CN117249802B - 一种户外短波天线的经纬度定位系统及方法 - Google Patents

一种户外短波天线的经纬度定位系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种户外短波天线的经纬度定位系统及方法，涉及无线电技术领域。本发明使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个测试空间方位角的信噪比；根据多个测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角；根据多组备选通讯方位角中每个备选通讯方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角；分别以多个通讯空间方位角发送定位请求信号并获取多个固定通讯端的经纬度坐标；根据多个通讯空间方位角的水平角度以及对应的固定通讯端的经纬度坐标得到短波天线的经纬度坐标。本发明实现对短波天线的可靠移动定位。

Description

一种户外短波天线的经纬度定位系统及方法
技术领域
本发明属于无线电技术领域，特别是涉及一种户外短波天线的经纬度定位系统及方法。
背景技术
户外短波天线是一种常用的无线通信设备，广泛应用于广播、航海、军事以及紧急通信等领域。短波天线的传播特性依赖于其地理位置（包括经度、纬度和海拔高度）和安装方式。为了实现最佳的短波传播效果，需要精确地定位天线的地理位置。
然而，当前的天线定位方法主要依赖于全球定位系统（GPS）或者手动测量，存在一些问题。例如，GPS定位可能受到信号干扰、遮挡或多路径效应的影响，而手动测量则需要专业设备和技术，且耗时较长。此外，这些方法无法实时更新天线的位置信息，无法适应移动或者临时设置的短波天线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种户外短波天线的经纬度定位系统及方法，根据短波通讯的无线电特性，根据短波天线的方位角测量和固定通讯端的位置回传实现对短波天线的可靠移动定位。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种户外短波天线的经纬度定位方法，包括，
使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个所述测试空间方位角的信噪比；
根据多个所述测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角；
根据多组所述备选空间方位角中每个所述备选空间方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角；
分别以多个所述通讯空间方位角发送定位请求信号并获取多个固定通讯端的经纬度坐标；
根据多个所述通讯空间方位角的水平角度以及对应的所述固定通讯端的经纬度坐标得到所述短波天线的经纬度坐标。
本发明还公开了一种户外短波天线的经纬度定位方法，包括，
接收通讯连通测试短波信号；
沿着所述通讯连通测试短波信号的空间方位角发射返回信号；
接收定位请求信号；
发送固定通讯端的经纬度坐标。
本发明还公开了一种户外短波天线的经纬度定位系统，包括，
短波天线；
天线控制端，用于使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个所述测试空间方位角的信噪比；
根据多个所述测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角；
根据多组所述备选空间方位角中每个所述备选空间方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角；
分别以多个所述通讯空间方位角发送定位请求信号并获取多个固定通讯端的经纬度坐标；
根据多个所述通讯空间方位角的水平角度以及对应的所述固定通讯端的经纬度坐标得到所述短波天线的经纬度坐标；以及
固定通讯端，用于接收所述通讯连通测试短波信号；
沿着所述通讯连通测试短波信号的空间方位角发射返回信号；
接收所述定位请求信号；
发送固定通讯端的经纬度坐标。
本发明通过发送通讯连通测试短波信号并检测每个发送角度的信噪比，利用短波无线电的反射特性实现短波天线相对于固定通讯端的方位角测定。再通过固定通讯端回传的经纬度坐标实现对短波天线的可靠定位。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。
图1为本发明所述一种户外短波天线的经纬度定位系统于一实施例的示意图；
图2为本发明所述天线控制端于一实施例的步骤流程示意图；
图3为本发明所述固定通讯端一实施例的步骤流程示意图；
图4为本发明所述步骤S1于一实施例的步骤流程示意图；
图5为本发明所述步骤S15于一实施例的步骤流程示意图；
图6为本发明所述步骤S16于一实施例的步骤流程示意图；
图7为本发明所述步骤S2于一实施例的步骤流程示意图；
图8为本发明所述步骤S3于一实施例的步骤流程示意图；
图9为本发明所述步骤S7至S8以及相关步骤于一实施例的步骤流程示意图；
图10为本发明所述步骤S8于一实施例的步骤流程示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
