CN206594301U - 一种基于双gnss接收机的基站天线姿态测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，包括：两台GNSS接收机，与所述的两台GNSS接收机分别一一对应连接的GNSS天线，天线承载构件，GNSS双天线定姿定向处理装置，基站天线，以及，基站天线姿态测量装置；两条GNSS天线和基站天线安装在天线承载构件上；GNSS双天线定姿定向处理装置与两台GNSS接收机分别通信连接，测量出两条GNSS天线之间的俯仰角和方位角；基站天线姿态测量装置与GNSS双天线定姿定向处理装置通信连接，测量出基站天线的姿态角。本实用新型具有测量精度高，系统部署实施难度低，稳定性高的优点。

Description

一种基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统

技术领域

本实用新型涉及移动通信天线技术领域，尤其涉及一种基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统。

背景技术

天线姿态的变化对基站信号的覆盖范围，蜂窝内信号覆盖的完整性，乃至与用户的通信具有很大的影响。据统计，超过8级的大风会对无线通信基站天线的方位角与俯仰角偏移造成直接影响。台风或者其它自然灾害，都会使得天线姿态产生明显变化。因此及时发现天线姿态的变化，对于及时修复因姿态变化带来的信号质量下降或覆盖变化具有非常大的应用价值。目前，针对此类技术问题主要依赖人工逐一地对基站测量和矫正校正，由于移动通信基站通常安装在铁塔上，因此需要花费大量的人力、物力成本。

通过在每一个天线上加装可实时测量天线姿态以及位置、高度等信息的测量单元，并将该结果发送到控制中心，则可以在任何时刻获得每一个天线的位姿信息，从而发现因任何原因导致的天线位姿异常，这为及时处理和调整异常天线提供极其有价值的信息。

当前常用的基站天线下倾角和方位角测量设备，主要采用磁罗盘原理实现。但由于基站天线本身的构造、安装及构件、抱杆以及铁塔等均对磁场有明显影响，因此基于磁罗盘实现的测量设备，最大难点在于如何修正外界部设备对磁场干扰和影响，难以实现高精度的测量。

随着GNSS导航系统的发展，固定基站的多GNSS接收机定姿定向技术已经广泛应用于移动通信的姿态测量等领域，但这种技术要求天线间保持足够的水平距离；并且当采用2个接收机的定姿定向时，现有技术只能计算出2个角度；而且，由于安装关系的不同，现有技术方案中所计算获得的仅有的2个角度未必是实际应用场景所需要的姿态信息。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量方案，实现对基站天线的姿态测量，提高测量精度高，降低系统部署实施难度，提高系统的稳定性，降低环境的干扰。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，包括：

两台GNSS接收机，与所述的两台GNSS接收机分别一一对应连接的GNSS天线，天线承载构件，GNSS双天线定姿定向处理装置，基站天线，以及，基站天线姿态测量装置；

两条所述的GNSS天线和所述基站天线安装在所述天线承载构件上；

所述GNSS双天线定姿定向处理装置与所述的两台GNSS接收机分别通信连接，测量出两条GNSS天线之间的俯仰角和方位角；

所述基站天线姿态测量装置与所述GNSS双天线定姿定向处理装置通信连接，测量出基站天线的姿态角。

进一步地，所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统还包括三轴加速度计，加速度计安装基座，加速度计姿态测量装置；所述三轴加速度计安装在所述加速度计安装基座上，测量出所述加速度计安装基座的比力；所述加速度计姿态测量装置与所述加速度计安装基座连接，测量出所述加速度计安装基座的俯仰角和滚转角；所述基站天线姿态测量装置还与所述加速度计姿态测量装置连接。

优选地，所述天线承载构件为“T”形安装本体构件。

进一步地，两条所述的GNSS天线分别安装在所述“T”形安装本体构件的“臂”部结构的两端。

进一步地，所述基站天线安装在所述“T”形安装本体构件的主干上。

优选地，两条GNSS天线矢量与所述基站天线的信号发射平面之间存在可调的角位置。

优选地，所述的加速度计安装基座与所述基站天线的信号发射平面之间存在可调的角位置。

本实用新型提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，采用多GNSS接收机进行定姿定向，实现基站天线的姿态测量，精度高，易部署，不易受环境干扰。本实用新型进一步针对移动通信技术的基站天线的特点，设计特定的“T”形天线安装本体，并将GNSS接收机天线安装在“T”形安装本体“臂”部结构的两端，实现两条GNSS天线之间的水平距离的扩展，由于本技术方案大大延长了GNSS天线之间的水平距离，因此使得将固定基线多GNSS接收机定姿定向应用于基站天线的姿态测量成为可能。此外，通过引入三轴加速度计对加速度计安装基座的俯仰角和滚动角进行测量，允许GNSS天线矢量随意安装，且实现了多个角度的测量。由于可调GNSS天线的实际方位角和下倾角可变，以及“T”形天线安装本体的“臂”与“干”之间的角位置关系设计上的多样性，因此，可以进一步调整GNSS天线矢量与基站天线发射平面之间的角位置关系，对不同实施场景的基站天线的姿态进行测量，提高了灵活性。

