CN104685372A

CN104685372A - 用于确定两个gps天线相对于彼此的相对定向的方法和装置

Info

Publication number: CN104685372A
Application number: CN201380051025.8A
Authority: CN
Inventors: R·比伯
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB; Ericsson AB
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: WO2014029454A2; DE102012016637A1; WO2014029454A3; CN104685372B; US10591613B2; US20150226860A1

Abstract

本发明涉及确定第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)的相对定向的方法和装置。所述装置包括：第一GPS天线(10)、第二GPS天线(20)、与第一GPS天线(10)电连接的移相器(16)、与移相器(16)和第二GPS天线(20)电连接的合并装置(30)、与合并装置(30)电连接的GPS接收器(40)和控制装置(50)，所述控制装置与GPS接收器(40)和移相器(16)电连接。由第一GPS天线(10)输出的第一GPS接收信号(Sig1)通过移相器(16)相位移动了能通过控制装置(50)调整的相移()并通过合并装置(30)与第二GPS天线(20)输出的第二GPS接收信号(Sig2)累加。对于至少三个不同的相移()确定这样产生的合并信号(Sum)。基于合并信号(Sum)的曲线确定所述两个GPS天线(10、20)相对于彼此的相对定向。

Description

用于确定两个GPS天线相对于彼此的相对定向的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定两个GPS天线相对于彼此的定向的方法和装置。通过所述方法以及通过所述装置例如可以确定两个GPS天线相对于彼此的方位角和/或仰角，并且由此所述两个GPS天线固定在其上的物体的方位角和/或仰角。

背景技术

由US 5,943,008已知一种用于确定天线阵列的定向的装置。所述天线阵列包括至少三个用于接收GPS卫星信号的接收天线，所述接收天线相对于彼此具有固定和已知的定位。这些接收天线通过接口与各个GPS接收器电连接。这里用于输出第一GPS信号的第一天线直接与所述接口连接，其中，在用于输出第二GPS信号的第二天线和接口之间设置第一延迟电路，而在用于输出第三GPS信号的第三天线和接口之间设置第二延迟电路。第一延迟电路使由第二接收天线接收的GPS卫星信号到接口和到GPS接收器的传输延迟固定的第一延迟时间，所述第一延迟时间例如为200ns，而第二延迟电路使由第三接收天线接收的GPS卫星信号到接口和到GPS接收器的传输延迟固定的第二延迟时间，所述第二延迟时间例如为400ns。第一和第二延迟电路有时还用于，使得第一、第二和第三GPS信号能够由不同的GPS接收器单独地接收，而不会相互干涉。GPS接收器具有处理功能，从而GPS接收器在使用接收天线的相对位置、已知的第一和第二延迟时间以及各接收天线已知的位置关系的情况下确定定向系数。这里GPS接收器利用接收信号所测得的编码和相位信息确定预定的、与不同的接收天线相关联的延迟时间之间的小的差别。这种小的差别然后用于确定三个接收天线的位置之间的差别。因此，利用GPS卫星信号到各个接收天线的行进时间差，以便确定个接收天线关于彼此的相对定向。

为了提高确定天线阵列的定向的精度，可以设置多于三个接收天线，其中在每个单天线与接口和GPS接收器之间必须分别设置一个延迟电路。各延迟电路必须具有相互不同的延迟，由此能够由GPS接收器分开地接收各自的GPS信号，因为GPS信号不允许相互干涉。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种简单、经济并得到改进的装置和改进的方法，用于确定两个GPS天线关于彼此的相对定向，通过所述装置和方法能够以提高的精度实现确定两个GPS天线关于彼此的相对定向。

所述目的根据本发明通过具有在权利要求1中给出的特征的方法以及通过具有在权利要求12中给出的特征的装置来实现。有利的实施形式在从属权利要求中给出。

具体而言，根据本发明的用于确定第一GPS天线关于与第一GPS天线隔开间距的第二GPS天线的相对定向的装置包括：与第一GPS天线电连接的移相器、与移相器和第二GPS天线电连接的累加装置、与合并装置电连接的GPS接收器和控制装置，所述控制装置与GPS接收器和移相器电连接。在接收至少一个GPS卫星信号时，第一GPS天线输出第一GPS接收信号，而第二GPS天线输出第二GPS接收信号。移相器构造成用于使第一GPS接收信号的相位移动一个相移，所述相移是可变的并且能通过控制装置调整。相移可以具有包括零度在内的任意值。相应的相移相对于彼此可以是等距的或者可以具有彼此不同的角间距。合并装置可以包括累加器并且也可以称为功率合并器，所述合并装置构造成用于将第二GPS接收信号与相位移动了所述相移的第一GPS接收信号相合并，以便产生合并信号。所述合并信号输送给GPS接收器。合并信号优选可以是第二GPS接收信号与相位移动了所述相移的第一GPS接收信号的累加信号。GPS接收器由合并信号产生扫描信号和/或信噪比信号并将所述扫描信号和/或信噪比信号传输给控制装置，所述控制装置存储所述扫描信号和/或信噪比信号连同经调整的相移。所述装置构造成用于分别对于至少三个不同的相移执行所述这些也称为重复步骤的方法步骤，其中，备选地，GPS卫星信号的接收仅一次性地进行。上面说明的各个构件的电连接通过信号线路进行。

