CN111174751B - 一种便携式天线光电测向测姿仪及其调整方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于姿态测量技术领域，具体涉及一种便携式天线光电测向测姿仪及其调整方法与应用：通过光学望远镜结合GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪的技术方案，实现对天线方向和姿态的测量，且便于操作并减少了高空作业。

Description

一种便携式天线光电测向测姿仪及其调整方法与应用

技术领域

本发明属于姿态测量技术领域，具体涉及一种便携式天线光电测向测姿仪及其调整方法与应用。

背景技术

自从移动通信运营商提出天线工参测量，欲实现路由优化设计以后，各种移动通信天线的测向测姿仪不断研发成功，有利用地磁信号的指北仪；有利用和差波束和卫星信号的测向仪；而最实用最有应用价值的当首推利用全球导航卫星***(Global NavigationSatellite System,GNSS)卫星信号的双天线载波相位干涉测量的测向测姿仪，测角精度可以小于1度，这些测角仪可以外置在移动天线外罩壳的上端，也可以内置在移动天线内部，已开始应用于移动网优上，但是这些测角测姿仪是固定设置在移动天线上的，当需要调整、维修时，维修工作人员必须登上基站铁塔，进行高空作业才能完成业务，操作麻烦，能否研制另一类测角测姿仪，它不需要把测角测姿仪固持在基站铁塔的移动天线上，而是在地面上就可以方便地测试移动天线的安装方向及姿态，从而能及时判断天线波束的覆盖方向与范围，也可以验证装在移动天线上的测向测姿仪精度是否合格？是否有故障？直接在地面上就可以完成检查、标校、调整、维修等项工作，这样做不但方便了操作，减少高空作业，甚至避免了高空作业，而且能简化组成天线整机的结构设备、减少制造成本。如上的设计思路一直是天线姿态测量领域一个重要的话题。

例如，中国发明专利申请号为CN201910129039.6的专利文献公开了一种顾及基线形变的多天线GNSS载波相位精密测姿方法，包括以下步骤：在载体上布设3个天线形成2条基线，2条基线构成载体坐标系；在上述载体坐标系下，预先对各基线的几何向量进行标定；获取3个天线对应接收机输出的原始伪距与载波相位观测量；利用产生的原始伪距与载波相位观测量在基线间构造双差观测量；以姿态信息作为状态量，构建基于测量域的测姿模型；考虑基线形变因素，构建顾及基线形变的随机模型。

上述现有技术公开了一种顾及基线形变的多天线GNSS载波相位精密测姿方法，上述现有技术还是需要在载体布设天线才能够完成测姿，也即存在如上的技术问题。

基于现有技术中存在如上的技术问题，本发明人结合多年的研究经验，提出一种便携式天线光电测向测姿仪及其调整方法与应用。

发明内容

本发明提供一种便携式天线光电测向测姿仪及其调整方法与应用，通过光学望远镜结合GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪的技术方案，实现对天线方向和姿态的测量，且便于操作并减少了高空作业。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种便携式天线光电测向测姿仪，包括：

光学望远镜、安装在所述光学望远镜的光学镜筒上方的GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪和安装在被测天线的外罩上的反光片，所述光学望远镜带有自准直目镜，所述GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪平行于所述光学镜筒，所述反光片与所述光学望远镜垂直。

进一步地，所述光学望远镜通过镜筒支架架设，所述镜筒支架包括调节支腿、安装在所述调节支腿顶端的操作平台、设置在所述操作平台上并用于调整所述光学望远镜方位的方位转轴和设置在所述方位转轴上并用于调整所述光学望远镜俯仰角度的俯仰转轴。

进一步地，所述GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪包括能够接收GNSS信号的双天线和与所述双天线连接的接收机。

