CN104776826A - 姿态测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种姿态测量系统及方法。其中，该系统包括：至少一个距离传感器，至少一个距离传感器设置在被测物体的一侧，用于测量与被测物体之间的距离信息；以及数据处理模块，用于从至少一个距离传感器获得对应的距离信息并处理距离信息，并基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息。本发明实施例提供的姿态测量系统及方法，安装简单，测量过程简单，降低了技术人员定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，技术人员从数据处理模块中即可准确获得被测物体的姿态信息，大大减低了维护成本。

Description

姿态测量系统及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种姿态测量系统及方法。

背景技术

姿态测量广泛运用于基站天线、汽车工业、勘探测绘等领域的测量检测中。

目前，可通过单目或双目测量方式进行姿态测量，具体地，当被测物体需要测量时，技术人员将高清的工业摄像机安装在被测物体的附近，并调整高清的工业摄像机周围的光源质量，以及对高清的工业摄像机进行校准，然后高清的工业摄像机对被测物体初始姿态和位移后的姿态进行拍摄，模拟人眼获取被测物体姿态信息，并通过系统软件计算得出被测物体的姿态变化。

然而，现有的姿态测量方式存在如下问题：1)高清的工业摄像机价格昂贵，姿态测量成本高；2)测量设备容易受光源影响，当光源质量较差时，测量设备的测量检测结果不准确；3)需要技术人员进行现场安装并校准，技术要求高，安装难度大；4)测量检测时，为区别被测物体和背景，需要对被测物体进行标记，否则摄像机无法识别和显示；5)姿态测量所使用的算法较复杂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种姿态测量系统，该系统安装简单，测量过程简单，降低了技术人员定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，技术人员从数据处理模块中即可准确获得被测物体的姿态信息，大大减低了维护成本。

本发明的第二个目的在于提出一种姿态测量方法。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种姿态测量系统，包括：至少一个距离传感器，所述至少一个距离传感器设置在被测物体的一侧，用于测量与所述被测物体之间的距离信息；以及数据处理模块，用于从所述至少一个距离传感器获得对应的距离信息并处理所述距离信息，并基于所述处理后的距离信息获得所述被测物体的姿态信息。

本发明实施例的姿态测量系统，通过设置在被测物体一侧的距离传感器测量距离传感器与被测物体之间的距离信息，然后数据处理模块从至少一个距离传感器获得对应的距离信息并处理距离信息，然后基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息，该实施例的姿态测量方式安装简单，测量过程简单，降低了技术人员定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，技术人员从数据处理模块中即可准确获得被测物体的姿态信息，大大减低了维护成本。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种姿态测量方法，包括：获得至少一个距离传感器测量对应距离传感器与被测物体之间的距离信息，其中，所述至少一个距离传感器设置在被测物体的一侧；以及处理所述距离信息，并基于处理后的距离信息获得所述被测物体的姿态信息。

本发明实施例的姿态测量方法，通过设置在被测物体一侧的至少一个距离传感器测量距离传感器与被测物体之间的距离信息，然后处理距离信息，并基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息，该实施例的姿态测量方式安装简单，测量过程简单，降低了技术人员定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，技术人员可准确获得被测物体的姿态信息，大大减低了维护成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例的姿态测量系统的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的距离传感器与被测物体之间的空间示意图一。

图3是本发明一个实施例的距离传感器与被测物体之间的空间示意图二。

图4是本发明另一个实施例的姿态测量系统的结构示意图。

图5是本发明一个实施例的距离传感器与被测物体之间的空间示意图三。

图6是本发明一个实施例姿态测量系统的基准面的空间示意图。

图7是被测物体围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

图8是被测物体围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

图9是被测物体围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

图10是本发明一个实施例的姿态测量方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的姿态测量系统及方法。

图1是本发明一个实施例的姿态测量系统的结构示意图。

如图1所示，该姿态测量系统包括至少一个距离传感器10和数据处理模块20，其中：

至少一个距离传感器10设置在被测物体的一侧，用于测量与被测物体之间的距离；数据处理模块20用于从至少一个距离传感器10获得对应的距离信息并处理距离信息，并基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息。

具体地，在测量被测物体的姿态时，可将至少一个距离传感器10安装在被测物体的一侧，在不同测量环境中，可选择不同类型的距离传感器10测量距离传感器10与被测物体之间的距离数据。其中，上述至少一个距离传感器10可以包括但不限于红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种。

