CN111615051B - 基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法 - Google Patents

基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于Android平台实现干线信号测量的系统，包括Android终端，用于运行测量程序；空口信号分析模块，与所述的Android终端通过无线路由器相连接，用于测量通信基站信号；三轴加速度计，与所述的Android终端通过蓝牙相连接，用于对交通设备的运行状态与停止状态进行判定；电池管理单元，与所述的Android终端通过USB相连接，用于对电池状态进行监控。本发明还涉及一种基于Android平台实现干线信号测量的方法。采用了本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法，通过地铁的运行与停止状态，以及Android终端通过4G网络从地图提供商处获取的地铁站点名称，根据已知的地铁线路数据以及地铁加速度特性，间接的计算当前测量位置在地铁线路上的分布，在实际测试中具有可操作性。

Description

基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法
技术领域
本发明涉及移动通信网络领域，尤其涉及通信基站领域，具体是指一种基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法。
背景技术
随着移动通信行业的发展，网络规模日益壮大，移动用户数日趋增大，移动通信网络正面临前所未有的挑战。一方面城市建设日新月异，造成移动网络环境的持续变化，移动通信网络结构日趋复杂，另一方面移动用户数量庞大，网络规模不断扩大，频率资源却很匮乏，加之在网络建设以及后期扩容过程中存在遗留问题，导致移动通信网络质量下降。在这种情况下，移动网络优化势在必行，通过网络优化，可以扩充网络容量、增加网络覆盖范围、以及提供更好的网络服务。
网络优化主要包含数据采集、数据分析、制定优化方案、实施优化方案以及调整优化方案5个步骤。网络优化的第一步骤是数据采集，通过该步骤可以充分了解当前移动通信网络的运行状态，发现当前网络存在的问题。数据采集方法之一为车载测试，即在车内借助测试仪表、测试手机等工具结合地理信息图和网络资源配置对当前网络的无线覆盖情况、语音质量、小区间的切换关系及下行链路的干扰情况等从而手机当前网络中存在的问题，为接下来的数据分析提供可靠的数据。
在室外开阔地带上进行测试时，可以借助于GPS接收机来提供测试数据的位置信息，方便进行数据分析；在室内进行测试时，通过手动输入的GPS坐标点，然后在测试仪表中通过手动方式记录在室内的位置。在对地铁线路进行测试时，首先地下地铁线路没有GPS信号，GPS接收机无法使用，因而不能提供可用的位置信息,然后通过手动选择测试位置的方式，因为没有参照物也无法实现手动记录位置。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足精确性高、可操作性高、适用范围较为广泛的基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法。
为了实现上述目的，本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法如下：
该基于Android平台实现干线信号测量的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
Android终端，用于运行测量程序；
空口信号分析模块，与所述的Android终端通过无线路由器相连接，用于测量通信基站信号；
三轴加速度计，与所述的Android终端通过蓝牙相连接，用于对交通设备的运行状态与停止状态进行判定；
电池管理单元，与所述的Android终端通过USB相连接，用于对电池状态进行监控。
较佳地，所述的Android终端包括：
界面模块，用于显示当前测量数值、设置工程和配置单数；
地图访问模块，与所述的界面模块相连接，用于通过访问地图供应商提供的接口获取当前站点的名称；
文件保存模块，与所述的界面模块相连接，用于保存测量数据和加速计数据；
加速度计访问模块，与所述的界面模块相连接，用于通过蓝牙访问加速度计，获取地铁运行与停止时的加速度数据；
空口信号分析模块收发模块，与所述的界面模块相连接，用于向空口信号分析模块发送命令和配置数据以及从空口信号分析模块读取数据；
参数配置模块，与所述的界面模块相连接，用于设置下发至空口信号分析模块的配置参数，并以工程形式保存当前配置参数；
数据加密模块，与所述的界面模块相连接，用于对测量的数据进行加密；
远程控制模块，与所述的界面模块相连接，用于通过远程下发配置参数进行控制。
较佳地，所述的空口信号分析模块通过无线路由器接收到配置参数，启动对应频段的信号扫描以及解码，并通过无线路由器发送到Android终端，Android终端记录扫描数据。
