UAV沿着给定飞行路径的移动。模块可以使用来自定位模块920和传感器的数据来确定用于UAV根据所分配的飞行路径的要求移动的纠正动作。

参考图10，该图示出了用于包括UAV和UAV-AS的LTE的示例性蜂窝网络架构，所述UAV和UAV-AS根据本公开可以使用。

LTE网络的无线电覆盖区域基于追踪区域。在这样的示例中，UAV-AS负责的地理服务区域可以由LTE无线电网络的一个或多个追踪区域构造。UAV可以包括LTE无线电模块（以及某种类型的订户身份模块SIM卡），该LTE无线电模块用于将UAV注册到网络运营商的分组核心网络中。一旦被注册，或作为注册过程的一部分，UAV可能发现负责当前地理服务的UAV-AS。分组核心网络的正常移动性过程用于保持追踪UAV的移动性。该架构在此图中更详细地描述。

作为常见的LTE架构，该图中所示的架构包括eNodeB 1020，UAV 1010可以通过所述eNodeB 1020使用e-Uu接口连接到蜂窝网络。eNodeB 1020连接到用于使用S1-MME接口控制平面支持的移动性管理实体MME 1000，并使用S1-U接口连接到用于用户平面支持（即，用于用户数据传递）的分组数据网络网关PDN GW 1030。MME 1000进而经由S6a接口连接到归属订户服务HSS 1040，该归属订户服务HSS 1040包含与用户有关和与预订有关的信息。本领域技术人员将理解，该图中所示的架构对应于简化的LTE架构，其中仅示出了为阐明本文提出的技术的目的所必需的那些组件。

除了上述LTE网络的公共实体之外，该图中示出的架构还包括UAV应用服务器1050（在图中被表示为“UAV-AS”）作为蜂窝通信网络的一部分。UAV-AS 1050可以对应于关于先前附图描述的UAV-AS。UAV-AS 1050通过SGi接口连接到PDN GW 1030，并支持外部接口，该外部接口允许将UAV-AS 1050的功能接入到蜂窝通信网络外部的实体，诸如例如，从因特网访问UAV-AS 1050的实体，或者反之亦然。

使用到分组核心网的SGi接口，UAV-AS可以与UAV通信，并且反之亦然。这允许向UAV指示飞行策略或对应的动作，并在UAV-AS中从UAV接收飞行路径信息。经由与外部网络（诸如因特网）的接口，UAV-AS能够从UAV的运营商检索并提供信息，或者能够与分层UAV-AS架构的其他UAV-AS联系。

参考图11，该图示出了用于包括UAV和UAV-AS的5G的示例性蜂窝网络架构，所述UAV和UAV-AS根据本公开可以使用。

该图中所示的架构对应于关于图10所描述的架构的5G变体。用于实践本文中呈现的技术的基本原理可以等同地应用于该图中的5G架构。因此，下面将省略不必要的重复。仅应注意，上述针对eNodeB、MME、PDN GW和HSS的功能在这种情况下可以由5G架构的对应功能来执行，即，分别是无线电接入网RAN 1120、接入和移动性功能AMF 1100、用户平面功能UPF1130和用户数据管理UDM 1140。

根据另一实施例，提供了一种计算机程序。该计算机程序可以分别由上述实体UAV-AS或UAV的处理器610或710执行，使得可以执行或控制用于UAV在行驶时执行服务无线电区域重选的方法并且用于由UAV-AS协助UAV执行服务无线电区域重选的方法，如上面参考图3、图4或图5所描述的。通过执行计算机程序，可以使实体UAV-AS或UAV根据上述方法进行操作。

计算机程序可以体现为计算机代码，例如计算机程序产品的计算机代码。计算机程序产品可以存储在计算机可读介质上，例如磁盘或UAV-AS或UAV的存储器620或720上，或者可以被配置为可下载信息。

如上所述的一个或多个实施例可以能实现以下技术效果中的至少一种：

•减少从位置A到位置B的飞行路径的切换或无线电区域重选的数量；

•避免不必要的切换或无线电区域重选，并且将蜂窝网络的干扰最小化，还减少信令负载；

•允许更高的UAV行驶速度；

•UAV-AS随着时间动态地学习特定高度的无线电区域可见性，并使得动态使用此信息；

•重用现有网络能力，而不会影响已部署的蜂窝网络或3GPP信令过程定义；

•将来可能由国家飞行管理部门来要求；

受益于前述说明书和相关联的附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到所公开的发明的修改和其他实施例。因此，应当理解，实施例不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在本公开的范围内。尽管本文可以采用特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，并不是出于限制的目的。