在该实施例中，上述被测物体可以包括基站天线，若被测物体为基站天线，在对基站天线的姿态进行测量时，可将至少一个距离传感器10安装在基站的抱杆上，然后通过至少一个传感器10测量距离传感器10与基站天线之间的距离数据，由于距离传感器10可长期固定安装在基站天线的附近，因此，无需技术人员定期去现场进行测量，大大降低了定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，无需前期对测量设备进行校准。

其中，上述数据处理模块20可设置在服务器中，具体地，可将数据处理模块20远程设置在服务器中，由此，可方便技术人员远程策实时监测、检测被测物体的姿态信息变化情况，并且在被测物体的姿态信息发生变化后，可及时通知技术人员进行对被测物体进行维护。

在本发明的实施例中，设置在被测物体一侧的距离传感器10可以是能够旋转的，也可以是固定不变的(即不旋转)，下面分别就这两种情况说明数据处理模块20获得被测物体的姿态信息的方式进行说明。

在本发明的一个实施例中，当设置在被测物体一侧的距离传感器10能够进行旋转时，数据处理模块20获得被测物体的姿态信息的方式为：获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度；以及根据旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及旋转角度计算出被测物体的姿态信息。

其中，设置在被测物体一侧的距离传感器10可以在垂直方向上旋转，也可以在水平方向上旋转。进一步而言，对应的距离传感器10可以在垂直方向上向上或者向下旋转，也可以在水平方向上向左或者向右旋转，距离传感器10可旋转的角度(即旋转角度)是系统中预先设置的。

具体地，数据处理模块20根据对应距离传感器10旋转前和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度，可以计算出被测物体的俯仰角变化值和方位角变化值。

例如，当前被测物体为基站天线，并且当前被测基站天线的初始俯仰角为60°。若通过能够旋转的距离传感器10进行测量时，数据处理模块20可从距离传感器10中获得旋转前和旋转后的距离信息，并根据距离信息以及距离传感器10对应的旋转角度计算出基站天线的俯仰角为62°。由此，数据处理模块20可确定出基站天线的俯仰角发生了变化，即基站天线的俯仰角变化值为2°。

另外，为了提高计算结果的准确性，在对被测物体进行测量时，可通过多个距离传感器10对被测物体进行测量，数据处理模块20可根据多个距离传感器10所测量的距离信息以及旋转角度计算出基站天线的俯仰角变化值和/或方位角变化值的平均值。

此外，在对被测物体进行测量时，也可以通过一个距离传感器10对被测物体进行多次测量，数据处理模块20根据多次测量的数据计算出基站天线的俯仰角变化值和/或方位角变化值的平均值。

需要说明的是，该实施例所说的俯仰角和方位角均为基站天线的相对俯仰角和方位角。在计算出基站天线的相对俯仰角和方位角变化值后，可根据现有技术计算出基站天线相对于地磁、恒星的绝对俯仰角和方位角变化值。

下面举例说明数据处理模块20计算被测物体的姿态信息(角度信息)的过程。

例如，被测物体为基站天线，设置在被测基站天线的抱杆上的距离传感器10在垂直方向上向上旋转，且可以旋转的角度为γ，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器10与基站天线之间形成的空间示意图如图2所示，图2中的A表示距离传感器10所在的位置，AC表示距离传感器10在水平方向上测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器10旋转角度γ后，所测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息。数据处理模块20获得距离传感器10测量的距离信息，并通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，图2中的∠BCD即是基站天线的俯仰角，数据处理模块20根据三角关系可以计算出BD的距离，BD＝sinγ·AB，且在△CBD中CD＝AC-AD，而AD²＝AB²-BD²，进而可计算出本次测量中基站天线的俯仰角∠BCD＝arctan(BD/CD)，以及根据基站天线的初始俯仰角可以计算出基站天线的俯仰角变化值为∠BCD＝arctan(BD/CD)。

需要说明的是，距离传感器10在水平方向上向右旋转时，距离传感器10与被测物体之间形成的空间示意图的形式如图2所示，也就是说，若距离传感器10在水平方向上向右和垂直方向上向上的旋转角度相同，数据处理模块20计算被测物体的俯仰角和方位角的计算过程相同。

