CN106953700A - 一种短波发射天线效率空中立体无线自动监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短波发射天线效率空中无线自动监测记录系统及实现方法，系统包括监测天线、锂电池供电模块、SD卡备用存储模块、无线网络模块、综合测试模块和ARM系统主控模块等部分；计算包括无人机监测飞行航迹规划模块、无线网络模块、监测数据记录存储模块、监测数据分析处理模块、记录报表与图形呈现模块以及监测数据建模评估模块。按照本发明通过实时检测短波发射天线工作运行时空间电磁信号的变化，对实际辐射效率等信息进行测量、记录和存储传输，将实时监测数据结合无人机的实际飞行轨迹通过已有的立体空间模型进行处理，与理论的阈值比较，判断短波发射天线的健康状态，对短波发射天线性能变化、剩余使用寿命和可用度等建立相关模型。

Description

一种短波发射天线效率空中立体无线自动监测系统及方法

技术领域

本发明属于短波发射天线状态监测领域，具体涉及一种短波发射天线效率空中立体无线自动监测系统及实现方法。

背景技术

短波发信台通常的位置都很偏远，而短波发射天线的分布往往都是在大片的山地上，这就造成了对天线的巡检和维护很困难，一般都是依靠技术人员的人工检查维护，有些天线为了确保通信效果，安装在山顶上，位置非常陡峭，技术人员每次巡检难度都很大，而且还存在着一定的危险性。在人工检查时，依托于现有的手段只能对天线的基本参数进行测量，如阻抗特性和驻波比等，这些指标代表了天线的一些特性，但并不能完全反映出天线工作时的真实辐射效率，因此，存在辛苦巡检后天线工作状态依然不佳的问题，缺少一种能快速、准确和便捷的实现对天线效率自动测量的方法。

对短波发射天线的故障检测设备目前国内已有不少研究成果，但对短波发射天线的空中无线自动监测和记录设备在国内目前还属于空白。短波发射天线健康状态的监测与预测是今后装备维护保障的一个主要研究与发展方向，而对短波发射天线的健康状态的分析与预测、性能变化趋势分析、剩余使用寿命评估等领域的研究，一个非常重要的基础就是必须准确的掌握短波发射天线在天线场立体空间中的真实辐射效率，仅仅依靠现有的仪器设备和技术手段是无法满足这些研究需求的。因此，研究适用于各类短波发射天线的通用型空中立体无线自动监测记录技术，目的就是通过新型的技术手段与措施对短波发射天线在立体空间的实际运行情况进行详细的自动监测与记录，来完全替代人工巡检和记录的方式，减轻基层通信保障人员的负担，同时为短波发射天线的健康状态分析与评估、设备的维修保障提供切实可靠的数据支持与技术支撑。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种短波发射天线效率空中无线自动监测记录系统，其特征在于，包括无线监测记录终端和监测控制管理与数据处理服务器，其中，所述无线监测记录终端通过固定基座安装在无人机下方，用于实时检测短波发射天线工作运行时的状态数据，并将检测到的状态数据通过无线网络传送于所述监测控制管理与数据处理服务器，所述监测控制管理与数据处理服务器对所述状态数据执行分析处理，得到实时监测数据，并通过将实时监测数据与所述无人机飞行航迹结合处理，构建所述短波发射天线的空间立体电磁辐射模型，并与理论阈值执行比较分析；

所述监测控制管理与数据处理服务器包括无人机监测飞行航迹规划模块、无线网络模块、监测数据记录存储模块、监测数据分析处理模块、记录报表与图形呈现模块以及监测数据建模评估模块；

其中，所述无人机监测飞行航迹规划模块用于针对天线尺寸参数和所处位置预先规划设定好无人机自动飞行的航迹，传送于所述监测数据记录存储模块，所述监测数据分析处理模块调用所述监测数据记录存储模块中的所述实时监测数据，经所述记录报表与图形呈现模块来对所述监测数据分析处理模块中经过分析后的数据来绘制所述空间立体电磁辐射模型，同时所述监测数据建模评估模块依据所述监测数据分析处理模块中的所述与理论阈值执行比较分析之后的数据判断所述短波发射天线的健康状态；