附图说明

图1是本实用新型提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统的一个实施例的结构示意图。

图2是本实用新型提供的天线承载构件的一个实施例的硬件结构图。

图3是本实用新型提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，是本实用新型提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统的一个实施例的结构示意图。

在本实施例提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，主要包括：

两台GNSS接收机(包括第一GNSS接收机101和第二GNSS接收机102)，与所述的两台GNSS接收机分别一一对应连接的GNSS天线(包括第一GNSS天线T1和第二GNSS天线T2)，天线承载构件(图1中未示出)，GNSS双天线定姿定向处理装置103，基站天线T3，以及，基站天线姿态测量装置104；

两条所述的GNSS天线(T1和T2)和所述基站天线T3安装在所述天线承载构件上；

所述GNSS双天线定姿定向处理装置103与所述的两台GNSS接收机101、102分别通信连接，测量出两条GNSS天线(T1和T2)之间的俯仰角和方位角；

所述基站天线姿态测量装置104与所述GNSS双天线定姿定向处理装置103通信连接，测量出基站天线T3的姿态角。

具体实施时，两条GNSS天线T1和T2用于接收GNSS卫星发射的射频信号；如图1所示，每台GNSS接收机分别与一个GNSS天线对应相连，用于接收GNSS天线获得的射频信号，并对其进行处理，得到载波相位输出和导航电文；GNSS双天线定姿定向处理装置103接收两台GNSS接收机101和102输出的载波相位信息，并采用双天线定向算法，计算两条GNSS天线T1和T2之间的俯仰角和方位角。具体地，GNSS双天线定姿定向处理装置103可以采用GNSS双天线定向算法，其核心是整周模糊度求解，例如LAMDA算法，对两条GNSS天线T1和T2之间的俯仰角和方位角进行计算测量。

进一步地，图1实施例提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，还包括三轴加速度计105，加速度计安装基座106，加速度计姿态测量装置107；

所述三轴加速度计105安装在所述加速度计安装基座106上，测量出所述加速度计安装基座106的比力；

所述加速度计姿态测量装置107与所述加速度计安装基座106连接，测量出所述加速度计安装基座106的俯仰角和滚转角；

所述基站天线姿态测量装置104还与所述加速度计姿态测量装置107连接。

在本实施例中，三轴加速度计105，根据惯性导航相关原理，测量加速度计安装基座106的比力；加速度计姿态测量装置107作为计算模块，用于根据三轴加速度计105的输出，计算加速度计安装基座106的俯仰角和滚转角。最后，基站天线姿态测量装置104根据GNSS天线(T1和T2)矢量的方位角和俯仰角、加速度计安装基座106的俯仰角和滚转角，以及设计的GNSS天线(T1和T2)矢量、加速度计安装基座106与基站天线T3的角位置关系，计算基站天线T3的姿态角。

参看图2，是本实用新型提供的天线承载构件的一个实施例的硬件结构图。

优选地，所述天线承载构件为“T”形安装本体构件，包括横向的“臂”部结构201和纵向的“干”部结构202。

其中，具体实施时，两条所述的GNSS天线T1、T2分别安装在所述“T”形安装本体构件的“臂”部结构201的两端。优选地，所述基站天线T3安装在所述“T”形安装本体构件的主干202上。此外，本实施例提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统的其它部分的电气装置或模块均可安装在“T”形安装本体构件的主干202上。特别地，将该“T”形安装本体构件安装于基站时，应确保“T”形安装本体“臂”部结构201基本保持水平，GNSS天线T1、T2朝上安装。

在本实施例中，两条GNSS天线矢量与所述基站天线T3的信号发射平面之间存在可调的角位置。具体实施时，用户可以根据系统的结构设计，确定GNSS天线矢量与基站天线T3的安装关系，即两条GNSS天线T1、T2中心构成的矢量与基站天线T3信号发射面之间的角位置关系。

