CN113099381A - 一种天线工参智能感知仪及多功能智能感知网 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线工参智能感知仪及多功能智能感知网，感知仪包括单频、双频或多频的天线和单频、双频或多频接收卫星导航信号的接收测量模块；升级并扩容的智能解算模块；惯性传感测量模块；根据需求增添的温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体等感知传感器件；尤其算法的智能开拓以及程序软件的嵌入，实现天线、射频器件之间的最佳匹配和极化隔离，提高了抗噪能力及信号的快速响应。在多功能智能感知仪中收集及解算的输出信息将大幅度的增长，将这些信息和数据通过移动通信传输至平台，从而形成为多功能多参数感知网，包括卫星导航精准授时网、基于气压的高程测量网、环境参数广域监测网、作为地面差分增强的基准站网中的多种感知网络。
Description
优先权声明
本申请要求于2021年04月06日提交中国专利局、申请号为2021103659881、发明名称为“一种天线工参智能感知仪及多功能感知网”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及感知测量领域，尤其涉及一种在天线工参感知仪和移动通信网络基础上发展起来的能智能感知天线等设备工作参数及周围环境工作参数的多功能感知终端(下面简称为工参感知仪)，及由工参智能感知终端和移动通信网组成的多功能智能感知网。
背景技术
从上世纪60年代开始，移动通信得到飞速发展，特别是近年来，5G移动通信迅速崛起，发展极其迅速。为了充分发掘移动通信网，特别是4G、5G通信网的潜力，早在2012年中国移动通信业界提出研制天线工参感知仪，感知出天线波束的方位和俯仰角度，以利于能较精确地调整天线的指向，实现天线波束的最优覆盖，从而达到提高移动通信网络的通信容量与利用率等目的。就在这一年，中国移动就制定了中国移动通信企业标准：《中国移动NR无线网络主设备技术要求——宏AAU 64通道分册，CMCC NR RAN 64-Path AAUSpecification，版本号：1.0.0》。除了移动通信以外，中国联通公司也出了标准：《QB/CU中国联通公司企业标准QB/CU T11-ABC(DEFG)，中国联通基站天线工参感知模块技术规范(V1.0)，(China Unicom base station antenna technical specification forengineer parameters module)》；《QB/CU中国联通公司企业标准QB/CU T11-ABC(DEFG)，中国联通基站天线工参感知模块测试规范China Unicom Base Station Antenna TestSpecification for engineer parameters module，版本号‘V1.0’第7章节》。
发明内容
当前天线工参感知仪虽然已在移动通信基站天线上进入批量应用。但是由于待安装的天线数量庞大，为控制投资规模，迫切需要拓展功能，提高性价比，提高应用效率，为此，需要改进设计，充分挖掘移动通信基站天线工参感知仪的潜力，使天线工参感知仪在现有测向测姿的基础上，进一步开发出高精度定位、授时及微震动等测量能力。同时，还采用增加传感器件的办法，来增添其他感知功能，从而使其成为多功能智能感知终端。天线工参感知仪是为移动通信网络服务的，多功能感知终端+移动通信网络+智能算法软件，便形成为多功能智能感知网。
本发明提供了一种天线工参多功能智能感知仪及多功能智能感知网。由于它是从现有天线工参感知仪的基础上发展起来的，所以保留着原有的测向测姿功能。天线工参感知仪的测向测姿功能是基于双天线干涉测量原理基础上发展起来的一种新颖的测向测姿功能，其测量原理示意图见附图1，干涉测量流程方框图见附图2。它是通过两个天线接收GNSS导航卫星播发的信号，进行信号相干处理，获得双天线相位中心连线矢量(基线)的长度和姿态的，即为移动通信天线提供波束的正确指向角。当求解得到指向角数据后，通过AISG接口把波束指向测量工参数据传输至移动通信网优平台，这样就能服务于移动通信的网络优化操作。
工参感知仪基本结构组成应该包括以下几部分：两个接收卫星导航信号的天线单元；卫星导航信号和载波相位接收测量模块；载波相位干涉测量处理解算模块；可测量姿态下倾角的惯性传感测量模块和对外接口模块。所述可测量姿态角的惯性传感测量模块包括：陀螺、线加速度传感芯片与磁力计。所述对外接口模块包括输出接口和输入接口，参见附图2。所述的两个接收卫星导航信号的天线单元、载波相位干涉测量模块、惯性器件模块及载波相位干涉测量解算模块安装在同一个底盘上，并加装一个外罩以便保护两个接收卫星导航信号的天线单元及其它器件。外罩材料选择对电磁波衰减小的外罩材料。所述底盘侧面有输入接口、输出接口。输入接口用于输入控制指令和电源；输出接口输出基线姿态测量值、基线长度及基线长度的投影分量等工参测量值。整个测向测姿的工参感知测量装置形成一个独立的整机单元，能够外置在移动天线装置的上方，这种安置方式适用于在原来已安装的移动通信天线设备上实行加装，而新的通信天线设备则可以把测向测姿的工参感知装置以模板形式直接内置安装在通信天线设备箱里，这样能够省去感知仪外罩，使测向测姿的工参感知模板作为通信天线设备箱中的一块模板，与通信天线设备直接构成一个完整的整机设备。
所述两个接收卫星导航信号的天线单元相距一段间距放置，两个天线单元放置后相位中心间的连线称为基线，连线长度称为基线长。若基线长度长些则角度测量精度就高些，反之基线短测量获得的角度精度就会下降。应用于移动通信天线指向监测的工参感知仪因受天线安装位置尺寸的限制，基线长度只能取短于1个波长，基线缩短始必会影响角度的测量精度，对此感知仪需要编制智能优化算法，依靠相干精度的改进提高来保持测角精度。短基线能简化模糊度的求解，也能使整个终端结构显得紧凑实用，这些是好处。
天线指向监测的工参感知仪的另一个优点是输出的角度值是相对于正北的绝对角度指示值，绝对角度指示值外推使用时不易产生累积误差，这是利用传统的惯性传感器件测向所不具备的优点。