移相器可以以任意由现有技术已知的类型或形式实现。特别是移相器可以包括不同长度的信号线路或延迟线路、电感和电容。移相器也可以作为全通装置实现。移相器也可以实现为数字移相器。

由于合并信号的频率以及由此还有扫描信号和/或信噪比信号的频率以及不同地调整的相移是已知的，所述装置通过控制装置基于由此获得的至少三个分别在不同的相移下获得的扫描信号和/或信噪比信号确定扫描信号和/或信噪比信号的曲线。由于第一GPS天线和第二GPS天线的相对定位是已知的，由此获得的扫描信号和/或信噪比信号的曲线对于第一GPS天线相对于第二GPS天线的定向是特征性的，从而所述装置能通过控制装置基于扫描信号和/或信噪比信号确定各GPS天线相对于彼此的相对定向。

通过根据本发明的装置，能够以高精度实现两个GPS天线相对于彼此的定向。根据本发明的装置由于使用了根据本发明的方法仅需要两个GPS天线来以高精确定两个GPS天线相对于彼此的定向。另一个优点是，根据本发明的装置只需要一个GPS接收器。定向确定的精度可以这样来提高，即各重复步骤对于各个不同相移重复多于三次，从而能更为精确地确定合并信号的曲线。在移相器的例如为360°的相位偏移中对于例如360个具有1°的等角间距的间距的不同相移确定合并信号。在这种情况下，合并信号的曲线由于测量点的数量大而非常精确。

此外可以这样来提高定向确定的精度，即，通过第一和第二GPS天线接收多于一个GPS卫星信号。一方面，为此可以由第一和第二GPS天线接收由一个GPS卫星发出的GPS卫星信号，而另一方面为此可以由第一和第二GPS天线在一个或多个时刻接收多个GPS卫星的GPS卫星信号。

在此方面，用于确定第一GPS天线相对于与第一GPS天线隔开间距的第二GPS天线的相对定向的方法构造成，使得所述方法包括以下步骤：

通过第一GPS天线在输出数量与GPS卫星信号的数量相等的第一GPS接收信号的情况下以及通过第二GPS天线在输出数量与GPS卫星信号的数量相等的第二GPS接收信号的情况下接收至少一个GPS卫星信号；

通过移相器使所述/各所述第一GPS接收信号的相位移动一个相移；

通过合并装置将所述/各所述第二GPS接收信号与相应的以相移发生相位移动的所述/各所述第一GPS接收信号相合并，以产生数量与GPS卫星信号的数量相等的合并信号；

通过GPS接收器由所述/各所述合并信号产生数量与GPS卫星信号的数量相等的扫描信号和/或信噪比信号；

通过控制装置存储与相移相关的所述/各所述扫描信号和/或与相移相关的所述/各所述信噪比信号，

通过控制装置确定与相移相关的所述/各所述扫描信号和/或与相移相关的所述/各所述信噪比信号的曲线；以及

通过所述控制装置基于所述/各所述扫描信号和/或所述/各所述信噪比信号的曲线确定第一GPS天线相对于第二GPS天线的相对定向。

第一方法步骤这里如上所述或者对于一个相移一次性执行，或者对于至少三个不同的相移执行至少三次。第二至第五方法步骤对于至少三个不同的相移执行。接着可以执行第六至第七方法步骤。

合并信号和/或信噪比信号的曲线的确定优选包括：确定至少一个第一相移和/或确定至少一个第二相移，在所述第一相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最大值，在所述第二相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最小值。此外，第一GPS天线相对于第二GPS天线的相对定向的确定至少基于这样确定的所述第一相移和/或所述至少一个第二相移，在所述第一相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最大值，在所述第二相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最小值。

