CN110572408A - 一种定向通讯天线群控系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定向通讯天线群控系统以及控制方法，该系统包括：若干定向天线，每个定向天线都具有与各自定向天线配套的驱动设备，每个驱动设备驱动对应的每个定向天线绕自身轴线转动，每个定向天线具有唯一的ID号；远程服务器，远程服务器与其中一个或多个定向天线的驱动设备进行通讯，通过驱动设备读取各定向天线的角度，进而通过通信协议传输控制指令给各驱动设备，各定向天线通过通信协议将各自的状态反馈给所述远程服务器。本发明远程更改每个定向天线的角度，根据具体问题智能规划天线角度，实现扩大覆盖范围、增加覆盖目标、提高信号强度。改进了之前天线由于固定放置，单个设备利用率低、覆盖范围小、通讯距离短、操控不便等缺点。

Description

一种定向通讯天线群控系统以及控制方法

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及到一种定向通讯天线群控系统以及控制方法。

背景技术

无线通讯技术是现代生活中重要的通讯方式，与日常生活中用到的无线WiFi不同，定向天线是指在某一个或几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波为零或极小的一种天线，这种天线可以增加辐射功率的有效利用率，增加保密性，同时还可以增加抗干扰能力。对于在海上航行的舰船来说，天线就像是舰船的眼睛和耳朵，而定向天线使用的频率最高。

虽然定向天线具有诸多优点，但是受限于辐射角度，目标覆盖能力较低，需要多个定向天线协同工作，确保覆盖范围。然而，随着天线的增加，缺少一种定向通讯天线群控系统，实现天线改变方向以改变覆盖范围、运动调整以覆盖更多目标、智能分配以保证高优先级目标得到稳定、更强的无线信号。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种定向通讯天线群控系统以及控制方法，可以远程更改天线群中每个定向天线的角度，实现扩大覆盖范围、增加覆盖目标、提高信号强度的作用。本发明改进了之前天线由于固定放置，而带来的覆盖范围小，单个设备利用率低，操控不便等情况。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种定向通讯天线群控系统，其特征在于，包括：

若干定向天线，每个定向天线都具有与各自定向天线配套的驱动设备，每个所述驱动设备驱动对应的每个定向天线绕自身轴线转动，每个定向天线具有唯一的ID号；

远程服务器，所述远程服务器与其中一个或多个定向天线的驱动设备进行通讯，通过驱动设备读取各定向天线的角度，进而通过TCP/IP通信协议传输控制指令给各驱动设备，各定向天线通过TCP/IP通信协议将各自的状态反馈给所述远程服务器。

上述技术方案中，还包括绝对值编码器，所述绝对值编码器实时记录当前定向天线的方向并及时反馈给远程服务器。

上述技术方案中，所述远程服务器还包括输入控制单元，所述输入控制单元接受用户对各定向天线期望角度以及实时角度控制的输入请求。

一种定向天线群的智能控制方法，用于对上述的定向通讯天线群控系统进行控制，包括如下步骤：

步骤S1：首先将追踪目标进行划分优先级，不同的优先级对应不同的强度信号；

步骤S2：各定向天线追踪初始化后各自范围内的追踪目标，通过远程服务器控制各定向天线的角度；

步骤S3：远程服务器将期望角度通过TCP/IP通信协议传输到各定向天线的驱动设备上，各驱动设备驱动各自定向天线绕自身轴线旋转，从而达到期望角度；

步骤S4：各驱动设备将当前各定向天线的角度通过TCP/IP通信协议再传回远程服务器上，判断各定向天线的状态并及时调整各定向天线的角度。

步骤S5：远程服务器通过智能规划根据不同追踪目标的优先级实现各定向天线的最大覆盖范围和最多覆盖数量。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明由不止一个如定向天线组成的集群。每个设备可以单独驱动，由远程的服务器可以监测、控制设备群中的各个设备。