本专利提出的天线工参多功能智能感知仪及多功能智能感知网是在现有的天线工参感知仪及天线指向感知网的基础上发展起来的，与现有的天线工参感知仪及天线指向感知网有所不同，之间的差别与创新特色有：主要通过算法与软件的智能化升级改造，使终端及网络具有智能感知、智能采集、智能分析、智能计算以及智能判断等能力，能在不增加感知仪及感知网成本或仅少量增加成本的前提下，也就是在现有组件的基础上或只少量增加元器件的情况下，终端与网络从单一的测向功能发展成为具有高精度定位、精准授时及微震动、微变化监测等测量功能，同样还可以设置温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体等的感知传感器件，发展出感知温度、湿度、风速、水汽、烟雾、雾霾、环境气体和视觉参数的能力；形成大数据采集服务。
技术方案：
一方面，本发明提供了一种移动通信天线工参智能感知仪，包括：
两个采用单频、双频或多频的天线单元，用于接收卫星导航信号；并设置有广义延拓最佳匹配逼近算法软件，实现天线、射频器件之间的最佳匹配和良好的极化隔离；
两个采用单频、双频或多频的接收测量模块，其与天线单元一一对应，用于分别对对应的天线单元接收的卫星导航信号的载波相位进行测量；
惯性传感测量模块，用于测量姿态角、线加速度和/或角速度；
智能解算模块，其应用改善锁频环、延时锁定环、载波锁相环的广义延拓精化逼近算法、广义延拓滤波及增强去噪算法、改善环路的相关测量最优点搜索与跟踪算法、广义延拓滤波及增强去噪算法中的一种或多种，以对两个接收测量模块所测量的载波相位信息进行干涉测量处理解算，以得到双天线相位中心连线矢量的长度信息；所述智能解算模块还接收所述惯性传感测量模块输出的姿态角信息，并以所述双天线相位中心连线矢量的长度信息和姿态角信息作为指向角数据；
传感模块，其包括气压测量芯片、温度感知传感器、湿度感知传感器、风速感知传感器、水汽感知传感器、位移传感器、视觉感知传感器、时码传感器、高程传感器、环境气体感知传感器的一种或多种感知数据；以及
对外接口模块，包括输出接口，所述输出接口用于接收所述智能解算模块输出的指向角数据、姿态数据以及传感模块的气压数据、温度数据、湿度数据、风速数据、水汽数据、位移数据、视觉图像数据、时码数据、高程数据、环境气体数据中的一种或多种感知数据，并将其传输至移动通信平台，所述输出接口还与所述传感模块连接，从而形成为多功能多参数感知网，所述多参数感知网包括天线工参智能感知网、卫星导航精准授时网、基于气压的高程测量网、环境参数广域监测网、大气温度监测网、环境湿度和水汽监测网、风速测量网、作为地面差分增强的基准站网中的多种。
进一步地，所述感知仪通过差分或自差分增强解算，分解、反演或消除误差量，形成差分增强信息；在多个工参感知仪连成基准站网的前提下，利用移动通信平台的传输能力在广域范围里对移动用户终端提供定位服务的差分增强修正信息，所述差分增强修正信息用于对建筑物、地质体上设置的天线进行干涉测量和解算，实现所述移动用户终端厘米级、毫米级的相对位移测量，厘米级的绝对位置测量和基线矢量的分度级的姿态状态感知。
进一步地，所述感知仪利用卫星导航系统为全球提供的广域覆盖的时间频率资源，以及根据已知的卫星轨道位置、电离层、对流层的修正信息及已获得的位置测量值，得到感知仪中的时间频率信息，实现授时及校频功能，为移动通信网络提供时间及频率数据的服务；所述感知仪在进行提供时间及频率数据的服务时，所述感知仪从所述卫星导航信号中获得用户钟相对北斗时或GPS时间的时钟偏差数值，按以下公式计算时间信息：
T＝TO+τρ±Δtu-τother，或者T＝Tl±Δtu-τother，其中，T为更正偏差后的时间，TO为卫星导航系统的原子钟时刻，τρ为卫星至接收模块之间的理论传播时延，Δtu为星上原子钟与本地钟之间的偏差，τother指星历误差等未单项标注的误差量；Tl为接收模块本地钟时刻。
进一步地，所述感知仪利用惯性传感测量模块开发出能监测地面基础的微震动功能及测量风速的功能，所述惯性传感测量模块包括至少三个线位移加速度计和三轴陀螺，所述惯性传感测量模块设置在铁塔上部，包括：
利用天线工参智能感知仪上的三个线位移加速度计和三轴陀螺感知铁塔上部工参感知仪安装位置处的摇摆，以反映地面震动或者风对铁塔的作用；基于地面震动传递到铁塔上部时放大的震动信号幅度，所述感知仪获得天线铁塔基础微震动的监测数据，包括：节点的振动参数、姿态变化参数，并对其进行分析甄别，感知测量出是风信号、地震信号，或其它的地面震动信号的作用，得出安全预警预报信息，并将所述安全预警预报信息通过移动通信平台把信息广播给大众移动用户终端。
进一步地，所述移动通信天线工参智能感知仪的传感模块包括气压测量芯片，其用于使感知仪感知周围气压的变化，以用于通过测气压反映高程的变化，利用两测点间的气压差，反映两点间的高程差，
根据气压差与高程变化值之间的对应关系，获得两点之间的气压差值以换算出高程变化值，气压值与高程之间的换算关系式为：
基于已知的安装在天线上的工参感知仪的绝对高程，以及基站天线的绝对高程，获取载体用户的绝对高程；若将高程测量值作为约束条件进入导航定位量测方程，则提高用户载体的定位求解精度，包括室外卫星导航定位、室内定位、分辨室内楼层变化、测量地下深处的深度。
进一步地，所述移动通信天线工参智能感知仪的传感模块包括温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体的感知传感器件，用于感知温度、湿度、风速、水汽、环境气体和视觉多类参数，以单独构成为各类参数的专用感知测量网络或者综合感知网络的信息；所述感知仪的传感模块设置在感知仪的隔仓内，所述隔仓通过小孔和/或气孔阀与外界连通。
进一步地，所述智能解算模块利用差分增强信息及采用实时动态定位RTK、精密单点定位PPP或RTK/PPP处理方法对载波相位信息进行干涉测量处理解算，所述差分增强信息包括CORS站网信息、千寻地基增强信息或SBAS导航卫星星基增强信息。
另一方面，本发明提供了一种多功能智能感知网，由多个如上所述的天线工参智能感知仪基于移动通信平台进行组网。
进一步地，所述多功能智能感知网中的其中一台感知仪的其中一个天线作为感知网网络自指定的基准站点，以求解其他站点与所述基准站点之间的误差修正量，并将其发送至其它感知仪，进行差分修正求解；再以其他感知仪依次作为基准站点，并依次进行差分修正求解；将所述感知网内进行的差分修正求解的结果互相迭代，形成自差分增强网络；
