一種天線方位角的遠程測量方法、裝置及網管系統與流程

2023-10-24 18:25:32

本發明涉及電調天線技術領域，尤其涉及一種天線方位角的遠程測量方法、裝置及網管系統。

背景技術：

目前，隨著4G時代的到來，網絡越來越密集，運營商面臨的一個挑戰就是如何提高網絡維護和優化的效率。遠程電調天線的出現能在數分鐘內實現對遠端天線下傾角的控制，使得快速調整、連動優化和整體驗證得到保證。但是，由於現網遠程電調只能進行電下傾角的調整，無法實現水平方位角調整。同時，LTE網絡相比越來越密集，幹擾協調、網絡優化經常需要頻繁進行方位角的調整。因此，業界針對不同類型電調天線的特點，研發實現水平方位角的調整。

目前，主要包括兩種方式實現水平方位角調整：1)使用波束賦型技術，通過對不同天線埠進行加權，來改變不同天線埠在特定空間角度上的信號幅度、相位大小，從而達到改變各埠合成方向圖的覆蓋效果。2)驅動天線罩內部反射板朝向，改變方向圖的覆蓋。對於第2中方式，就會存在天線罩外部的方位角和天線罩內部方位角兩個角度。遠程電調天線在調整方位角時，一般是調整天線外罩內部的反射板，可實時獲取天線的反射板與天線外罩所成的相對角度Ф1。而這個角度Ф1並不是天線的方位角，這是因為天線外罩與正北方向也有一定的角度，記為Ф2。

在一般情況下，由於天線外罩是直接固定在抱杆上的，其與正北方向的角度Ф2一般是固定的但是，在實際應用中，天線外罩很有可能會在外力的作用下發生姿態改變，例如在大風天氣下被風吹歪等情況，如果天線外罩的姿態發生改變，而網管系統中記錄的天線外罩與北方向線 的角度仍然不變，那麼計算出的天線的方位角就會不準確。例如，正常情況下，天線外罩與北方向線的角度為5度，如果天線的反射板與天線外罩的角度為10度，那麼此時天線的方位角為15度，而如果天線外罩被風吹歪，天線外罩與北方向線的角度變成了7度，那麼此時天線的方位角應該是17度，而由於網管系統中記錄的天線外罩與北方向線的角度仍然是5度，因此網管系統計算出的方向角仍是15度，這顯然是不準確的，會影響後續基於方位角進行網絡優化等後續處理的準確性。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明要解決的一個技術問題是提供一種天線方位角的遠程測量方法，能夠計算天線實際的方位角。

一種天線方位角的遠程測量方法，包括：獲取天線外罩角度檢測裝置發送的天線外罩方位角信息；獲取天線反射板與天線外罩之間的相對轉角信息；基於所述天線外罩方位角信息和所述相對轉角信息計算天線方位角。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述天線外罩方位角信息為所述天線外罩與正北方向形成的方位角Ф2，所述天線反射板與天線外罩之間的相對轉角為Ф1，所述天線方位角的值為Ф2+Ф1。

根據本發明的一個實施例，進一步的，當所述Ф2+Ф1的值不在0－360度之間時，則可通過加或減360度，將所述天線方位角的值轉換到0－360度之間。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述天線外罩角度檢測裝置包括：磁阻傳感器；所述磁阻傳感器設置在所述天線外罩上；獲取所述磁阻傳感器實時測量的地球磁場矢量H；將所述地球磁場矢量H分解為與當前水平面平行的分量Hn和與當前水平面垂直的分量Hz，所述分量Hn指向正北方；將所述分量Hn分解，獲取X軸上的分量Hx和Y軸上的分量Hy，計算天線外罩與正北方向之間的夾角α；其中，用於計算天線外罩與正北方向之間的夾角α計算公式為：

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述天線外罩角度檢測裝置包括：太陽光測向裝置，用於測量太陽方位信息；所述太陽光測向裝置安裝在所述天線外罩上；獲取所述太陽方位信息並根據天線的經緯度信息、以及所述太陽方位信息測量的時間計算所述天線外罩與正北方向形成的方位角。

