CN106093847A - 便携式定向天线、测量装置和测量方法 - Google Patents

便携式定向天线、测量装置和测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种便携式定向天线，其装配有被集成到定向天线的壳体中的相机。除了位置查找信息的传统的纪录之外，例如，通过长程或短程捕捉的方式，被集成、安装的相机还能够借助定向天线的功能以不同的细节水平光学地纪录干扰源的周围环境。通过因此获得的额外的光学信息，本发明提供了用于干扰源和其周围环境的简单但非常有效的、增强的纪录选择。因此，在用于射频干扰的搜索期间，不用携带用于捕捉图像信息的单独的相机，并且这提高了使用者的舒适度。本发明进一步涉及一种便携式测量装置以及一种用于测量由信号源发射的电磁信号的方法。

Description

便携式定向天线、测量装置和测量方法
技术领域
本发明涉及一种便携式定向天线。本发明还涉及一种便携式测量装置以及用于测量由信源发射的电磁信号的方法。
背景技术
本发明涉及射频干扰的检测。射频干扰(通常也被称为电磁干扰)是指发射、传播或感应所产生的(或者它们的组合所产生的)不期望的能量作用，其能对无线电系统的接收有负面影响。接下来关于移动无线电领域中的射频干扰描述本发明以及其基于的一系列问题，但并不将本发明限制于此。
移动无线电领域中的射频干扰的原因可在于移动无线电桅杆上的故障的天线。例如，使用定向天线来定位这种类型的干扰源。定向天线是具有定向接收特性的接收器，作为设计的结果，该特性被放大。作为接收天线，定向天线因此将其最大接收灵敏度集中于所需方向，根据应用使用更小或较小的张角。定向作用的结果是，在电磁信号的主瓣外的信号的接收被减弱。
例如，在DE102010051213A1中公开了这种类型的定向天线。使用这种类型的定向天线能检测干扰源，并且借助安装的GPS传感器能确定确切的GPS位置。
然而，例如，如果多个干扰源被靠近彼此地放置，如在城市环境下的情况中，即使使用装配有GPS传感器的定向天线，并且即使因此知道GPS位置，也可能无法可追溯地找到干扰源。更进一步，例如，射频干扰还可出现在无法接收GPS的建筑内部。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供所检测的干扰源的改进的再识别。
根据本发明，通过具有权利要求1的特征的定向天线和/或通过具有权利要求10的特征的测量装置和/或通过具有权利要求14的特征的方法来实现该目的。
因此，下面提供：
一种便携定向天线，其被设计为检测发射电磁干扰信号的干扰源的位置查找数据，该定向天线包括安装的相机，其被配置为捕捉来自定向天线周围环境、特别是来自干扰源的周围环境的图像信息。
一种测量装置，其包括根据本发明的定向天线，该测量装置包括被设计为频谱分析仪的测量设备，该测量设备被连接到定向天线，并且其被设计为分析由定向天线接收的、来自干扰源的电磁干扰信号。
一种用于定位射频干扰源的方法，其包括下列步骤：通过检测且评估由干扰源发射的电磁信号并且通过提供来自所检测的电磁信号的入射方向的位置查找数据来确定干扰源的位置；捕捉来自干扰源的周围环境和/或来自检测到电磁信号的地点的图像信息；存储所确定的位置和相关联的图像信息。
本发明的理念是将被集成到定向天线的壳体中的相机装配到本身已知的定向天线。除了位置查找信息的常规的纪录之外，例如，通过长程或短程捕捉的方式，这种被集成和安装的相机还能够借助定向天线功能以不同的细节水平光学地纪录干扰源的周围环境。通过因此获得的额外的光学信息，本发明提供了用于干扰源和其周围环境的简单但非常有效的、增强的纪录选择。因此，在用于射频干扰的搜索期间，不用携带用于捕捉图像信息的单独的相机，并且这提高了使用者的舒适度。
可参考附图从进一步的从属权利要求和描述中获得有益的构造以及改进。
在优选的实施方式中，相机是数字相机的形式。数字相机常规地包括集成的存储器，该存储器根据本发明被用于存储所检测的位置查找数据和图像信息。特别地，该存储器因此能够以相关联的方式存储由定向天线捕捉的位置查找数据和由其相机捕捉的图像信息。结果是，对应的相关联的图像信息被自动地分配给所检测的位置查找数据，这简化了后续的分析。另外，这减少了人工劳动量，因为所述数据不再需要在后续的数据处理中被特别地识别且组合。另外，由于这种类型的关联的数据存储，因此能够防止归因于随后的不正确的数据组合的错误，例如，由使用者不再能够知晓哪个图像数据属于哪个图像信息引起的错误。可选地，还方便的是将相机配置为模拟相机、CCD传感器等。
