CN103630107B - 一种基站天线倾角测量方法及数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基站天线倾角测量方法及数据的统计方法，其特征在于：在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置以测出基站天线的俯仰角，在基站扇面天线和基站中心位置分别设置第二倾角测量装置以测出基站天线的水平角。按照本发明的测量设备安装方法以及测量数据统计处理方法，可以很大程度上减少测量的误差，同时能够提高输出数据的精确度，为基站天线倾角的测量提供的良好的支持，以此能够使整个通信系统的通信质量得以保证。

Description

一种基站天线倾角测量方法及数据处理方法

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，特别是涉及一种基站天线倾角测量方法及数据处理方法。

背景技术

移动通信网络需要通过基站天线进行远距离通信，要有效控制基站的覆盖范围，就需要合理的设置天线的下倾角，合理的天线下倾角还能够降低同频干扰的影响。移动通信建网初期由于基站数量少，站型小、频率资源丰富等原因，对天线下倾角的设定还不是很迫切，而随着移动通信的迅猛发展，基站密度越来越高，站型也越来越大，如果不合理设定天线下倾角，则很难保证网络的质量。

现阶段移动通信基站的建设，已经充分的考虑了天线下倾角的问题，但随之而来的问题就是天下倾角测量的问题。建站初期已经很好的规划了天线的倾角，但是由于施工过程中存在的误差，以及随着时间的推移自然环境对基站天线的影响，天线的倾角将发生变化，如果不能够及时的发现倾角的变化，将对网络的通信质量有很大的影响。以往的测量方法都是人工攀爬罗盘测量、人工倾角测量仪器的测量等，但这些方法存在一定的问题，例如：人工测量误差问题、测量仪器的精度问题、测量仪器的安装问题、测量数据的统计处理等问题。因此一种新型的倾角测量设备安装方法和测量数据的统计处理方法是亟需的。

现在，业内对于基站倾角的测量，基本方案是采用一套倾角测量传感器，直接获取天线部分的俯仰角和水平角的绝对值(天线俯仰角的绝对值定义为天线相对于地面垂线的夹角；天线水平角绝对值定义为天线主瓣方向相对于正北0°方向的夹角)。但是，在实际野外环境中，由于受到自然大风、沙暴等恶劣天气影响，10米以上的基站塔会出现随机摆动，因此，采用绝对值测量的俯仰角和水平角，在数据统计时，往往出现异常结果，不能准确反映真实天线辐射方向的偏离程度，造成测量效益较低。同时，在获取测量数据后，采集数据的处理方法和处理软件有多种多样，但专门针对倾角测量数据的处理方法还没有规范、完整的方案，各个参数之间没有参照标准。

发明内容

为改善以上现有技术的不足，本发明提供一种基站天线倾角测量方法及数据处理方法，以减少基站塔因非理想因素造成的测量误差。通过设备的合理安装减少测量误差，而且安装方法简便易行；在数据处理方法上，通过至少两种数据统计处理方法，提高了输出数据的精度，降低数据处理误差。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基站天线倾角测量方法及数据的统计方法，在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置以测出基站天线的俯仰角，在基站扇面天线和基站中心位置分别设置第二倾角测量装置以测出基站天线的水平角。

进一步，所述在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置以测出基站天线的俯仰角具体步骤为：

1)在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置，分布测出抱杆和扇面天线相对于垂直水平方向的倾斜角度α₁,α₂；

2)计算天线的俯仰角度：α＝α₁-α₂；

进一步，所述基站扇面天线和基站中心位置分布设置第二倾角测量装置以测出基站天线的水平角具体步骤为：

1)在基站扇面天线处设置第二倾斜角测量装置，在基站中心位置处设置第二倾斜角测量装置，测出基站相对正北方向的角度β₁和基站在基站塔重心偏移后基站相对于正北方向的角度β₂；

2)计算基站的天线水平角：β＝β₁-β₂。

进一步，所述第一倾角测量装置为分布式倾角测量传感器。

进一步，所述第二倾角测量装置为分布式电子水平陀螺仪。

进一步，该方法还包括俯仰角和水平角的数据统计方法，具体步骤为：采用平均值法和Kalman滤波法对多次测量的俯仰角进行处理，

其中，平均值法：

Kalman滤波法： ${\mathrm{\α}}_{\mathrm{outN}}=[\stackrel{\‾}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{out}(1...N-1)}}\×(n-1)+\mathrm{\α}]/N;$

α_outN为第N次滤波器输出得到的俯仰角；

采用平均值法和Kalman滤波法对多次测量的水平角进行处理

其中，平均值法：

Kalman滤波法： ${\mathrm{\β}}_{\mathrm{outN}}=[\stackrel{\‾}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{out}(1...N-1)}}\×(n-1)+\mathrm{\β}]/N;$

β_outN为第N次滤波器输出得到的水平角。

本发明的优点在于：

能够有效的解决天线倾角测量装置的安装问题和测量数据的统计分析问题。测量装置的安装分为倾角测量仪的安装以及电子水平陀螺仪的安装两个部分，通过合理设置布局以及严谨的计算方法可以精确的计算出天线的水平和垂直方向上的倾斜角，施工安装方便，计算方法简单。数据统计的处理方法，通过两种统计处理方法，提高了侧量设备输出数据的精度，降低数据处理误差。按照此种方法进行测量设备的安装，并通过此种统计处理方法进行数据处理，整个测量设备输出的数据将在精度上有明显提高，同时测量设备输出数据可以直接使用，不需要再经过处理。