较佳地，所述的空口信号分析模块内置有线网络接口，通过网线与无线路由器的有线接口相连，Android终端通过无线网络与无线路由器建立无线连接。
较佳地，所述的电池管理单元包含主控ARM芯片、电池管理芯片和温度检测芯片，主控ARM芯片与温度检测芯片相连，用于实现电池温度检测；主控ARM芯片与电池管理芯片相连，用于实现对电池充电电流、放电电流、电池容量的检测。
较佳地，所述的空口信号分析模块通过射频电缆与SMA型射频接头相连接，SMA射频接头与天线相连。
该利用上述系统实现基于Android平台的干线信号测量控制方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)Android终端配置待测量信号的信道号或者频点；
(2)Android终端将配置信息传送至空口信号分析模块内部的控制系统；
(3)空口信号分析模块将空口采集的模拟信号通过A/D(模数转换器)进行采样转换成数字信号，在空口信号分析模块的内部处理器进行处理；
(4)空口信号分析模块的内部处理器根据控制系统上传参数，调用不同通信制式的本地序列与A/D采样的数字相关，获取无线帧的起始位置；
(5)通过信道估计提取相同频点不同小区号的小区场强、信噪比以及协议栈的层三信息；
(6)空口信号分析模块将测量的信号强度及信号解码信息通过无线路由器发送至Android终端；
(7)Android终端将接收到的信号测量信息根据不同测试场景进行相应的处理并记录；
(8)Android终端通过蓝牙读取加速度计测量的地铁加速度信息并记录。
采用了本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法，通过地铁的运行与停止状态，以及Android终端通过4G网络从地图提供商处获取的地铁站点名称，根据已知的地铁线路数据以及地铁加速度特性，间接的计算当前测量位置在地铁线路上的分布，在实际测试中具有可操作性，有很大的优势。
附图说明
图1为本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统的Android终端示意图。
图2为本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统框图。
图3为本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统的测量参数配置图。
图4为本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统的测量结果上报图。
图5为本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统的地铁加速度数据处理示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该基于Android平台实现干线信号测量的系统，其中包括：
Android终端，用于运行测量程序；
空口信号分析模块，与所述的Android终端通过无线路由器相连接，用于测量通信基站信号；
三轴加速度计，与所述的Android终端通过蓝牙相连接，用于对交通设备的运行状态与停止状态进行判定；
电池管理单元，与所述的Android终端通过USB相连接，用于对电池状态进行监控。
作为本发明的优选实施方式，所述的Android终端包括：
界面模块，用于显示当前测量数值、设置工程和配置单数；
地图访问模块，与所述的界面模块相连接，用于通过访问地图供应商提供的接口获取当前站点的名称；
文件保存模块，与所述的界面模块相连接，用于保存测量数据和加速计数据；
加速度计访问模块，与所述的界面模块相连接，用于通过蓝牙访问加速度计，获取地铁运行与停止时的加速度数据；
空口信号分析模块收发模块，与所述的界面模块相连接，用于向空口信号分析模块发送命令和配置数据以及从空口信号分析模块读取数据；
参数配置模块，与所述的界面模块相连接，用于设置下发至空口信号分析模块的配置参数，并以工程形式保存当前配置参数；
数据加密模块，与所述的界面模块相连接，用于对测量的数据进行加密；
远程控制模块，与所述的界面模块相连接，用于通过远程下发配置参数进行控制。
作为本发明的优选实施方式，所述的空口信号分析模块通过无线路由器接收到配置参数，启动对应频段的信号扫描以及解码，并通过无线路由器发送到Android终端，Android终端记录扫描数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的空口信号分析模块内置有线网络接口，通过网线与无线路由器的有线接口相连，Android终端通过无线网络与无线路由器建立无线连接。
作为本发明的优选实施方式，所述的电池管理单元包含主控ARM芯片、电池管理芯片和温度检测芯片，主控ARM芯片与温度检测芯片相连，用于实现电池温度检测；主控ARM芯片与电池管理芯片相连，用于实现对电池充电电流、放电电流、电池容量的检测。
作为本发明的优选实施方式，所述的空口信号分析模块通过射频电缆与SMA型射频接头相连接，SMA射频接头与天线相连。
本发明的该利用上述系统实现基于Android平台的干线信号测量控制方法，其中包括以下步骤：