11-短波天线，12-天线控制端，2-固定通讯端。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，本申请中的术语“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，以便这里描述的本申请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。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
短波通讯（Shortwave Communication）是利用短波频段进行无线通信的一种方式。短波频段指的是无线电频谱中较高频率的部分，通常覆盖了3 MHz到30 MHz的范围。移动短波通讯是指在移动设备上进行短波通讯，例如在车辆、船只或便携式设备上进行短波通信。通过对短波天线位置的确定，可以进行天线调整和优化，以提高通信系统的性能。通过定位天线，可以找到最佳的天线位置和方向，以最大程度地增强信号强度和质量。为了依靠短波通讯本身的硬见实现对短波天线的移动定位，本发明提供以下方案。
请参阅图1至3所示，本发明提供了一种户外短波天线的经纬度定位系统，从功能模块上划分可以包括短波天线11、天线控制端12以及固定通讯端2。短波天线11和天线控制端12可以集成在移动短波电台。固定通讯端2作为固定设施不会移动位置，但是可以改变短波信号的发射角度。
当用户在移动过程中或者改变位置初次使用后，需要天线控制端12首先执行步骤S1使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号。之后由固定通讯端2执行步骤S01接收通讯连通测试短波信号，并执行步骤S02沿着通讯连通测试短波信号的空间方位角发射返回信号。短波天线11和天线控制端12根据返回信号获取每个测试空间方位角的信噪比。信噪比表示了信号功率与噪声功率之间的比值。信号功率是指所关注的有用信号的功率，而噪声功率则表示存在于信号中的各种干扰和噪声的功率。较高的信噪比意味着信号功率相对较高，相对于噪声来说更容易被识别和解码。接下来可以执行步骤S2根据多个测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角。由于每个短波天线与每个固定通讯端2都存在一个最佳发射角度，因此接下来可以执行步骤S3根据多组备选空间方位角中每个备选空间方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角。接下来可以执行步骤S4分别以多个通讯空间方位角发送定位请求信号并获取多个固定通讯端的经纬度坐标。在此过程中需要固定通讯端2进行配合，也就是执行步骤S03接收定位请求信号，并执行步骤S04发送固定通讯端的经纬度坐标。
短波信号在传播的过程中会被导电性良好的地面以及电离层反射，但是在反射的过程中会保持良好的指向性，也就是说短波信号的水平投影方向是保持不变的，依据此原理接下来可以执行步骤S5根据多个通讯空间方位角的水平角度以及对应的固定通讯端的经纬度坐标得到短波天线的经纬度坐标。通过两个或两个以上固定通讯端2的经纬度坐标，以及微波天线相对于这些固定通讯端2的水平角度即可以求解出短波天线的经纬度坐标。在此过程中不需要GPS定位，单纯依靠短波通讯过程中的硬见即可以实现定位。
请参阅图4所示，对于短波天线11而言，其信号发射角度遍布整个空域半球，难以进行穷尽式扫面测试。由于短波信号在传播过程中反射特点，因此短波天线11与同一个固定通讯端2之间的通讯具有位置相对集中的高信噪比的发射角度。因此可以先粗略检测得到优质通讯空间方位角范围，之后再进行细致检测。在具体实施的过程中，上述的步骤S1首先可以执行步骤S11将以短波天线为中心的水平圆面范围内均匀间隔相同的角度得到多个水平测试角度。接下来可以执行步骤S12在每个水平测试角度的俯仰半圆角度范围内均匀间隔相同的角度得到多个俯仰测试角度。接下来可以执行步骤S13根据每个水平测试角度的每个俯仰测试角度的组合得到多个网格空间方位角。接下来可以执行步骤S14在多个网格空间方位角发送通讯连通测试短波信号得到每个网格空间方位角的信噪比。接下来可以执行步骤S15根据多个网格空间方位角的信噪比的数值分布得到优质通讯空间方位角范围。接下来可以执行步骤S16在优质通讯空间方位角范围内选取多个测试空间方位角。最后可以执行步骤S17在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号并获取每个测试空间方位角的信噪比。通过疏密结合的方式快速筛选出可靠度较高的测试空间方位角。
为了对上述的步骤S11至步骤S17的实施过程进行补充说明，提供部分功能模块的源代码，并在注释部分进行对照解释说明。为了符合相关法律法规对通讯定位的数据安全要求，对不影响方案实施的部分数据进行脱敏处理，下同。
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include "communication.h" // 通讯库
class Antenna {
private:
CommunicationDevice device; // 通讯设备