由于累加信号的频率并且由此还有合并信号和/或信噪比信号的频率是已知的，可以简单地通过给出第一或第二相移来描述所述信号的曲线，在所述第一或第二相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最大值或最小债。累加信号的频率是已知的，因为GPS卫星信号的载波频率是已知的(对于GPS信号，载波的频率例如是1.5GHz)。累加信号具有最大值或最小值的相移对于发出GPS卫星信号的卫星关于第一GPS天线和第二GPS天线的相对定位是特征性的，从而基于所述至少一个第一相移和/或所述至少一个第二相移能够简单地确定第一GPS天线相对于第二GPS天线的定向，因为第一GPS天线相对于第二GPS天线的相对定位是已知的。

与相移相关的合并信号和/或信噪比信号的曲线的确定包括用于根据相移计算合并信号和/或信噪比信号的曲线。

由此例如可以基于仅三个分别由相移和合并信号和/或信噪比信号的幅值组成的数据对计算出合并信号和/或信噪比信号的曲线。这种计算例如可以同所谓的拟合(Fit)来实现。如果这样计算合并信号和/或信噪比信号的曲线，则例如可以容易地算出合并信号和/或信噪比信号具有最大值或最小值的相移的位置。由于合并信号和/或信噪比信号的频率已知并且由于所计算的合并信号和/或信噪比信号具有一个最大值或一个最小值或者多个最大值或多个最小值的一个或多个相移，第一GPS天线相对于第二GPS天线的定向可以以这种方式和形式以高精度确定，而不必在多个不同的相移下多次测量合并信号和/或信噪比信号。

相移相关的合并信号和/或信噪比信号的曲线的计算优选包括计算至少一个第一相移和/或至少一个第二相移，在所述第一相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最大值，在所述第二相移时，合并信号和/或信噪比信号具有最小值。这样计算曲线例如可以通过所谓的拟合来执行，对于这种拟合仅需要三个分别由相移和合并信号和/或信噪比信号所属的幅值组成的数据对。由此可以精确地确定合并信号和/或信噪比信号具有最大值或最小值的相移，而不必通过多个不同的相移确定合并信号和/或信噪比信号的曲线。因此可以非常快速地实现相应地确定合并信号和/或信噪比信号的曲线。

优选第一GPS天线相对于第二GPS天线的预先确定的间距小于或等于GPS卫星信号的载波的波长的一半。

当两个GPS天线之间的间距小于或等于GPS卫星信号的载波的波长的一半时，则确定两个GPS天线相对于彼此的相对定向的结果仅具有两个所谓的单值(唯一性)区间(Eindeutigkeitsbereich)。如果两个GPS天线的连线和一个GPS天线与GPS卫星的连线相互平行地定向并且因此成0°的角度，则GPS卫星信号到两个GPS天线的行进路程差恰好等于两个GPS天线彼此间的间距。由第一GPS天线输出的第一接收信号此时相对于由第二GPS天线输出的第二接收信号具有180°的相移，从而两个接收信号的累加形成最小值。如果两个GPS天线的连线和一个GPS天线与GPS卫星的连线相互不是平行地定向并且因此成大于0°的角度，则此时GPS卫星信号到两个GPS天线的行进路程差小于两个GPS天线彼此间的间距，从而由第一GPS天线输出的第一接收信号此时相对于由第二GPS天线输出的第二接收信号具有小于180°的相移。GPS卫星在这种情况下或者比较靠近第一GPS天线，或者比较靠近第二GPS天线定位。由此对于两个GPS天线之间的小于载波波长一半的间距得到恰好两个单值区间，因为GPS卫星根据所述确定结构可以位于两个半球上。如果两个GPS天线的连线和一个GPS天线与GPS卫星的连线相互不平行地定向并且成90°的角度，则GPS卫星信号到两个GPS天线的行进路程差恰好等于零，从而由第一GPS天线输出的第一接收信号此时相对于由第二GPS天线输出的第二接收信号不具有相移。

如果两个GPS天线之间的间距大于载波波长的一半，则对于各GPS天线相对于彼此的定向的确定结果存在多于两个单值区间。因为此时对于两个GPS天线之间的连线与一个GPS天线与GPS卫星的连线之间的大于0°的角度，GPS卫星信号到两个GPS天线的行进路程差恰好等于载波波长的一半。如果两个GPS天线之间的间距是GPS卫星信号的载波波长的一半的n倍，其中n为正整数，则对于两个GPS天线之间的连线与一个GPS天线与GPS卫星的连线所成的角度，GPS卫星信号到两个GPS天线的行进路程差恰好等于载波波长的一半，即λ/2，其中角度满足以下条件：