依靠移动通信网可以为分发差分增强信息，成为卫星导航基准站网为高精度终端用户服务；若在移动通信基站周围区域内布设的建筑物、装置、设备、大桥、大坝或大型钢结构建筑物上配置基于GNSS信号的精准测量终端，或周围区域内有山坡、边坡、路基、地基需要监测配置基于GNSS信号的精准测量终端，则所述感知网提供参数实时检测值及误差修正信息，以使所述精准测量终端实现沉降、震动、坍塌、摇摆、位移的状态参数精准测量。
进一步地，所述多功能智能感知网还用于为滑坡和/或边坡提供安全监测服务，在待监测的滑坡和/或边坡上布置基准站、主测量点和子测量点，其中，所述主测量点与基准站构成相对测量对，所述子测量点为从所述主测量点向东南西北四个方向拓展的测量点，一端的天线放置在所述主测量点上，另一端的天线放置在所述子测量点上以构成子监测网，从而成为安全监测网。
本专利提出把天线指向测量感知仪发展成为多功能智能感知仪，实现多功能智能感知，这时候感知仪中硬件的选择与组成发生变化，主要有：
现有天线指向测量感知仪中的接收天线一般采用单频(L1/B1)信号接收天线；而在多功能智能感知仪中的两个卫星导航信号接收天线更多会采用双频(L1/B1、L2/B2)或多频的高性能接收天线；而采用的卫星导航接收芯片则同样会从只接收处理单频信号的接收芯片，改为采用双频(L1/B1、L2/B2)甚至能多频接收卫星导航信号的芯片。改变采用双频或多频信号接收芯片的原由是能接收更多的导航卫星信号，更好地消除误差，使定位精度进一步得到提高。这时的工参智能感知仪就能作为差分基准站使用，加上已有的移动通信传输能力，便可以建成卫星导航基准站网。这样的基准站网需要投入的资金极少，且能更好地为广大导航定位用户终端服务。
另一块需要升级的硬件应该是计算和数据处理芯片，需要扩大容量以适应数据处理容量增大需求，但需要嵌入广义延拓处理、深度学习、神经网络等智能算法，使计算和数据处理芯片成为智能解算模块，用于对两组天线及接收测量模块所测量获得的信号和信息进行载波相位干涉精细测量处理解算，以得到双天线相位中心连线矢量的精准的长度信息，获得天线精细的方向角。
所述惯性传感测量模块包括陀螺、线加速度传感芯片或磁力计，以前在天线指向测量感知仪中惯性传感测量模块中的传感能力没有充分利用，主要仅开发用于测量得到天线姿态下倾角，而在多功能智能感知仪中，惯性器件等功能将会得到充分的开发与利用，如将充分利用线加速度传感芯片测量微振动等。
除了改善上述器件的选择以外，多功能智能感知仪中还会增添温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体等的感知传感器件，形成温度、湿度、风速、水汽、雾霾、环境气体和视觉参数等的大数据采集服务。
对外接口模块，包括输出接口。在天线指向测量感知仪里，所述输出接口仅用于接收所述解算模块输出的指向角和下倾角数据，而在多功能智能感知仪中智能解算模块输出的信息将大幅度的增长，将这些信息和数据传输至移动通信平台，从而形成为多功能多参数监测的感知网。这些感知网是寄生在移动通信传输网上的感知网，如：天线工参智能感知网；卫星导航精准授时网；基于气压的高程测量网；环境参数广域监测网；大气温度监测网；环境湿度和水汽监测网、风速测量网，以及作为地面差分增强的基准站网等。当然也可以根据需要融合起来形成多参量多功能智能感知网。
除了芯片需要升级以外，终端外盒也会有变化，就是在外盒里要有一个以上的与盒内空间密封隔离的小隔仓，准备放置气压、温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体感知芯片，因为这些小隔仓必须与盒外环境空间保持连通，这样才能感知环境参数，但绝不能破坏盒内的防水等密封条件。
实际上，多功能智能感知仪与现有天线指向测量感知仪更重要差别在于算法的智能开拓以及智能程序软件的嵌入，包括：设置了广义延拓最佳匹配逼近算法软件，实现天线、射频器件之间的最佳匹配和良好的极化隔离；改善环路的相关测量最优点的搜索与跟踪的算法软件和广义延拓滤波及增强去噪算法软件，用以减轻多径信号的影响，进行信号优化处理与数据解算；改进相干精度需要在载波相位干涉测量处理解算模块里，加入了改善锁频环、延时锁定环、载波锁相环的广义延拓精化逼近算法软件。
本发明的用于移动通信天线指向监测的工参感知仪具有成本低、性能好、适应性强、信息丰富等特色和带来的良好使用效果，有：
a.终端结构组成和系统构架简单、所用器件和组件较少、功能比较多、制造成本较低。设备成本降低了以后，感知仪性能指标的提升通过算法程序和软件来保证，故感知仪性能指标仍然得到保证。
b.设备精度高，能实现厘米级甚至毫米级的测长精度与位置定位精度、角分量级测向测姿精度，以及纳秒量级授时精度，且运行稳定可靠；
c.能实现实时测量与监测；
d.适用范围广，基本上能实现广域覆盖，所有室外场景下都可以应用。
本发明提供的工参感知仪和多功能智能感知网除了能用于移动通信天线指向监测应用以外，还能够应用于众多其他领域：如天文望远镜指向角的指示、用于船舶航向角的测量及航向导引、无人驾驶中的导航应用、铁塔等大型装置以及建筑物沉降坍塌等安全监测应用等，应用领域十分广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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他的附图。
图1是本发明实施例提供的双天线干涉测量原理示意图；
图2是本发明实施例提供的天线工参感知仪的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的改造后的天线工参环参多功能智能感知仪功能提升示意图；
图4是本发明实施例提供的工参环参多功能智能感知仪的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的按照直接同步法的设备连接示意图；
图6是本发明实施例提供的按照间接同步法的设备连接示意图；
图7是本发明实施例提供的单星共视定时法示意图；
图8是本发明实施例提供的气压测高原理应用模式的工作示意图；
图9是本发明实施例提供的测高模块硬件组成架构图；
图10是本发明实施例提供的气压测高方法软件流程图；
图11是本发明实施例提供的气压测高模块外形封装示意图；