在进一步的优选的实施方式中，定向天线包括GPS传感器。该GPS传感器被设计为检测位置查找数据和/或图像信息被捕捉之处的GPS位置数据。GPS数据在搜索建筑物外部以及广阔的环境中的干扰源期间特别地有利，因为，以这种方式，提供了干扰源的或多或少的不同的位置。特别有益的是位置查找数据和/或图像信息实际上设置有电子GPS位置标记。可选地，相关联的GPS位置数据、位置查找数据和/或图像信息还可被彼此分开地存储。
在进一步的实施方式中，定向天线额外包括用于检测时间的设备，以便获得与位置查找数据和/或图像信息相关联的时间信息。例如，时间信息可被存储作为基于位置查找数据或者图像信息的时间标记。这确保了相关联的位置查找数据和图像信息即使在大数据组的情况下也能被准确地识别。另外，在仅暂时地、间歇性等地出现干扰信号的情况下，纪录时间、数据和/或持续时间是重要且有益的。更进一步，将位置查找数据分配给时间信息还能够纪录干扰电磁信号的任何噪声。
在进一步的特别优选的实施方式中，定向天线具有被连接到相机的控制设备。控制设备优选地被设计为以根据预定的条件的方式自动地触发相机。特别地，有益的是预定的条件至少是用于电磁信号的阈值的形式。例如，用于电磁信号的阈值可为电磁干扰信号的振幅、信号强度、信号散射、特别预定的噪声和/或频率。例如，可假设如果定向天线(例如，通过信号特性)将检测的信号看作为干扰信号，则相机被自动地触发。可选地，预定的条件还可为时间规范。例如，还可考虑以时间间隔来触发相机，例如，每30秒触发。当然，也可考虑其他的条件。可选地，可考虑的控制设备以根据使用者的方式来触发相机，例如，根据由使用者输入的按钮来触发相机。
还有益的是，能以针对使用者的方式来设置预定的条件，特别是在定向天线操作期间。这确保了控制设备适用于特定的情况，诸如环境情况(例如，在封闭建筑中、城市环境等中的位置查找)。
在进一步的实施方式中，定向天线包括距离测量设备。借助距离测量设备，能确定定向天线和干扰源之间的距离，这能改进确定干扰源的位置的方式。另外，这能够以更有效的方式来评估由定向天线接收的所发射的干扰信号的质量。优选地，距离测量设备被设计为定向麦克风。定向麦克风是主要捕捉正面入射的声音且因此具有定向特性的类型的麦克风。来自其他方向的声音被转换成更衰弱的形式的电信号。借助定向麦克风，能从电磁信号和与来自干扰源的电磁信号同时发射的声音信号之间的延迟时间差来确定距离。
在进一步的实施方式中，提供这种类型的定向天线，其被设计用于接收在9kHz和7.5GHz之间的频率范围中的电磁信号。优选地，具有用于不同频率的干扰信号的不同类型的定向天线。特别有益的是定向天线被配置为接收9kHz和20MHz之间和/或20MHz和200MHz之间和/或200MHz和500MHz之间和/或500MHz和7.5GHz之间的频率范围内的电磁信号。
在特别优选的改进中，根据本发明的定向天线被设计为检测、定位且纪录由干扰源发射的干扰信号。优选地，这通过引入控制设备来全自动地执行。例如，术语“纪录”是指存储与干扰源相关的所有检测到的数据。
在测量装置的另一优选的实施方式中，设置了输入设备，以便纪录作为使用者输入的结果的进一步的信息，例如，干扰源的位置、性质、类型等。输入设备可通常地被设计为按钮、键盘、触摸板、触觉传感器、具有语音识别的麦克风、手势识别设备等。以这种方式，额外的信息(例如，关于数据的质量或者关于多种相关干扰源的描述、使用者的观察等)能以特别简单的方式被纪录且分配给所捕捉的数据。
在测量装置的进一步的实施方式中，设置了控制设备，以便将使用者特定的输入分配给所捕捉的图像信息和/或所检测的位置查找数据。以这种方式，所检测的信息(诸如所检测的位置查找数据、图像信息、GPS数据、时间信息、使用者输入等)能被存储为相关联的信息。
在测量装置的进一步的实施方式中，设置了显示设备。借助显示设备，所检测的信息(诸如所检测的位置查找数据、图像信息、GPS数据、时间信息、使用者输入等)能被单独地显示或者作为相关联的信息显示。例如，显示设备被形成为监视器、显示器、屏幕，诸如LCD屏、等离子屏、FED屏、CRT屏等。
上述构造和改进能以任何期望的方式在合理的范围内互相组合。本发明的进一步可能的构造、改进和实施还包括上述的或者下列的与实施方式相关的、本发明的未明确提到的特征。特别地，在这方面，本领域的技术人员也可对本发明的相关的基本形式添加作为改进的单独的方面或者补充。
附图说明
下面，通过在示意性的附图中示出的实施方式详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的定向天线的总体上的第一实施方式；
图2至5示出了根据本发明的定向天线的进一步的实施方式；
图6是示出了根据本发明的方法的流程图；