public:
// 在网格空间方位角发送通讯连通测试短波信号
std::vector<std::tuple<double, double, double>>testSignalNoiseRatio(std::vector<std::pair<double, double>> gridAngles) {
std::vector<std::tuple<double, double, double>>signalNoiseRatios;
for (auto angle : gridAngles) {
device.pointToAngle(angle.first, angle.second);
double snr = device.testSignalNoiseRatio();
signalNoiseRatios.push_back(std::make_tuple(angle.first,angle.second, snr));
}
return signalNoiseRatios;
}
// 选取优质通讯空间方位角范围内的测试空间方位角
std::vector<std::pair<double, double>> selectTestAngles(std::vector<std::tuple<double, double, double>> snrResults) {
std::sort(snrResults.begin(), snrResults.end(),
[](const std::tuple<double, double, double>& a,const std::tuple<double, double, double>& b) {
return std::get<2>(a) > std::get<2>(b);// 按照信噪比降序排序
});
std::vector<std::pair<double, double>> testAngles;
for (int i = 0; i < snrResults.size() && i < 10; i++) { // 仅选择信噪比前10的方位角作为测试
testAngles.push_back(std::make_pair(std::get<0>(snrResults[i]), std::get<1>(snrResults[i])));
}
return testAngles;
}
// 在选定的测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，获取信噪比
std::vector<std::tuple<double, double, double>>retestSignalNoiseRatio(std::vector<std::pair<double, double>> testAngles) {
return testSignalNoiseRatio(testAngles);
}
};
int main() {
Antenna antenna;
std::vector<std::pair<double, double>> gridAngles; // 网格空间方位角
for (double azimuth = 0; azimuth < 360; azimuth += 10) { // 水平角度
for (double elevation = -90; elevation <= 90; elevation +=10) { // 俯仰角度
gridAngles.push_back(std::make_pair(azimuth, elevation));
}
}
auto snrResults = antenna.testSignalNoiseRatio(gridAngles);
auto testAngles = antenna.selectTestAngles(snrResults);
auto retestResults = antenna.retestSignalNoiseRatio(testAngles);
for (auto result : retestResults) {
std::cout << "Azimuth: " << std::get<0>(result) << ",Elevation: " << std::get<1>(result) << ", SNR: " << std::get<2>(result) <<std::endl;
}
return 0;
}
上述代码的主要功能是在多个测试的空间方位角上发送和接收短波信号，并获取每个测试角度的信噪比。首先在以短波天线为中心的水平圆面范围内均匀间隔相同的角度得到多个水平测试角度，同时在每个水平测试角度的俯仰半圆角度范围内均匀间隔相同的角度得到多个俯仰测试角度，这样就得到了多个网格空间方位角。然后在这些网格空间方位角上发送和接收短波信号，获取每个角度的信噪比。接着根据信噪比的数值分布选择信噪比最高的前十个角度作为优质通讯空间方位角范围。最后在这些优质通讯空间方位角上重新发送和接收短波信号，获取每个测试角度的信噪比。这个过程的目的是为了找出信噪比最高，即通信质量最好的空间方位角。