再例如，被测物体为基站天线，设置在被测基站天线的抱杆上的距离传感器10在垂直方向上向下旋转，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器10与基站天线之间形成的空间示意图，如图3所示，图3中的A表示距离传感器10所在的位置，AC表示距离传感器10在水平方向上测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器10旋转角度γ后，所测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息。数据处理模块20获得距离传感器10测量的距离信息，并通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，假定用θ表示基站天线的俯仰角，θ＝180°-∠ACB＝180°，数据处理模块20可根据三角关系可以计算出CD的距离，CD＝sinγ·AC，且在△CBD中BD＝AB-AD,而AD²＝AC²-CD²,对应的基站天线的俯仰角θ＝180°-∠ACB＝180°-[arctan(BD/CD)+(90°-γ)]，对应的俯仰角θ也为基站天线的俯仰角变化值。

需要说明的是，距离传感器10在水平方向上向左旋转时，距离传感器10与被测物体之间形成的空间示意图的形式也如图3所示，也就是说，若距离传感器10在水平方向上向左和垂直方向上向下的旋转角度相同，数据处理模块20计算被测物体的俯仰角和方位角的计算过程相同。

在本发明的另一个实施例中，当设置在被测物体一侧的距离传感器10不能旋转时，数据处理模块20获得被测物体的姿态信息的方式为：确定基准面，基于距离信息和被测物体与基准面间的位置关系，获得被测物体偏离基准面的相对角度信息。

在本发明的实施例中，在测量过程中，所使用的距离传感器10的数量不同时，对应地，数据处理模块20确定基准面的过程不同。

具体地，当距离传感器10的数量为一个或者两个时，数据处理模块20可获得对应的预设值，并根据预设值和对应的距离传感器确定基准面。例如，如图5所示，对被测物体a进行姿态测量时，可将一个距离传感器A安装在被测物体a的左侧，假定被测物体a上的B’点为设定点，初始时，通过距离传感器A可以测得被测物体a与距离传感器器A之间的距离即图3中的A点与C点之间的距离，其中，C点为被测物体a上的一点，B’C之间的距离可通过现有技术预先获得，与AC垂直的B’C和AB所在的平面(B’C所在的平面即为被测物体a所在的平面，AB所在的平面即为距离传感器A所在的平面)均为基准面。在确定基准面后，被测物体a可以绕设定点B’旋转，假定被测物体a发生旋转，并且被测物体a旋转后的位置如图5中的A’B’表示，其中，A’B’所在的平面为被测物体a旋转后所在的平面。由于距离传感器A的测量方向垂直于基准面，因此，当被测物体a旋转后，距离传感器A可以测量被测物体a旋转后AA’之间的距离，即距离传感器A可以测量出被测物体旋转后与距离传感器A之间的距离。安装在远程服务器中的数据处理模块12接收距离传感器A发送的距离数据，并可根据旋转后的被测物体所在平面与基准面(CB’所在平面)之间的几何关系，即三角关系，计算出被测物体a围绕设定点B’旋转的角度等于arctan[(AA’-AC)/B’C]。技术人员通过数据处理模块12的计算结果即可获得被测物体a的姿态变化信息，由此，方便了技术人员远程策实时监测、检测被测物体的参数变化情况，并且在被测物体的参数变化后，可及时通知技术人员进行对被测物体进行维护，保障了被测物体持续稳定工作。

当距离传感器10的数量大于等于三个时，数据处理模块20具体用于：将至少三个距离传感器10所在的平面或平面的平行平面确定为基准面。

例如，被测物体为基站天线，初始测量时，基站天线的姿态测量系统的基准面的空间示意图，如图6所示，图6中的A、B、C分别表示安装在基站的抱杆上的三个不能够旋转的距离传感器，图中的EB’C’表示被测基站天线，初始测量时，被测基站天线EB’C’与距离传感器A、B、C所在的平面为平行的平面，均为该测量系统的基准面，为了方便计算，可在BC边上选择一点D，并且可预先计算出AD之间的距离。

在确定基准面后，基站天线EB’C’可以围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转，假定旋转后所获得的空间示意图如图7所示，假定距离传感器A测量旋转后的基站天线到距离传感器A的距离为AA’，其中，A’为基站天线所在平面上的一个点。

