CN110109168A - 一种基站天线位姿变化的监测方法及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基站天线位姿变化监测的技术领域，公开了一种基站天线位姿变化的监测方法：基于卫星定位，以第一频率解算，获得第一基元及第二基元的实时坐标值；持续计算偏移量，并检测是否满足触发条件；若满足，则生成用于提示该基站天线位姿变化的警报信息，并将解算的频率变更为第二频率。相应地，还公开了实施上述方法的监测系统。本发明的一些技术效果在于：设置了生成用于提示该基站天线位姿变化的警报信息的触发条件，依据该触发条件可对第一基元及第二基元的坐标解算频率进行调节，提高了系统在监测过程中的监测参数的灵活配置性，有利于能更及时地获知特定的基站天线的位姿变化情况，也有利于更好地平衡系统的数据处理压力及功耗。

Description

一种基站天线位姿变化的监测方法及监测系统

技术领域

本发明涉及位姿变化监测技术领域，特别涉及一种基站天线位姿变化的监测方法及监测系统。

背景技术

无线通信技术不断发展，目前已进入5G(第五代移动通信技术标准)时代。5G给用户带来更高的带宽速率、更低更可靠的时延和更大容量的网络连接的同时，也给基站设备商、管理商在基站天线工参的监测上提出了更高的要求。

5G通信基站数量十分庞大，基站天线5G网络通信的核心部件，由于其处于露天环境(包括城市、乡村甚至更荒凉的地方)，其位姿随时可能因为露天环境带来的影响(如狂风吹偏、暴雨冲击、动物停落)而发生变化，这种变化会影响到通信信号的强度和传播区域，从而影响无线通信质量。因此，特别以5G通信为典型例子，有必要对无线通信的基站天线的位姿进行监测。

现有技术中，利用卫星定位对基站天线的位姿变化进行监测具有独特的优势。具体而言，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)可以进行全球全天候实时性测量，这使得GNSS位姿监测技术受到地理、天气等外界因素产生的干扰大为降低，相比于光电姿态敏感器和惯性导航系统的监测方式具有较大优势。

目前多数有关利用GNSS技术对基站天线位姿进行监测的技术，改进的方向主要为基站天线监测装置的安装结构及基站天线的调节结构，详情可参阅公开号为CN109586005A名称为“基站天线及天线姿态监控器的安装结构”、公开号为CN103116346A名称为“支持电调功能的天线姿态监测系统”公告号为CN105742781B名称为“天线调解系统及基站”、公告号为CN106602219A名称为“天线方向的调整方法及装置”等专利文献。

事实上，目前多数技术的关注点在于监测装置自身机械结构、电路或算法的改良，或者监测装置与基站天线结合方式的改良，并未有太多关注点放在实际应用场合中，监测系统在宏观层面的灵活性配置的改良上。

发明内容

为解决提高基站天线位姿变化监测系统在实际应用场合下的配置灵活性的技术问题，本发明提出了一种基站天线位姿变化的监测方法，其技术方案如下：

基站天线位姿变化的监测方法，主要包括以下步骤：基于卫星定位，以第一频率解算，获得第一基元及第二基元的实时坐标值；所述第一基元及所述第二基元被设于每一所述基站天线上；持续计算所述实时坐标值相对于参考原点的偏移量，并检测是否满足触发条件；若满足，则生成用于提示该基站天线位姿变化的警报信息，并将解算的频率变更为第二频率；所述触发条件包括：所述偏移量超出设定的第一阈值且持续时长超过设定的第一时长。

优选地，所述第一基元及所述第二基元具有相对固定的基线长度；基于所述实时坐标值计算所述第一基元及所述第二基元的测量距离；当所述测量距离与所述基线长度的差值超出设定的第二阈值，且持续时长超过设定的第二时长时，生成校准提示信息。

优选地，根据配置信息，以相应的配置参数对不同类型的基站天线执行所述监测方法；所述配置信息包括了基站天线的类型及相应的配置参数；所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长及第二频率。

优选地，基于所述基站天线的定位信息或所在行政区域信息，对多个所述基站天线进行管理区域的划分；根据配置信息，以相应的配置参数对所述管理区域内的基站天线执行所述监测方法；所述配置信息包括了所述管理区域名称及相应的配置参数；所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长及第二频率。