对于n＝2，从而此时第一单值区间是锥形体，其中轴线垂直于两个GPS天线之间的连线定向并且其侧边成60°(＝180°-2*60°)的角度。对于n＝3，此时构成第一单值区间的椎体的侧边围成38.94°(＝180°-2*70.53°)的角度。

因此，通过将两个GPS天线之间的间距降低到最大为载波波长的一半，减少了单值区间，从而GPS天线彼此间定向的确定得到简化。

根据用于确定第一GPS天线相对于第二GPS天线的相对定向的所述方法，也可以接收来自多个GPS卫星的多于一个GPS卫星信号，其中，附加的数据用于提高GPS天线相对于彼此的相对定向的确定精度。此外，附加的数据还可以用于可信度检查，根据所述数据检查GPS天线的所确定的定向的可信度。如果在分析评估GPS信号时得到GPS天线彼此间的多个可能的定向，则可以确定最可信的定向。

优选所述装置还包括衰减装置，所述衰减装置与第二GPS天线、累加装置和控制装置电连接。衰减装置适配成用于使第二GPS接收信号衰减。设置在第一GPS天线后面的移相器可以促成GPS接收信号的衰减。通过衰减装置可以使第一GPS接收信号和第二GPS接收信号的幅值彼此匹配。

附图说明

本发明其他的优点、细节和特征下面由所说明的实施例得出。这里具体地：

图1：根据本发明的用于确定两个GPS天线相对于彼此的相对定向的装置的示意性框图；

图2a：GPS卫星相对于第一和第二GPS天线的定位的示意图；

图2b：累加信号的曲线的示意图，根据对于在图2a中示出的定位的相移，通过将第二GPS信号与相位移动了一个相移的第一GPS接收信号相累加得到所述累加信号；

图3a：GPS天线相对于第一和第二GPS天线的另一种定位的示意图；

图3b：累加信号的曲线的示意图，根据在两个GPS天线具有第一间距时对于在图3a中示出的定位的相移，通过将第二GPS信号与相位移动的第一GPS接收信号相累加得到所述累加信号；

图3c：累加信号的曲线的示意图，根据在两个GPS天线具有第二间距时对于在图3a中示出的定位的相移，通过将第二GPS信号与相位移动的第一GPS接收信号相累加得到所述累加信号；

图4a：GPS天线相对于第一和第二GPS天线的另一种定位的示意图；

图4b累加信号的曲线的示意图，根据在两个GPS天线具有第一间距时对于在图3a中示出的定位的相移，通过将第二GPS信号与相位移动的第一GPS接收信号相累加得到所述累加信号；

图5：两个累加信号的示意图，这两个累加信号分别基于两个不同的、由GPS卫星发出GPS卫星信号实现；

图6：示出两个信噪比的曲线的示意图，这两个信噪比是基于由不同的GPS卫星发出的不同的GPS卫星信号；

图7：根据本发明的方法的流程图；以及

图8：三个天线布置结构的立体示意图，所述天线布置系统在产生三个不同的发射角的情况下绕天线杆设置，其中，每个天线布置系统具有一个根据本发明的用于确定两个GPS天线相对于彼此的相对定向的装置。

具体实施方式

在下面的说明中，相同的附图标记表示相同的构件或相同的特征，从而参考一个附图关于构件所进行的说明也适用于其他附图，由此避免了重复说明。

图1示出根据本发明的用于确定两个GPS天线10、20相对于彼此的相对定向的装置的示意性框图。该装置包括第一GPS天线10和第二GPS天线20，它们相对于彼此具有预先确定的间距。第一GPS天线10为此构造成，在接收由GPS卫星Sat(图2a、3a、4a)发出的GPS卫星信号PDS时输出第一GPS接收信号Sig1。GPS卫星信号PDS特别是可以包括位置数据信号PDS。所述第一GPS天线10与带通滤波器12电连接，从而只有第一GPS接收信号Sig1被传输给与带通滤波器12连接的放大器14。通常GPS卫星信号的载波频率为1.5GHz，从而带通滤波器的通过范围在1.5GHz附近的非常窄的范围内。放大器14放大第一GPS接收信号Sig1并将其传输给与放大器14电连接的移相器16。移相器16与控制装置50电连接，其中移相器16由控制装置15获得控制指令，以调整相移。

第二GPS天线20与带通滤波器22电连接，所述带通滤波器可以构造成与带通滤波器12是相同的。带通滤波器22也与放大器24电连接，该放大器与放大器14是结构相同的。衰减装置25与放大器24电连接，所述衰减装置使由第二GPS天线20输出的第二GPS接收信号Sig2衰减。但衰减装置25对于利用根据本发明的装置确定第一GPS天线10相对于第二GPS天线20的定向不是必不可少的。