设置在远程服务器中的数据处理模块20在获得距离传感器10所测量的数据后，根据基站天线旋转后与测量系统的基准面之间的对应关系，由于距离传感器A、B、C的测量方向垂直于基准面，因此，可得出AD＝ED’，DD’＝BB’＝CC’＝AE，AA’垂直于基准面，即AE垂直于基准面，通过空间关系可以确定出图7中的△A’ED’为一个直角三角形，并且对应的∠ED’A’即为基站天线围绕Y轴旋转后与基准面所形成的夹角，数据处理模块20根据三角关系可以计算出∠ED’A’＝arctan(EA’/ED’)＝arctan[(AA’-AE)/ED’]。由此，远程服务器中的数据处理模块20可实时接收并分析距离传感器中传送的数据，并且当基站天线参数发生变化后，可及时通知技术人员进行维护，保障了基站天线持续正常工作。

本发明实施例的姿态测量系统，通过设置在被测物体一侧的距离传感器测量距离传感器与被测物体之间的距离信息，然后数据处理模块从至少一个距离传感器获得对应的距离信息并处理距离信息，然后基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息，该实施例的姿态测量方式安装简单，测量过程简单，降低了技术人员定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，技术人员从数据处理模块中即可准确获得被测物体的姿态信息，大大减低了维护成本。

被测物体除了可以围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转外，还可以围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转、围绕X轴或者与X轴平行的直线旋转。下面以被测物体围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转为例介绍姿态测量系统的工作过程。

图8是被测物体围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

其中，图8中的A、B、C分别表示安装在被测物体A’B’C’左侧的三个距离传感器的位置，其中，对应的三个距离传感器均不能旋转，三个距离传感器形成了△ABC，即△ABC所在的平面为基准面，假定初始化时，被测物体A’B’C’所在平面与距离传感器A、B、C所在的平面为相互平行的平面，且均为基准面，通过被测物体A’B’C’所在平面与距离传感器A、B、C所在的平面之间的关系得出，DD’＝BB’＝CC’＝AA’。假定被测物体A’B’C’可以围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转，且在被测A’B’C’围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转时，以C’点为设定点，旋转后通过被测物体A’B’C’左侧的三个距离传感器可对旋转后的被测物体A’B’C’与距离传感器之间的距离数据，即距离传感器可以获得距离数据BF、CC’、AA’。其中，F为被测物体A’B’C’旋转后所在平面上的一点，由于距离传感器的测量方向与基准面垂直，因此，可以确定FB垂直于△A’B’C’所在的平面，设置在服务器中的数据处理模块20获得距离检测传感器的距离数据，并根据测量数据以及被测物体A’B’C’与基准面的几何关系可以确定△F’B’C’为一个直角三角形，并且对应的∠FC’B’即为被测物体A’B’C’旋转后所在平面与基准面形成的夹角，数据处理模块20通过三角关系可计算出，∠FC’B’＝arctan(FB’/B’C’)。当数据处理模块20分析出被测物体的姿态信息发生变化后，可及时通知技术人员进行维护，保障了被测物体持续正常工作。

由此可以看出，该实施例的姿态测量系统通过类似的计算过程，同样可以准确计算出被测物体围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转后所形成的夹角。

需要说明的是，该实施例的姿态测量系统不仅可以准确计算出被测物体围绕X轴或X轴平行的直线、Y轴或Y轴平行的直线、Z轴或Z轴平行的直线旋转所形成的夹角，该实施例的姿态测量系统还可以计算出被测物体围绕X-Z平面、X-Y平面或者Z-Y平面内不与X轴、Y轴、Z轴平行的直线进行旋转所形成的夹角。下面以被测物体围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线为例说明该实施例的姿态测量系统的计算过程。

假定该初始测量时，被测物体的姿态测量系统的基准面的空间示意图，如图6所示，被测物体EB’C’所在平面的C’点为设定点，被测物体EB’C’围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线旋转后所所获得的空间示意图，如图9所示，安装在被测物体EB’C’的左侧的距离传感器可以获得三个距离数据AA’、BF、CC’。其中，A’和F均为被测物体旋转后所在平面上的点，设置在服务器中的数据处理模块20接收距离传感器发送的距离数据，并根据距离数据和被测物体旋转后所在平面与基准面之间的关系，可以计算出被测物体旋转后所在平面与基准面形成的角度，即可以计算出被测物体围绕Y轴变化的角度等于arctan[(AA’-CC’-GD’)/ED’]，围绕Z轴变化的角度等于arctan(FB’/B’C’)。

