一種天線姿態角的測量方法與流程
2023-07-04 22:50:11 1
本發明涉及一種天線姿態角測量、測控領域，特別是一種天線姿態角測量方法。
背景技術：
目前天線姿態角有如下幾種測試方式：
1、採用MEMS傾角傳感器結合電子羅盤的方式測量天線的姿態角。電子羅盤是通過測量地球磁場變化確定方向角的一種器件，容易受金屬鐵和其它導磁體的幹擾，現場磁校正的辦法在施工應用時可操作性不佳，故該測量方式在常見的鐵塔天線環境下精度不高，應用受限制。
2、採用MEMS傾角傳感器結合陀螺儀的方式測量天線姿態角。通過持續對陀螺儀的角速度進行積分，可以測得天線的方向角偏移量。該方法計算天線姿態角存在持續的漂移誤差，且要求陀螺儀設備保持連續供電，使用不便。
3、採用差分GPS原理，利用不同接收坐標點的經緯度變化測算天線姿態角。高精度的差分GPS價格較高，所以該方案的整體設計成本較高，且在無GPS信號的環境下無法應用。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種將天線姿態角測量中的方向角角度測量轉化為對行程長度測量的一種天線姿態角測量方法。
本發明採用的技術方案如下：
一種天線姿態角的測量方法，其特徵在於，包括：
步驟1、固定傳感器位置，確定傳感器的測量方向；
步驟2、傳感器沿既定方向測量距天線上點的位移；
步驟3、天線轉動，傳感器繼續沿既定方向測量距天線上點的位移；
步驟4、利用上述步驟測得的位移計算天線轉動的方向角的大小。
更進一步地，天線轉動的方向角大小α＝arccos{[a2+b2-(r1-r2)2]/2ab}，其中其中r1、r2分別為步驟2和步驟3中測得的位移，l為傳感器的支撐架長度，β為天線支撐架方向與測量方向的夾角。
更進一步地，所述方法適用於天線旋轉角度範圍為±10°之內。
更進一步地，所述方法適用於測量面是平面的天線。
更進一步地，所述傳感器包括一切可測量遠距離位移的傳感器。
更進一步地，所述步驟1中確定傳感器測量方向的方法為確定天線俯視模型中底部一點為測量點。
綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：用行程換算法測量天線方位角，結合傾角傳感器測量天線傾斜角，使用該系統測量天線姿態角，不受磁幹擾，不需要系統連續工作和供電，無需GPS或其他無線定位信號，廣泛適用於各種外部環境。
附圖說明
本發明將通過例子並參照附圖的方式說明，其中：
圖1：天線姿態角測量方法原理圖
具體實施方式
本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。
天線轉動角度的大小由本發明公開的方法計算得到，正負由旋轉方向確定，順時針旋轉方向為正，逆時針旋轉方向為負。
一種天線姿態角的測量方法，其特徵在於，包括：
步驟1、固定傳感器位置，確定傳感器的測量方向；
步驟2、傳感器沿既定方向測量距天線上點的位移；
步驟3、天線轉動，傳感器繼續沿既定方向測量距天線上點的位移；
步驟4、利用上述步驟測得的位移計算天線轉動的方向角的大小。
更進一步地，天線轉動的方向角大小α＝arccos{[a2+b2-(r1-r2)2]/2ab}，其中其中r1、r2分別為步驟2和步驟3中測得的位移，l為傳感器的支撐架長度，β為天線支撐架方向與測量方向的夾角。
更進一步地，所述方法適用於天線旋轉角度範圍為±10°之內，測量精度為±1.2°。
更進一步地，所述方法適用於測量面是平面的天線,平面包括矩形面、圓面、扇形面等形狀。
更進一步地，所述傳感器包括一切可測量遠距離位移的傳感器。
更進一步地，所述步驟1中確定傳感器測量方向的方法為確定天線俯視模型中底部一點為測量點，傳感器測量既定方向上和天線上最近一點的距離。
本實施例結合圖1對本發明公開的一種天線姿態角測量方法進行描述，本實施例中的傳感器為行程傳感器，天線的測量面為矩形面。根據天線安裝情況，建立如圖1所示幾何模型：O為抱杆中心，DEFG為天線俯視模型，OA為行程傳感器安裝平面內抱杆到天線的距離，OC為行程傳感器支撐架，測量時為固定值，而CB和CH為行程傳感器測量值，在應用中會隨著天線角度的轉動不斷變化，假設天線轉動一定角度後移到D'E'F'G'位置，則OA移到O'A'位置，∠AOA'即為所求方位角，通過三角函數可以證明，當OA＝OA'時，∠AOA'＝∠BOB'。天線在轉動時，沿抱杆為中心軸進行轉動，行程傳感器安裝平面內抱杆到天線的距離不變。天線轉動時，行程傳感器測量既定方向上和天線上最近一點的距離，即測量到CB延長線與D'E'交點H點的距離。在誤差允許範圍內，用∠BOH近似代替∠AOA'，在三角形支撐架OCB中，OC、OB、∠OCB均已知，測量BH的長度即可通過三角關係求出∠BOH，從而將角度測量轉化為位移測量。其轉化公式如下：
∠BOH＝arccos[(OB2+OH2-BH2)/2×OB×OH]
其中，BH＝CH-CB。
本發明並不局限於前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。