衰减装置25与控制装置50电连接并接收来自该控制装置的控制信号，以调整可变的衰减。衰减装置25用于使第二GPS信号Sig2的幅值与第一GPS信号Sig1的幅值相适配。这是因为，第一GPS信号Sig1通过移相器16除了相移以外还发生了衰减。

用于确定两个GPS天线10、20相对于彼此的相对定向的装置还包括合并装置30，所述合并装置也称为功率合并器30并且在所示实施例中实现为累加装置30。移相器16以及衰减装置25都与累加装置30电连接。累加装置30将相位移动了相移的第一GPS接收信号Sig1与由衰减装置25衰减的第二GPS接收信号Sig2相互累加或合并。这里，所述累加在考虑第一GPS接收信号Sig1和第二GPS接收信号Sig2的相对相位的情况下进行。

GPS接收器40与累加装置30电连接并构造成用于接收由累加装置30产生的累加信号Sum，所述累加信号通过相位移动的第一GPS接收信号Sig1与衰减的第二GPS接收信号Sig2累加产生。GPS接收机40除了位置还输出其他数据，其中输出GPS卫星信号PDS的信噪比信号SNR或信噪比以及相应被接收的GPS卫星Sat的方位角和仰角。这些数据都以标准NMEA输出获得。GPS接收器40与控制装置50电连接，以便向控制装置50输出数据。控制装置50还包括处理器和/或存储器或者与未示出的存储器连接。因此，控制装置具有控制功能、处理功能和/或存储功能。通过控制装置50因此能够存储由GPS接收器40输出的数据，能够调整移相器16的相移并能够调整衰减装置25的衰减。

下面根据图2a至4b说明累加信号Sum的曲线与GPS卫星Sat关于第一GPS天线10和第二GPS天线20的位置以及与由移相器16调整的相移的相关性，第一GPS接收信号Sig1相位移动了所述相移。图2a示出GPS卫星Sat的定位，其中所述GPS卫星对称地设置在第一GPS天线10和第二GPS天线20之间。因此GPS卫星Sat位于这样一个平面的一个点上，该平面在第一GPS天线10和第二GPS天线20之间延伸、即与第一GPS天线10和第二GPS天线20的连线在该连线的中点处相交。因此GPS卫星Sat到第一GPS天线10和到第二GPS天线20的距离是相等的，从而由GPS卫星Sat发出的GPS卫星信号PDS到第一GPS天线10所走过的路程和到第二GPS天线20是等长的。因此由第一GPS天线10输出的第一GPS接收信号Sig1和由第二GPS天线20输出的第二GPS接收信号Sig2具有相同的相位。

如果第一GPS接收信号Sig1和第二GPS接收信号Sig2通过累加装置30累加，其中第一GPS接收信号Sig1没有通过移相器16发生相位移动，则两个具有相同相位的GPS接收信号Sig1、Sig2累加，从而由此产生的累加信号Sum具有最大值。相反，如果由第一GPS天线10输出的第一GPS接收信号Sig1通过移相器16发生相位移动，则第一GPS接收信号Sig1和第二GPS接收信号Sig2部分地干涉抵消，其中，当相移是180°的整数倍时，在这样产生的累加信号Sum中分别形成一个最小值。对于在图2a中示出的GPS卫星Sat关于第一GPS天线10和第二GPS天线20的定位，图2b示出累加信号Sum与第一GPS接收信号Sig1发生相位移动的相移相关的曲线。

图3a示出GPS卫星Sat相对于第一和第二GPS天线10、20的另一种定位。GPS卫星Sat位于第一GPS天线10和第二GPS天线20的近似连线的点上。因此GPS卫星信号PDS在GPS卫星Sat和第一GPS天线10之间走过的路程比GPS卫星信号PDS在GPS卫星Sat和第二GPS天线20之间走过的路程长。

第一GPS天线10和第二GPS天线20之间的间距在图3中用D表示。由于GPS卫星信号PDS的载波的频率是已知的并且通常为1.5GHz，当第一GPS天线10和第二GPS天线20之间的间距D为0.1m时，由第一GPS天线10输出的第一GPS接收信号Sig1相对于由第二GPS天线20输出的第二GPS接收信号Sig2相位移动了180°。由于此时间距D恰好为载波波长的一半，因此，GPS卫星信号PDS从GPS卫星Sat到第一GPS天线10和到第二GPS天线20的行进时间差恰好导致180°的相移。就是说一般而言为了使第一GPS接收信号Sig1相对于第二GPS接收信号Sig2相位移动180°，对于在图3a中示出的定位必须满足以下条件：