优选地，所述触发条件被满足时，识别该基站天线所属的管理区域为关注区域，其他管理区域为非关注区域；对非关注区域内的基站天线的监测方法进行配置参数的修改，并更新所述配置信息。

优选地，获取所述非关注区域的环境参数；当且仅当某一非关注区域的所述环境参数未超出设定的第三阈值时，修改对应的所述配置参数，具体包括降低所述第一频率的值。

优选地，所述环境参数包括风速或湿度。

相应地，本发明还提出了一种基站天线位姿变化的监测系统，用于执行所述的监测方法，其包括：接收模块，用于接收所述第一基元及所述第二基元获得的卫星定位信息；解算模块，用于根据被配置的第一频率或所述第二频率，对所述卫星定位信息进行解算，输出所述实时坐标值；判断模块，用于计算所述偏移量、判断是否满足所述触发条件及生成所述警报信息；配置模块，用于根据所述监测模块的反馈，对所述第一频率、所述第二频率、第一阈值及所述第一时长的数值进行配置。

优选地，所述监测系统还包括区域划分模块，用于根据多个基站天线的定位信息，划分管理区域，生成管理文件；所述管理文件包括管理区域的名称及隶属于该管理区域的基站天线的编号集合。

优选地，所述监测系统还包括：第一基元及所述第二基元，设于每一所述基站天线上，且具有固定基线长度；环境传感器，设于每一所述管理区域内，采集所述环境参数；所述判断模块还用于判断管理区域的所述环境参数是否超出设定的第三阈值，当超出时，向所述配置模块发出配置修改指令。

本发明的一些技术效果在于：设置了生成用于提示该基站天线位姿变化的警报信息的触发条件，依据该触发条件可对第一基元及第二基元的坐标解算频率进行调节，提高了系统在监测过程中的监测参数的灵活配置性，有利于能更及时地获知特定的基站天线的位姿变化情况，也有利于更好地平衡系统的功耗。

附图说明

为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：

图1为一个实施例中，按功能划分的基站天线位姿变化监测系统的示意图；

图2为一个实施例中，基站天线位姿变化监测系统的监测对象的区域划分示意图。

具体实施方式

下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

总体思路上，本发明提出的基站天线位姿变化的监测方法，主要包括以下步骤：基于卫星定位，以第一频率解算，获得第一基元及第二基元的实时坐标值；所述第一基元及所述第二基元被设于每一所述基站天线上；持续计算所述实时坐标值相对于参考原点的偏移量，并检测是否满足触发条件；若满足，则生成用于提示该基站天线位姿变化的警报信息，并将解算的频率变更为第二频率；所述触发条件包括：所述偏移量超出设定的第一阈值且持续时长超过设定的第一时长。

上述总体思路的原理是，至少在每一个基站天线上设置两个获取卫星定位信号的接收单元——第一基元及第二基元，当第一基元及第二基元的位置发生一定程度的偏移时，即可判断所述基站天线发生了位姿的改变。

本领域技术人员应当理解，所述基站天线属于无线信号发射、接收设备的核心部件，其主要用途包括用来发射或接收电磁波。所述基站天线不仅可以是5G基站天线，还可以是其他类型的基站天线。

所述第一基元、第二基元的主要作用是获得其所在空间位置上的卫星观测数据，它们可以仅仅是GNSS天线，也可以是GNSS芯片,甚至可以是GNSS接收机。因此第一基元及第二基元可以自身具有定位解算能力，也可以不具备定位解算能力而将相关数据发送给后台或中转站进行解算。

一般而言，为方便进行卫星定位信号的接收，第一基元及第二基元应当设于基站天线的顶部，当然也不排除一些实施场合下，基于其他方面的考虑，第一基元及第二基元被全部或部分地设于侧部。在一些具体实施场合下，第一基元及第二基元可以整体封装好，直接通过安装组件固定在基站天线的外壳上；在一些具体实施场合下，第一基元及第二基元可以作为芯片元件而被集成至基站天线的电路板上；在一些具体实施场合下，第一基元及第二基元可以以被嵌入基站天线外壳的形式而进行固定；当然，在一些具体实施场合下，第一基元及第二基元也可以作为整体，放入基站天线外壳构成的内部空间中。以上仅是部分供参考的实施例。