图12是本发明实施例提供的多状态参量监测多重网络布设的边坡监测网基本组成单元示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明的基于移动通信基站天线的工参智能感知仪仍然采用基于GNSS信号的双天线干涉测姿测向原理与方法。由于卫星导航定位系统有明确的地心地固座标系。所以获得的精准位置解和角度值是地心地固座标系下或本地水平座标系下空间位置和方向角，是常说的绝对位置与角度值。绝对位置与角度值非常适用于导航定位测量应用。因为测量所用的卫星星座轨道位置值精度高，可接收应用的信号十分丰富，所以利用其精准的测量值、丰富的差分增强信息，经扩频码相关及载波信号相位干涉处理后已能获得高精度的天线位置信息、精准的基线长度和精细的姿态角度值；另外导航卫星系统里有极精密的原子时，利用这一优势能获得精确的时间信息。故原移动通信天线工参感知仪，至今给基站天线仅仅提供天线波束指向角信息，还有其它信息没有充分利用，太可惜了。是否能借助于卫星导航丰富的测量资源和移动通信网络固有的传输优势，把工参智能感知仪连接成网，运用人工智能和神经网络算法、利用大数据处理优势，大力发掘其潜力，把它们建设成为一张新的新颖的时空智能服务网，让移动通信天线工参感知测量仪发挥出更多的作用，将能开发出更多的功能，开展更多的应用，更好地服务于社会。
实施例1
本实施例对感知仪作软硬件协同改造，特别是提升算法与软件的功效，使其成为多功能的智能工参感知仪。
由于天线工参感知仪是架设在移动通信基站天线上，为移动通信系统服务的，它也极容易利用移动通信网络的通信传输能力，传输各种信息，完成更多任务。用感知仪组网就能构建成局域或广域精准时空覆盖网，为室内外无缝导航定位服务，为物联网、车联网提供更精准的时间、空间基准与服务。若增添一些传感芯片，还能创新多功能工参智能感知终端，组成新的多功能智能感知网，提供更多的服务。
对天线工参感知仪的改造方案包括如下任意一种或多种方案：
改造方案一、开发工参感知仪高精度的位置和位移精准测量功能
工参感知仪内有两个接收天线、两块导航卫星信号与导航电文接收芯片，已经接收到了卫星星历数据、卫星原子钟偏差等修正量数据；获得时延、伪距、载波相位等观察值，也能分别计算获得两个天线相位中心的位置值和地面时钟偏差等修正误差数据。因为基站天线的位置基本上是固定的，所以经一段时间积分后，可以得到比较精确的位置数据。两个天线位置也可以归算到某一个天线的相位中心的位置上，所获得的天线位置精度能达到厘米量级，甚至毫米量级。
本实施例中天线工参感知仪中的卫星导航信号接收测量若采用双频或多频接收芯片与模块，相比于单频接收芯片或者单频接收模块来说，能接收到的卫星数量成倍增加，载波相位测量精度得以提升，故性能必然优于单频接收器件。近来双频或多频接收芯片与模块发展很快，成本正在大幅度下降，工参感知仪采用双频或多频接收芯片与模块条件已经成熟。这样在数据处理时，更可以充分利用差分增强信息，如利用CORS站网信息，利用千寻地基增强信息，或利用SBAS导航卫星星基增强信息，并采用RTK、PPP或RTK/PPP等处理方法，必然能进一步提高工参感知仪中单天线的定位精度。若附近收不到这些增强信号，也可以直接视移动通信网络中的某一台工参感知仪中的其中一个天线作为网络自指定基准站点，求解获得各种误差修正量，发送给其它工参感知仪，进行差分修正求解。然后又以其他工参感知仪作为基准站，进行差分修正求解，互相迭代，形成自差分增强网，达到提高所有工参感知仪指定天线位置精度的目的。把整个工参感知仪连成网作为基准站网，对其他移动用户终端发播精准定位服务的差分修正信息，就能承担差分增强站网的作用。这些差分增强信息有助于对建筑物、地质体上设置的天线和接收模块进行干涉测量和解算，能实现这些用户终端厘米级、毫米级的相对位移测量，厘米级的绝对位置测量和基线矢量的分度级的姿态状态感知。这样做达到了一个目的，就是充分利用了移动通信网络中的工参感知仪，组成了一个投入极小的CORS基准站网，能在广域范围里提供差分修正增强信息，为众多导航定位用户终端服务，从而发挥出测向测姿的天线工参感知仪的其他潜力。
改造方案二、精准测算时间信息和实现精准授时及校频
卫星导航系统能为全球提供广域覆盖的极其优质的高精度时间频率资源，工参感知仪已接收到卫星导航系统的信号和导航电文，已知卫星的轨道位置，还有电离层、对流层等误差修正信息等，已能获得高精度位置测量值，同时还能获得高精度的时间信息和标准频率值，可以归算出地面钟与卫星上原子钟偏差。完全可以通过添加授时归算修正算法，实现高精度的卫星授时及校频功能。因为卫星导航的授时及校频精度受定位精度的制约，那么通过上述定位精度的提高，已可以使卫星导航授时及校频精度得到进一步提升。
移动通信网络及基站本身是需要有比较高的时间和比较精准的频率需求的，所以工参感知仪及其组成的网络便可以利用其自身具有的潜在功能，为移动通信网络提供精准的时间、时间同步及频率数据的服务。这样便能省去目前移动通信网络需要另外配置卫星导航授时模块这一需求，能节省这一笔投资，充分体现出工参感知仪综合利用之效果，为移动通信网络等多类网络服务。
改造方案三、增加工参感知仪中的传感器件
对天线工参感知仪的改造还可以采用增加工参感知仪中的传感器件的做法，以增多工参感知仪的感知能力。传感芯片的增加要从需求出发，如增加设置气压测量芯片，能使感知仪感知周围气压的变化。气压的变化与高程有关，所以也可以用测气压反映高程的变化。特别是利用两测点间的气压差，反映两点间的高程差，这就是差分气压求高程的理念，气压测量值可以转化为高程测量值，若使气压分辨测量精度提高到几帕量级，便能使高程测量精度达到分米量级。由于安装在天线上的工参感知仪的绝对高程已知，也能实时发送出工参感知仪安装处的气压值，那么若其它用户或载体也装有气压测量芯片能实时测出气压值时，便可以利用气压差，测出载体与工参感知仪天线高程间的高程差。高程差加上基站天线的绝对高程，就可以求得载体用户的绝对高程。若把高程测量值作为约束条件进入导航定位量测方程，便能进一步提高用户载体的定位求解精度，弥补卫星导航高程测量精度稍差这一点不足。它不但能有助于室外卫星导航定位，而且可以用于室内定位，分辨室内楼层变化，也可测量地下深处的深度。