本发明首先通过给定向天线群的各个定向天线安装驱动设备，并在远端控制，实现了对定向天线的姿态控制，提高了末端执行设备群的灵活性、工作效率、设备利用率，实现了对大规模设备群的指令传送、状态检测、智能控制，克服了定向天线的不可控问题，而且方便管理，减轻了运维成本。其次通过本发明的智能控制系统，可以充分发挥末端执行设备群的协同工作优势，实现更好的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明中的定向天线信号覆盖范围示意图；

图2是本发明中的定向天线角度变化示意图；

图3是本发明中的系统结构示意图；

图4是本发明中的控制界面示意图；

图5是天线群与需要信号的目标示意图。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例提供了一种定向通讯天线群控系统，包括：

若干定向天线，每个定向天线都具有与各自定向天线配套的驱动设备，每个所述驱动设备驱动对应的每个定向天线绕自身轴线转动，每个定向天线具有唯一的ID号；

远程服务器，远程服务器与其中一个或多个定向天线的驱动设备进行通讯，通过驱动设备读取各定向天线的角度，进而通过TCP/IP通信协议传输控制指令给各驱动设备，各定向天线通过TCP/IP通信协议将各自的状态反馈给远程服务器。

图1是本发明的定向天线辐射图，该定向天线只能向90°范围内发送、接收WiFi信号，图2为增加了驱动设备的定向天线，此时，定向天线可以绕自身轴线全方位旋转，可以覆盖360°任意角范围。

本发明还包括绝对值编码器，绝对值编码器实时记录当前定向天线的方向并及时反馈给远程服务器，保证驱动设备方位角度精确可靠。

所述远程服务器还包括输入控制单元，输入控制单元接受用户对各定向天线期望角度以及实时角度控制的输入请求。根据本发明的实际需要，还可以是根据目标的位置自动计算的天线期望角度。服务器将期望角度通过某种通讯协议传输到天线驱动设备上，天线驱动设备驱动天线绕自身轴线旋转，从而达到期望角度。

驱动设备将当前天线角度通过某种通讯协议再传回服务器上，从而可以判断是否驱动成功。

图3是系统的结构图，远程服务器位于远端，控制多个驱动设备，通过TCP/IP通信将指令发动到每台天线的驱动设备，数据中转程序负责接收TCP/IP通信数据，并将数据发送给单片机控制电机运动，同时，每个时刻的状态数据同样通过TCP/IP通信被发送回远程服务器，同于实时监控设备状态。

图4是运行在服务器上的控制界面，可以看到通过设置不同的占位就可以控制不同位置的天线及其驱动设备，状态监测实时反馈该驱动设备的上电情况、报警指示情况、当前位置，并在左下角的地图上实时显示。并且还有控制按钮，可以从远端控制天线角度。参数整定模块可以在架设新天线时，通过软件进行相关参数整定，方便后期集群同一规划与并网控制。该系统提供两种控制模式，一种是增量式控制，一种是绝对式控制。增量式控制可以按照事先设定好的步进值进行点动控制设备转动，而绝对式控制可以设定任一角度使设备直接转到该设定角度。

通过上述控制界面就可以在远端的服务器上控制任意一个天线的角度以实现向目标提供通讯信号的需求，极大地提高了单台设备的利用率及覆盖范围，同时也方便了对设备群的状态统一规划与调整。

除了提供软、硬件以及简单的开环控制以外，本发明还设计了一种基于智能算法的天线角度控制模块。

该控制模块主要为解决3个问题。图5是定向天线-目标示意图，定向天线如图1、图2所示，只能覆盖90°范围内的目标，那么，就会产生3个问题。1、如何才能使覆盖范围最大；2、如何才能使覆盖目标最多；3、如何能使重要目标能被一个以上天线覆盖，次要目标被至少一个天线覆盖，无关目标可以不覆盖。

