CN106207386A - 一种导航设备在线测量用天线及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号测量技术领域，提供了一种应用在导航设备的在线测量用天线及其驱动方法。本发明的导航设备在线测量用天线及其驱动方法，在导航信号接收天线和GPS天线上均设置有极化器，通过设置两个极化器对接收到的信号进行极化，达到极化最佳匹配，使得导航信号接收天线和GPS天线能够将信号接收完全，实现信号不失真，再根据该当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，生成天线升降控制量，驱动天线，准确调节天线高度及经纬度，达到指定位置，大大增加接收信号的精准度，以满足测量需求。

Description

一种导航设备在线测量用天线及其驱动方法

技术领域

本发明涉及信号测量技术领域，尤其是涉及一种应用在导航设备的在线测量用天线及其驱动方法。

背景技术

现实情况中，导航设备在线测量的测试点与距导航台的水平位置以及高度应密切关联，且测量点的连续性影响航道空间信号沿距离变化的精确性，另外，在线测量需结合车载移动平台、GPS，然而其中结合的复杂性以及车载移动平台和GPS本身的结构为在线测量的定位精度、数据稳定性、数据精度等带来问题。

在现有技术中，在线测量的普通天线，单纯利用一般甚高频天线进行测试，再根据测试要求人为的改变天线高度和测试点，造成测量的定位精度不够，与此同时，天线在测量过程的晃动会引起测量数据的波动等，导致数据不稳定，测量的数据精度不准确，影响测量需求。因此，普通天线的结构与驱动方式不能满足测量需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种导航设备在线测量用天线及其驱动方法，利用专门的甚高频天线结合差分GPS定位以及车载移动平台，精确定位需要测量的位置和高度，车载系统和天线驱动结构可以根据测量要求时时改变测量天线的高度和位置，提供不间断的数据测量，提高测量的定位精度、增加测量数据的稳定性、保证测量数据的精度等。

本发明提供的一种导航设备在线测量用天线，包括：导航信号接收天线，GPS天线，天线控制模块，中央控制器：

导航信号接收天线，用于接收导航信号，所述导航信号接收天线上包括有极化器；

GPS天线，用于接收GPS信号，所述GPS天线上包括有极化器；

天线控制模块，用于将所述导航信号和所述GPS信号进行传输；

导航信号接收天线和GPS天线合装在一起，通过所述GPS天线的连续定位来辅助导航设备获得所述导航信号接收天线的连续位置信息；

天线控制模块，用于将导航信号接收天线和GPS天线当前的经纬度和高度及预设的天线位置序列输入到所述中央控制器；所述天线位置序列为导航信号接收天线和GPS天线的目标高度和目标经纬度；

中央控制器，用于将所述GPS天线的当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，并生成天线升降控制量；所述中央控制器使用的所述GPS天线的当前经纬度和高度根据差分定位获得；

天线控制模块将所述天线位置序列输入到驱动程序，所述驱动程序再根据所述中央控制器生成的天线升降控制量产生指令，将该指令反馈给升降系统和车载系统，所述升降系统和车载系统调节两个天线的高度和经纬度，驱动所述导航信号接收天线和所述GPS天线到达指定高度和经纬度。

优选地，导航信号接收天线和GPS天线所采用的天线类型为偶极子天线，且两个天线都采用水平极化方式进行极化。

进一步地，所述导航信号接收天线和GPS天线都包括有极化器，其中，极化器包括第一端和第二端，第一端与馈源喇叭固定连接，第二端与矩形导波口固定连接，导航信号接收天线和GPS天线采用馈源喇叭对信号进行接收，并采用极化器将所接收到的信号进行极化，再将经过极化后的信号通过矩形波导口传输到天线控制模块，以保证信号接收完全，不失真。

进一步地，所述天线控制模块还用于控制矩形波导口的窄边与地面平行，如此，信号在整个接收过程中，都是在同一个水平方向，可以达到极化最优匹配。

进一步地，所述导航信号接收天线为可拆卸结构。且所述导航信号接收天线的天线头包含有馈线接头和天线杆连接头。优选地，可拆卸的方式为卡接。

进一步地，所述导航信号接收天线和GPS天线可移动。在进行连续位置测量过程中，能够准确地接收导航信号和GPS信号，系统稳定性更强。

本发明还提供的一种导航设备在线测量用天线的驱动方法：

步骤S1，利用导航信号接收天线和GPS天线对信号进行接收，并采用分别安装在所述导航信号接收天线和GPS天线的极化器将所接收到的信号进行极化；其中，由于导航信号接收天线和GPS天线合装在一起，利用所述GPS天线的连续定位来辅助导航设备获得所述导航信号接收天线的连续位置信息；