请参阅图5所示，由于短波天线11与固定通讯端2的直接连通路径是有限的，因此优质通讯空间方位角范围也是有限的，并且是一个或多个区域，因此在筛选过程中首先可以执行步骤S151计算获取每个网格空间方位角的信噪比的非零数值的均值作为筛选基准值。接下来可以执行步骤S152计算获取信噪比的数值大于筛选基准值的网格空间方位角作为适格空间方位角。最后可以执行步骤S153将连续分布的若干个适格空间方位角所处的空间方位角范围作为优质通讯空间方位角范围。
为了对上述的步骤S151至步骤S153的实施过程进行补充说明，提供部分功能模块的源代码，并在注释部分进行对照解释说明。
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iostream>
// 定义一个信噪比结果的结构体
struct SNRResult {
double azimuth; // 方位角
double elevation; // 俯仰角
double snr; // 信噪比
};
// 计算信噪比的均值
double calculateAverageSNR(const std::vector<SNRResult>& results) {
double sum = 0.0;
int count = 0;
for (const auto& result : results) {
if (result.snr > 0) { // 仅考虑非零信噪比
sum += result.snr;
count++;
}
}
return (count > 0) ? (sum / count) : 0.0;
}
// 筛选出信噪比大于均值的方位角
std::vector<SNRResult> filterByAverageSNR(const std::vector<SNRResult>& results, double averageSnr) {
std::vector<SNRResult> filteredResults;
for (const auto& result : results) {
if (result.snr > averageSnr) {
filteredResults.push_back(result);
}
}
return filteredResults;
}
// 找出连续的适格空间方位角所处的空间方位角范围
std::vector<std::pair<SNRResult, SNRResult>> findContinuousRanges(const std::vector<SNRResult>& results) {
// 首先，对结果按照方位角和俯仰角进行排序
std::vector<SNRResult> sortedResults = results;
std::sort(sortedResults.begin(), sortedResults.end(), [](constSNRResult& a, const SNRResult& b) {
if (a.azimuth == b.azimuth) {
return a.elevation < b.elevation;
}
return a.azimuth < b.azimuth;
});
// 然后，找出连续的空间方位角范围
std::vector<std::pair<SNRResult, SNRResult>> continuousRanges;
for (size_t i = 0; i < sortedResults.size(); ++i) {
if (i == 0 || sortedResults[i].azimuth - sortedResults[i-1].azimuth > 1.0 || sortedResults[i].elevation - sortedResults[i-1].elevation >1.0) {
continuousRanges.push_back(std::make_pair(sortedResults[i], sortedResults[i])); // 新的连续范围
} else {
continuousRanges.back().second = sortedResults[i]; // 扩展当前的连续范围
}
}
return continuousRanges;
}
int main() {
std::vector<SNRResult> results; // 信噪比测试结果
double averageSnr = calculateAverageSNR(results);
std::cout << "Average SNR: " << averageSnr << std::endl;
auto filteredResults = filterByAverageSNR(results, averageSnr);
auto continuousRanges = findContinuousRanges(filteredResults);
for (const auto& range : continuousRanges) {
std::cout << "Range from azimuth " << range.first.azimuth <<", elevation " << range.first.elevation