D＝n*c/2f

这里n是奇数(1、3、5、7、......)。当第一GPS接收信号Sig1通过移相器16发生了180°的相位移动，则累加信号Sum具有最大值，因为此时第一GPS接收信号Sig1和第二GPS接收信号Sig2的相位重新变成相同的。图3b对于图3a中示出的卫星Sat相对于第一和第二GPS天线10、20的定位示出累加信号Sum与所调整的相移相关的曲线，其中，在这种情况下，两个GPS天线10、20满足上面给出的关系。

相反，对于第一GPS天线10与第二GPS天线20之间的间距D不满足上面给出的关系的情况，图3c示出了累加信号Sum与相移相关的曲线。

图4a也示出GPS卫星Sat相对于第一和第二GPS天线10、20的另一种定位，而图4b对于图4a中示出的GPS卫星Sat的定位示出累加信号Sum与所调整的相移相关的曲线。

就是说累加信号Sum与相移相关的曲线取决于GPS卫星Sat相对于第一和第二GPS天线10、20的定位，从而累加信号Sum与相移相关的曲线在第一GPS天线10到第二GPS天线20的间距已知时对于GPS卫星Sat的位置是特征性的。因此可以由累加信号Sum的曲线连同由GPS卫星Sat传输的GPS卫星信号PDS得出第一GPS天线10相对于第二GPS天线20的相对定位。

图5示出两个累加信号Sum，这两个累加信号以上面记载的形式产生。这两个所示的累加信号的区别在于，由GPS卫星Sat发出的GPS卫星信号PDS得到相应的GPS接收信号Sig1、Sig2，这些GPS卫星Sat相对于第一和第二GPS天线10、20具有不同的定位。由图5可见，这样产生的累加信号Sum对于两个相移是相同的。因此，必须通过移相器16实现至少三个不同的相移并且同时必须确定所述累加信号的幅值，以便能够可靠且唯一地确定累加信号Sum的曲线。

图6示出两个不同的信噪比SNR(signal-to-noise-ratio)与所调整的相移的相关性。图6示出，信噪比的最大值并相应的最小值更为明显。这是由于在GPS接收器40中对GPS接收信号Sig1、Sig2的处理而实现的。由图6可见，信噪比SNR也具有特征性曲线，所述曲线与所调整的相移相关，从而也可以根据信噪比SNR确定第一GPS天线10相对于第二GPS天线20的定向。

图7示出根据本发明的方法的流程图，所述方法由根据本发明的装置执行。在第一重复步骤S1中，通过第一GPS天线10和通过第二GPS天线20接收GPS卫星信号PDS。这里第一GPS天线10输出第一GPS接收信号Sig1，而第二GPS天线20输出第二GPS接收信号Sig2。第一重复步骤S1下面接着第二重复步骤S2，在第二重复步骤中，第一GPS接收信号Sig1的相位通过移相器16移动了相移。这里通过移相器16实现的相移利用控制装置50控制。

在第三重复步骤S3中，第二GPS接收信号Sig2与相位移动了相移的第一GPS接收信号Sig1累加，以便产生累加信号Sum。在第四重复步骤S4中，由累加信号产生扫描信号和/或信噪比信号SNR。扫描信号例如可以包括累加信号Sum的I数据和Q数据。接下来仅说明信噪比信号SNR，但下面的说明也能用于扫描信号。接着，在第五重复步骤S5中通过控制装置50存储信噪比信号SNR连同关于相移的信息。

至少对于三个不同的相移执行这些重复步骤。由图7可见，在第五重复步骤S5之后检查，所调整的相移是否等于最大相移如果所调整的相移不等于最大相移就是说该相移低于最大相移则使所调整的相移提高一个相移增量并且返回重复步骤S1或返回重复步骤S2。如上面以及说明的那样，这些重复步骤至少执行三次，从而在相位偏移例如为360°时所述相移增量在这种情况下最大允许为120°。

在存储至少三个由信噪比信号SNR和与信噪比信号SNR相配的相移组成的数据对之后，在方法步骤S6中通过控制装置50确定与相移相关的信噪比信号SNR的曲线。

例如可以这样实现信噪比信号SNR的曲线的确定，即，在充分精确地测量或扫描信噪比信号SNR的曲线时，信噪比信号SNR具有最大值或最小值。相移增量例如可以仅为1°，从而对于360°的相位偏移产生360个信噪比信号SNR，从而在这样产生的查询表格(Suchtabelle)中只需要确定信噪比信号SNR最小或最大的相移，其中在对信噪比信号SNR这样高分辨率的测量或扫描时，能够非常精确地实现对信噪比信号SNR的最小值或最大值的定位。