步骤S2，再将经过极化后的信号传输到天线控制模块；

步骤S3，使用所述天线控制模块将所述导航信号和所述GPS信号进行传输；所述天线控制模块将导航信号接收天线和GPS天线当前的经纬度和高度和预设的天线位置序列输入到中央控制器；所述天线位置序列为导航信号接收天线和GPS天线的目标高度和目标经纬度；

步骤S4，利用中央控制器将所述GPS天线的当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，并生成天线升降控制量；所述中央控制器使用的所述GPS天线的当前经纬度和高度根据差分定位获得；

步骤S5，所述天线控制模块将需要测试的天线位置序列输入到驱动程序，所述驱动程序再根据所述中央控制器生成的天线升降控制量产生指令，将该指令反馈给升降系统和车载系统，所述升降系统和车载系统调节两个天线的高度和经纬度，驱动所述导航信号接收天线和所述GPS天线到达指定高度和经纬度。

优选地，步骤S1中，导航信号接收天线和GPS天线所采用的天线类型为偶极子天线，且两个天线都采用水平极化方式进行极化。

本发明的导航设备在线测量用天线及其驱动方法，在导航信号接收天线和GPS天线上均设置有极化器，通过设置两个极化器对接收到的信号进行极化，达到极化最优匹配，使得导航信号接收天线和GPS天线能够将信号接收完全，实现信号不失真，再根据该当前位置信号与天线位置进行比较，生成天线控制量，驱动天线，准确调节天线高度，达到指定位置，大大增加接收信号的精准度，以满足测量需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明提供的一种导航设备在线测量用天线结构框图；

图2是本发明提供的一种导航设备在线测量用天线结构中极化器的接收信号示意图；

图3是本发明提供的导航信号接收天线和GPS天线合装示意图；

图4是本发明提供的导航信号接收天线可拆卸结构示意图；

图5是本发明提供的一种导航设备在线测量用天线的驱动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

参见图1，本实施例提供的导航设备在线测量用天线，包括：

导航信号接收天线1，GPS天线2，天线控制模块3，中央控制器4。

导航信号接收天线1，用于接收导航信号，导航信号接收天线上包括有极化器10；

GPS天线2，用于接收GPS信号，GPS天线上包括有极化器11；

导航信号接收天线1和GPS天线2合装在一起(具体参见图3)，通过GPS天线2的连续定位来辅助导航设备获得导航信号接收天线1的连续位置信息；在测试前，设定一初始值，该初始值为测试前两个天线的初始位置。

天线控制模块3，用于将导航信号接收天线1接收的导航信号和GPS天线接收的GPS信号进行传输；天线控制模块将导航信号接收天线1和GPS天线2当前的经纬度和高度，以及预设的天线位置序列，输入到所述中央控制器4；天线位置序列为导航信号接收天线1和GPS天线2的高度和经纬度。进一步的说明，其中天线位置序列为一组标准参考位置，每个标准参考位置由天线目标高度和目标经纬度表示，标准参考位置是根据测试需要来确定的。

中央控制器4，用于将GPS天线2的当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，并生成天线升降控制量；中央控制器使用的GPS天线2的当前高度和经纬度根据差分定位获得。

天线控制模块3将天线位置序列输入到驱动程序，驱动程序再根据中央控制器4生成的天线升降控制量产生指令，将该指令反馈给升降系统和车载系统，升降系统和车载系统调节两个天线的高度和经纬度，驱动导航信号接收天线1和GPS天线2到达指定经纬度和高度，以使所述导航信号接收天线1和GPS天线2所接收的信号更加精确。

同时，天线控制模块3还用于控制矩形波导口的窄边与地面平行，如此，信号在整个接收过程中，都是在同一个水平方向，可以达到极化最优匹配。

参见图2，导航信号接收天线1和GPS天线2所采用的天线类型为偶极子天线，且两个天线都采用水平极化方式进行极化。导航信号接收天线1和GPS2天线都包括有极化器，其中以极化器10为例，极化器10包括第一端和第二端，第一端与馈源喇叭固定连接，面向来波方向，而第二端与矩形导波口固定连接。导航信号接收天线1和GPS天线2均采用馈源喇叭对信号进行接收，都采用极化器将所接收到的信号进行极化，再将经过极化后的信号通过矩形波导口传输到天线控制模块3。由于在实际上，当极化匹配稍有调整时，就将不可能达到完全匹配。具体地，例如，当接收天线的极化方向与所接收的极化波的极化方向不一致时，即：两者之间存在一个夹角，此时就出现极化失配。本实施例在导航信号接收天线1和GPS天线2上都分别加装一个极化器10和11，可以达到极化最优匹配，即：可以使得导航信号接收天线1和GPS天线2能够将信号接收完全，不失真。