图7A至7D示出了根据本发明的定向天线的进一步的实施方式；
图8示出了根据本发明的测量装置的进一步的实施方式。
附图旨在给出本发明的实施方式的更好的理解。它们示出了实施方式，并且旨在协同描述阐明本发明背后的原理和概念。从附图能看出其他的实施方式以及所述的许多益处。附图的构件不一定被彼此成比例地示出。
在附图中，除非另有说明，否则相似的、功能相同且等同的构件、特征以及组件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1是根据本发明的用于定位射频干扰源的定向天线100的总体上的第一实施方式的示意图。定向天线100被设计为接收且分析电磁信号102，例如，电磁信号102由干扰源101(诸如故障的家用设备、移动无线电发射器等)产生且传播。
根据本发明的定向天线100包括相机103，其可为模拟相机或数字相机，并且例如，被嵌入到定向天线100的壳体104中。借助根据本发明的、包括集成的相机103的定向天线100，提供了一种功能扩展的定向天线100。特别地，通过相机103捕捉来自干扰源101或其周围环境的图像信息，定向天线100能够以特别有效且方便的方法来纪录干扰源101的地点、环境、精确位置、类型和性质等。
相机103可被设计为用于捕捉单个图像的照相机或者用于捕捉图像序列的录影机。
图2是根据本发明的定向天线100的进一步的实施方式的示意性视图。在这个例子中，定向天线100包括存储介质200，以用于存储由相机103捕捉到的图像信息以及进一步的信息，诸如位置查找数据。在数字相机103的例子中，存储介质200可以是已经被集成到相机103中。在这个例子中，存储介质200是电子存储器200，诸如DRAM、SRAM、图形存储器、存储卡、硬盘等。此外，方便的是存储介质200被形成为外部存储器，并且例如，能够通过I/O接口(未示出)被连接到定向天线100。
定向天线100进一步包括控制设备201，控制设备201被连接到相机103和存储器200。控制设备201控制定向天线100和相机103以及其存储器200的功能度。例如，可假设控制设备201根据预定的条件以某种方式自动触发。例如，预定的条件可为超过特定的预定阈值，例如，该阈值与所检测的电磁干扰信号102的振幅、强度、散射和/或频率有关。
图3是根据本发明的定向天线100的进一步的实施方式的示意性视图。在这个例子中，除了相机103、存储器200和控制设备201之外，定向天线100还包括用于确定定向天线100的位置的GPS传感器300。GPS传感器300被连接到存储器200，以便将获得的位置数据存储于其中。GPS传感器300因此能够使得被相机103检测到的图像信息和被定向天线100检测到的位置查找数据各自都设置有位置标记，使得相关联的图像和位置查找数据能随后以简单的方式通过位置标记被识别。
定向天线100进一步包括用于时间检测的设备301。由于(实质上)同时检测到的数据通常也在(实质上)相同的地点被检测到，因此还能够使用设备301进行检测到的数据的特别精确的位置分配。
更进一步，定向天线100包括用于致动相机103的致动设备302。在本实施方式中，致动设备302被设计为触发按钮302，相机103借助触发按钮302被使用者触发。然而，相机103还可借助致动设备302被控制。
定向天线100进一步包括用于接收声音信号的定向麦克风303，声音信号与电磁干扰信号102同时由干扰源101发射。借助定向麦克风303，检测到电磁干扰信号102和声音信号的延迟时间之间的延迟时间差，由此能确定从干扰源101到定向天线100的距离。
为了使用者更容易操作，定向天线100额外地装配有手柄304。
图4是根据本发明的用于检测且定位电射频干扰源的测量装置400的第一实施方式的示意性视图。测量装置400包括通过图1至3在上面公开的定向天线100以及频谱分析仪401。
频谱分析仪401是在用于检测且显示频率范围内的信号的电测量中使用的测量设备。通常在安装在测量设备中的显示屏上提供显示，水平轴线(x轴线)作为频率轴线，并且垂直轴线(y轴线)上示出信号的振幅。产生的图像被称为频谱。频谱分析仪401特别地用于高频技术领域。
使用根据本发明的测量装置400，能够在最初借助频谱分析仪401检测且表示电磁干扰信号102的特征，并且随后借助定向天线100定位所检测且表征的干扰信号102。
测量装置400可被形成为单一部件。在这种情况下，频谱分析仪401已经被集成到定向天线100中(反之亦然)。然而，如图4所示，有益的是测量装置400被形成为两个部件。在这种情况下，测量装置400的第一部分包括定向天线100，并且测量装置400的第二部分包括频谱分析仪401。在这种情况下，例如，定向天线100和频谱分析仪401借助无线电连接或连接电缆402互相连接。