<< " to azimuth " << range.second.azimuth << ",elevation " << range.second.elevation << std::endl;
}
return 0;
}
以上代码的主要功能是根据多个空间方位角的信噪比的数值分布计算出优质通讯空间方位角范围。首先计算所有非零信噪比的均值作为筛选基准值。然后将信噪比大于基准值的空间方位角筛选出来，作为适格空间方位角。最后找出连续分布的适格空间方位角，将其所处的空间方位角范围作为优质通讯空间方位角范围。这样就可以知道在哪些空间方位角范围内通讯的信噪比是优质的。这对于无线通讯、卫星通讯等领域的信号质量控制有着重要的意义。
请参阅图6所示，通讯信噪比高的测试空间方位角说明短波天线11发射的短波信号直接或经反射间接达到固定通讯端2，也就是说优质通讯空间方位角范围中通讯信噪比高的方位角网格范围越接近测试空间方位角。因此上述的步骤S16在具体实施的过程中首先可以执行步骤S161获取测试空间方位角的总数量。接下来可以执行步骤S162根据优质通讯空间方位角范围内每个适格空间方位角的分布将优质通讯空间方位角范围划分为多个方位角网格范围。接下来可以执行步骤S163根据每个适格空间方位角的信噪比之间的比值，将测试空间方位角的总数量按比例进行分配，得到每个适格空间方位角所在的方位角网格范围分配的测试空间方位角的数量。最后可以执行步骤S164按照分配的测试空间方位角的数量在每个方位角网格范围抽取测试空间方位角。
为了对上述的步骤S161至步骤S164的实施过程进行补充说明，提供部分功能模块的源代码，并在注释部分进行对照解释说明。
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <random>
// 定义一个信噪比结果的结构体
struct SNRResult {
double azimuth; // 方位角
double elevation; // 俯仰角
double snr; // 信噪比
};
// 定义一个网格范围的结构体
struct GridRange {
SNRResult start; // 起始方位角
SNRResult end; // 结束方位角
int count; // 分配的测试空间方位角数量
};
// 分配测试空间方位角的数量
std::vector<GridRange> distributeTestAngles(const std::vector<SNRResult>& filteredResults, int totalTestCount) {
// 首先，计算所有适格空间方位角的信噪比总和
double totalSnr = std::accumulate(filteredResults.begin(),filteredResults.end(), 0.0,
[](double sum,const SNRResult&res){return sum+res.snr;});
// 然后，根据信噪比的比值分配测试空间方位角的数量
std::vector<GridRange> ranges;
for (const auto& result : filteredResults) {
double ratio = result.snr / totalSnr; // 计算比值
int count = static_cast<int>(totalTestCount * ratio); // 按比例分配数量
ranges.push_back({result, result, count}); // 暂时每个网格只包含一个适格空间方位角
}
return ranges;
}
// 在每个网格范围内抽取测试空间方位角
std::vector<SNRResult> selectTestAngles(const std::vector<GridRange>&ranges) {
std::vector<SNRResult> testAngles;
std::random_device rd;
std::mt19937 gen(rd());
for (const auto& range : ranges) {
std::uniform_real_distribution<>disAzimuth(range.start.azimuth,range.end.azimuth);
std::uniform_real_distribution<>disElevation(range.start.elevation,range.end.elevation);
for (int i = 0; i < range.count; ++i) {
double azimuth = disAzimuth(gen);
double elevation = disElevation(gen);
testAngles.push_back({azimuth, elevation, 0.0}); // 信噪比暂时设为0
}
}
return testAngles;
}
int main() {
std::vector<SNRResult> filteredResults; // 这里已填充了筛选过的适格空间方位角