本发明实施例设计了一种智能控制方法，首先将目标划分优先级，最高优先级会得到更强的信号，次要优先级信号较弱，算法在初始化时运行一遍，得到每个定向天线的最优角度，可以保证目标信号覆盖，之后天线会始终追踪初始化后90°范围内的目标，如果有目标即将脱离最大追踪范围，则再次规划每个定向天线的最优角度。规划发生在远程的服务器上，通过TCP/IP通信将规划号的最优角度发送给每台天线的驱动设备。

天线群一旦安装完毕，各天线的位置就已固定，为了实现天线群覆盖范围最大，理想的情况是各天线的覆盖范围不相互重叠。

具体地，本发明的智能控制方法包括如下步骤：

步骤S1：首先将追踪目标进行划分优先级，不同的优先级对应不同的强度信号；

为了确保目标能够更好地通信，需要更强、更稳定的天线信号，这时就需要多台天线同时覆盖目标，如果此时还有更高优先级的目标则需要更多天线同时覆盖该目标，再如还有优先级较低，但是还必须被覆盖的目标存在，则这些目标至少需要被一台天线覆盖，这对需要针对不同优先级的目标智能分配天线。角度规划好之后再将其发送给各天线的驱动系统。

步骤S2：各定向天线追踪初始化后各自范围内的追踪目标，通过远程服务器控制各定向天线的角度；

步骤S3：远程服务器将期望角度通过TCP/IP通信协议传输到各定向天线的驱动设备上，各驱动设备驱动各自定向天线绕自身轴线旋转，从而达到期望角度；

步骤S4：各驱动设备将当前各定向天线的角度通过TCP/IP通信协议再传回远程服务器上，判断各定向天线的状态并及时调整各定向天线的角度。

步骤S5：远程服务器通过智能规划根据不同追踪目标的优先级实现各定向天线的最大覆盖范围和最多覆盖数量。

本发明通过一个远程服务器，控制一组定向天线群的角度，使之可以转动以扩大信号覆盖范围，通过智能规划可以实现诸如最大化覆盖范围、最大化覆盖目标数量、高优先级目标优先覆盖等复杂问题，极大地提高了天线群的利用率、工作效率、覆盖范围等，降低了运维成本。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种定向通讯天线群控系统，其特征在于，包括：

若干定向天线，每个定向天线都具有与各自定向天线配套的驱动设备，每个所述驱动设备驱动对应的每个定向天线绕自身轴线转动，每个定向天线具有唯一的ID号；

远程服务器，所述远程服务器与其中一个或多个定向天线的驱动设备进行通讯，通过驱动设备读取各定向天线的角度，进而通过TCP/IP通信协议传输控制指令给各驱动设备，各定向天线通过TCP/IP通信协议将各自的状态反馈给所述远程服务器。

2.根据权利要求1所述的定向通讯天线群控系统，其特征在于，还包括绝对值编码器，所述绝对值编码器实时记录当前定向天线的方向并及时反馈给远程服务器。

3.根据权利要求2所述的定向通讯天线群控系统，其特征在于，所述远程服务器还包括输入控制单元，所述输入控制单元接受用户对各定向天线期望角度以及实时角度控制的输入请求。

4.一种定向天线群的智能控制方法，用于对权利要求1至3任一项所述的定向通讯天线群控系统进行控制，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：首先将追踪目标进行划分优先级，不同的优先级对应不同的强度信号；

步骤S2：各定向天线追踪初始化后各自范围内的追踪目标，通过远程服务器控制各定向天线的角度；

步骤S3：远程服务器将期望角度通过TCP/IP通信协议传输到各定向天线的驱动设备上，各驱动设备驱动各自定向天线绕自身轴线旋转，从而达到期望角度；

步骤S4：各驱动设备将当前各定向天线的角度通过TCP/IP通信协议再传回远程服务器上，判断各定向天线的状态并及时调整各定向天线的角度；

步骤S5：远程服务器通过智能规划根据不同追踪目标的优先级实现各定向天线的最大覆盖范围和最多覆盖数量。