前述的参考原点，一般指的基站天线在正常工作状态下，第一基元及第二基元的位置点。若根据通信需要，基站天线的位置进行了调整，此时的参考原点会发生更新及变化。

前述的警报信息，当以可视化的形态进行展示时，可以显示在后台显示器上，也可以显示在手持终端的显示器上；当以声音的形式进行展现时，可以是存储起来待播放的音频信息，也可以是实时播报的声音信息；当然，警报信息的呈现也包括振动等其他的提示方式。

一般而言，前述的偏移量、第一阈值包括了水平位移、垂直位移、总体位移及基站天线角度等一种或更多类型的值，即通过第一基元及第二基元的实时坐标值的变化，可以得知基站天线在水平方向或垂直方向上产生的位移，还可以得知第一基元及第二基元组成的基线是否发生角度的变化(即可得知基站天线是否发生一些类型的角度变化，如俯仰角、横滚角、方位角中的一个或两个是否发生变化)。

当在垂直位移这一参量上设置第一阈值时，可以根据卫星定位的技术进行相适应的设置。例如当采用RTK(Real-time kinematic,实时动态)定位技术时，目前普遍能实现的定位精度在厘米级，此时第一阈值可以设置在分米级。更具体地，例如，若卫星定位精度为3厘米，第一阈值可以设置为5厘米或10厘米。在其他参量上设置第一阈值，原理类似，主要需要基于所采用的卫星定位技术的精度来进行相适应的设置。

前述的第一时长的设定，主要考虑到在卫星定位的过程中，并不总是能获得固定解，因此在某段短暂的时间内(如1分钟、数十秒)，实施坐标值可能会与参考原点发生较大的偏差，此时并不一定是基站天线的位姿发生改变。因此第一时长可以根据对于监测的要求进行设置，例如可以取30分钟、1小时等。

前述的触发条件，指的是触发警报的条件，当满足该条件时，则生成所述警报信息。触发条件可以根据实际需要，设置一个或者多个。

前述的解算的频率，指的是对第一基元及第二基元的定位结果的解算的频率，解算所得的信息包括了实时坐标值。一般而言，当基站天线处于正常的位姿状态下，无须以过高的频率进行定位结果的解算。当基站天线的数量较多时，控制解算的频率则可以明显地控制整个监测系统的功耗。第一基元及第二基元的卫星观测数据一般来说是完整且连续的，实施监测方法，可以以第一频率(例如以分钟、小时为单位)对其进行解算，即周期性地选取某些历元下的卫星观测数据进行处理、计算得到定位结果。但是当第一频率较小时，意味着不能更加及时地了解到基站天线的位姿变化情况，因此可以通过在满足触发条件后，修改配置，调整解算的频率为第二频率(一般而言，第二频率大于第一频率，第二频率可以设置为1秒1次或10秒1次等)，以更及时地获得实时坐标值。当第二频率设置得很小时，基站天线管理人员可以实时地获知基站天线的位姿而对基站天线进行位置或方向的复位调整。在一些具体实施例中，也可以通过设置第二频率的持续时间，当超过该持续时间后，解算的频率变回为第一频率或其他频率，以进一步优化系统功耗。

总体而言，在实际基站天线位姿变化监测中，由于基站天线的类型不同、所述地区的环境不同，以及基站天线意外出现位姿改变所需的关注度不同，如果能在实施过程中，动态地对监测方法涉及的监测参数进行灵活配置，则能提高整个监测系统使用的灵活度，当基站天线数量庞大时，具有更好的效果。

考虑到第一基元及第二基元在使用过程中可能发生故障，在一个实施例中，所述第一基元及所述第二基元具有相对固定的基线长度；基于所述实时坐标值计算所述第一基元及所述第二基元的测量距离；当所述测量距离与所述基线长度的差值超出设定的第二阈值，且持续时长超过设定的第二时长时，生成校准提示信息。该实施例提供的方式可操作性强，由于第一基元及第二基元在该场合下是固定在基站天线上的，因此具有固定的基线长度，该基线长度可以作为参考对象，而通过实时坐标值的计算能得到基线的测量长度，即第一基元及第二基元在卫星定位的测量下的测量距离，当测量距离相比于固定的基线长度而言，差值过大或者过小时，可以认定卫星定位产生了较大的误差，当这样的状态持续超过设定的第二时长，很有可能是源于第一基元及第二基元或者其连接线路出现了故障。第二阈值可以根据实际需要选取5厘米、10厘米等，第二时长可以根据实际需要选取10分钟、30分钟等。校准提示信息用于提示出现前述的故障。