进一步地，被测天线的外罩上的反光片垂直于被测天线的指向方向。

进一步地，所述操作平台上设置有调平水泡和指南针。

进一步地，所述接收机设有对所述GNSS信号进行处理的信号处理模块和对处理后的信号进行模糊度解算的解算模块。

进一步地，所述接收机还设有输出接口，所述输出接口连接有无线传输芯片，所述无线传输芯片能够连接于移动网络平台或电脑。

本发明还提供一种便携式天线光电测向测姿仪的调整方法，包括：

步骤1：根据被测天线的外罩上的反光片的设置位置架设便携式天线光电测向测姿仪，调节镜筒支架的调节支腿使操作平台呈水平，根据指南针调正正北指向；

步骤2：接通光学望远镜的电源，点亮光学望远镜目镜里的灯泡，调整光学望远镜方位的方位转轴和俯仰转轴使自准直目镜的反射十字丝像返回进入镜筒里；

步骤3：在目镜上观测自准直目镜的反射十字丝像与目镜中十字丝像的垂直方向偏差角Δα和水平方向偏差角Δβ；

步骤4：对设置在光学镜筒上方的GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪的角度测量值，垂直方向偏角α和水平方向偏角β进行记录；

步骤5：则α-Δα，β-Δβ即为移动天线波束的指向角角度值α’与β’；

步骤6：将α’与β’与移动天线上安装的测向测姿仪的测角值进行比较，证实便携式天线光电测向测姿仪的可用性。

本发明还提供一种便携式天线光电测向测姿仪在移动天线姿态角测量中的应用。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

1.本发明所述的便携式天线光电测向测姿仪解决了没有安装测向测姿仪的移动天线的测向问题，测量方法操作简单，不再需要常有工作人员登塔，会减轻人员的工作强度与难度，同时，也能简化天线整机结构的组成、减少研制成本。

2.本发明所述的便携式天线光电测向测姿仪实用性强，可以对原来未安装测向测姿仪的天线在地面上直接实施测向，从而可以选择对原来已经安装在基站铁塔上的、未装置有测向测姿仪的天线，可以不再做增加测向测姿仪的改造，对装置有测向测姿仪的天线，可以实施及时的实时标校。

3.本发明所述的便携式天线光电测向测姿仪，安装了GNSS载波信号差分相干测向装置，测向精度较高。

4.本发明所述的便携式天线光电测向测姿仪，能测量和标校水平面内方位指向角，也可以测量和标校俯仰角，它不像惯性传感器件测量得到的方向角值是相对角度变化值，测量得到的方向角值是绝对方向角测量值，绝对方向角测量值不需要转化，使用直观方便。

5.本发明所述的便携式天线光电测向测姿仪造价较低，镜筒和支架可以利用天文望远镜等已有的装置，特别对支架要求较低，对支架安装和调正要求较低，对测量用的光学望远镜镜筒要求亦较低，利用天线外壳平面即可测量，若在天线外壳平面上黏贴有反射光标则更好。

附图说明

图1是本实施例所述便携式天线光电测向测姿仪的结构示意图。

图2是本实施例中光学望远镜的应用示意图；

图3是本实施例中目镜中的十字丝像与反射回来的十字丝像的偏差角。

图中，1-光学望远镜、11-镜筒支架、111-调节支腿、112-操作平台、113-方位转轴、114-俯仰转轴、2-GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，一种便携式天线光电测向测姿仪，包括：

光学望远镜1、安装在所述光学望远镜1的光学镜筒上方的GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪2和安装在被测天线的外罩上的反光片(图中未示)，所述光学望远镜1带有自准直目镜，所述GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪2平行于所述光学镜筒，所述反光片与所述光学望远镜1垂直，具体来说，反光片与所述光学望远镜1的光轴垂直。

所述光学望远镜1通过镜筒支架11架设，所述镜筒支架11包括调节支腿111、安装在所述调节支腿111顶端的操作平台112、设置在所述操作平台112上并用于调整所述光学望远镜1方位的方位转轴113和设置在所述方位转轴113上并用于调整所述光学望远镜1俯仰角度的俯仰转轴114。

在本实施例中，所述调节支腿111可设有3或4根。

如图2所示，带有自准直目镜的所述光学望远镜1的投射光线投射到被测天线外罩上的反光片上，通过反光片的反光作用，投射光线发生反射，通过调整光学望远镜的角度使反射光线亦射在所述光学望远镜1的目镜上，如图3所示，投射光线在目镜上产生目镜中的十字丝像，反射回来的反射光线在目镜中产生反射回来的十字丝像，在目镜上能够得出反射回来的十字丝像与目镜中的十字丝像的垂直方向偏差角Δα和水平方向偏差角Δβ。

所述GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪2包括能够接收GNSS信号的双天线和与所述双天线连接的接收机。

