CN116706541A - 一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其至少包括相邻的一对自组网定向天线，每个自组网定向天线上均设置有北斗测向装置，所述北斗测向装置用于测量每个自组网定向天线的方位角，至少调节其中一个自组网定向天线的方位使一对北斗测向装置分别测量的方位角在一定的匹配范围内实现一对自组网定向天线。本发明的自组网定向天线对准装置通过调节测量自组网定向天线部署的方位角实现对准，无需关注自组网定向天线是否运行正常便可实现调节对准，也不需要往返进行调试，因此在自组网定向天线对准施工时需要的施工人员少，施工效率高并且施工难度低。
Description
技术领域
本发明属于自组网远距离传输定向天线对准技术领域，具体涉及一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置。
背景技术
在自组网宽带远距离数据传输中，一般采用定向天线，天线主波瓣越窄传输距离越远，传输带宽越高，但是天线波瓣越窄，在实际施工中，由于自组网设备一般距离比较远目视困难，带来天线对准难度较大，使得施工效率以及天线数据带宽效率降低。
目前采用的对准方式是通过查看自组网设备的接收信号强度来标识天线是否对准，即先将一个点位设备安装固定好并开机，然后走到下一个点位位置，查找信号并根据信号强度指示确定天线方位。这样带来的问题是上一个点位的设备要正常运行，但是由于其信号强度标识比较粗略，如果上一个点位设备有一点异常，就要返回去调试，因此需要来回往返进行调试，费时费力，或者需要更多施工人员在各个点位上等待同时调试，不仅增加了人力成本，同时对准精度也不高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其通过北斗测向装置精准测试定向天线的位置以及方位，并将天线的位置、方位通过无线方式实时传输给移动通信设备进行显示，施工人员根据移动通信设备中显示的位置、方位信息调节天线位置，实现天线的精确对准。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：至少包括相邻的一对自组网定向天线，每个自组网定向天线上均设置有北斗测向装置，所述北斗测向装置用于测量每个自组网定向天线的方位角，至少调节其中一个自组网定向天线的方位使一对北斗测向装置分别测量的方位角在一定的匹配范围内实现一对自组网定向天线对准。
进一步，所述的北斗测向装置包括北斗RTK测向单元和移动通信设备，所述北斗RTK测向单元无线连接所述移动通信设备，所述北斗RTK测向单元将测试的每个自组网定向天线的方位角无线传输至所述的移动通信设备，调节其中一个自组网定向天线的方位时，所述移动通信设备实时显示记录所述的一对自组网定向天线的方位角是否在匹配范围内。
进一步，所述北斗RTK测向单元包括北斗双天线，北斗双天线的一对天线的连线方向为该自组网定向天线上的北斗RTK测向单元的朝向方向，每个北斗RTK测向单元的朝向方向与相应的每个自组网定向天线的辐射方向保持一致。
进一步，所述移动通信设备与北斗RTK测向单元通过WiFi通信连接。
进一步，所述北斗RTK测向单元还包括北斗模组、数据处理器、陀螺仪和WiFi模块，所述陀螺仪、北斗模组和WiFi模块与所述数据处理器通信连接；所述北斗双天线设置在所述北斗模组上。
进一步，所述北斗双天线包括第一有源天线和第二有源天线，所述第一有源天线和第二有源天线的连线方向为所述北斗RTK测向单元的朝向方向。
进一步，所述匹配范围为±1°。
进一步，所述的移动通信设备为移动通信设备。
进一步，所述移动通信设备上安装有系统软件APP，通过在系统软件APP内可查看相应的方位角。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点和效果：
本发明的自组网定向天线对准装置是通过设置北斗测向装置测量每个自组网定向天线部署的方位角，然后使相邻的一对自组网定向天线的方位角匹配来实现自组网定向天线的对准，在自组网定向天线施工时，只需通过调节自组网定向天线的方位，无需关注自组网定向天线是否运行正常便可实现调节对准，也不需要往返进行调试，因此在自组网定向天线对准施工时需要的施工人员少，施工效率高并且施工难度低。
附图说明
图1是本发明的自组网定向天线对准装置原理框图。
图2是本发明的北斗RTK测向单元原理框图。
附图标记如下：1-自组网定向天线；2-北斗测向装置；21-北斗RTK测向单元；22-移动通信设备；211-WiFi模块；212-数据处理器；213-陀螺仪；214-北斗模组；215-北斗双天线；216-电池组；217-电源管理模块；2151-第一有源天线；2152-第二有源天线。
实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
本发明提供一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，至少包括相邻的一对自组网定向天线，每个自组网定向天线上均设置有北斗测向装置，所述北斗测向装置用于测量每个自组网定向天线的方位角，至少调节其中一个自组网定向天线的方位使一对北斗测向装置分别测量的方位角在一定的匹配范围内实现一对自组网定向天线对准。本发明在自组网定向天线施工时，只需通过调节自组网定向天线的方位，无需关注自组网定向天线是否运行正常便可实现调节对准，也不需要往返进行调试，因此在自组网定向天线对准施工时需要的施工人员少，施工效率高并且施工难度低。