根據本發明的一個實施例，進一步的，向所述反射板調整裝置發送反射板控制指令；接收所述反射板調整裝置發送的所述相對轉角信息。

根據本發明的一個實施例，進一步的，設定電機的轉動圈數n與天線反射板的轉動角度Ф之間的函數關係Ф＝f(n)；根據所述函數關係計算出與天線反射板當前調整角度相對應的所述電機的轉動圈數和方向；將攜帶有所述轉動圈數和方向信息的反射板控制指令發送給所述反射板調整裝置；其中，所述反射板調整裝置包括：控制裝置和電機；所述控制裝置根據所述轉動圈數和方向控制所述電機轉動，調整所述天線反射板的轉角，實時發送天線反射板轉角信息。

本發明要解決的一個技術問題是提供一種天線方位角的遠程測量裝置，能夠計算天線實際的方位角。

一種天線方位角的遠程測量裝置，包括：外罩方位角獲取單元，用於獲取天線外罩角度檢測裝置發送的天線外罩方位角信息；反射板相對角獲取單元，用於獲取天線反射板與天線外罩之間的相對轉角信息；天線方位角計算單元，用於基於所述天線外罩方位角信息和所述相對轉角信息計算天線方位角。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述外罩方位角信息為所述天線外罩與正北方向所形成的方位角Ф2，所述天線反射板與天線外罩之間的相對轉角為Ф1；所述天線方位角計算單元計算所述天線方位角的值為Ф2+Ф1。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述天線方位角計算單元，還用於當所述Ф2+Ф1的值不在0－360度之間時，則可通過加或減360 度，將所述天線方位角的值轉換到0－360度之間。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述天線方位角計算單元，包括：磁場矢量獲取子模塊，用於獲取磁阻傳感器實時測量的地球磁場矢量H；磁場矢量分析子模塊，用於將所述地球磁場矢量H分解為與當前水平面平行的分量Hn和與當前水平面垂直的分量Hz，所述分量Hn指向正北方；將分量Hn分解，獲取X軸上的分量Hx和Y軸上的分量Hy；外罩方位角計算子模塊，用於計算天線外罩與正北方向之間的夾角α，使用的計算公式為：

其中，所述天線外罩角度檢測裝置包括：磁阻傳感器；所述磁阻傳感器設置在所述天線外罩上。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述天線方位角計算單元，包括：太陽方位信息獲取子模塊，用於獲取太陽光測向裝置測量的太陽方位信息；所述外罩方位角計算子模塊，還用於基於所述太陽方位信息並根據天線的經緯度信息、以及所述太陽方位信息測量的時間計算所述天線外罩與正北方向所形成的方位角；其中，所述天線外罩角度檢測裝置包括：太陽光測向裝置，用於測量太陽方位信息；所述太陽光測向裝置安裝在所述天線外罩上。

根據本發明的一個實施例，進一步的，還包括：反射板控制單元，用於向反射板調整裝置發送反射板控制指令；所述反射板相對角獲取單元，還用於接收所述反射板調整裝置發送的所述相對轉角信息。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述反射板調整裝置，包括：水平方位角轉軸和反射板調整裝置；所述反射板調整裝置包括：電機、傳動裝置、控制裝置；所述水平方位角轉軸與天線反射板的下端固定連接；所述電機的輸出軸通過所述傳動裝置與所述水平方位角轉軸連接，通過所述傳動裝置帶動所述水平方位角轉軸以及所述天線反射板轉動；所述電機與所述控制裝置電連接。

根據本發明的一個實施例，進一步的，所述反射板控制單元，包 括：調整參數設置子模塊，用於設定電機的轉動圈數n與水平方位角轉軸的轉動角度Ф之間的函數關係Ф＝f(n)；根據所述函數關係計算出與天線反射板當前調整角度相對應的所述電機的轉動圈數和方向；控制指令發送子模塊，用於將攜帶有所述轉動圈數和方向信息的反射板控制指令發送給所述控制裝置；其中，所述控制裝置根據所述轉動圈數和方向控制所述電機轉動，調整所述天線反射板的轉角，所述控制裝置實時發送天線反射板轉角信息。

