CN109696585B - 一种天线调平方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线调平方法和系统，所述系统的一实施方式包括：至少三个测距单元；所述至少三个测距单元中的每一测距单元设置在天线平台底面的边缘，每一测距单元的信号发射方向指向地面；其中，每一测距单元用于获取其与地面之间的距离；所述至少三个测距单元获取的距离用于进行比较：在比较结果为相同时，表征天线扫描面与地面平行；在比较结果为不同时，调节天线姿态直到所述比较结果为相同。该实施方式能够利用测距单元实现天线调平，解决现有的近场电磁测试中由于天线扫描始末高度不一而导致目标所受辐射增益不同的问题。

Description

一种天线调平方法和系统
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线调平方法和系统。
背景技术
近场电磁测量系统属于车载测量系统，测量方式为天线以近似水平移动扫描目标。电磁波在目标处垂直地面方向上的辐射增益呈余弦分布。图1为天线辐射增益随高度(即天线与地面之间的距离)变化示意图(横坐标为辐射增益，纵坐标为高度)，可以看出高度差为0.2米时增益差可达到6.325db，可见天线高度不同会导致目标受到的辐射增益不同最终影响测量数据。在测试过程中发现以下问题：第一，由于天线平台(即安装天线的平台)车头较重故天线直线扫描轨道一端下沉。第二，车载测量系统装有自动调平装置，但自动调平装置的目的是将天线直线扫描轨道调整至水平，而测试场往往并非水平场地。以上两种情况导致天线的扫描面(即天线运动轨迹形成的平面)以及电磁波传播方向所成平面与地面形成一定夹角。图2为天线扫描面与地面位置示意图，图2中的
Figure BDA0001935843330000011
即为天线扫描面和地面形成的夹角。
因此，针对以上不足，需要提供一种天线调平方法将天线扫描面调整至平行于地面。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何使天线扫描面平行于地面。
为了解决上述技术问题，在一个方面，本发明提供了一种天线调平系统。
本发明实施例的天线调平系统可包括：至少三个测距单元；所述至少三个测距单元中的每一测距单元设置在天线平台底面的边缘，每一测距单元的信号发射方向指向地面；其中，每一测距单元用于获取其与地面之间的距离；所述至少三个测距单元获取的距离用于进行比较：在比较结果为相同时，表征天线扫描面与地面平行；在比较结果为不同时，调节天线姿态直到所述比较结果为相同。
优选地，所述系统可进一步包括：与所述至少三个测距单元连接的控制单元，用于向所述测距单元发送触发信号，并接收所述测距单元发送的距离数据。
优选地，所述系统可进一步包括：与控制单元连接的显示单元，用于接收控制单元发送的所述距离数据并显示。
优选地，所述测距单元可进一步用于：获取当前的温度数据，利用温度数据对所述距离数据进行校正。
优选地，所述天线平台为四边形，所述测距单元的数量为四，四个测距单元分别设置在天线平台的一角。
优选地，所述测距单元为超声波测距仪或者激光雷达。
在另一方面，本发明提供一种天线调平方法。
本发明实施例的天线调平方法包括：在天线平台底面边缘设置至少三个测距单元；其中，每一测距单元的信号发射方向指向地面；利用每一测距单元获取其与地面之间的距离，将所述至少三个测距单元获取的距离进行比较：在比较结果为相同时，表征天线扫描面与地面平行；在比较结果为不同时，调节天线姿态直到所述比较结果为相同。
优选地，所述方法进一步包括：利用控制单元向所述至少三个测距单元发送触发信号并接收所述测距单元发送的距离数据，利用显示单元将所述距离数据显示。
优选地，所述方法进一步包括：获取当前的温度数据，利用温度数据对所述距离数据进行校正。
优选地，所述天线平台为四边形，所述测距单元的数量为四，四个测距单元分别设置在天线平台的一角，所述测距单元为超声波测距仪或者激光雷达。
本发明的上述技术方案具有如下优点：在本发明实施例中，首先将至少三个测距单元安装于天线平台底面边缘，测距单元信号发射方向指向地面，之后将测距单元与控制单元相连，再将控制单元与显示单元相连。通过显示单元显示的、测距单元反馈的距离信息，手动对天线姿态进行调节，最终使天线平台各角距地面等高，保证天线扫描面以及电磁波传播方向所成平面平行于地面，进而使天线发出的电磁波在目标空间的辐射增益恒定，从而优化测量数据。
附图说明
图1是天线辐射增益随高度变化示意图；
图2是天线扫描面与地面位置示意图；
图3是本发明实施例的天线调平系统的组成部分示意图；
图4是本发明实施例的测距单元信号时序图。
图5是本发明实施例的天线调平方法的主要步骤示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图3是本发明实施例的天线调平系统的组成部分示意图。如图3所示，本发明实施例的天线调平系统可包括至少三个测距单元，使用时可将每一测距单元在天线平台底面的边缘，每一测距单元的信号发射方向指向地面。可以理解，天线平台底面指的是天线平台朝向地面的面，边缘指的是天线平台底面背离中心的区域，边缘的具体确定可以根据预设策略实现，例如与天线平台底面中心的距离大于阈值的底面位置可以作为边缘位置。测距单元可以是超声波测距仪或者激光雷达，二者的测距信号(例如超声波信号或者激光)发射方向可指向地面(即该方向与地面相交)。为便于表述，以下将以超声波测距仪为例介绍本发明的技术方案。
具体应用中，本发明需将测距单元布置在天线平台边缘。例如，对于四边形天线平台，将四个测距单元置于四角处。之后根据每一测距单元测量的测距单元与地面的距离，来调整天线姿态，直到每一测距单元获得的距离相等，这就需要至少三个测距单元进行测量，如此才可确定天线平台底面与地面平行。