参见图3，导航信号接收天线1和GPS天线2并列设置，导航信号接收天线1和GPS天线2合装在一起。导航信号接收天线1和GPS天线2合装在一起的目的在于，通过所述GPS天线2的连续准确定位来辅助系统准确获得所述导航信号接收天线1的连续位置信息。由于本发明实施例的导航设备在线测量的航道结构测量系统，导航信号接收天线1和GPS天线2可移动，同时，通过天线控制模块3的控制可以调节其升降，如此，在进行连续位置测量过程中，依旧能够准确地接收导航信号和GPS信号，系统稳定性更强。

参见图4，导航信号接收天线1为可拆卸结构。本实施例中，导航信号接收天线1是用于接收导航信号，由于仪表着陆系统的载波工作频段为108-111.975MHz、328.6-335.4MHz、75MHz，无线电导航系统的载波工作频段为108-117.975MHz，也就是说，在测量不同的导航信号时，需要更换不同长度的导航信号接收天线1，所以导航信号接收天线1接口处可拆卸，可以使得系统的实用性更高。优选地，可拆卸的方式为卡接。天线头可以更换VOR/ILS(长)天线、GP(短)天线，天线头下面有一个馈线接头和天线杆连接头等。与此同时，结合本发明中导航信号接收天线1和GPS天线2可移动的特点，避免由于天线在测量过程的晃动会引起测量数据的波动导致数据不稳定、测量的数据精度不准确的问题。

实施例二

参见图5，本实施例提供的导航设备在线测量用天线的驱动方法：

步骤S1，利用导航信号接收天线和GPS天线对信号进行接收，并采用分别安装在所述导航信号接收天线和GPS天线的极化器将所接收到的信号进行极化；其中，由于导航信号接收天线和GPS天线合装在一起，利用GPS天线的连续定位来辅助导航设备获得导航信号接收天线的连续位置信息；

步骤S2，再将经过极化后的信号传输到天线控制模块；

步骤S3，使用所述天线控制模块将所述导航信号和所述GPS信号进行传输；所述天线控制模块将导航信号接收天线和GPS天线当前的经纬度和高度和预设的天线位置序列输入到中央控制器；所述天线位置序列为导航信号接收天线和GPS天线的目标高度和目标经纬度；

步骤S4，利用中央控制器将所述GPS天线的当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，并生成天线升降控制量；所述中央控制器使用的所述GPS天线的当前经纬度和高度根据差分定位获得；

步骤S5，所述天线控制模块将需要测试的天线位置序列输入到驱动程序，所述驱动程序再根据所述中央控制器生成的天线升降控制量产生指令，将该指令反馈给升降系统和车载系统，所述升降系统和车载系统调节两个天线的高度和经纬度，驱动所述导航信号接收天线和所述GPS天线到达指定高度和经纬度。

在本实施例的步骤S1中，导航信号接收天线和GPS天线所采用的天线类型为偶极子天线，且两个天线都采用水平极化方式进行极化。安装的极化器包括第一端和第二端，第一端与馈源喇叭固定连接，第二端与矩形导波口固定连接，导航信号接收天线和GPS天线采用馈源喇叭对信号进行接收，采用极化器将所接收到的信号进行极化，再将经过极化后的信号通过矩形波导口传输到天线控制模块，以保证信号接收完全，不失真。另外，本方法中的导航信号接收天线和GPS天线可移动。在进行连续位置测量过程中，能够准确地接收导航信号和GPS信号，系统稳定性更强。同时，导航信号接收天线为可拆卸结构。优选地，可拆卸的方式为卡接。进一步地，所述导航信号接收天线和GPS天线合装在一起。通过所述GPS天线的连续准确定位来辅助系统准确获得所述导航信号接收天线的连续位置信息。

在本实施例的步骤S3中，天线控制模块在接收和传输信号过程中，还用于控制矩形波导口的窄边与地面平行，如此，信号在整个接收过程中，都是在同一个水平方向，可以达到极化最优匹配。