进一步地，所述的加速度计安装基座106与所述基站天线T3的信号发射平面之间存在可调的角位置。具体实施时，用户可以根据系统的结构设计，确定加速度计安装基座106与基站天线T3的安装关系，即加速度计安装基座106与基站天线T3的信号发射平面之间的角位置关系。

参看图3，是本实用新型提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统的工作流程图。

如图3所示，本实施例提供的基站天线姿态测量系统的工作流程主要包括步骤S1～S6：

步骤S1：通过GNSS天线T1和T2接收GNSS射频信号，并将其发送给相应的GNSS接收机101、102；

步骤S2：GNSS接收机101、102进行GNSS的信号解调与测量计算，得到导航电文和载波相位测量数据，分别发送给GNSS双天线定姿定向处理装置103；

步骤S3：GNSS双天线定姿定向处理装置103计算GNSS天线矢量的下倾角和方位角，并将结果发送给基站天线姿态测量装置104；

步骤S4：利用三轴加速度计105进一步采集角度信息；

步骤S5：计算加速度计安装基座106的俯仰角和滚动角；

步骤S6：基站天线姿态测量装置104根据GNSS天线矢量与基站天线发射面之间的角位置关系，以及，加速度计安装基座106的俯仰角和滚动角，将GNSS天线矢量的下倾角和方位角转换为基站天线的下倾角和方位角。

本实施例提供的技术方案具有可调天线的实际方位角和下倾角可变，以及“T”形安装本体“臂”与“干”之间的角位置关系设计上的多样性的特点，通过定义GNSS天线矢量与基站天线发射面之间的角位置关系，并增加相应的计算模块，来根据实际情况将GNSS天线矢量的下倾角和方位角转换到基站天线的下倾角和方位角。

本实用新型提供的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，采用多GNSS接收机进行定姿定向，实现基站天线的姿态测量，精度高，易部署，不易受环境干扰。本实用新型进一步针对移动通信技术的基站天线的特点，设计特定的“T”形天线安装本体，并将GNSS接收机天线安装在“T”形安装本体“臂”部结构的两端，实现两条GNSS天线之间的水平距离的扩展，由于本技术方案大大延长了GNSS天线之间的水平距离，因此使得将固定基线多GNSS接收机定姿定向应用于基站天线的姿态测量成为可能。此外，通过引入三轴加速度计对加速度计安装基座的俯仰角和滚动角进行测量，允许GNSS天线矢量随意安装，且实现了多个角度的测量。由于可调GNSS天线的实际方位角和下倾角可变，以及“T”形天线安装本体的“臂”与“干”之间的角位置关系设计上的多样性，因此，可以进一步调整GNSS天线矢量与基站天线发射平面之间的角位置关系，对不同实施场景的基站天线的姿态进行测量，提高了灵活性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，包括：

两台GNSS接收机，与所述的两台GNSS接收机分别一一对应连接的GNSS天线，天线承载构件，GNSS双天线定姿定向处理装置，基站天线，以及，基站天线姿态测量装置；

两条所述的GNSS天线和所述基站天线安装在所述天线承载构件上；

所述GNSS双天线定姿定向处理装置与所述的两台GNSS接收机分别通信连接，测量出两条GNSS天线之间的俯仰角和方位角；

所述基站天线姿态测量装置与所述GNSS双天线定姿定向处理装置通信连接，测量出基站天线的姿态角。

2.如权利要求1所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，所述系统还包括三轴加速度计，加速度计安装基座，加速度计姿态测量装置；

所述三轴加速度计安装在所述加速度计安装基座上，测量出所述加速度计安装基座的比力；

所述加速度计姿态测量装置与所述加速度计安装基座连接，测量出所述加速度计安装基座的俯仰角和滚转角；

所述基站天线姿态测量装置还与所述加速度计姿态测量装置连接。

3.如权利要求1或2所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，所述天线承载构件为“T”形安装本体构件。

4.如权利要求3所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，两条所述的GNSS天线分别安装在所述“T”形安装本体构件的“臂”部结构的两端。

5.如权利要求3所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，所述基站天线安装在所述“T”形安装本体构件的主干上。

6.如权利要求3所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，两条GNSS天线矢量与所述基站天线的信号发射平面之间存在可调的角位置。

7.如权利要求2所述的基于双GNSS接收机的基站天线姿态测量系统，其特征在于，所述天线承载构件为“T”形安装本体构件，所述的加速度计安装基座与所述基站天线的信号发射平面之间存在可调的角位置。