实际应用场景中，天线调平系统中还可包括控制单元和显示单元。其中，控制单元可基于单片机、现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array)等实现，显示单元可以是显示屏。测试之前，可将各测距单元与控制单元以有线或无线方式进行连接，再将控制单元与显示单元进行连接。工作时，控制单元向每一测距单元发送触发信号。接收到触发信号之后，以超声波测距仪为例，每一测距单元即可发出多个超声波脉冲，超声波经过地面反射后被测距单元的接收探头接收，从而可得到发射信号与接收信号的时间差，利用时间差和超声波在空气中的传播速度进行计算即可获得测距单元与地面之间的距离。
由于超声波在空气中的传播速度与当前温度有关，因此在本发明实施例中，测距单元还可通过内置的温度传感器获取当前的温度数据，利用温度数据对上述距离数据进行校正，得到更为准确的距离数据。图4是本发明实施例的测距单元信号时序图。在图4中，按照从左上到右下的顺序，第一个信号是触发信号，第二个信号是测距单元发射的脉冲信号，第三个信号是测距单元接收的脉冲信号，利用发射信号与接收信号的时间差即可计算距离；第四个信号是启动温度传感器的信号，第五个信号是利用温度数据校正后的信号。
作为一个优选方案，控制单元接收到测距单元的距离数据之后，以一定格式将距离数据传输给显示单元，最终由显示单元实时显示各测距单元到地面的距离。需要说明的是，以上控制单元、显示单元并非本发明所必需，上述内容并不对本发明实际应用场景形成任何限制，可以理解，实际应用中，本发明仅使用具有距离显示功能的测距单元也可进行天线调平。
得到各测距单元反馈的距离数据之后，如果每一距离均相同，则说明天线平台与地面平行。如果距离不同，可手动调节天线姿态(如方位角、俯仰角)，例如调节天线支架的支腿伸缩量，直到测距单元反馈的各距离相同，此时表征天线扫描面与地面平行，也表征天线发射的电磁波传播方向形成的平面与地面平行。
图5是本发明实施例的天线调平方法的主要步骤示意图。如图5所示，本发明实施例的天线调平方法可根据以下步骤执行：
步骤S501：在天线平台底面边缘设置至少三个测距单元；其中，每一测距单元的信号发射方向指向地面。
步骤S502：利用每一测距单元获取其与地面之间的距离，将所述至少三个测距单元获取的距离进行比较：在比较结果为相同时，表征天线扫描面与地面平行；在比较结果为不同时，调节天线姿态直到所述比较结果为相同。
较佳地，所述方法可进一步包括：利用控制单元向所述至少三个测距单元发送触发信号并接收所述测距单元发送的距离数据，利用显示单元将所述距离数据显示。
在一些实施例中，所述方法可进一步包括：获取当前的温度数据，利用温度数据对所述距离数据进行校正。
此外，在本发明实施例中，所述天线平台为四边形，所述测距单元的数量为四，四个测距单元分别设置在天线平台的一角，所述测距单元为超声波测距仪或者激光雷达。
综上所述，在本发明实施例的技术方案中，首先将至少三个测距单元安装于天线平台底面边缘，测距单元信号发射方向指向地面，之后将测距单元与控制单元相连，再将控制单元与显示单元相连。通过显示单元显示的、测距单元反馈的距离信息，手动对天线姿态进行调节，最终使天线平台各角距地面等高，保证天线扫描面以及电磁波传播方向所成平面平行于地面，进而使天线发出的电磁波在目标空间的辐射增益恒定，从而优化测量数据。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种天线调平系统，其特征在于，包括：至少三个测距单元；所述至少三个测距单元中的每一测距单元设置在天线平台底面的边缘，每一测距单元的信号发射方向指向地面；其中，
每一测距单元用于利用时间差和超声波在空气中的传播速度进行计算即可获得测距单元与地面之间的距离；所述至少三个测距单元获取的距离用于进行比较：在比较结果为相同时，表征天线扫描面与地面平行；在比较结果为不同时，调节天线姿态直到所述比较结果为相同；
其中，所述测距单元内置有温度传感器，所述温度传感器获取当前的温度数据，利用温度数据对距离数据进行校正。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
与所述至少三个测距单元连接的控制单元，用于向所述测距单元发送触发信号，并接收所述测距单元发送的距离数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
与控制单元连接的显示单元，用于接收控制单元发送的所述距离数据并显示。
4.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述天线平台为四边形，所述测距单元的数量为四，四个测距单元分别设置在天线平台的一角。
5.一种天线调平方法，其特征在于，包括：
在天线平台底面边缘设置至少三个测距单元；其中，每一测距单元的信号发射方向指向地面；
利用每一测距单元利用时间差和超声波在空气中的传播速度进行计算即可获得测距单元与地面之间的距离，将所述至少三个测距单元获取的距离进行比较：在比较结果为相同时，表征天线扫描面与地面平行；在比较结果为不同时，调节天线姿态直到所述比较结果为相同；
其中，获取当前的温度数据，利用温度数据对所述距离数据进行校正。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
利用控制单元向所述至少三个测距单元发送触发信号并接收所述测距单元发送的距离数据，利用显示单元将所述距离数据显示。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述天线平台为四边形，所述测距单元的数量为四，四个测距单元分别设置在天线平台的一角，所述测距单元为超声波测距仪或者激光雷达。
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