一種網管系統，包括如上所述的天線方位角的遠程測量裝置。

本發明的天線方位角的遠程測量方法、裝置及網管系統，可準確的計算出天線實際的方位角，從而提高基於方位角進行網絡優化等後續處理的準確性，提高了天線組建網絡優化的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據本發明的天線方位角的遠程測量方法的一個實施例的流程示意圖；

圖2為天線的安裝示意圖；

圖3為計算天線方位角的示意圖；

圖4為根據本發明的天線方位角的遠程測量裝置的一個實施例的示意圖；

圖5為根據本發明的天線方位角的遠程測量裝置的一個實施例中的天線方位角計算單元的示意圖；

圖6為根據本發明的天線方位角的遠程測量裝置的一個實施例中的反射板控制單元的示意圖；

圖7、8據本發明的天線水平方位角的調整裝置的一個實施例的結 構示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。下面結合各個圖和實施例對本發明的技術方案進行多方面的描述。

圖1為根據本發明的天線方位角的遠程測量方法的一個實施例的流程示意圖，如圖1所示：

步驟101，獲取天線外罩角度檢測裝置發送的天線外罩方位角信息。

步驟102，獲取天線反射板與天線外罩之間的相對轉角信息。

步驟103，基於天線外罩方位角信息和相對轉角信息計算天線方位角。

如圖2所示，天線包括天線外罩13、天線反射板14、水平方位角轉軸15、法蘭盤16、反射板調整裝置17。天線通過連接杆12固定在抱杆11上，天線外罩13和反射板調整裝置17與連接杆12相連。水平方位角轉軸15、法蘭盤16、反射板調整裝置17構成了天線的水平方位角控制結構。

天線反射板14和法蘭盤16固定在水平方位角轉軸15上，反射板調整裝置17與水平方位角轉軸15連接並向其傳動，在控制水平方位角時，反射板調整裝置17帶動水平方位角轉軸15水平旋轉，進而帶動法蘭盤16和反射板14水平同步旋轉，由此實現電控調整天線的水平方位角。

如圖3所示，天線外罩方位角信息為天線外罩與正北方向形成的方位角Ф2，天線反射板與天線外罩之間的相對轉角為Ф1，天線方位角的值為Ф2+Ф1。當Ф2+Ф1的值不在0－360度之間時，則可通過加或減360度，將天線方位角的值轉換到0－360度之間。

在一個實施例中，可以採用多種方式測量天線外罩的方位角。例如，天線外罩角度檢測裝置包括：磁阻傳感器。磁阻傳感器設置在天線外罩上。獲取磁阻傳感器實時測量的地球磁場矢量H，將地球磁場矢量H分解為與當前水平面平行的分量Hn和與當前水平面垂直的分量Hz，分量Hn指向正北方。將分量Hn分解，獲取X軸上的分量Hx和Y軸上的分量Hy，計算天線外罩與正北方向之間的夾角α：

在一個實施例中，還可以利用太陽的方位與天線所在的具體經緯度進行計算。天線外罩角度檢測裝置包括：太陽光測向裝置，用於測量太陽方位信息。太陽光測向裝置安裝在天線外罩上，獲取太陽方位信息並根據天線的經緯度信息、以及太陽方位信息測量的時間計算天線外罩與正北方向形成的方位角。太陽光測向裝置可以實現為多種形式，例如根據太陽光線進入傳感天線外罩傳感模塊的時間、以及當地經緯度計算出太陽所在位置的方向，然後根據太陽所在位置的方向和天線與遮擋傳感模塊指向的相對關係計算出天線的方位角。