图5示出了根据本发明的测量装置400的进一步的实施方式。在这个例子中，频谱分析仪401包括输入设备500，使用者特定的附加信息能通过输入设备500输入且能与相关联的位置查找数据和图像信息一起被存储。在这个例子中，输入设备500包括键盘501、用于输入语音备忘录的麦克风502和触摸屏503。
图6是示出了根据本发明的用于测量由干扰源发射的电磁信号的方法的单个步骤的流程图。
最初，在第一步骤S1中，例如，通过分析干扰信号在其频率、振幅、强度等方面的特性，从而监测且评估由干扰源产生的电磁干扰信号。
在进一步的步骤S2中，确定检测的电磁信号的入射方向。
步骤S1、S2可被反复地重复，使得使用者能最优地接近所检测的电磁信号的入射方向。
在这些搜索和优化的步骤S1和S2期间或随后，在步骤S3中，捕捉检测到电磁信号的环境的至少一个图像。
在随后的步骤S4中，存储步骤S1、S2和S3中捕捉且测量到的检测的数据和信息。为了减少后期处理工作，相关联的数据被聚集地存储，或被标记为使得在存储之后相关联的数据能通过所关联的排序算法被检测到。
图7A至7D示出了根据本发明的定向天线100的进一步的实施方式。该定向天线100装配有用于确定位置的罗盘305，以替代图3的实施方式中的GPS传感器300。图7A至7D的多种定向天线100的区别在于朝向要被检测的干扰信号的不同的接收灵敏度。因此，例如，图7A中的定向天线100被配置为用于9kHz到20MHz的频率范围。图7B中的定向天线100被配置为用于200MHz到500MHz的频率范围。图7C中的定向天线100被配置为用于20MHz到200MHz的频率范围。图7D中的定向天线100被配置为用于0.5GHz到7.5GHz的频率范围。
图8示出了根据本发明的测量装置400的进一步的实施方式，其包括频谱分析仪401和定向天线100。在图8中，在本实施方式中频谱分析仪401通过同轴电缆404被连接到定向天线100。可选地，还可提供频谱分析仪401和定向天线100的无线连接，例如，通过蓝牙、IR、无线电等的无线连接。
在这个例子中，频谱分析仪401包括键盘501形式的输入装置500。另外，设置了显示器403，来自定向天线100检测的干扰信号的数据被显示在显示器403上。在本实施方式中，显示器403示出了所检测的干扰信号的频谱405。另外，示出了由频谱分析仪401检测到的信号强度406。更进一步，显示器403在角度标尺407上示出了由定向天线100检测的位置查找数据。根据本发明，由相机103捕捉到的图像408现在也在显示器403上被示出。
尽管借助优选的实施方式公开了本发明，但本发明并不被限制于此，而是能以多种方式被修改。因此，本发明的实施方式的详细的描述本质上仅为示例，并不旨在限制本发明或本发明的应用范围或应用。特别地，在实施方式中示出或陈述的值本质上仅为示例，并且可根据本发明的应用领域改变。
附图标记列表
100 定向天线
101 干扰源
102 干扰信号
103 (模拟或者数字)相机
104 壳体
200 存储器
201 控制设备
300 GPS传感器
301 时间检测设备
302 致动设备
303 定向麦克风、距离测量设备
304 手柄
305 罗盘
400 测量装置
401 频谱分析仪
402 连接电缆
403 显示器
404 同轴电缆
405 频谱
406 强度
407 角度标尺
408 (相机)图像
500 输入设备
501 键盘
502 麦克风
503 触摸屏
S1-S4 步骤

Claims (20)

1.一种便携式定向天线(100)，其被设计为检测发射电磁干扰信号(102)的干扰源(101)的位置查找数据，所述定向天线(100)的特征在于，其包括安装的相机(103)，其被配置为捕捉来自定向天线(100)的周围环境的图像信息。
2.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，相机(103)被配置为捕捉来自干扰源(101)的周围环境的图像信息。