由此可以看出，该实施例的姿态测量系统通过类似的计算过程，同样可以准确计算出被测物体围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线旋转后所形成的角度。

需要说明的是，在本发明的实施例中，姿态测量系统在测量被测物体的姿态信息的过程中，可以在被测物体的一侧设置三个以上不能旋转的距离传感器，当姿态测量系统设置三个以上不能旋转的距离传感器时，数据处理模块20需要获得至少三个距离传感器到被测物体的距离数据才能计算被测物体的姿态信息。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种姿态测量方法。

图10是本发明一个实施例的姿态测量方法的流程图。

如图10所示，该姿态测量方法包括：

S101，获得至少一个距离传感器测量对应距离传感器与被测物体之间的距离信息，其中，至少一个距离传感器设置在被测物体的一侧。

具体地，在测量被测物体的姿态时，可将至少一个距离传感器安装在被测物体的一侧。在不同测量环境中，可选择不同类型的距离传感器测量距离传感器与被测物体之间的距离数据。其中，上述至少一个距离传感器可以包括但不限于红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种。

在该实施例中，上述被测物体可以包括基站天线，若被测物体为基站天线，在对基站天线的姿态进行测量时，可将至少一个距离传感器安装在基站的抱杆上，然后通过至少一个传感器测量距离传感器与基站天线之间的距离数据，由于距离传感器可长期固定安装在基站天线的附件，因此，无需技术人员定期去现场进行测量，大大降低了定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，无需进行前期校准。

S102，处理距离信息，并基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息。

在本发明的实施例中，设置在被测物体一侧的距离传感器可以是能够旋转的，也可以是固定不变的(即不旋转)，下面分别就这两种情况说明获得被测物体的姿态信息的方式进行说明。

在本发明的一个实施例中，当设置在被测物体一侧的距离传感器能够进行旋转时，获得被测物体的姿态信息的方式为：获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度；以及根据旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及旋转角度计算出被测物体的姿态信息。

其中，设置在被测物体一侧的距离传感器可以在垂直方向上旋转，也可以在水平方向上旋转。进一步而言，对应的距离传感器可以在垂直方向上向上或者向下旋转，也可以在水平方向上向左或者向右旋转，距离传感器可旋转的角度(即旋转角度)是系统中预先设置的。

具体地，可根据对应距离传感器旋转前和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度，可以计算出被测物体的俯仰角变化值和方位角变化值。

例如，当前被测物体为基站天线，并且当前被测基站天线的初始俯仰角为60°。若通过能够旋转的距离传感器进行测量时，根据距离传感器旋转前和旋转后的距离信息以及距离传感器对应的旋转角度计算出基站天线的俯仰角为62°。由此，可确定出基站天线的俯仰角发生了变化，即基站天线的俯仰角变化值为2°。

另外，为了提高计算结果的准确性，在对被测物体进行测量时，可通过多个距离传感器对被测物体进行测量，然后根据多个距离传感器所测量的距离信息以及旋转角度计算出基站天线的俯仰角变化值和/或方位角变化值的平均值。

此外，在对被测物体进行测量时，也可以通过一个距离传感器对被测物体进行多次测量，然后根据多次测量的数据计算出基站天线的俯仰角变化值和/或方位角变化值的平均值。

需要说明的是，该实施例所说的俯仰角和方位角均为基站天线的相对俯仰角和方位角。在计算出基站天线的相对俯仰角和方位角变化值后，可根据现有技术计算出基站天线相对于地磁、恒星的绝对俯仰角和方位角变化值。例如，被测物体为基站天线，设置在被测基站天线的抱杆上的距离传感器在垂直方向上向上旋转，且可以旋转的角度为γ，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器与基站天线之间形成的空间示意图如图2所示，图2中的A表示距离传感器所在的位置，AC表示距离传感器在水平方向上测量的距离传感器与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器旋转角度γ后，所测量的距离传感器与基站天线之间的距离信息。在获得距离传感器测量的距离信息后，可通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，图2中的∠BCD即是基站天线的俯仰角，根据三角关系可以计算出BD的距离，BD＝sinγ·AB，且在△CBD中CD＝AC-AD，而AD²＝AB²-BD²，进而可计算出本次测量中基站天线的俯仰角∠BCD＝arctan(BD/CD)，以及根据基站天线的初始俯仰角可以计算出基站天线的俯仰角变化值为∠BCD＝arctan(BD/CD)。

