一種智能移動終端輔助定向天線方向調(diào)校的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及指向性設(shè)備的對準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，具體是一種智能移動終端輔助定向天 線方向調(diào)校的系統(tǒng)及方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線頻譜資源日趨緊張，微波通信已經(jīng)成為一種趨勢。 毫米波室外傳輸設(shè)備為增大傳輸距離，一般采用高增益定向天線，高增益定向天線的波束 非常窄。
[0003] 非常窄波束的定向天線在工程安裝過程中會增加天線對準(zhǔn)難度，安裝距離越遠， 對準(zhǔn)越難，甚至無法找到合適的位置。使用合適的輔助裝置進行定位和檢測，可以降低對準(zhǔn) 難度、提高對準(zhǔn)精度。
[0004] 現(xiàn)有的天線對準(zhǔn)技術(shù)，有人工定位加接收電平檢測方式，有定位加云臺方式自動 對準(zhǔn)。這兩者均有局限性，前者使用人工方式采集、觀測設(shè)備狀態(tài)，對準(zhǔn)難度較大、精度較低 且費時長;后者自動化程度較高，但是機構(gòu)復(fù)雜、不利于攜帶、應(yīng)用場景有限且成本較高。
[0005] 針對現(xiàn)狀，有必要發(fā)明新的方法和裝置，以改變定向天線等對準(zhǔn)時的難度大、精度 低、不利于攜帶等狀況。例如專利申請?zhí)枮?01410361053.6,發(fā)明名稱為一種定向天線全自 動對準(zhǔn)裝置及方法的專利申請，其采用的技術(shù)方案無陀螺儀，角度感測使用羅盤等，因地理 和周圍磁場環(huán)境變化所測得角度誤差較大，導(dǎo)致系統(tǒng)信號找準(zhǔn)角度精度略差;必須使用云 臺，體積大，不易安裝。專利申請?zhí)枮?00810188022.X，發(fā)明名稱為：一種天線對準(zhǔn)方法、系 統(tǒng)和裝置的專利申請，其采用的技術(shù)方案通過建立額外的掃描天線進行信號檢測、角度測 量和數(shù)據(jù)通信，所建立的額外掃描天線造成整個系統(tǒng)復(fù)雜，適用性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為克服現(xiàn)有的技術(shù)存在的不足，提高定向天線對準(zhǔn)精度，降低調(diào)校難 度，便于操作，本發(fā)明提出一種智能移動終端輔助定向天線方向調(diào)校的系統(tǒng)及方法，可以適 用于更多范圍。
[0007] 技術(shù)方案:一種智能移動終端輔助定向天線方向調(diào)校的系統(tǒng)，包含多種感測能力、 通信能力、計算和人機交互能力的智能終端，以及被操作設(shè)備內(nèi)部的接收電平檢測并將其 輸出的處理單元。
[0008] 所述智能終端安裝在被操作設(shè)備上，用于被操作設(shè)備的地理位置感測、高度感測、 方位感測、傾角感測和角度變化感測，被操作設(shè)備與智能終端通過數(shù)字接口通信，優(yōu)選WiFi 與藍牙無線連接器，不同智能終端相互間可遠距離通信，交換控制信息與采集信息。
[0009] 所述被操作設(shè)備指所需對準(zhǔn)天線與無線信號收發(fā)設(shè)備的總稱，其內(nèi)部應(yīng)該具備無 線電波發(fā)送和接收電平檢測的處理單元，且所述處理單元的接收與發(fā)送可控。
[0010]所述智能終端計算出被操作設(shè)備角度與偏差位置，并通過人機界面?zhèn)鬟f給操作 員，操作員根據(jù)智能終端的提示信息將被調(diào)設(shè)備調(diào)整到相應(yīng)的位置。
[0011] 所述智能終端包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)，電子羅盤傳感器，重力傳感器，以及陀螺儀;衛(wèi) 星定位系統(tǒng)為GPS、GL0NASS等衛(wèi)星定位系統(tǒng)，獲得被操作設(shè)備天線的經(jīng)煒度、海拔；智能終 端通過電子羅盤傳感器獲得天線的方位信息，通過重力傳感器獲得傾角;通過陀螺儀采集 角度變化量。以上所獲的信息均作為計算和調(diào)校反饋參數(shù)。
[0012] 所述智能終端之間優(yōu)選移動通信網(wǎng)絡(luò)進行通信。
[0013] 所述智能終端通過預(yù)調(diào)整算法計算出被操作設(shè)備角度與偏差位置，預(yù)調(diào)整算法 為：