在一个实施例中，根据配置信息，以相应的配置参数对不同类型的基站天线执行所述监测方法；所述配置信息包括了基站天线的类型及相应的配置参数；所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长及第二频率。

该实施例的效果在于，当基站天线具有不同类型(大小尺寸、使用频率、通信制式)时，通过更改配置参数，可以根据实际需要灵活地执行监测方法，即监测的目标和流程不变，但监测过程涉及的一些参量发生了改变。

在一个实施例中，基于所述基站天线的定位信息或所在行政区域信息，对多个所述基站天线进行管理区域的划分；根据配置信息，以相应的配置参数对所述管理区域内的基站天线执行所述监测方法；所述配置信息包括了所述管理区域名称及相应的配置参数；所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长及第二频率。

该实施例在于在宏观层面对现有的基站天线监测系统技术提出改进，能实现高效率的监测的配置信息的修改。所述管理区域的划分，可以按照基站天线在不同的省、市、区来进行，也可以自定义地根据基站天线的定位信息进行划分，即可以将一定距离范围内的基站天线统一划分纳入一个管理区域。

在一个实施例中，所述触发条件被满足时，识别该基站天线所属的管理区域为关注区域，其他管理区域为非关注区域；对非关注区域内的基站天线的监测方法进行配置参数的修改，并更新所述配置信息。该实施例进一步提高了对监测系统进行监测配置的灵活性，具体地，可以基于功耗平衡的考虑，在一些管理区域的基站天线出现异常偏移时，服务器需要以较大资源去处理计算量(以第二频率进行解算)，而非关注区域内的基站天线由于位姿状态正常，则可在设定的短暂时间内降低处理计算量，具体为降低所述第一频率。

进一步地，在一个实施例中，获取所述非关注区域的环境参数；当且仅当某一非关注区域的所述环境参数未超出设定的第三阈值时，修改对应的所述配置参数，具体包括降低所述第一频率的值。一般而言，基站天线位姿发生意外变化的原因多数来自于环境的影响，如大风或者大暴雨的影响。当一些管理区域的基站天线位姿发生较大程度的偏移而满足触发条件时，这些天线上第一基元及第二基元定位的解算频率将变更为第二频率，此时第二频率大于第一频率，若解算工作由后台服务器执行时，当位姿发生意外偏移的基站天线数量较大的情况下，后台服务器承受的计算压力以及造成的功耗也将非常巨大，此时可以通过获取非关注区域的环境参数，间接判断这些区域的环境影响情况，如果所述环境参数未超出设定的第三阈值时(如风力不超出设定值，或湿度不超出设定值等)，可以判定为这些区域的天气正常，产生警报信息的概率不大，因此可以适当地降低这些区域在监测过程中的定位结果解算频率。

一些实施例中，所述环境参数包括风速或湿度，第三阈值(风速值、湿度值)可以根据实际情况进行设定。

相应地，本发明还提出了一种基站天线位姿变化的监测系统，用于执行所述的监测方法，其包括：接收模块，用于接收所述第一基元及所述第二基元获得的卫星定位信息；解算模块，用于根据被配置的第一频率或所述第二频率，对所述卫星定位信息进行解算，输出所述实时坐标值；判断模块，用于计算所述偏移量、判断是否满足所述触发条件及生成所述警报信息；配置模块，用于根据所述监测模块的反馈，对所述第一频率、所述第二频率、第一阈值及所述第一时长的数值进行配置。

在一个实施例中，所述监测系统还包括区域划分模块，用于根据多个基站天线的定位信息，划分管理区域，生成管理文件；所述管理文件包括管理区域的名称及隶属于该管理区域的基站天线的编号集合。

在一个实施例中，所述监测系统还包括：第一基元及所述第二基元，设于每一所述基站天线上，且具有固定基线长度；环境传感器，设于每一所述管理区域内，采集所述环境参数；所述判断模块还用于判断管理区域的所述环境参数是否超出设定的第三阈值，当超出时，向所述配置模块发出配置修改指令。