需要说明的是，距离传感器在水平方向上向右旋转时，距离传感器与被测物体之间形成的空间示意图的形式如图2所示，也就是说，若距离传感器在水平方向上向右和垂直方向上向上的旋转角度相同，则计算被测物体的俯仰角和方位角的计算过程相同。

再例如，被测物体为基站天线，设置在被测基站天线的抱杆上的距离传感器在垂直方向上向下旋转，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器与基站天线之间形成的空间示意图，如图3所示，图3中的A表示距离传感器所在的位置，AC表示距离传感器在水平方向上测量的距离传感器与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器旋转角度γ后，所测量的距离传感器与基站天线之间的距离信息。在获得距离传感器测量的距离信息后，可通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，假定用θ表示基站天线的俯仰角，θ＝180°-∠ACB＝180°，根据三角关系可以计算出CD的距离，CD＝sinγ·AC，且在△CBD中BD＝AB-AD,而AD²＝AC²-CD²,对应的基站天线的俯仰角θ＝180°-∠ACB＝180°-[arctan(BD/CD)+(90°-γ)]，对应的俯仰角θ也为基站天线的俯仰角变化值。

需要说明的是，距离传感器在水平方向上向左旋转时，距离传感器与被测物体之间形成的空间示意图的形式也如图3所示，也就是说，若距离传感器在水平方向上向左和垂直方向上向下的旋转角度相同，则计算被测物体的俯仰角和方位角的计算过程相同。

在本发明的另一个实施例中，当设置在被测物体一侧的距离传感器不能旋转时，获得被测物体的姿态信息的方式为：确定基准面，基于距离信息和被测物体与基准面间的位置关系，获得被测物体偏离基准面的相对角度信息。

在本发明的实施例中，在测量过程中，所使用的距离传感器的数量不同时，对应地，确定基准面的过程不同。

具体地，当距离传感器的数量为一个或者两个时，可获得对应的预设值，并根据预设值和对应的距离传感器确定基准面。

例如，如图5所示，对被测物体a进行姿态测量时，可将一个距离传感器A安装在被测物体a的左侧，假定被测物体a上的B’点为设定点，初始时，通过距离传感器A可以测得被测物体a与距离传感器器A之间的距离即图3中的A点与C点之间的距离，其中，C点为被测物体a上的一点，B’C之间的距离可通过现有技术预先获得，与AC垂直的B’C和AB所在的平面(B’C所在的平面即为被测物体a所在的平面，AB所在的平面即为距离传感器A所在的平面)均为基准面。在确定基准面后，被测物体a可以绕设定点B’旋转，假定被测物体a发生旋转，并且被测物体a旋转后的位置为A’B’(A’B’所在的平面即为被测物体a旋转后所在的平面)，如图5所示，由于距离传感器A的测量方向垂直于基准面，因此，当被测物体a旋转后，距离传感器A可以测量被测物体a旋转后AA’之间的距离，即距离传感器A可以测量出被测物体旋转后与距离传感器A之间的距离。在获得距离传感器A发送的距离数据，服务器可根据旋转后的被测物体所在平面与基准面(CB’所在平面)之间的几何关系，即三角关系，计算出被测物体a围绕设定点B’旋转的角度等于arctan[(AA’-AC)/B’C]。服务器在获得被测的姿态信息后，若被测物体的姿态信息变化，服务器可及时通知技术人员进行对被测物体进行维护，保障了被测物体持续稳定工作。

当距离传感器的数量大于等于三个时，可将至少三个距离传感器所在的平面或平面的平行平面确定为基准面。

例如，被测物体为基站天线，初始测量时，基站天线的姿态测量系统的基准面的空间示意图，如图6所示，图6中的A、B、C分别表示安装在基站的抱杆上的三个不能够旋转的距离传感器，图中的EB’C’表示被测基站天线，初始测量时，被测基站天线EB’C’与距离传感器A、B、C所在的平面为平行的平面，均为该测量系统的基准面，为了方便计算，可在BC边上选择一点D，并且可预先计算出AD之间的距离。