[0014] 1)智能終端獲取需對準(zhǔn)雙方設(shè)備的地理信息、經(jīng)煒度和高度，所述雙方設(shè)備指被 操作的本地設(shè)備和對端設(shè)備；
[0015] 2)以天線為中心建立三維坐標(biāo)系，其中X軸為經(jīng)過天線中心的地垂線，z軸經(jīng)過兩 設(shè)備天線的中心點；
[0016] 3)根據(jù)已有公式，已知經(jīng)煒度值情況下可以算出兩臺設(shè)備間的水平距離D和對端 所在方位角度β;
[0017]
[0018]
[0019] LongA、LatA:本地設(shè)備經(jīng)度、煒度 [0020] LongB、LatB:對端設(shè)備經(jīng)度、煒度 [0021] R:地球半徑
[0022] 4)根據(jù)距離D與高度差△ h可以計算得到對端所在位置的俯仰角度Θ ;
[0023]
[0024] 5)智能終端獲知當(dāng)前設(shè)備指向的方位角與俯仰角，并計算當(dāng)前設(shè)備與對端的方位 角差與俯仰角差，Α β和ΔΘ。
[0025] 所述人機界面的提示信息即為預(yù)調(diào)整算法得出的實時方位角度差Δβ和實時俯仰 角度差Α Θ;智能終端收到操作員發(fā)出的執(zhí)行角度變動動作指令后，通過陀螺儀、電子羅盤 獲得設(shè)備角度變化信息，并與計算所得偏差角度Α β和△ Θ對比，所得對比結(jié)果輸出到人機 界面，偏差角度歸零時提示操作員結(jié)束角度變動動作。
[0026] 所述人機界面指運行于智能終端上的用戶操作界面，包括聲像提示接口以及控制 接口。
[0027] 預(yù)調(diào)整完畢后設(shè)備基本就位，在波束較窄的情況下，經(jīng)過預(yù)調(diào)整的天線因傳感器 精度不夠等因素，天線未達最佳位置，當(dāng)前端和對端協(xié)商進一步精確對準(zhǔn)，當(dāng)前端先進行精 確對準(zhǔn)，之后對端進行，兩者精確對準(zhǔn)方法一樣。精確對準(zhǔn)方法如下:對端切換至無線發(fā)射 模式，本地切換至接收模式;通過智能終端獲取當(dāng)前設(shè)備的處理單元輸出的接收信號電平， 并變動俯仰與方位角度，繪制誤差角度范圍內(nèi)信號強弱與角度變化關(guān)系的圖譜，根據(jù)所繪 制的圖譜獲得信號峰值點以及其所在的角度，通過人機界面告知操作員，操作員根據(jù)信號 峰值點以及角度信息微調(diào)設(shè)備可到最佳位置。
[0028] 所述智能終端提示操作員執(zhí)行角度變動動作，令天線掃描±5度內(nèi)的空間；智能終 端綜合陀螺儀、電子羅盤和重力傳感器的參數(shù)獲得角度信息，并將角度變化信息與取得的 相應(yīng)信號強度相關(guān)聯(lián)，繪制信號強度與角度變化關(guān)系的圖譜;待水平與垂直方向的關(guān)系圖 譜均繪制完成后，智能終端取出信號峰值點與對應(yīng)的角度，并提示操作員將設(shè)備調(diào)整至該 角度;待天線角度與目標(biāo)角度重合，智能終端提示調(diào)整完成。
[0029] 當(dāng)前端的智能終端完成精確對準(zhǔn)操作之后通過人機交互界面提示操作員進行對 端的精確對準(zhǔn)操作，操作員發(fā)出指令后，通過對端的智能終端獲取對端設(shè)備的處理單元輸 出的接收信號電平，并變動角度，繪制誤差角度范圍內(nèi)信號強弱與角度變化關(guān)系的圖譜，根 據(jù)所繪制的圖譜獲得信號峰值點以及其所在的角度，通過人機界面告知操作員，操作員根 據(jù)信號峰值點以及角度信息微調(diào)設(shè)備可到最佳位置。
[0030] 智能移動終端輔助定向天線方向調(diào)校的方法，包括如下步驟：
[0031] 1)獲得被操作設(shè)備天線的經(jīng)煒度、海拔、方位、傾角和角度變化量信息，并根據(jù)所 述預(yù)調(diào)整算法計算當(dāng)前設(shè)備與對端的方位角差與俯仰角差，Α β和△ Θ ;
[0032] 2)將當(dāng)前設(shè)備與對端的方位角差Δβ與俯仰角差ΔΘ，反饋給操作員，同時提示操 作員執(zhí)行當(dāng)前設(shè)備的角度變動動作；
[0033] 3)接收到角度變動動作指令后，獲取設(shè)備俯仰與方位角度變化信息，并與計算所 得的方位角差Α β與俯仰角差△ Θ進行對比，同時將所得對比結(jié)果反饋給操作員，偏差角度 歸零時提示操作員結(jié)束角度變動動作；
[0034] 4)等待兩端均完成預(yù)調(diào)整的角度變動動作后，進行精確對準(zhǔn)操作某一端先執(zhí)行調(diào) 整動作，先執(zhí)行的稱作本地，另外一端