(1)Android终端配置待测量信号的信道号或者频点；
(2)Android终端将配置信息传送至空口信号分析模块内部的控制系统；
(3)空口信号分析模块将空口抓取的模拟信号通过A/D(模数转换器)进行采样转换成数字信号，在空口信号分析模块的内部处理器进行处理；
(4)空口信号分析模块的内部处理器根据控制系统上传参数，调用不同通信制式的本地序列与A/D采样的数字相关，获取无线帧的起始位置；
(5)通过信道估计提取相同频点不同小区号的小区场强、信噪比以及协议栈的层三信息；
(6)空口信号分析模块将测量的信号强度及信号解码信息通过无线路由器发送至Android终端；
(7)Android终端将接收到的信号测量信息根据不同测试场景进行相应的处理并记录；
(8)Android终端通过蓝牙读取加速度计测量的地铁加速度信息并记录。
本发明的具体实施方式中，主要目的在于解决在没有GPS信号时，对地铁线路沿线的通信基站信号测量的问题，同时可以通过4G网络实现对本装置远程控制，实现装置的无人值守。
本干线测量装置包含以下主要部分：Android终端、空口信号分析模块、无线路由器、三轴加速度计、电池管理单元、锂电池组。
本干线测量装置内部包含运行测量软件的Android终端、用于通信基站信号测量的空口信号分析模块、用于检测地铁运行状态的加速度计、用于Android终端与空口信号分析模块互联的无线路由器、散热风扇、指示灯板、开关机控制电路。干线测量装置整机对外有1个USB接口、一个RJ45以太网接口、一个12V充电接口、三个SMA型测量天线接口、一个GPS天线接口、一个开关机按键、三个状态指示灯(电源指示灯、网络状态指示灯、GPS锁定指示灯)。
本发明主要通过加速度计实现了对交通设备运行与停止的状态准确判定，特别是在无法接收GPS信号的地铁进行测试时。在本方法之前，测量地铁的启停状态，需要接入列车系统，获取列车运行状态，在实际操作中不具备可操作性。通过地铁的运行与停止状态，以及Android终端通过4G网络从地图提供商处获取的地铁站点名称，根据已知的地铁线路数据以及地铁加速度特性，间接的计算当前测量位置在地铁线路上的分布，在实际测试中具有可操作性，有很大的优势。
在测试时，测试人员将测试装置通过App或者远程控制的方式设置好放入地铁或高铁等运输设备的车厢内，通过4G网络实现远程监控，实现无人值守，极大的降低网络优化人员的测试压力。
App和空口信号分析模块之间的通信采用TCP面向连接连接方式，确保数据传输的正确可靠性。Android终端通过WIFI和空口信号分析模块相连；空口信号分析模块通过无线路由器接收到配置参数后，启动对应频段的信号扫描以及解码，然后通过无线路由器发送到Android终端，Android终端内运行的App完成扫描数据的记录。空口信号分析模块通过射频电缆连接到机壳的SMA型射频接头，接头连接天线，实现对基站信号的接收。Android终端使用蓝牙与加速度计实现互联，在记录空口信号分析模块扫描数据的同时，读取加速度计的数据并保存，形成了某一时刻的扫描数据与加速度计数据的记录。Android终端运行于客户端模式，空口信号分析模块运行于服务器模式。空口信号分析模块内部处理器机开启了TCP服务器，Android App连接上空口信号分析模块之后与其建立可靠的连接。
空口信号分析模块内置有线网络接口，通过网线与无线路由器的有线接口相连，Android终端通过无线网络与无线路由器建立无线连接，进而实现Android终端与空口信号分析模块之间的连接。
电池管理单元主要包括主控ARM芯片、电池管理芯片、温度检测芯片，ARM芯片与温度检测芯片相连可以实现电池温度检测，ARM芯片与电池管理芯片相连可以实现对电池充电电流、放电电流、电池容量的检测，实现对电池状态的监控。
加速度计通过蓝牙与Android终端建立连接，在测量过程中提供地铁加速度信息，App通过对加速度信息应用特定的算法，实现不借助于地铁系统实现对地铁运行状态的监控。
Android终端和电池管理单元通过USB接口相连，Android终端和空口信号分析模块通过无线路由器相连，Android终端和加速度计通过蓝牙相连。
Android App和空口信号分析模块之间的通信使用TCP面向连接、可靠的数据流连接方式。确保App和空口信号分析模块之间数据传输的正确性及可靠性，在实现无人值守时尤其重要。
空口信号分析模块通过射频电缆连接到机壳的SMA型射频接头。SMA射频接头与天线相连。
如图2所示，Android模块主要由App界面、地图访问模块、文件保存模块、加速度计访问模块、空口信号分析模块收发模块、参数配置模块、数据加密模块、远程控制模块。
界面用来显示当前测量数值、设置工程、配置单数。
地图访问模块用来通过访问地图供应商提供的接口获取当前站点的名称。
文件保存模块用来完成测量数据和加速计数据的保存。
加速度计访问模块用来通过蓝牙访问加速度计，获取地铁运行与停止时的加速度数据。
参数配置模块用来设置用于下发至空口信号分析模块的配置参数，同时以工程的形式保存当前配置参数。
数据加密模块用来对测量的数据进行加密。
如图3所示，空口信号分析模块收发模块完成向空口信号分析模块发送命令和配置数据以及从空口信号分析模块读取数据的功能。