所述无线监测记录终端包括监测天线、锂电池供电模块、SD卡备用存储模块、无线网络模块、综合测试模块和ARM系统主控模块，其中，所述监测天线为环状全向天线，将在空中感应到的电磁信号传送给综合测试模块，所述综合测试模块实时检测电磁信号的变化情况并对数据进行测量记录，并传送于所述ARM主控模块，所述ARM主控模块将所述数据通过所述无线网络模块实时传输于所述监测控制管理与数据处理服务器，并传输至SD卡备用存储模块进行数据备份；

所述ARM系统主控模块负责控制所述综合测试模块的运行、所述监测数据的无线网络传输、锂电池供电管理以及SD卡数据的存储。

进一步地，所述实时监测数据包括实际使用电磁信号电压、电流、功率及无人机的空间位置信息。

本发明还公开了一种应用所述的空中无线自动监测记录系统对所述短波发射天线工作状态进行监测记录的方法，包括如下步骤：

将所述无线监测记录终端通过固定基座安装在所述无人机下方并启动所述无线监测记录终端；

所述监测控制管理与数据处理服务器的所述无人机监测飞行航迹规划模块将预设好的所述无人机飞行数据传送至所述无人机地面站，由所述无人机地面站自动启动所述无人机，所述无线监测记录终端开始监测记录所述短波发射天线处于发射状态时的电磁辐射数据，并实时发送至所述监测控制管理与数据处理服务器；

所述监测控制管理与数据处理服务器通过将实时监测数据与无人机飞行航迹结合建模处理，完成自动监测记录。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)无线监测记录终端结构简单，外形小巧，使用时完全不影响短波发射天线的正常工作；

2)实施方法科学可靠，可实现短波发射天线使用情况自动记录，真实详细的反映了短波发射天线的工作情况与健康状况；

3)可实现对短波发射天线健康状态和性能可用度等的自动评估，并对可能存在的不良状况实现自动预警。

附图说明

图1是按照本发明实现的短波发射天线效率空中无线自动监测记录系统组成结构示意图；

图2是按照本发明实现的短波发射天线效率空中无线自动监测记录系统中的监测控制管理与数据处理服务器的组成结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合，下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

监测记录系统如图1所示，无线监测记录终端包括监测天线、锂电池供电模块、SD卡备用存储模块、无线网络模块、综合测试模块和ARM系统主控模块，其中，监测天线为环状全向天线，将在空中感应到的电磁信号传送给综合测试模块，综合测试模块实时检测电磁信号的变化情况并对数据进行测量，并由ARM主控模块将测量信息通过无线网络模块实时传递给监测控制管理与数据处理服务器，并传输至SD卡备用存储模块进行数据备份。ARM系统主控模块负责控制综合测试模块的运行、监测数据的网络传输、锂电池供电管理以及SD卡数据的存储等。短波发射天线所在区域的电磁环境在不同的高度和方向角度上都存在差异，以及短波发射天线性能状态出现变化或故障时，其电磁环境都会发生变化，综合测试模块会实时检测电磁信号的变化情况并对数据进行测量，同时由ARM主控模块将测量信息通过网络接口传递给监测控制管理与数据处理服务器，对数据进行后台分析处理和存储。

其中无人机的地面站主要包括相互通信的无线网络天线、无线网络单元、监测数据记录存储模块、监测数据分析处理模块、无人机监测飞行航迹规划模块、记录报表与图形呈现模块以及监测数据建模评估模块。

监测控制管理与数据处理服务器主要由无人机监测飞行航迹规划模块、无线网络模块、监测数据记录存储模块、监测数据分析处理模块、记录报表与图形呈现模块以及监测数据建模评估模块组成。

监测数据记录存储模块负责接收存储无线监测记录终端通过网络送来的监测数据，并将数据转发给监测数据分析处理模块和记录报表与图形呈现模块，这种评估方式主要是采用。

监测数据分析处理模块对送来的数据进行辨别、归纳、分类、转换和计算等相关分析处理，并将处理后的数据送入监测数据建模评估模块。

监测数据建模评估模块针对短波发射天线的健康状态、性能变化趋势、剩余使用寿命和可用度等内容建立相关模型进行综合评估。监测数据建模评估模块可以将输入的实时监测数据结合无人机的实际飞行轨迹通过已有的立体空间模型进行处理，并与理论的数据阈值进行比较判断，即可确定出短波发射天线的工作状况和评估短波发射天线的健康状态。