附图说明

图1：本发明测量装置的安装示意图。

具体实施方式

如图1为本发明测量装置的安装示意图，本发明旨在提出一种新的基站天线倾角测量方法及数据处理方法。天线的倾角测量分为俯仰角和水平角测量，俯仰角度变化的测量采用分布式倾角测量传感器测量，水平角度变化的测量采用分布式电子水平陀螺仪测量，图1中所示，设备1、2为倾角测量仪，设备3、4为电子水平陀螺仪。

天线的俯仰角测量：

天线的俯仰角测量采用分布式倾角测量传感器测量得到，主要是利用分布式倾角测量传感器的安装位置来得到精确的天线俯仰角。如图1，基站设计初期，塔上支架A、B互相平行，且与水平面平行，抱杆C与支架A、B、水平面垂直，D为基站扇面天线，夹角α即为天线的俯仰角度。但由于施工精度问题，且基站天线普遍较高，因此受天气风力等的影响很大，抱杆C不能做到完全垂直于水平面，且抱杆C与扇面天线D之间是用可折叠俯仰角调节器连接，因此垂直方向向的俯仰角度会很容易发生变化，因此直接测量倾角α是不准确的，本发明这种倾角测量方法就可以有效的解决这一问题。将倾角测量仪分别安装在扇面天线D上和抱杆C上，设定垂直水平面方向为0°，分别测量出抱杆C和扇面天线D相对于垂直水平面方向的倾斜角度α₁,α₂,则天线的俯仰角度α＝α₁-α₂。

天线的水平角测量：

天线的水平角测量采用分布式电子水平陀螺仪测量得到，主要是利用分布式电子水平陀螺仪的安装位置来得到精确的天线水平角。如图1所示，天线水平方向上可能对准任意的方向，因此我们设定基站面向正北方(N)为水平方向0°。同样由于施工问题，同时因为基站普遍较高，受风力影响较大，因此水平方向上的角度也必将与预期方向有一定的偏差，甚至偏差很大，所以水平方向上天线倾斜角度的测量和修正也是十分必要的。为了增加测量的准确性，同垂直方向倾斜角度测量类似，水平方向仍然采用分布式测量的方法。如图1设备3、4为电子水平陀螺仪，将设备3安放在天线D的面板上，用来测量天线本身的水平角度，如图所示，D点为天线原始重心，D₁点为天线水平角度变化后的重心，因此可以得到天线的水平角度β₁。将设备4安置在基站中心位置处，方向为正北方向，测量原理同天线水平角测量原理相同，其中O,O₁分别为基站塔原始重心和水平偏移后的重心，可以测量出角度β₂，理想情况下，β₂＝0。但是，在实际过程中，由于铁塔摆动等因素，β₂即为实际塔偏离正北方向的值，该值和β₁作差，可以得到准确的去除铁塔摆动后的水平角度β＝β₁-β₂。

●测量数据统：

上述测量的天线俯仰角和水平角有两种数据的统计处理方法，可以有效的提高测量数据的精确度。

1)平均法：经典的平均算法，多次测量取平均，可以一定程度上减少测量误差，达到可以接受的理想效果。其中α为输出数据，α_n为每次测量直接得到的数据，经过N次测量取平均,该方法可以将测量信噪比提高10log₁₀(N)dB。俯仰角和水平角统计算法相同。

2)Kalman滤波法：Kalman滤波是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器),它能够从一系列的不完全包含噪声的测量中，估计动态系统的状态。本发明采用的具体方法为利用如下公式其中，α_outN为第N次滤波器输出，为前N-1次滤波器输出的平均值，α为第N次测量的滤波前的结果。用此种方法统计处理测量的数据，输出结果将更加精确。

通过上述阐述，按照本发明的测量设备安装方法以及测量数据统计处理方法，可以很大程度上减少测量的误差，同时能够提高输出数据的精确度，为基站天线倾角的测量提供的良好的支持，以此能够使整个通信系统的通信质量得以保证。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种基站天线倾角测量方法及数据的统计方法，其特征在于：在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置以测出基站天线的俯仰角，在基站扇面天线和基站中心位置分别设置第二倾角测量装置以测出基站天线的水平角；

所述在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置以测出基站天线的俯仰角具体步骤为：

1.1)在基站扇面天线和抱杆分别设置第一倾角测量装置，分布测出抱杆和扇面天线相对于垂直水平方向的倾斜角度α₁,α₂；

1.2)计算天线的俯仰角度：α＝α₁-α₂；

所述在基站扇面天线和基站中心位置分布设置第二倾角测量装置以测出基站天线的水平角具体步骤为：

2.1)在基站扇面天线处设置第二倾斜角测量装置，在基站中心位置处设置第二倾斜角测量装置，测出基站相对正北方向的角度β₁和基站在基站塔重心偏移后基站相对于正北方向的角度β₂；

2.2)计算基站的天线水平角：β＝β₁-β₂；

该方法还包括俯仰角和水平角的数据统计方法，具体步骤为：

采用平均值法和Kalman滤波法对多次测量的俯仰角进行处理，

其中，平均值法：

Kalman滤波法： ${\mathrm{\α}}_{\mathrm{outN}}=[\stackrel{\‾}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{out}(1...N-1)}}\×(n-1)+\mathrm{\α}]/N;$

α_outN为第N次滤波器输出得到的俯仰角；

采用平均值法和Kalman滤波法对多次测量的水平角进行处理

其中，平均值法：

Kalman滤波法： ${\mathrm{\β}}_{\mathrm{outN}}=[\stackrel{\‾}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{out}(1...N-1)}}\×(n-1)+\mathrm{\β}]/N;$

β_outN为第N次滤波器输出得到的水平角。

2.根据权利要求1所述的一种基站天线倾角测量方法及数据的统计方法，其特征在于：所述第一倾角测量装置为分布式倾角测量传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基站天线倾角测量方法及数据的统计方法，其特征在于：所述第二倾角测量装置为分布式电子水平陀螺仪。