int totalTestCount = 100; // 这里已设定了测试空间方位角的总数量
auto ranges = distributeTestAngles(filteredResults,totalTestCount);
auto testAngles = selectTestAngles(ranges);
// 打印出抽取的测试空间方位角
for (const auto& angle : testAngles) {
std::cout << "Azimuth: " << angle.azimuth << ", Elevation: "<< angle.elevation << std::endl;
}
return 0;
}
请参阅图7所示，由于短波信号的反射作用，因此短波天线11和固定通讯端2之间的传播路径可能有多条，这体现在测试空间方位角的信噪比的数值上就是有多个峰值，本方案中的峰值不同于最大值。作为对比，峰值用于强调信号或波形中的瞬时最大值，即在一个短时间段内出现的最高点。这个瞬时的最大值可能是离散时间点上的采样数据，或者是连续时间波形的最高振幅。最大值一般用于描述整个信号或数据集中的最大值，而不仅仅是特定时间点或瞬时的最大值。它代表整体上的最高点或最大幅度。因此上述的步骤S2在具体实施的过程中首先可以执行步骤S21根据多个测试空间方位角的分布以及其对应的信噪比对优质通讯空间方位角范围内每个空间方位角对应的信噪比进行拟合，得到优质通讯空间方位角范围内每个空间方位角的拟合信噪比。接下来可以执行步骤S22在拟合信噪比关于空间方位角的变量关系中获取多个拟合信噪比的峰值对应的空间方位角作为备选空间方位角。最后可以执行步骤S23将水平角度趋同或相同的若干个备选空间方位角编入同一组，得到多组备选空间方位角。
请参阅图8所示，由于短波信号在传播过程中水平投影方向保持不变，同时信噪比越大的备选空间方位角越可能是通讯空间方位角，因此上述的步骤S3在具体实施的过程中，对于每组备选空间方位角首先可以执行步骤S31获取每个备选空间方位角对应的信噪比对之间的比值。接下来可以执行步骤S32根据每个备选空间方位角对应的信噪比对之间的比值计算每个备选空间方位角的水平角度和俯仰角度的加权均值得到通讯空间方位角。最后汇总执行步骤S33得到的通讯空间方位角获取多个通讯空间方位角。
为了对上述的步骤S31至步骤S33的实施过程进行补充说明，提供部分功能模块的源代码，并在注释部分进行对照解释说明。
#include <vector>
#include <numeric>
// 定义一个通讯方位角的结构体
struct CommunicationAngle {
double azimuth; // 水平角度
double elevation; // 俯仰角度
double snr; // 信噪比
};
// 计算每个备选空间方位角的水平角度和俯仰角度的加权均值
CommunicationAngle calculateWeightedAverageAngle(const std::vector<CommunicationAngle>& candidateAngles) {
// 计算所有备选空间方位角的信噪比总和
double totalSnr = std::accumulate(candidateAngles.begin(),candidateAngles.end(), 0.0,
[](double sum, const CommunicationAngle& angle){ return sum + angle.snr; });
// 根据每个备选空间方位角对应的信噪比之间的比值计算加权均值
double weightedAzimuthSum = 0.0;
double weightedElevationSum = 0.0;
for (const auto& angle : candidateAngles) {
double weight = angle.snr / totalSnr; // 计算比值
weightedAzimuthSum += weight * angle.azimuth;
weightedElevationSum += weight * angle.elevation;
}
return {weightedAzimuthSum, weightedElevationSum, totalSnr}; //返回加权均值的通讯空间方位角
}
int main() {
std::vector<std::vector<CommunicationAngle>>groupCandidateAngles; // 这里已填充了多组备选空间方位角
std::vector<CommunicationAngle> collectedAngles; // 汇总每组备选空间方位角得到的通讯空间方位角
for (const auto& candidateAngles : groupCandidateAngles) {
auto angle = calculateWeightedAverageAngle(candidateAngles);
collectedAngles.push_back(angle);
}
// 输出获取的通讯空间方位角