为方便理解上述监测系统，一个实施例如图1所示，监测系统包括了采集端与处理端，采集端设置在现场，包括第一基元、第二基元及环境传感器，处理端设置在后台，包括接收模块、解算模块、判断模块及配置模块。

一个实施例如图2所示，基站天线位姿变化监测系统的监测对象可以按照管理区域进行划分，例如图中的监测对象包括第一管理区域及第二管理区域，第一管理区域内有三个基站天线，分别为基站天线101、基站天线102、基站天线103，第二管理区域内有三个基站天线，分别为基站天线201、基站天线202、基站天线203。当仅监测到基站天线101及基站天线102的位姿发生异常变化，满足触发条件时，第一管理区域则被认定为关注区域，第二管理区域则被认定为非关注区域，此时可以根据第二管理区域内的环境参数，如风速进行判断，如风速未超出设定的第三阈值(如20米/秒)，则可以通过修改配置信息，降低该区域监测的解算频率(即第一频率)的值，而第一管理区域监测的解算的频率将变为第二频率。这样可以从宏观层面对系统计算压力、能耗进行调整。

当然，为了更准确地获知每个管理区域内的环境参数，也可以引入更多的环境传感器(如温度传感器、气压传感器、光传感器)等进行环境参数的采集，由于环境参数采集的手段可以有诸多现有技术进行采用，且并非本发明的创新之处，在此不作展开。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基站天线位姿变化的监测方法，其特征在于：

基于卫星定位，以第一频率解算，获得第一基元及第二基元的实时坐标值；所述第一基元及所述第二基元被设于每一所述基站天线上；

持续计算所述实时坐标值相对于参考原点的偏移量，并检测是否满足触发条件；若满足，则生成用于提示该基站天线位姿变化的警报信息，并将解算的频率变更为第二频率；

所述触发条件包括：所述偏移量超出设定的第一阈值且持续时长超过设定的第一时长。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

所述第一基元及所述第二基元具有相对固定的基线长度；

基于所述实时坐标值计算所述第一基元及所述第二基元的测量距离；

当所述测量距离与所述基线长度的差值超出设定的第二阈值，且持续时长超过设定的第二时长时，生成校准提示信息。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

根据配置信息，以相应的配置参数对不同类型的基站天线执行所述监测方法；

所述配置信息包括了基站天线的类型及相应的配置参数；

所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长及第二频率。

4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

基于所述基站天线的定位信息或所在行政区域信息，对多个所述基站天线进行管理区域的划分；

根据配置信息，以相应的配置参数对所述管理区域内的基站天线执行所述监测方法；

所述配置信息包括了所述管理区域名称及相应的配置参数；

所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长及第二频率。

5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于：

所述触发条件被满足时，识别该基站天线所属的管理区域为关注区域，其他管理区域为非关注区域；

对非关注区域内的基站天线的监测方法进行配置参数的修改，并更新所述配置信息。

6.根据权利要求5述的监测方法，其特征在于：

获取所述非关注区域的环境参数；

当且仅当某一非关注区域的所述环境参数未超出设定的第三阈值时，修改对应的所述配置参数，具体包括降低所述第一频率的值。

7.根据权利要求6述的监测方法，其特征在于：

所述环境参数包括风速或湿度。

8.基站天线位姿变化的监测系统，其特征在于：用于执行权利要求1所述的监测方法，其包括：

接收模块，用于接收所述第一基元及所述第二基元获得的卫星定位信息；

解算模块，用于根据被配置的第一频率或所述第二频率，对所述卫星定位信息进行解算，输出所述实时坐标值；

判断模块，用于计算所述偏移量、判断是否满足所述触发条件及生成所述警报信息；

配置模块，用于根据所述监测模块的反馈，对所述第一频率、所述第二频率、第一阈值及所述第一时长的数值进行配置。

9.根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于：

所述监测系统还包括区域划分模块，用于根据多个基站天线的定位信息，划分管理区域，生成管理文件；

所述管理文件包括管理区域的名称及隶属于该管理区域的基站天线的编号集合。

10.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括：

第一基元及所述第二基元，设于每一所述基站天线上，且具有固定基线长度；

环境传感器，设于每一所述管理区域内，采集所述环境参数；

所述判断模块还用于判断管理区域的所述环境参数是否超出设定的第三阈值，当超出时，向所述配置模块发出配置修改指令。