同样还可以设置温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体等的感知传感器件，如图3所示，形成温度、湿度、风速、水汽、环境气体和视觉参数等的大数据采集服务。这些数据能作为新的信息，不但能为定位、导航、测姿测向、授时校频等测量参数的精准化提供条件，还能单独构成为某一类参数的专用感知测量网络的信息。如增加对环境中有毒有害气体的感知采集器件，就可以形成有毒有害气体的感知采集监测网，扩大工参感知仪的应用领域。若在移动通信基站周围区域内布设的建筑物、装置、设备、路基、大桥、大坝、大型钢结构建筑物上配置基于GNSS信号的精准测量终端，提供出更加丰富的参数实时检测值及误差修正信息，便能实现沉降、震动、坍塌、摇摆、位移等状态参数的精准测量。这样工参感知仪及其网络就成为了工参智能感知仪和多功能智能感知网。工参环参多功能智能感知仪的组成可以参见附图4。它能更好地为建筑物、装备等的安全施工和状态量的安全监测服务，为滑坡、沉降、坍塌等地质灾害的预警预报服务，为保护环境成为青山绿水服务。移动用户位置定位精度提高了，也会进一步改善授时校频的精确度，实现广域精准授时和校频。
还可以开发的另一种功能是利用工参中的惯性器件开发出监测地面基础的微震动功能。工参感知仪里已有三个线位移加速度计和三轴陀螺。在原工参感知仪里利用上述器件对地心的重力加速度感知，可以获得天线下倾角。现在可以用其三个加速度计和三轴陀螺感知反映铁塔上部工参感知仪安装位置处的摇摆。因为工参感知仪是架设在铁塔上部的，铁塔上部工参感知仪的摇摆会反映地面震动，或者风对铁塔的作用。若是地面震动影响的话，地面震动传递到铁塔上部时，震动信号幅度会得到放大。这样工参多功能智能感知仪可以产生获得天线铁塔基础微震动的大量监测数据，如：节点的振动参数、姿态变化参数等，这样有利于实现敏捷感知和微变感知，获得丰富的地基震动信息。若把工参感知仪感知的大量摇摆信号，进行分析甄别，就能感知测量出是风的作用还是地震信号或其它地面的震动信号的作用，甚至能识别出风或地面震动的等级。这些信息有助于对上述情况进行判别，得出安全预警预报信息。又因为工参多功能智能感知仪是移动通信网络中的一个整件，移动通信网有快速通知广泛人群的能力，这些信息通过移动通信传输网，便可以及时地把信息广播给大众，防止灾害和事故的发生。所以基站工参多功能智能感知仪组成的网络就是一张极好的广域地震感知监测网。这张网络随着天线工参网优建设的扩大，感知能力会越来越强，感知范围会越来越广，其应用价值与意义会越来越重要。
根据上述设计，系统设置情况发生了变化，检测与服务功能得到明显提升，也能使原有的系统的组成更加紧凑，效能更加丰富。所以把天线工参自感知仪做延拓设计，使它成为工参多功能智能感知仪是极有意义的，是有应用价值的。
对感知仪作以上改造，需要以下三方面的关键技术：
1)终端侧智慧内嵌算法软件技术
从工参感知仪发展成为智能工参感知仪，其最大区别是要使工参感知仪具有实时性感知、适应性选择、选择性比较、推理性思考、智能性判断等能力。完成这些行为需要发展适用于终端侧应用的嵌入式算法与软件程序，在终端侧完成部分计算，从而减少数据的传输量。但终端侧计算硬件容量与能力有限，对算法的复杂度受限会比较多，所以对算法的要求会变得比较苛刻。运用广义延拓数据处理方法原理和神经网络处理算法等，研发了智能优化算法，能降低程序的复杂性与提高实时响应能力，满足适应终端侧计算处理的需求。
2)软硬件协同设计
算法软件是要承载到硬件芯片模块上的，这就要注重软硬件协同设计。软硬件协同设计有两种状态。一种是硬件软化技术，就是从创新原理出发，把部分由硬件完成的功能，发展成为主要依靠软件来实施的做法，这样往往能简化硬件结构及组成，能减少机加工量、节省材料、降低能耗。另一方面是提高硬件的集成度，用新的硬件代替原来的硬件，从而达到简化硬件、缩小体积的目的。把这两种技术结合起来，进行协同设计，其效果则更佳。为此在重视软件开发的同时，必须重视软硬件协同设计技术的实现细节。
在软硬件协同设计理念的指导下，针对多功能智能工参感知仪的应用要求，重视开发智能工参核心模块，包括硬件与软件两部分。硬件包括：两块导航接收芯片核、计算芯片核、部分传感芯片核和其它辅助电路芯片。软件包括：微弱信号处理算法、相位干涉算法、广义延拓滤波加工算法和选择性融合算法等。所谓软硬件协同设计就是从总体及应用要求出发，从总体视角出发协同设计软硬件，协调软硬件之间的功能搭配，协同完善系统性能指标。
3)抗干扰保护设计
由于终端内感知接收器件较多，大多均接收微弱信号，感知分离微弱有用信号，所以要防止微弱信号被压制、被干扰，不能分离出来，这一工作十分重要。首先要确保卫星导航信号能顺利接收，不被其它信号干扰，所以要实现天线与射频通道的最优匹配，优化硬件和软件协同滤波，用软硬件搭配去除其它信号对卫星微弱信号的干扰与影响。
整机结构盒分上下两部分，闭合时采用胶带密封条压配封装，达到水密防雨淋要求。同时为了满足气压芯片、气体感知、温湿度等环境参数测量需求，测量器件必须与外部保持贯通的要求，设计了小隔仓，通过小孔、气孔阀等设计保证达到与外界贯通的要求，同时还要做到与盒内其他空间隔离达到水密的要求。
实施例2具有授时功能的天线工参智能感知仪
天线工参感知仪已经具有高精度定位、测速能力，且位置状态基本固定，只要还能够从导航电文及测量信息中获得用户钟相对北斗时(BDT)或者GPS时间(GPST)的精确时钟偏差等数值，只要增加时间处理算法，便可以计算得到精确的时间信息及频率标准，使其成为具有授时功能的天线工参感知仪。
详细分析如下：根据卫星导航授时定时原理，可以得到天线工参感知仪接收模块的时刻表达式：
T＝TO+τρ±Δtu-τoth (1)
或者知道相关参数以后，可以对接收终端的本地钟进行改正：
T＝Tl±Δtu-τother (2)
在上述式(1)或(2)中，T为更正后的时间，TO为卫星导航系统的原子钟时刻，可以从接收到的卫星导航信号和导航电文中解算获得；τρ为卫星至接收模块之间的理论传播时延；Δtu为星上原子钟与本地钟之间的偏差；τother指星历误差等未单项标注的误差量；Tl为接收模块本地钟时刻。
现在根据上述公式若要使天线工参多功能智能感知仪接收模块输出精确的时间信息，就需要获得上述两式中的各项参量。也就是用天线工参多功能智能感知仪中的卫星导航接收模块，接收的北斗(BDS)和GPS卫星导航1pps秒脉冲信号作为本地钟的外同步信号，直接对本地钟进行同步，经相关后获得导航卫星至天线工参智能自感知仪之间的传输时延τρ *，因为信号在传输时受各种误差的影响，所以这个传输时延是包括传输误差的伪距传输时延。用它乘以电磁波的传播速度c得到的距离值称为伪距值r*，其求解时设备连接可参见图5所示的直接同步法及图6所示的间接同步法。对于定时精度需求较高的时间用户，可以按附图6所示的间接同步方法进行设备连接。而τρ是卫星至天线工参多功能智能感知仪之间的理论传播时延，可由τρ表示，传播时延τρ乘以电磁波的传播速度c，便是信号传输走过的真正的距离r。距离r可以由下式(3)计算得到：