可选地或附加地，用于确定信噪比信号SNR的曲线的方法步骤S6可以包括用于根据相移计算信噪比信号SNR的曲线的方法步骤。例如当信噪比信号SNR的曲线仅根据不同的相移而确定时，则可以由于已知信噪比信号SNR的频率而通过计算或通过所谓的拟合得出信噪比信号SNR的曲线或者可以计算出信噪比信号的曲线。因此，当仅执行了少数几个相移时，也能够精确地确定信噪比信号SNR的最小值或最大值。

然后，在另一个方法步骤S7中，通过控制装置50基于信噪比信号SNR的曲线确定第一GPS天线10相对于第二GPS天线20的相对定向。

在图8中示出根据本发明的用于确定第一GPS天线10相对于第二GPS天线20的相对定向的方法的应用实例。图8示出例如天线杆200形式的保持及承载装置200，在其上沿圆周方向错开地保持三个天线或单天线100a、100b、100c，这些它们例如由三个单列或多列的天线阵列组成，这些天线阵列通常具有基本上竖直定向的反射器和设置在反射器前面的发射装置。所述发射装置可以是单极化或双极化的发射装置，用于在一个频带中传输，或者当设计双频带或多频带天线时用于两个或多个频带。各个天线装置100a、100b、100c在所示实施例中分别由作为防护装置的天线罩包围。

通过适当的机械或可控的措施，原则上例如以120°角相互错开设置的天线100a、100b、100c也可以调整或调节到偏离于该角度的角度，以便例如不同地覆盖不同的三个扇区。

在所示实施例中，现在分别在上端侧102上或在端侧区域102的上方分别设有两个侧向错开的GPS天线10、20。此外，天线布置系统还包括其他根据本发明的构件，这些构件在参考图1的说明中示出或描述。通过上面说明的方法，能实现第一GPS天线10相对于第二GPS天线20的定向以及由此实现各个天线100a、100b、100c的定向。

由此可以精确地确定天线布置系统或分别装备有根据本发明的装置各个天线100a、100b、100c的定向。

附图标记列表

10 第一GPS天线

11 信号线路

12 带通滤波器

14 放大器

16 移相器

20 第二GPS天线

21 信号线路

22 带通滤波器

24 放大器

25 衰减装置

30 合并装置、累加装置、功率累加器

31 信号线路

40 GPS接收器

41、42、43 信号线路

50 控制装置

100、100a、100b、100c 物体、天线、单天线

102 端侧区域

200 保持及承载装置/天线杆

相移

第一相移，在第一相移时，合并信号具有最大值

第二相移，在第二相移时，合并信号具有最小值

最大相移

相移增量

D 第一GPS天线和第二GPS天线之间的间距

n 执行重复步骤的次数

PDS GPS卫星信号

S1-S6 方法步骤

Sat GPS天线

Sig1 第一GPS接收信号

Sig2 第二GPS接收信号

Sum 累加信号

Claims

1.一种用于确定第一GPS天线(10)相对于与第一GPS天线隔开间距的第二GPS天线(20)的相对定向的方法，其中，对于至少三个不同的相移执行下面的重复步骤：

通过第一GPS天线(10)在输出第一GPS接收信号(Sig1)的情况下以及通过第二GPS天线(20)在输出第二GPS接收信号(Sig2)的情况下接收(S1)至少一个GPS卫星信号(PDS)；

通过移相器(16)使第一GPS接收信号(Sig1)的相位移动(S2)相移

通过合并装置(30)将第二GPS接收信号(Sig2)与以相移发生相位移动的第一GPS接收信号(Sig1)相合并(S3)，以产生合并信号(Sum)；

通过GPS接收器(40)由合并信号(Sum)产生(S4)扫描信号和/或信噪比信号(SNR)；

通过控制装置(50)存储(S5)与相移相关的扫描信号和/或与相移相关的信噪比信号(SNR)，

其中在完成所述重复步骤之后执行以下方法步骤：

通过控制装置(50)确定(S6)与相移相关的扫描信号和/或与相移相关的信噪比信号(SNR)的曲线；以及

通过所述控制装置(50)基于扫描信号和/或信噪比信号(SNR)的曲线确定(S7)第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)的相对定向。

2.一种用于确定第一GPS天线(10)相对于与第一GPS天线隔开间距的第二GPS天线(20)的相对定向的方法，包括通过第一GPS天线(10)在输出第一GPS接收信号(Sig1)的情况下以及通过第二GPS天线(20)在输出第二GPS接收信号(Sig2)的情况下一次性接收(S1)至少一个GPS卫星信号(PDS)的方法步骤，其中，对于至少三个不同的相位移动执行下面的重复步骤：