for (const auto& angle : collectedAngles) {
std::cout << "Azimuth: " << angle.azimuth << ", Elevation: "<< angle.elevation << ", SNR: " << angle.snr << std::endl;
}
return 0;
}
以上代码的主要功能是根据多组备选空间方位角获取多个通讯空间方位角。在每组备选空间方位角中，首先获取每个备选空间方位角对应的信噪比之间的比值，然后根据这些比值计算每个备选空间方位角的水平角度和俯仰角度的加权均值得到一个通讯空间方位角。这个过程对每组备选空间方位角进行，得到多个通讯空间方位角。本程序的主要步骤通过calculateWeightedAverageAngle函数，根据每个备选空间方位角的信噪比之间的比值，计算每个备选空间方位角的水平角度和俯仰角度的加权均值，得到一个通讯空间方位角。在main函数中，对多组备选空间方位角进行上述的操作，得到多个通讯空间方位角，然后将这些通讯空间方位角进行汇总并输出。
请参阅图9和10所示，在短波天线11移动的过程中位置会发生变化，这就需要执行步骤S6在短波天线与固定通讯端进行通讯的过程中，实时获取通讯信道的信噪比。接下来可以执行步骤S7判断通讯信道的信噪比是否低于设定值，若是则接下来可以执行步骤S8重新获取短波天线的经纬度坐标。
由于用户在户外使用短波通讯移动的过程中通常是具有目的性的，也就是说用户可能是沿着道路直线移动，这样就可以根据历史轨迹预估当前的位置，如果当前的预估位置不同再根据短波通讯进行重新定向定位。具体而言，上述的步骤S8再具体实施的过程中首先可以执行步骤S81存储短波天线的经纬度坐标以及对应的定位时刻。接下来可以执行步骤S82根据短波天线的经纬度坐标以及对应的定位时刻拟合预估短波天线在当前时刻的预估经纬度坐标。接下来可以执行步骤S83按照当前时刻的预估经纬度坐标调整短波天线重新与固定通讯端进行通讯，并获取重新通讯后通讯信道的信噪比；接下来可以执行步骤S84判断重新通讯后通讯信道的信噪比是否依旧低于设定值则重新获取短波天线的经纬度坐标，若是则接下来可以执行步骤S1至步骤S5重新发送通讯连通测试短波信号以及定位请求信号，并重新依次获取多组备选空间方位角、通讯空间方位角、固定通讯端的经纬度坐标以及短波天线的经纬度坐标。若否则执行步骤S85将当前时刻的预估经纬度坐标作为微波天线的经纬度坐标。
附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。
也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行相应的功能或动作的硬件，例如电路或ASIC（专用集成电路，Application Specific Integrated Circuit）来实现，或者可以用硬件和软件的组合，如固件等来实现。
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其它变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种户外短波天线的经纬度定位方法，其特征在于，包括，
使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个所述测试空间方位角的信噪比；
根据多个所述测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角；
根据多组所述备选空间方位角中每个所述备选空间方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角；
分别以多个所述通讯空间方位角发送定位请求信号并获取多个固定通讯端的经纬度坐标；
根据多个所述通讯空间方位角的水平角度以及对应的所述固定通讯端的经纬度坐标得到所述短波天线的经纬度坐标；
其中，
所述使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个所述测试空间方位角的信噪比的步骤，包括，
将以所述短波天线为中心的水平圆面范围内均匀间隔相同的角度得到多个水平测试角度；
在每个水平测试角度的俯仰半圆角度范围内均匀间隔相同的角度得到多个俯仰测试角度；
根据每个所述水平测试角度的每个所述俯仰测试角度的组合得到多个网格空间方位角；
在多个所述网格空间方位角发送所述通讯连通测试短波信号得到每个所述网格空间方位角的信噪比；
根据多个网格空间方位角的信噪比的数值分布得到优质通讯空间方位角范围；
在所述优质通讯空间方位角范围内选取多个所述测试空间方位角；
在多个所述测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号并获取每个所述测试空间方位角的信噪比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个网格空间方位角的信噪比的数值分布得到优质通讯空间方位角范围的步骤，包括，
计算获取每个所述网格空间方位角的信噪比的非零数值的均值作为筛选基准值；
计算获取信噪比的数值大于所述筛选基准值的所述网格空间方位角作为适格空间方位角；