上式(3)中，(xs,ys,zs)是卫星轨道坐标，它可以从导航电文中获得的轨道参数经外推后得到。(xu,yu,zu)是天线工参多功能智能感知仪接收天线相位中心的位置坐标，天线工参多功能智能感知仪中的卫星导航接收模块在进行定位解算后，可以获得接收天线相位中心的位置坐标，且又因为天线位置坐标基本处于静止状态，若经过比较长时间的积分，则可以使计算得到的定位精度比较高。根据上式(3)获得实际传输距离r，便可以求得实际传输需要的理论传播时延值τρ。
Δtu则为接收模块钟与系统基准原子钟的偏差，它的求解比较关键，将影响时间基准的精确度。按照单站定时法必须先精确知道终端的位置，这时接收模块的钟偏差Δtu为
其中，τρ *为测量获得的传输时延，经相关获得，τρ为卫星至接收芯片之间的理论传播时延
τρ＝r/c (5)
在上式(5)中，c为电磁波的传播速度，亦称为光速；r卫星至天线工参多功能智能感知仪之间的理论距离，可以由式(3)获得，但是实际上这个结果也是一个近似值，它的准确程度处决于卫星轨道位置的精确程度和接收终端位置的精确程度。而现在卫星轨道位置的精度依赖于系统运行状况，已经比较高，这样更取决于接收终端天线的位置精度，上面已经分析了解到天线工参多功能智能感知仪解算得到的接收天线位置的精度已经比较高了，所以必然能获得比较精确的实际距离值r。也能获得比较精确的理论传播时延值。
τe为其它相关误差总和；
τe＝τS+τR+τISOP+τZP+τother (6)
在式(6)中，τs为卫星钟偏差；τR为接收通道时延；τISOP指电离层时延；τZP指对流层时延误差；τother指星历误差等未单项标注的误差。
上式(6)中的误差量值部分可以从差分增强电文中获得，有些可以通过实验或数据处理获得，最后若采用多星单站定时法，必然能获得到精准的相关误差总和值，这对获得接收模块钟与基准原子钟的精确偏差Δtu十分有利。若能同时获得卫星至接收终端之间精确的理论传播时延τρ，也能测量获得比较精确的伪距τ*的测量时延，这样便能计算得到接收机的精确时间信息。上述定时方法简单、实用、对天线工参多功能智能感知仪来说，只要增添少量器件，甚至可以不增加器件，便能达到的优于20ns量级比较高的定时精度。
还可以采用共视定时法等对多台终端设备和系统进行时间同步，共视定时法具有更高的时间比对精度。如附图7所示，两个或两个以上的终端同时观测同一颗导航卫星，并实时或事后进行数据交换，进行实时或事后数据处理，可达到1ns～10ns的同步定时精度。
天线工参多功能智能感知仪具有高精度的授时定时功能，所以可以利用天线工参感知仪作为时间和频率精准输出装置，将它应用在移动通信设备与网络中，将会发挥出更多的作用。也可以构筑成一张广域精准时间频率网，为广大用户提供高精度的时间和频率服务。
实施例3具有测高程功能的天线工参智能感知仪
在天线工参感知仪里，增加气压测量芯片，成为具有差分气压测高程功能的天线工参感知仪。差分气压测高程的基本原理是利用测量获得两点高程之间的气压差值，根据气压差与高程变化值之间的对应关系，获得两点之间的比较精确的气压差值换算出高程变化值，高程变化值加上基准点的绝对高程值，便可以获得测量点的绝对高程，这个方法称为差分气压测高程方法。这一方法避免用单点位置的气压值直接测量高程时精度比较差这种现象的出现。
在具体实施时，一般需要选择一个基准点，测出基准点位置的气压值，若能够把基准点位置的气压值经移动通信传输链路或传感网通信传输链路，传输到用户侧，这样便可以根据气压值与高程之间的关系式(7)：
计算得到用户端与基准点上气压传感模块安装点位置之间的相对高程差，其中，h为用户端位置处的高程，h0为基准点上气压传感模块安装点位置的高程，Tm为温度值，
为基准点上气压传感模块安装点位置的气压与用户端位置处的气压的比值。若基站气压传感模块安装点的高程已知，则可以通过计算得到用户端处的绝对高程，即能获得精度比较高的绝对高程的测量值，参见附图8。
在这一测量原理下，测量分辨率能达到情况如下：测量点相对于基准点1mbar(毫巴)的气压变化量，相当于高度变化约0.82m；测量点相对于基准点1℃的温度变化量，相当于高度变化约为0.023m。在差分气压测高模型中，高程的测量精度主要取决于基准点与测量点之间的气压差，但气压差的精确程度也会受到气压传感模块测量一致性和温度的影响，当然影响的权重还比较小。在一定的区域范围以内，可以建立测量点相对于基准点的高度与气压差和温度差之间的线性数学关系式，如式(8)所示。
h＝α(P0-P)+β(tR-t0)+h0 (8)
在不同的区域范围内通过实验获得α和β值，从而获得了简化差分气压测高方法的实施。在差分气压测高系统中，高程测量精度与基准点与测点之间的基线长度负相关，即基线长度越长精度越低。
本专利提出使用低通滤波模型作为测高方法的滤波模式。为了提高压力和温度测量值的精度，采用低通滤波的方法避免噪声的干扰，减少硬件成本。利用软件算法来模拟硬件滤波功能的低通滤波算法为：
Yn＝aXn+(1-a)Yn-1 (9)
在式(9)中，Yn为本次滤波输出值，Xn为当前读出的数据，Yn-1为上次滤波输出值，a是介于0～1之间的滤波系数。
基于差分气压测高的测量高程方法，经实验后，获得高度分辨率的实验数据如下：若设定气压采样频率为1Hz，则测量高度分辨率能达到0.1至0.16m，高程测量精度能达到0.1米至0.2m范围内。
在工参多功能智能感知仪中加上气压测量模块以后，利用差分气压测高方法，发挥工参环参多功能智能感知仪的高精度定位功能和移动通信系统的传输功能，便能组成为一张高精度高程测量网。这一方法能提高导航定位的精度，不但适用于室外导航定位应用，特别能解决室内导航定位问题，能解决楼层的分辨以及地下深度测量作业等难题，还能作为约束条件参与位置量测方程的求解，改善定位点的解算精度，具有投入少、使用方便、效益好等特点。
本发明的工参多功能智能感知仪是基站的附属设备，随着基站的大量兴建，能够形成全球性的气压数据采集网，所采集的带有精准位置和时间的海量气压数据，除了作为气象信息应用外，还可用于支撑潜在的科学研究，如大气科学研究，环境科学研究等。