记录报表与图形呈现模块根据用户的需求将记录的历史数据、监测和评估的结果以报表或图形的形式进行呈现，这种呈现形式主要为场形图等图形，这些呈现方式所基于的技术一般为空间谱估计技术。

本发明中所述的监测记录系统进行短波发射天线工作状态监测记录的方法，包括如下步骤：

首先，将无线监测记录终端通过固定基座安装在无人机下方并启动该无线监测记录终端；

其次，监测控制管理与数据处理服务器的无人机监测飞行航迹规划模块将预设好的无人机飞行数据传送至无人机地面站，由地面站自动启动无人机，无线监测记录终端开始监测记录短波发射天线处于发射状态时的电磁辐射数据，并实时发送至所述监测控制管理与数据处理服务器；

最后，监测控制管理与数据处理服务器通过将实时监测数据与无人机飞行航迹结合建模处理，构建出发射天线的真实立体电磁辐射模型，并与理论数据库中的数据阈值进行比较分析，判断出短波发射天线的工作和健康状态，并对短波发射天线性能变化趋势、剩余使用寿命和可用度等内容建立相关模型进行综合评估。

进一步地，监测控制管理与数据处理服务器根据用户的需求将记录的历史数据、监测和评估的结果以报表或图形的形式进行呈现。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种短波发射天线效率空中无线自动监测记录系统，其特征在于，包括无线监测记录终端和监测控制管理与数据处理服务器，其中，所述无线监测记录终端通过固定基座安装在无人机下方，用于实时检测短波发射天线工作运行时的状态数据，并将检测到的状态数据通过无线网络传送于所述监测控制管理与数据处理服务器，所述监测控制管理与数据处理服务器对所述状态数据执行分析处理，得到实时监测数据，并通过将实时监测数据与所述无人机飞行航迹结合处理，构建所述短波发射天线的空间立体电磁辐射模型，并与理论阈值执行比较分析；

所述监测控制管理与数据处理服务器包括无人机监测飞行航迹规划模块、无线网络模块、监测数据记录存储模块、监测数据分析处理模块、记录报表与图形呈现模块以及监测数据建模评估模块；

其中，所述无人机监测飞行航迹规划模块用于针对天线尺寸参数和所处位置预先规划设定好无人机自动飞行的航迹，传送于所述监测数据记录存储模块，所述监测数据分析处理模块调用所述监测数据记录存储模块中的所述实时监测数据，经所述记录报表与图形呈现模块来对所述监测数据分析处理模块中经过分析后的数据来绘制所述空间立体电磁辐射模型，同时所述监测数据建模评估模块依据所述监测数据分析处理模块中的所述与理论阈值执行比较分析之后的数据判断所述短波发射天线的健康状态；

所述无线监测记录终端包括监测天线、锂电池供电模块、SD卡备用存储模块、无线网络模块、综合测试模块和ARM系统主控模块，其中，所述监测天线为环状全向天线，将在空中感应到的电磁信号传送给综合测试模块，所述综合测试模块实时检测电磁信号的变化情况并对数据进行测量记录，并传送于所述ARM主控模块，所述ARM主控模块将所述数据通过所述无线网络模块实时传输于所述监测控制管理与数据处理服务器，并传输至SD卡备用存储模块进行数据备份；

所述ARM系统主控模块负责控制所述综合测试模块的运行、所述监测数据的无线网络传输、锂电池供电管理以及SD卡数据的存储。

2.根据权利要求1所述的短波发射天线效率空中无线自动监测记录系统，其特征在于，所述实时监测数据包括实际使用电磁信号电压、电流、功率及所述无人机的空间位置信息。

3.一种应用权利要求1或2中所述的空中无线自动监测记录系统对所述短波发射天线工作状态进行监测记录的方法，该方法包括如下步骤：

将所述无线监测记录终端通过固定基座安装在所述无人机下方并启动所述无线监测记录终端；

所述监测控制管理与数据处理服务器的所述无人机监测飞行航迹规划模块将预设好的所述无人机飞行数据传送至所述无人机地面站，由所述无人机地面站自动启动所述无人机，所述无线监测记录终端开始监测记录所述短波发射天线处于发射状态时的电磁辐射数据，并实时发送至所述监测控制管理与数据处理服务器；

所述监测控制管理与数据处理服务器通过将实时监测数据与无人机飞行航迹结合建模处理，完成自动监测记录。