将连续分布的若干个所述适格空间方位角所处的空间方位角范围作为所述优质通讯空间方位角范围。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述优质通讯空间方位角范围内选取多个所述测试空间方位角的步骤，包括，
获取所述测试空间方位角的总数量；
根据所述优质通讯空间方位角范围内每个所述适格空间方位角的分布将所述优质通讯空间方位角范围划分为多个方位角网格范围；
根据每个所述适格空间方位角的信噪比之间的比值，将所述测试空间方位角的总数量按比例进行分配，得到每个所述适格空间方位角所在的所述方位角网格范围分配的所述测试空间方位角的数量；
按照分配的所述测试空间方位角的数量在每个所述方位角网格范围抽取所述测试空间方位角。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角的步骤，包括，
根据多个所述测试空间方位角的分布以及其对应的信噪比对所述优质通讯空间方位角范围内每个空间方位角对应的信噪比进行拟合，得到所述优质通讯空间方位角范围内每个空间方位角的拟合信噪比；
在拟合信噪比关于空间方位角的变量关系中获取多个拟合信噪比的峰值对应的空间方位角作为所述备选空间方位角；
将水平角度趋同或相同的若干个所述备选空间方位角编入同一组得到多组备选空间方位角。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多组所述备选空间方位角中每个所述备选空间方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角的步骤，包括，
在每组所述备选空间方位角中，
获取每个所述备选空间方位角对应的信噪比对之间的比值，
根据每个所述备选空间方位角对应的信噪比对之间的比值计算每个所述备选空间方位角的水平角度和俯仰角度的加权均值得到所述通讯空间方位角；
汇总每组所述备选空间方位角得到的所述通讯空间方位角获取多个通讯空间方位角。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，
在所述短波天线与所述固定通讯端进行通讯的过程中，实时获取通讯信道的信噪比；
当通讯信道的信噪比低于设定值则重新获取所述短波天线的经纬度坐标。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重新获取所述短波天线的经纬度坐标的步骤，包括，
存储所述短波天线的经纬度坐标以及对应的定位时刻；
根据所述短波天线的经纬度坐标以及对应的定位时刻拟合预估所述短波天线在当前时刻的预估经纬度坐标；
按照当前时刻的预估经纬度坐标调整所述短波天线重新与所述固定通讯端进行通讯，并获取重新通讯后通讯信道的信噪比；
当重新通讯后通讯信道的信噪比依旧低于设定值则重新获取所述短波天线的经纬度坐标，则重新发送所述通讯连通测试短波信号以及定位请求信号，并重新依次获取多组备选空间方位角、所述通讯空间方位角、所述固定通讯端的经纬度坐标以及所述短波天线的经纬度坐标。
8.一种户外短波天线的经纬度定位方法，其特征在于，包括，
接收权利要求1至7任一项所述一种户外短波天线的经纬度定位方法中的通讯连通测试短波信号；
沿着所述通讯连通测试短波信号的空间方位角发射返回信号；
接收权利要求1至7任一项所述一种户外短波天线的经纬度定位方法中的定位请求信号；
发送固定通讯端的经纬度坐标。
9.一种户外短波天线的经纬度定位系统，其特征在于，包括，
短波天线；
天线控制端，用于使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个所述测试空间方位角的信噪比；
根据多个所述测试空间方位角的信噪比获取多组备选空间方位角；
根据多组所述备选空间方位角中每个所述备选空间方位角的水平角度和俯仰角度获取多个通讯空间方位角；
分别以多个所述通讯空间方位角发送定位请求信号并获取多个固定通讯端的经纬度坐标；
根据多个所述通讯空间方位角的水平角度以及对应的所述固定通讯端的经纬度坐标得到所述短波天线的经纬度坐标；以及
固定通讯端，用于接收所述通讯连通测试短波信号；
沿着所述通讯连通测试短波信号的空间方位角发射返回信号；
接收所述定位请求信号；
发送固定通讯端的经纬度坐标；
其中，
所述使用短波天线在多个测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号，并根据返回信号获取每个所述测试空间方位角的信噪比的步骤，包括，
将以所述短波天线为中心的水平圆面范围内均匀间隔相同的角度得到多个水平测试角度；
在每个水平测试角度的俯仰半圆角度范围内均匀间隔相同的角度得到多个俯仰测试角度；
根据每个所述水平测试角度的每个所述俯仰测试角度的组合得到多个网格空间方位角；
在多个所述网格空间方位角发送所述通讯连通测试短波信号得到每个所述网格空间方位角的信噪比；
根据多个网格空间方位角的信噪比的数值分布得到优质通讯空间方位角范围；
在所述优质通讯空间方位角范围内选取多个所述测试空间方位角；
在多个所述测试空间方位角发送通讯连通测试短波信号并获取每个所述测试空间方位角的信噪比。
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