通过移相器(16)使第一GPS接收信号(Sig1)的相位移动(S2)相移

通过合并装置(10)将第二GPS接收信号(Sig2)与以相移发生相位移动的第一GPS接收信号(Sig1)合并(S3)，以产生合并信号(Sum)；

其中在完成所述重复步骤之后执行以下方法步骤：

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，具有以下特征：

确定(S6)扫描信号和/或信噪比信号(SNR)的曲线的方法步骤包括：确定至少一个第一相移和/或确定至少一个第二相移在所述第一相移时，扫描信号和/或信噪比信号(SNR)具有最大值，在所述第二相移时，扫描信号和/或信噪比信号(SNR)具有最小值；以及

确定(S7)第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)的相对定向的方法步骤基于所述至少一个第一相移和/或所述至少一个第二相移进行。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，确定(S6)与相移相关的扫描信号和/或信噪比信号(SNR)的曲线的方法步骤包括用于根据相移计算扫描信号和/或信噪比信号(SNR)的曲线的方法步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于计算与相移相关的扫描信号和/或信噪比信号(SNR)的曲线的方法步骤包括用于计算至少一个第一相移和/或至少一个第二相移的方法步骤，在所述第一相移时，扫描信号和/或信噪比信号(SNR)具有最大值，在所述第二相移时，扫描信号和/或信噪比信号(SNR)具有最小值。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，执行重复步骤的所述至少三个不同的相移彼此是等角间距的。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，重复步骤执行的次数(n)等于相移的最大相移和相移增量的商，所述最大相移是相移增量的整数倍。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，最大相移至少为360°，相移增量最大为120°。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述重复步骤还包含以下方法步骤：

通过控制装置(50)确定，相移是否等于最大相移

当相移不等于最大相移时，通过控制装置(50)使相移提高所述相移增量以及

通过控制装置(50)改变移相器(16)的相移

10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述定向包括方位角和/或仰角。

11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用于通过衰减装置(25)使第二GPS接收信号(Sig2)衰减的步骤。

12.一种用于按照根据权利要求1至11之一所述方法确定第一GPS天线(10)相对于与第一GPS天线隔开间距的第二GPS天线(20)的相对定向的装置，所述装置包括以下部分：

第一GPS天线(10)和第二GPS天线(20)，用于接收GPS卫星信号(PDS)，所述第一GPS天线和第二GPS天线分别能够与物体(100、100a、100b、100c)直接或至少间接地连接或者与物体(100、100a、100b、100c)固定连接，其中第二GPS天线(20)与第一GPS天线(10)隔开间距；

移相器(16)，所述移相器至少间接地通过信号线路(11)与第一GPS天线(10)连接；

合并装置(30)，所述合并装置至少间接地通过信号线路(11)与移相器(16)以及通过另一个信号线路(21)与第二GPS天线(20)连接；

GPS接收器(40)，所述GPS接收器通过信号线路(31)与合并装置(30)电连接；以及

控制装置(50)，所述控制装置至少间接地通过信号线路(41)与GPS接收器(40)并且至少间接地通过另一个信号线路(42)与移相器(16)连接。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)具有预先确定的间距(D)。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，第二GPS天线(20)到第一GPS天线(10)的所述预先确定的间距(D)小于或等于GPS卫星信号(PDS)的载波波长的一半。

15.根据权利要求12至14之一所述的装置，用于执行根据权利要求11所述的用于确定第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)的相对定向的方法，所述装置还包括设置在第二GPS天线(20)和合并装置(30)之间的衰减装置(25)，所述衰减装置至少间接地通过信号线路(21)与第二GPS天线(20)和合并装置(30)以及至少间接地通过另一个信号线路(43)与控制装置(50)连接。

16.根据权利要求12至15之一所述的装置，其特征在于，第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)仅具有水平的间距。

17.根据权利要求12至15之一所述的装置，其特征在于，第一GPS天线(10)相对于第二GPS天线(20)仅具有竖直的间距。

18.根据权利要求12至17之一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三GPS天线，所述第三GPS天线具有相对于第一GPS天线(10)和第二GPS天线(20)之间的连线垂直地定向的间距。

19.一种天线(100、100a、100b、100c)，包括根据权利要求12至18之一所述的用于确定天线(100、100a、100b、100c)的定向的装置，所述装置至少间接地与天线(100、100a、100b、100c)连接或集成在天线(100、100a、100b、100c)中。