本发明的导航设备在线测量用天线及其驱动方法，在导航信号接收天线和GPS天线上均设置有极化器，通过设置两个极化器对接收到的信号进行极化，达到极化最佳匹配，使得导航信号接收天线和GPS天线能够将信号接收完全，实现信号不失真，天线控制模块控制矩形波导口的窄边与地面平行，保证在整个接收过程中，天线控制模块和导航信号接收天线、GPS天线均设置在一个水平方向，实现极化最优。再根据该当前位置信号与天线位置序列进行比较，生成天线控制量，驱动天线，输入到驱动程序，驱动程序根据指令时时反馈给升降系统和车载系统，调节天线的高度的位置，达到指定位置，大大增加接收信号的精准度，并提供不间断的数据测量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种导航设备在线测量用天线，包括：导航信号接收天线，GPS天线，天线控制模块，中央控制器，其特征在于：

所述导航信号接收天线，用于接收导航信号，所述导航信号接收天线上包括有极化器；

所述GPS天线，用于接收GPS信号，所述GPS天线上包括有极化器；

将所述导航信号接收天线和GPS天线合装在一起，通过所述GPS天线的连续定位来辅助导航设备获得所述导航信号接收天线的连续位置信息；

所述天线控制模块，用于将导航信号接收天线和GPS天线当前的经纬度和高度及预设的天线位置序列输入到所述中央控制器；所述天线位置序列为导航信号接收天线和GPS天线的目标高度和目标经纬度；

所述中央控制器，用于将所述GPS天线的当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，并生成天线升降控制量；所述中央控制器使用的所述GPS天线的当前经纬度和高度根据差分定位获得；

所述天线控制模块将所述天线位置序列输入到驱动程序，所述驱动程序再根据所述中央控制器生成的天线升降控制量产生指令，将该指令反馈给升降系统和车载系统，所述升降系统和车载系统调节两个天线的高度和经纬度，驱动所述导航信号接收天线和所述GPS天线到达指定高度和经纬度。

2.根据权利要求1所述的导航设备在线测量用天线，其特征在于，所述导航信号接收天线和GPS天线所采用的天线类型为偶极子天线，且上述天线都采用水平极化方式进行极化。

3.根据权利要求2所述的导航设备在线测量用天线，其特征在于，所述导航信号接收天线和GPS天线都包括有极化器，其中，所述极化器包括第一端和第二端，所述第一端与馈源喇叭固定连接，所述第二端与矩形导波口固定连接，所述导航信号接收天线和GPS天线采用馈源喇叭对信号进行接收，并采用所述极化器将所接收到的信号进行极化，再将经过极化后的信号通过矩形波导口传输到所述天线控制模块。

4.根据权利要求3所述的导航设备在线测量用天线，其特征在于，所述天线控制模块还用于控制所述矩形波导口的窄边与地面平行，使信号在整个接收过程中，都是在同一个水平方向。

5.根据权利要求1-4任一项所述的导航设备在线测量用天线，其特征在于，所述导航信号接收天线为可拆卸结构，且所述导航信号接收天线的天线头包含有馈线接头和天线杆连接头。

6.根据权利要求5所述的导航设备在线测量用天线，其特征在于，所述导航信号接收天线可拆卸结构的可拆卸方式为卡接。

7.根据权利要求1-4任一项所述的导航设备在线测量用天线，其特征在于，所述导航信号接收天线和GPS天线可移动。

8.一种导航设备在线测量用天线的驱动方法，其特征在于：

步骤S1，利用导航信号接收天线和GPS天线对信号进行接收，并采用分别安装在所述导航信号接收天线和GPS天线的极化器将所接收到的信号进行极化；其中，由于导航信号接收天线和GPS天线合装在一起，利用所述GPS天线的连续定位来辅助导航设备获得所述导航信号接收天线的连续位置信息；

步骤S2，将经过极化后的信号传输到天线控制模块；

步骤S3，使用所述天线控制模块将所述导航信号和所述GPS信号进行传输；所述天线控制模块将导航信号接收天线和GPS天线当前的经纬度和高度和预设的天线位置序列输入到中央控制器；所述天线位置序列为导航信号接收天线和GPS天线的目标高度和目标经纬度；

步骤S4，利用中央控制器将所述GPS天线的当前经纬度和高度与天线位置序列进行比较，并生成天线升降控制量；所述中央控制器使用的所述GPS天线的当前经纬度和高度根据差分定位获得；

步骤S5，所述天线控制模块将需要测试的天线位置序列输入到驱动程序，所述驱动程序再根据所述中央控制器生成的天线升降控制量产生指令，将该指令反馈给升降系统和车载系统，所述升降系统和车载系统调节两个天线的高度和经纬度，驱动所述导航信号接收天线和所述GPS天线到达指定高度和经纬度。

9.根据权利要求8所述的导航设备在线测量用天线的驱动方法，其特征在于，步骤S1中，配置所述导航信号接收天线和GPS天线所采用的天线类型为偶极子天线，且上述天线都采用水平极化方式进行极化。