在本实施例中，被测天线的外罩为平面状；反光片亦为平面状。

在本实施例中，被测天线的外罩上的反光片垂直于被测天线的指向方向。

所述操作平台112上设置有调平水泡和指南针。

所述接收机设有对所述GNSS信号进行处理的信号处理模块和对处理后的信号进行载波整周模糊度解算的解算模块。

在本实施例中，双天线接收GNSS信号以后，经信号处理模块滤波放大、下变频至中频及中频载波信号采样后，再解算模块解算出模糊度。

所述接收机还设有输出接口，所述输出接口连接有无线传输芯片，所述无线传输芯片能够连接于移动网络平台或电脑。

一种便携式天线光电测向测姿仪的调整方法，通过如下步骤实现：

步骤1：根据被测天线的外罩上的反光片的设置位置架设便携式天线光电测向测姿仪，调节镜筒支架的调节支腿使操作平台呈水平，根据指南针调正正北指向；

步骤2：接通光学望远镜的电源，点亮光学望远镜目镜里的灯泡，调整光学望远镜方位的方位转轴和俯仰转轴使自准直目镜的反射十字丝像返回进入镜筒里；

步骤3：在目镜上观测自准直目镜的反射十字丝像与目镜中十字丝像的垂直方向偏差角Δα和水平方向偏差角Δβ；

步骤4：对设置在光学镜筒上方的GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪的角度测量值：垂直方向偏角α和水平方向偏角β进行记录；

步骤5：则α-Δα，β-Δβ即为移动天线波束的指向角角度值α’与β’；

步骤6：将α’与β’与移动天线上安装的测向测姿仪的测角值进行比较，证实便携式天线光电测向测姿仪的可用性。

在本实施例的步骤1中，便携式天线光电测向测姿仪放置在基站旁的开阔地上。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims (5)

1.一种便携式天线光电测向测姿仪，其特征在于，包括：

光学望远镜、安装在所述光学望远镜的光学镜筒上方的GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪和安装在被测天线的外罩上的反光片，所述光学望远镜带有自准直目镜，所述GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪平行于所述光学镜筒，所述反光片与所述光学望远镜垂直；

所述GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪包括能够接收GNSS信号的双天线和与所述双天线连接的接收机；

所述接收机设有对所述GNSS信号进行处理的信号处理模块和对处理后的信号进行模糊度解算的解算模块；

所述光学望远镜通过镜筒支架架设，所述镜筒支架包括调节支腿、安装在所述调节支腿顶端的操作平台、设置在所述操作平台上并用于调整所述光学望远镜方位的方位转轴和设置在所述方位转轴上并用于调整所述光学望远镜俯仰角度的俯仰转轴。

2.根据权利要求1所述的便携式天线光电测向测姿仪，其特征在于，被测天线的外罩上的反光片垂直于被测天线的指向方向。

3.根据权利要求1所述的便携式天线光电测向测姿仪，其特征在于，所述操作平台上设置有调平水泡和指南针。

4.根据权利要求1所述的便携式天线光电测向测姿仪，其特征在于，所述接收机还设有输出接口，所述输出接口连接有无线传输芯片，所述无线传输芯片能够连接于移动网络平台或电脑。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的便携式天线光电测向测姿仪的调整方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据被测天线的外罩上的反光片的设置位置架设便携式天线光电测向测姿仪，调节镜筒支架的调节支腿使操作平台呈水平，根据指南针调正正北指向；

步骤2：接通光学望远镜的电源，点亮光学望远镜目镜里的灯泡，调整光学望远镜方位的方位转轴和俯仰转轴使自准直目镜的反射十字丝像返回进入镜筒里；

步骤3：在目镜上观测自准直目镜的反射十字丝像与目镜中十字丝像的垂直方向偏差角Δα和水平方向偏差角Δβ；

步骤4：对设置在光学镜筒上方的GNSS双天线短基线载波相位差分相干测向仪的角度测量值：垂直方向偏角α和水平方向偏角β进行记录；

步骤5：则α-Δα，β-Δβ即为移动天线波束的指向角角度值α’与β’；

步骤6：将α’与β’与移动天线上安装的测向测姿仪的测角值进行比较，证实便携式天线光电测向测姿仪的可用性。

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