在上述的實施例中，通過在天線外罩上增加天線外罩角度檢測裝置，天線外罩角度檢測裝置是以傳感器為中心的裝置，基於此裝置實時獲取天線外罩與正北方向所成的角度Ф2，根據實時獲取的Ф2，並結合獲取的天線反射板與天線外罩的角度Ф1，計算出天線實際的方位角Ф2+Ф1。如果計算出的實際方位角的角度不在0－360度之間，則可通過加/減360度的方法，將計算的實際方位角轉換到0－360度之間，以便於後續根據天線的實際方位角進行監控等操作。

在一個實施例中，測得的數據可以在天線外罩角度檢測裝置中進行處理，也可以在天線方位角的遠程測量裝置中進行處理。將測得的數據實時反饋給裝置中的數據處理模塊，網管系統根據數據處理模塊反饋的數據獲取天線外罩與正北方向線的角度Ф2，再根據獲取的天線反射板與天線外罩的角度Ф1，計算出天線的方位角Ф1+Ф2。

磁阻傳感器可以是三軸磁阻傳感器，通過磁阻傳感器實時地測量地 球磁場矢量H，H分解為與當前水平面平行的分量Hn和與當前水平面垂直的分量Hz，分量Hn指向正北方，進一步的將分量Hn分解，得到X軸上的分量Hx和Y軸上的分量Hy。採用公式：

確定當前天線外罩與正北方向線的角度。

傳感器還可以是太陽光測向裝置，用於測量太陽方位，並反饋給網管系統，網管根據記錄的天線的地理位置(經緯度)、太陽光測向裝置反饋太陽方位的具體時間以及測得的太陽方位，計算出當前天線外罩與北方向線的角度。

在一個實施例中，向反射板調整裝置發送反射板控制指令，接收反射板調整裝置發送的相對轉角信息。反射板調整裝置包括：控制裝置和電機，控制裝置根據轉動圈數和方向控制電機轉動，調整天線反射板的轉角，實時發送天線反射板轉角信息。

設定電機的轉動圈數n與天線反射板的轉動角度Ф之間的函數關係Ф＝f(n)，根據函數關係計算出與天線反射板當前調整角度相對應的電機的轉動圈數和方向，將攜帶有轉動圈數和方向信息的反射板控制指令發送給反射板調整裝置。

如圖4所示，本發明提供一種天線方位角的遠程測量裝置40。外罩方位角獲取單元41獲取天線外罩角度檢測裝置發送的天線外罩方位角信息。反射板相對角獲取單元42獲取天線反射板與天線外罩之間的相對轉角信息。天線方位角計算單元43基於天線外罩方位角信息和相對轉角信息計算天線方位角。

外罩方位角信息為天線外罩與正北方向所形成的方位角Ф2，天線反射板與天線外罩之間的相對轉角為Ф1，天線方位角計算單元43計算天線方位角的值為Ф2+Ф1。當Ф2+Ф1的值不在0－360度之間時，則天線方位角計算單元43可通過加或減360度，將天線方位角的值轉換到0－360度之間。

在一個實施例中，如圖5所示，磁場矢量獲取子模塊431獲取磁阻傳感器實時測量的地球磁場矢量H。磁場矢量分析子模塊432將地球磁 場矢量H分解為與當前水平面平行的分量Hn和與當前水平面垂直的分量Hz，分量Hn指向正北方，將分量Hn分解，獲取X軸上的分量Hx和Y軸上的分量Hy。

外罩方位角計算子模塊433計算天線外罩與正北方向之間的夾角α，使用的計算公式為：

太陽方位信息獲取子模塊434獲取太陽光測向裝置測量的太陽方位信息。外罩方位角計算子模塊434基於太陽方位信息並根據天線的經緯度信息、以及太陽方位信息測量的時間計算天線外罩與正北方向所形成的方位角。

在一個實施例中，反射板控制單元44向反射板調整裝置發送反射板控制指令，反射板相對角獲取單元42接收反射板調整裝置發送的相對轉角信息。

如圖7、8所示，反射板調整裝置包括：電機21、傳動裝置、控制裝置。水平方位角轉軸與天線反射板的下端固定連接，可以採用螺紋連接、焊接、卡扣連接等方式。電機21的輸出軸通過傳動裝置與水平方位角轉軸連接，通過傳動裝置帶動水平方位角轉軸以及天線反射板轉動。電機21與控制裝置電連接，控制裝置可以實現為單片機、單板機、集成電路等。電機21可以為步進電機、伺服電機等等。