(1)气压测量硬件模块设计说明
气压测量硬件模块的基本参数：
*中心控制芯片：Mega128
*气压测量芯片：MS5534C
*电源稳压芯片：LS1117
*电平转换芯片：MAX232
*程序下载接口：ISP
*外接电源：5V
*模块通信接口：RS232
*气压数据传输接口：SPI
相应的气压测量硬件模块组成的架构图见附图9。
(2)气压测高软件与软件实现
利用差分气压实现高程测量，根据上述介绍的原理编制算法的流程图见附图10。
(3)结构设计
差分气压测高模块(包括基站气压测高模块和用户接收端气压测高模块)都应采用封闭盒。封闭盒只留有两个空口，一个口用来提供电源，另外一个口用来保持封闭盒内和盒外气压一致。两个空口不能直接形成空气对流，气压测高模块不能对准空口，封装盒外形见附图11。
实施例4精准工参智能感知仪及在边坡等精准测量领域的应用
在天线工参多功能智能感知仪考虑采用双频多频接收芯片或模块，这样的工参感知仪会具有更好的性能。这时除了能进一步提高天线测向测姿精度外，其导航定位精度会得到进一步提高，甚至能达到厘米或毫米量级的定位精度，而授时精度能达到纳秒，甚至亚纳秒量级。精度提高后可以开拓更重要的应用，例如能作为差分基准站，为天线附近的导航用户服务、通过RTK，达到分米级，甚至厘米级导航精度。这样的精准工参感知仪就能为导航用户提供差分增强信息，能为附近精准测量服务，如为边坡、滑坡、桥梁、路基沉降，施工机械导航定位和安全施工服务。它也能承担移动通信系统布设CORS站的设想。采用双频多频接收芯片或模块后精准工参感知仪的性能与使用效果会更好。例如：有不少公路修建在山区山地、往往会切割山坡形成边坡，当遇到地质及天气变化，特别是遇到强台风、大暴雨冲刷时，往往会引起边坡滑移、坍塌，影响通行，所以需要对边坡实行实时监测。精准工参感知仪的差分增强信息可以用于边坡监测应用：
边坡监测点基本组成如附图12所示，系统包含基准站、测量点、监测中心站以及云数据存贮平台。其中测量点有三种：主测量点、从测量点和子测量点。主测量点是比较独立的测量点，与基准站一起构成高精度相干测量对。由于所安置的监测终端设备中采用了能接收北斗/GPS卫星导航系统的双频信号，通过载波相位干涉测量模块，基线测量精度能达到毫米量级。因为基准站的绝对坐标位置可以精确测量获得的，所以主测量点的位移改变便可以精确获得，精度能达到厘米量级，甚至毫米量级。主测量点上的精准测量芯片还可以带一个精准测量天线，与主测量点上的精准测量天线构成相干测量对，形成一个兄弟测量对。由于精准测量模块是双频接收模块，适应环境及处理能力都比较强，所以兄弟测量天线可以相距较远，天线放置位置环境条件要求也可以放宽，这为测量点安排创造了选择的余地，形成从测量网。从测量网中，若配置的测量点相距比较近时，可以采用电缆传输。但当设置的距离比较远时，则不适宜采用有线传输，那时就要配置无线传输，这样稍会复杂一些。
为了加强局部区域的测量应用，考虑到要从主测量点向东南西北四个方向拓展测量点，选择了四对测量基线，除了在主测量点上放置天线以外，另一端的天线可以放置在子测量点上，这样就构成了子测量网。子测量网不但能高精度测量子测量点相对与主测量点距离的变化，还有利于测量基线的姿态变化。子测量网中，子测量点上天线接收到的信号已经过低噪声放大器处理，传输至主测量点后，再进行信号处理解算。由于间距比较近，信号传输可以采用电缆传输，这样做可以大大简化子测量点上器件的配置，无需配置太阳能发电板，无需配置其他无线通信模块等。但是当子测量点离开主测量点距离稍远时，则可以采用无线通信连接。子测量点与主测量点相干时可以采用双频导航精准测量模块，也可以采用单频导航芯片。采用双频导航精准测量模块价格会稍高些，但是性能会好些。采用单频导航芯片的话，需要花功夫提高单频导航芯片载波相位的分辨精度，这样也能使基线长度的测量精度达到厘米量级，但是它有局限性，只能适用于比较短的基线测量，适合于加强比较小的局部区域的测量应用。
测量点布置时，根据整个实际待监测地形情况，先选择安排主测量点，然后根据主测量点周围情况安排子测量点，形成多个子测量局域测量网；有些地方面积比较小，只要布置一个点就行，可以采用安排从测量点，形成从测量网。多个上述这类主测量网、从测量网和子测量网拼合起来就构成滑坡多重监测网，形成为覆盖一大片边坡的局部区域监测网。
边坡多重监测网根据地形变化，合理安排合适的测量点，具有能应地制宜设置测量点、能测量的状态量比较多、测量精度比较高、测量点平均制造成本低等优点。这样的边坡监测设备和系统与现有通常的边坡监测设备和系统相比较，由于它有多种感知器件，它能获得的更多更丰富的工作参数和环境参数，从而有利于系统平台实施智能判断，进行更好的预测预报。
若沿高速公路两旁配置常规边坡监测设施的话，则应该建设大量基准站。建设时，必须重视基准站位置与地质条件的选择，它既不能离开边坡监测区域太近，也不能太远，太远了增大差分信号与信息传输功耗；太近了当地形发生较大面积滑移时，会影响测量的分辨率和灵敏度。现在高速公路旁已经建设了大量的移动通信基站，若在基站天线上安装天线工参多功能智能感知仪的话，这时天线工参多功能智能感知仪可以代替常规差分基准站，因为天线工参多功能智能感知仪完全具有求解和传输差分增强信息的能力，也完全可以提供相干的载波相位干涉的基准信号。因为移动通信基站布置在高速公路旁，非常密集，不仅数量多，而且能互监互测，能及时发现各种地质量变化情况，及时监测出产生的误差量，所以它作为基准站所发布的信号信息质量高又可靠，完全可以代替常规基准站，为高速公路的安全运行起好保障作用。所以高速公路旁边的边坡监测并不需要再建设常规差分基准站了，这样做能节省大量的投资。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种移动通信天线工参智能感知仪，其特征在于，包括：
两个采用单频、双频或多频的天线单元，用于接收卫星导航信号；并设置有广义延拓最佳匹配逼近算法软件，实现天线、射频器件之间的最佳匹配和良好的极化隔离；
两个采用单频、双频或多频的接收测量模块，其与天线单元一一对应，用于分别对对应的天线单元接收的卫星导航信号的载波相位进行测量；
惯性传感测量模块，用于测量姿态角、线加速度和/或角速度；