3.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，相机(103)是电子相机(103)的形式，其包括存储器(200)，以便存储由电子相机(103)捕捉的图像信息和/或与图像信息相关联的位置查找数据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定向天线，其特征在于，设置了GPS传感器(300)，其被设计为检测与位置查找数据和/或图像信息相关联的GPS位置数据。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定向天线，其特征在于，设置了用于时间检测的设备(301)，其被设计为检测与位置查找数据和/或图像信息相关联的时间信息。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定向天线，其特征在于，设置了控制设备(201)，其被连接到相机(103)，并且被设计为以根据预定的条件的方式触发相机(103)。
7.根据权利要求5所述的定向天线，其特征在于，控制设备(201)被设计为以根据预定的条件的方式自动地触发相机(103)，预定的条件表示用于所检测的电磁干扰信号(102)的至少一个阈值。
8.根据权利要求7所述的定向天线，其特征在于，预定的条件表示用于所检测的电磁干扰信号(102)的振幅、强度、散射和/或频率的至少一个阈值。
9.根据权利要求6或7所述的定向天线，其特征在于，能通过输入设备(500)以使用者特定的方式来设置预定的条件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的定向天线，其特征在于，设置了距离测量设备(303)，其被布置且设计为确定定向天线(100)和干扰源(101)之间的距离。
11.根据权利要求10所述的定向天线，其特征在于，距离测量设备(303)是定向麦克风(303)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的定向天线，其特征在于，定向天线(100)被设计为接收在9kHz和7.5GHz之间的频率范围内的电磁信号。
13.根据权利要求12所述的定向天线，其特征在于，定向天线(100)被设计为接收9kHz和20MHz之间的频率范围内和/或20MHz和200MHz之间的频率范围内和/或200MHz和500MHz之间的频率范围内和/或500MHz和7.5GHz之间的频率范围内的电磁信号。
14.一种测量装置(400)，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的定向天线(100)，所述测量装置(400)的特征在于，其包括被设计为频谱分析仪(401)的测量设备，其被连接到定向天线(100)，并且被设计为分析由定向天线(100)接收的电磁干扰信号(102)。
15.根据权利要求14所述的测量装置，其特征在于，设置了输入设备(500)，关于发射所检测的电磁干扰信号(102)的干扰源(101)的位置和/或性质的使用者特定的输入能通过输入设备(500)被输入。
16.根据权利要求15所述的测量装置，其特征在于，设置了控制设备(201)，其被设计为将使用者特定的输入分配给所捕捉的图像信息和/或所检测的位置查找数据，并且将由此联系在一起的信息作为相关联的信息存储在存储器(200)中。
17.根据权利要求14至16所述的测量装置，其特征在于，设置了显示设备(403)，其被设计为显示所捕捉的图像信息、所检测的位置查找数据、GPS数据、时间信息、使用者特定的输入和/或由所述频谱分析仪(401)分析的数据。
18.根据权利要求17所述的测量装置，其特征在于，显示设备(403)是显示器(403)或者监视器。
19.一种定位射频干扰源的方法，其特征在于，其包括下列步骤：
通过检测(S1)并且分析由干扰源(101)发射的电磁干扰信号(102)，并且通过提供(S2)基于所检测的电磁干扰信号(102)的入射方向的位置查找数据，从而确定干扰源(101)的位置；
捕捉(S3)来自干扰源(101)周围环境和/或来自电磁干扰信号(102)被检测到的地点的图像信息；以及
存储(S4)所确定的位置和相关联的图像信息。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，其包括下列的另外的步骤中的至少一个：
检测电磁信号的干扰源(101)和电磁干扰信号(102)被检测到的地点之间的距离；
表示所检测的且分析的电磁干扰信号(102)的特征；
根据所检测的距离的变化适配捕捉的焦距和/或变焦；
将所捕捉的图像信息和关于干扰源(101)的进一步的信息一同显示；
检测干扰源(101)的位置被确定之处的GPS位置数据；
检测干扰源(101)的位置被确定之时的时间数据；
将电磁干扰信号(102)的预定参数和预定阈值相比较；以及
将关于所检测的电磁干扰信号(102)的入射方向的信息合并到图像信息中。
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