在确定基准面后，基站天线EB’C’可以围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转，假定旋转后所获得的空间示意图如图7所示，假定距离传感器A测量旋转后的基站天线到距离传感器A的距离为AA’，其中，A’为基站天线所在平面上的一个点。

在获得距离传感器所测量的数据后，可根据基站天线旋转后与测量系统的基准面之间的对应关系，由于距离传感器A、B、C的测量方向垂直于基准面，因此，可得出AD＝ED’，DD’＝BB’＝CC’＝AE，AA’垂直于基准面，即AE垂直于基准面，通过空间关系可以确定出图7中的△A’ED’为一个直角三角形，并且对应的∠ED’A’即为基站天线围绕Y轴旋转后与基准面所形成的夹角，根据三角关系可以计算出∠ED’A’＝arctan(EA’/ED’)＝arctan[(AA’-AE)/ED’]。

本发明实施例的姿态测量方法，通过设置在被测物体一侧的至少一个距离传感器测量距离传感器与被测物体之间的距离信息，然后处理距离信息，并基于处理后的距离信息获得被测物体的姿态信息，该实施例的姿态测量方式安装简单，测量过程简单，降低了技术人员定期现场安装测量的成本，测量实施难度小，技术人员可准确获得被测物体的姿态信息，大大减低了维护成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种姿态测量系统，其特征在于，包括：

至少一个距离传感器，所述至少一个距离传感器设置在被测物体的一侧，用于测量与所述被测物体之间的距离信息；以及

数据处理模块，用于从所述至少一个距离传感器获得对应的距离信息并处理所述距离信息，并基于所述处理后的距离信息获得所述被测物体的姿态信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个距离传感器固定不变，或者所述至少一个距离传感器能够进行旋转。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述被测物体包括基站天线，所述数据处理模块设置在服务器中。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个距离传感器包括红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述至少一个距离传感器固定不变时，所述数据处理模块，具体用于：

确定基准面，基于所述距离信息和所述被测物体与所述基准面间的位置关系，获得所述被测物体偏离所述基准面的相对角度信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述距离传感器的数量为一个或者两个时，所述数据处理模块，具体用于：

获得对应的预设值，并根据所述预设值和对应的距离传感器确定所述基准面；

当所述距离传感器的数量大于等于三个时，所述数据处理模块，具体用于：将所述至少三个距离传感器所在的平面或所述平面的平行平面确定为所述基准面。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述至少一个距离传感器能够进行旋转时，所述数据处理模块，具体用于：

获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度；以及

根据所述旋转前的距离信息和所述旋转后的距离信息以及所述旋转角度计算出所述被测物体的姿态信息。

8.一种姿态测量方法，其特征在于，包括：

获得至少一个距离传感器测量对应距离传感器与被测物体之间的距离信息，其中，所述至少一个距离传感器设置在被测物体的一侧；以及

处理所述距离信息，并基于处理后的距离信息获得所述被测物体的姿态信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述被测物体包括基站天线，当所述被测物体为基站天线时，所述至少一个距离传感器设置在基站的抱杆上。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述至少一个距离传感器固定不变，或者所述至少一个距离传感器能够进行旋转。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个距离传感器包括红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种。

12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述至少一个距离传感器固定不变时，所述处理所述距离信息，并基于处理后的距离信息获得所述被测物体的姿态信息，包括：

确定所述基准面，基于所述距离信息和所述被测物体与所述基准面间的位置关系，获得所述被测物体偏离所述基准面的相对角度信息。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述距离传感器的数量为一个或者两个时，所述确定所述基准面，包括：

获得对应的预设值，并根据所述预设值和对应的距离传感器确定所述基准面；

当所述距离传感器的数量大于等于三个时，所述数据处理模块，具体用于：将所述至少三个距离传感器所在的平面或所述平面的平行平面确定为所述基准面。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述至少一个距离传感器能够进行旋转时，所述处理所述距离信息，并基于处理后的距离信息获得所述被测物体的姿态信息，包括：

获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度；以及

根据所述旋转前的距离信息和所述旋转后的距离信息以及所述旋转角度计算出所述被测物体的姿态信息。