如图1、图2所示。本发明的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，包括一对北斗测向装置2，所述的北斗测向装置2分别安装在相对的一对自组网定向天线1上。所述的北斗测向装置2包括北斗RTK测向单元21，所述的北斗RTK测向单元21无线连接有移动通信设备22，北斗RTK测向单元21将测试的每个自组网定向天线1的自组网部署坐标和天线方位角实时传输到相应的移动通信设备22，至少调节其中的一个自组网定向天线1的方位使一对移动通信设备22输出天线方位角在一定的匹配范围内实现对准。所述方位角的匹配范围在±1°之内。
具体地说，所述的北斗测向装置2包括北斗RTK测向单元21和移动通信设备22，其中，所述北斗RTK测向单元21是依靠北斗基线矢量在载体坐标系和本地坐标系中的相互关系来确定载体的空间方向，移动通信设备22通过WiFi实现与北斗RTK测向单元21无线通信连接。北斗RTK测向单元21可将相应的自组网定向天线1的自组网部署坐标和天线方位角实时传输到所述移动通信设备22，便于施工人员通过移动通信设备22查看。
进一步，所述的移动通信设备22上安装有系统软件APP，通过在系统软件APP内可启动测量功能测量自组网定向天线1的方位角并查看自组网定向天线1具体的坐标测量值和方位角测量值。
进一步，所述北斗RTK测向单元21包括北斗双天线215，每个自组网定向天线1上的北斗RTK测向单元21的北斗双天线215的一对天线的连线方向为该自组网定向天线1的北斗RTK测向单元21的朝向方向，每个北斗RTK测向单元21的朝向方向与相应的每个自组网定向天线1的辐射方向保持一致。
具体地说，所述北斗RTK测向单元21通过北斗双天线215进行坐标测量和方位角测量，方位角测量精度为0.15°。北斗测向装置2安装到每个自组网定向天线1上，北斗双天线215连线的方向与相应的自组网定向天线1的辐射方向一致。
进一步，所述北斗RTK测向单元21还包括北斗模组214、数据处理器212、陀螺仪213及WiFi模块211。北斗双天线215设置在所述的北斗模组214上，所述陀螺仪213、北斗模组214和WiFi模块211与数据处理器212通信连接。数据处理器212和北斗模组214通过连接电池组216进行供电，电池组216同时连接有电源管理模块217。
具体地说，对准装置上电后北斗RTK测向单元21开始工作，并通过WiFi模块211与移动通信设备22连接保持传输状态，数据处理器212则开始初始化陀螺仪213以及北斗模组214，测量准备就绪后通过移动通信设备22开始测量，首先陀螺仪213开始测量自组网定向天线1的天线俯仰角，同时手动移动自组网定向天线1，直到俯仰角达到要求值，然后北斗模组214开始工作，通过北斗双天线215测量自组网定向天线1的天线方位角。数据处理器212则读取北斗模组214的卫星测量数据并开始解算，实时解算出参与计算卫星数量、经纬度、以及方位角，并将结果通过WiFi模块211传输到移动通信设备22上。
所述数据处理器212为嵌入式数据处理器，其作为数据处理的核心，数据处理器212采用的芯片使用Xtensa® 32 位LX7单核处理器，工作频率高达 240 MHz，并且内置16MB的存储空间。数据处理器212用于驱动北斗模组214工作以及获取北斗模组214提供的定位定向基础数据，数据处理器212接收到陀螺仪213的姿态信息数据后对数据进行算法处理，计算出俯仰角后获取定向方位。所述数据处理器212同时对陀螺仪213、WiFi模块211、电源管理模块217进行管理。
所述陀螺仪213用于测量天线的姿态信息数据，包括天线俯仰角以及平稳度，可以使得自组网定向天线1达到最佳的安装姿态。陀螺仪213将测量的姿态信息数据传输给所述数据处理器212，数据处理器212则计算出天线俯仰角，然后将俯仰角与事先理论计算的俯仰角进行对比，如果天线的实际测试俯仰角与理论计算俯仰角一致，则自组网定向天线1安装的俯仰角度达到要求，如果不一致，则继续手动调整自组网定向天线1的方位。
进一步，所述北斗模组214包括高精度的定位芯片，定位芯片优选为司南导航的Quantum III SoC定位芯片K823。定位芯片K823支持高性能浮点运算，可为用户提供高可靠的位置信息。北斗模组214由于采用定位芯片K823可支持 GPS、BDS-2、BDS-3、GLONASS、Galileo 以及 SBAS 和 QZSS。北斗模组214在定位芯片K823的基础上，增加外围供电以及数据接口电路形成定位模块，同时增加一个控制处理CPU即可组成开发难度底的定位系统来提供NMEA或者RTCM3.X数据格式的定位定向基础数据。
所述电源管理模块217的PMU最大支持8路DCDC和25路LDO，所述电池组216的充放电支持AC充电和USB充电，电源管理模块217对电池组216的充放电进行管理。
所述WiFi模块211采用双天线接口，最大速率可以达到300Mbps，适应远距离传输，码流稳定，可以满足野外数据传输。