智能解算模块，其应用改善锁频环、延时锁定环、载波锁相环的广义延拓精化逼近算法、广义延拓滤波及增强去噪算法、改善环路的相关测量最优点搜索与跟踪算法、广义延拓滤波及增强去噪算法中的一种或多种，以对两个接收测量模块所测量的载波相位信息进行干涉测量处理解算，以得到双天线相位中心连线矢量的长度信息；所述智能解算模块还接收所述惯性传感测量模块输出的姿态角信息，并以所述双天线相位中心连线矢量的长度信息和姿态角信息作为指向角数据；
传感模块，其包括气压测量芯片、温度感知传感器、湿度感知传感器、风速感知传感器、水汽感知传感器、位移传感器、视觉感知传感器、时码传感器、高程传感器、环境气体感知传感器的一种或多种感知数据；以及
对外接口模块，包括输出接口，所述输出接口用于接收所述智能解算模块输出的指向角数据、姿态数据以及传感模块的气压数据、温度数据、湿度数据、风速数据、水汽数据、位移数据、视觉图像数据、时码数据、高程数据、环境气体数据中的一种或多种感知数据，并将其传输至移动通信平台，所述输出接口还与所述传感模块连接，从而形成为多功能多参数感知网，所述多参数感知网包括天线工参智能感知网、卫星导航精准授时网、基于气压的高程测量网、环境参数广域监测网、大气温度监测网、环境湿度和水汽监测网、风速测量网、作为地面差分增强的基准站网中的多种。
2.根据权利要求1所述的天线工参智能感知仪，其特征在于，所述感知仪通过差分或自差分增强解算，分解、反演或消除误差量，形成差分增强信息；在多个工参感知仪连成基准站网的前提下，利用移动通信平台的传输能力在广域范围里对移动用户终端提供定位服务的差分增强修正信息，所述差分增强修正信息用于对建筑物、地质体上设置的天线进行干涉测量和解算，实现所述移动用户终端厘米级、毫米级的相对位移测量，厘米级的绝对位置测量和基线矢量的分度级的姿态状态感知。
3.根据权利要求1所述的天线工参智能感知仪，其特征在于，所述感知仪利用卫星导航系统为全球提供的广域覆盖的时间频率资源，以及根据已知的卫星轨道位置、电离层、对流层的修正信息及已获得的位置测量值，得到感知仪中的时间频率信息，实现授时及校频功能，为移动通信网络提供时间及频率数据的服务；所述感知仪在进行提供时间及频率数据的服务时，所述感知仪从所述卫星导航信号中获得用户钟相对北斗时或GPS时间的时钟偏差数值，按以下公式计算时间信息：
T＝TO+τρ±Δtu-τother，或者T＝Tl±Δtu-τother，其中，T为更正偏差后的时间，TO为卫星导航系统的原子钟时刻，τρ为卫星至接收模块之间的理论传播时延，Δtu为星上原子钟与本地钟之间的偏差，τother指星历误差等未单项标注的误差量；Tl为接收模块本地钟时刻。
4.根据权利要求1所述的天线工参智能感知仪，其特征在于，所述感知仪利用惯性传感测量模块开发出能监测地面基础的微震动功能及测量风速的功能，所述惯性传感测量模块包括至少三个线位移加速度计和三轴陀螺，所述惯性传感测量模块设置在铁塔上部，包括：
利用天线工参智能感知仪上的三个线位移加速度计和三轴陀螺感知铁塔上部工参感知仪安装位置处的摇摆，以反映地面震动或者风对铁塔的作用；基于地面震动传递到铁塔上部时放大的震动信号幅度，所述感知仪获得天线铁塔基础微震动的监测数据，包括：节点的振动参数、姿态变化参数，并对其进行分析甄别，感知测量出是风信号、地震信号，或其它的地面震动信号的作用，得出安全预警预报信息，并将所述安全预警预报信息通过移动通信平台把信息广播给大众移动用户终端。
5.根据权利要求1所述的天线工参智能感知仪，其特征在于，所述移动通信天线工参智能感知仪的传感模块包括气压测量芯片，其用于使感知仪感知周围气压的变化，以用于通过测气压反映高程的变化，利用两测点间的气压差，反映两点间的高程差，
根据气压差与高程变化值之间的对应关系，获得两点之间的气压差值以换算出高程变化值，气压值与高程之间的换算关系式为：
基于已知的安装在天线上的工参感知仪的绝对高程，以及基站天线的绝对高程，获取载体用户的绝对高程；若将高程测量值作为约束条件进入导航定位量测方程，则提高用户载体的定位求解精度，包括室外卫星导航定位、室内定位、分辨室内楼层变化、测量地下深处的深度。
6.根据权利要求1所述的天线工参智能感知仪，其特征在于，所述移动通信天线工参智能感知仪的传感模块包括温度、湿度、风速、水汽、视觉、环境气体的感知传感器件，用于感知温度、湿度、风速、水汽、环境气体和视觉多类参数，以单独构成为各类参数的专用感知测量网络或者综合感知网络的信息；所述感知仪的传感模块设置在感知仪的隔仓内，所述隔仓通过小孔和/或气孔阀与外界连通。
7.根据权利要求1所述的天线工参智能感知仪，其特征在于，所述智能解算模块利用差分增强信息及采用实时动态定位RTK、精密单点定位PPP或RTK/PPP处理方法对载波相位信息进行干涉测量处理解算，所述差分增强信息包括CORS站网信息、千寻地基增强信息或SBAS导航卫星星基增强信息。
8.一种多功能智能感知网，其特征在于，由多个如权利要求1-7中任意一项所述的天线工参智能感知仪基于移动通信平台进行组网。
9.根据权利要求8所述的多功能智能感知网，其特征在于，所述多功能智能感知网中的其中一台感知仪的其中一个天线作为感知网网络自指定的基准站点，以求解其他站点与所述基准站点之间的误差修正量，并将其发送至其它感知仪，进行差分修正求解；再以其他感知仪依次作为基准站点，并依次进行差分修正求解；将所述感知网内进行的差分修正求解的结果互相迭代，形成自差分增强网络；
依靠移动通信网可以为分发差分增强信息，成为卫星导航基准站网为高精度终端用户服务；若在移动通信基站周围区域内布设的建筑物、装置、设备、大桥、大坝或大型钢结构建筑物上配置基于GNSS信号的精准测量终端，或周围区域内有山坡、边坡、路基、地基需要监测配置基于GNSS信号的精准测量终端，则所述感知网提供参数实时检测值及误差修正信息，以使所述精准测量终端实现沉降、震动、坍塌、摇摆、位移的状态参数精准测量。
10.根据权利要求8所述的多功能智能感知网，其特征在于，用于为滑坡和/或边坡提供安全监测服务，在待监测的滑坡和/或边坡上布置基准站、主测量点和子测量点，其中，所述主测量点与基准站构成相对测量对，所述子测量点为从所述主测量点向东南西北四个方向拓展的测量点，一端的天线放置在所述主测量点上，另一端的天线放置在所述子测量点上以构成子监测网，从而成为安全监测网。
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