如图4所示，远程控制模块可以通过4G网络，通过远程下发配置参数对装置进行控制，同时可以监控装置运行状态。
加速度计数据处理模块用来将加速度计测量的数据进行处理，处理后的数据如图5所示。从图5可知地铁静止及运行状态，从而实现了不借助于地铁系统获取地铁状态。通过对两地铁站之间的测试数据进行处理，可精确定位测量位置。
本发明方法，不仅可以对地铁线路沿线通信基站信号进行测量，同时也可以对高铁沿线及公路沿线的通信基站信号进行测量。本发明装置的过程描述如下：
1、用户通过运行于Android终端上App配置待测量信号的信道号或者频点。
2、Android终端通过WIFI把配置信息传送给空口信号分析模块内部的控制系统。
3、空口信号分析模块将测量的信号强度及信号解码信息通过无线路由器发送至Android终端。
4、App将接收到的信号测量信息根据不同测试场景进行相应的处理并记录。
5、App通过蓝牙方式读取加速度计测量的地铁加速度信息并记录。
6、测量结束，App对数据进行后处理。
采用了本发明的基于Android平台实现干线信号测量的系统及其方法，通过地铁的运行与停止状态，以及Android终端通过4G网络从地图提供商处获取的地铁站点名称，根据已知的地铁线路数据以及地铁加速度特性，间接的计算当前测量位置在地铁线路上的分布，在实际测试中具有可操作性，有很大的优势。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种基于Android平台实现干线信号测量的系统，其特征在于，所述的系统包括：
Android终端，用于运行测量程序；
空口信号分析模块，与所述的Android终端通过无线路由器相连接，用于测量通信基站信号；
三轴加速度计，与所述的Android终端通过蓝牙相连接，用于对交通设备的运行状态与停止状态进行判定；
电池管理单元，与所述的Android终端通过USB相连接，用于对电池状态进行监控；
所述的Android终端包括：
界面模块，用于显示当前测量数值、设置工程和配置单数；
地图访问模块，与所述的界面模块相连接，用于通过访问地图供应商提供的接口获取当前站点的名称；
文件保存模块，与所述的界面模块相连接，用于保存测量数据和加速计数据；
加速度计访问模块，与所述的界面模块相连接，用于通过蓝牙访问加速度计，获取地铁运行与停止时的加速度数据；
空口信号分析模块收发模块，与所述的界面模块相连接，用于向空口信号分析模块发送命令和配置数据以及从空口信号分析模块读取数据；
参数配置模块，与所述的界面模块相连接，用于设置下发至空口信号分析模块的配置参数，并以工程形式保存当前配置参数；
数据加密模块，与所述的界面模块相连接，用于对测量的数据进行加密；
远程控制模块，与所述的界面模块相连接，用于通过远程下发配置参数进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于Android平台实现干线信号测量的系统，其特征在于，所述的空口信号分析模块通过无线路由器接收到配置参数，启动对应频段的信号扫描以及解码，并通过无线路由器发送到Android终端，Android终端记录扫描数据。
3.根据权利要求1所述的基于Android平台实现干线信号测量的系统，其特征在于，所述的空口信号分析模块内置有线网络接口，通过网线与无线路由器的有线接口相连，Android终端通过无线网络与无线路由器建立无线连接。
4.根据权利要求1所述的基于Android平台实现干线信号测量的系统，其特征在于，所述的电池管理单元包含主控ARM芯片、电池管理芯片和温度检测芯片，主控ARM芯片与温度检测芯片相连，用于实现电池温度检测；主控ARM芯片与电池管理芯片相连，用于实现对电池充电电流、放电电流、电池容量的检测。
5.根据权利要求1所述的基于Android平台实现干线信号测量的系统，其特征在于，所述的空口信号分析模块通过射频电缆与SMA型射频接头相连接，SMA射频接头与天线相连。
6.一种利用权利要求1所述的系统实现基于Android平台的干线信号测量控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)Android终端配置待测量信号的信道号或者频点；
(2)Android终端将配置信息传送至空口信号分析模块内部的控制系统；
(3)空口信号分析模块将空口抓取的模拟信号通过A/D模数转换器进行采样转换成数字信号，在空口信号分析模块的内部处理器进行处理；
(4)空口信号分析模块的内部处理器根据控制系统下发的参数，调用不同通信制式的本地序列与A/D采样的数字相关，获取无线帧的起始位置；
(5)通过信道估计提取相同频点不同小区号的小区场强、信噪比以及协议栈的层三信息；
(6)空口信号分析模块将测量的信号强度及信号解码信息通过无线路由器发送至Android终端；
(7)Android终端将接收到的信号测量信息根据不同测试场景进行相应的处理并记录；
(8)Android终端通过蓝牙读取加速度计测量的地铁加速度信息并记录。
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