进一步，所述北斗模组214上设置所述的北斗双天线215，所述北斗双天线215包括第一有源天线2151和第二有源天线2152，第一有源天线2151和第二有源天线2152主要用来测量天线的方位角以及位置坐标。第一有源天线2151和第二有源天线2152的连线方向为该自组网定向天线1上的北斗RTK测向单元21的朝向方向。
进一步，所述移动通信设备为手持式移动终端，手持式移动终端优选为平板电脑或手机。
本发明的自组网定向天线对准装置在施工实施时：
第一步，首先在第一点位安装自组网定向天线1，将自组网定向天线1的方向朝向下一个安装点位的方位，然后将第一点位的北斗测向装置2安装到第一点位的自组网定向天线1上，第一点位的北斗测向装置2上的北斗双天线215连线的方向与第一点位的自组网定向天线1的辐射方向一致，安装完成后启动第一点位的北斗测向装置2，第一点位的北斗测向装置2与移动通信设备22通过WiFi连接，第一点位的北斗测向装置2将实时测量的自组网定向天线1的位置坐标和方位角数据传输至移动通信设备22上并记录下来；然后通过移动通信设备22记录该自组网定向天线1的序号、坐标以及方位角，并且通过移动通信设备22可以切换到地图模式上，便于施工人员查看位置。
第二步，施工人员到达第二点位，在任意方位安装好第二点位的自组网定向天线1，然后同样将第二点位的北斗测向装置2安装到第二点位的自组网定向天线1上，第二点位的北斗测向装置2上的北斗双天线215连线的方向与第二点位的自组网定向天线1的辐射方向一致，第二点位的北斗测向装置2开启后实时测量第二点位的自组网定向天线1的天线方位角，当第二点位的方位角与第一点位的方位角不一致时，手动调整第二点位的自组网定向天线1的方位，直到测量的第二点位的方位角与第一点位的方位角误差在±1°范围内，此时第一点位的自组网定向天线1和第二点位的自组网定向天线1实现了精确对准，传输速率达到最大。
第三步，按照上述方式，可连续安装后续点位的自组网定向天线1，依次实现每个点位的自组网定向天线的对准。
Claims (9)
1.一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：至少包括相邻的一对自组网定向天线（1），每个自组网定向天线（1）上均设置有北斗测向装置（2），所述北斗测向装置（2）用于测量每个自组网定向天线（1）的方位角，至少调节其中一个自组网定向天线（1）的方位使一对北斗测向装置（2）分别测量的方位角在一定的匹配范围内实现一对自组网定向天线（1）对准。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述的北斗测向装置（2）包括北斗RTK测向单元（21）和移动通信设备（22），所述北斗RTK测向单元（21）无线连接所述移动通信设备（22），所述北斗RTK测向单元（21）将测试的每个自组网定向天线（1）的方位角无线传输至所述的移动通信设备（22），调节其中一个自组网定向天线（1）的方位时，所述移动通信设备（22）实时显示记录所述的一对自组网定向天线（1）的方位角是否在匹配范围内。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述北斗RTK测向单元（21）包括北斗双天线（215），所述北斗双天线（215）的一对天线的连线方向为该自组网定向天线（1）上的北斗RTK测向单元（21）的朝向方向，每个北斗RTK测向单元（21）的朝向方向与相应的每个自组网定向天线（1）的辐射方向保持一致。
4.根据权利要求2所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述移动通信设备（22）与北斗RTK测向单元（21）通过WiFi通信连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述北斗RTK测向单元（21）还包括北斗模组（214）、数据处理器（212）、陀螺仪（213）和WiFi模块（211），所述陀螺仪（213）、北斗模组（214）和WiFi模块（211）与所述数据处理器（212）通信连接；所述北斗双天线（215）设置在所述北斗模组（214）上。
6.根据权利要求5所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述北斗双天线（215）包括第一有源天线（2151）和第二有源天线（2152），所述第一有源天线（2151）和第二有源天线（2152）的连线方向为所述北斗RTK测向单元（21）的朝向方向。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述匹配范围为±1°。
8.根据权利要求4所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述的移动通信设备（22）为手持式移动终端。
9.根据权利要求8所述的一种基于北斗测向的远距离自组网定向天线对准装置，其特征在于：所述移动通信设备（22）上安装有系统软件APP，通过在系统软件APP内可查看相应的方位角。
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