在一個實施例中，法蘭盤16的中軸27與水平方位角轉軸固定連接，法蘭盤16的中軸27和水平方位角轉軸也可以為一體結構。法蘭盤16的中軸27與電機21的輸出軸通過傳動裝置連接，電機21通過傳動裝置帶動法蘭盤16以及水平方位角轉軸轉動，進而帶動天線反射板轉動。

傳動裝置可以為多種，例如可以為齒輪傳動機構、鏈傳動機構等。電機21通過齒輪傳動機構23帶動法蘭盤16以及水平方位角轉軸轉動。傳動裝置可以單獨使用齒輪傳動機構23，也可以包括：蝸杆26、蝸輪25。蝸杆26的中心軸與電機21的輸出軸固定連接。

蝸輪25設置在蝸杆26與齒輪傳動機構24之間，並分別與蝸杆26與齒輪傳動機構23中的齒輪相嚙合。齒輪傳動機構23可以包括多級的傳動齒輪，電機21中的馬達為蝸杆26提供旋轉動力，蝸杆26通過與傳動齒輪嚙合帶動水平方位角轉軸轉動，水平方位角轉軸與天線反射板相連接，帶動天線反射板同步旋轉。電機經過齒輪、蝸輪蝸杆減速傳動，通過控制裝置實現對天線水平方位的精確控制，並可以實現機構自鎖定功能。

限位裝置包括：第一限位微動開關29和第二限位微動開關30。第一限位微動開關29和第二限位微動開關30都與控制裝置電連接。觸碰塊28由水平方位角轉軸帶動，在第一限位微動開關29和第二限位微動開關30之間轉動運行。第一限位微動開關29與水平方位角轉軸中心的連線、第二限位微動開關30與水平方位角轉軸中心的連線形成夾角，夾角為天線反射板的水平調節角度。

在一個實施例中，兩個限位微動開關之間的夾角為90°，即水平調節角度為90度。設置第一限位微動開關29在-45°位置，設置第二限位微動開關30在+45°位置。觸碰塊28可在兩個限位微動開關29，30之間隨水平方位角轉軸的轉動而同步轉動。

當觸碰塊轉動觸發任意一個限位微動開關，與之電性連接的控制裝置即記錄下觸發的位置信號，例如，當觸碰塊28觸發-45°位置的第一限位微動開關29時，控制裝置即記錄下當前天線的水平方位角的角度，並將其設為天線的最小極限水平方位角，然後觸碰塊28轉至第二限位微動開關30的+45°位置與之觸碰，控制裝置即記錄下當前天線的水平方位角的角度，並將其設為天線的最大極限水平方位角，從而完成水平方位角的校準。

當進行方位角控制時，控制裝置處理輸入的位置命令信號，並由控制裝置根據控制信號控制驅動裝置帶動天線同步轉動，以獲取所需的天線轉動角度。例如，當所需轉動的水平方位角為+45°，而在水平方位角校準過程中，若初始水平方位角為定義為0°位置，則根據控制信號，控制裝置控制驅動裝置轉動，以驅動天線及觸碰塊28順時針轉動+45°， 即可獲得相應的天線水平方位角+45°。

在一個實施例中，觸碰塊28安裝於水平方位角轉軸的下端。兩個限位微動開關29，30之間的間距可根據需要調整。通過改變兩個限位微動開關29，30之間與觸碰塊28的位置間距，以限制天線可轉動的水平方位角的範圍。

在一個實施例中，控制裝置與網管系統電連接，可以採用總線、網線等方式，從網管系統接收控制指令並向網管系統發送狀態參數，控制指令包括：校準、調整等等，狀態參數包括實際轉動的角度等等。

集成有控制裝置和限位微動開關等的印刷電路板31、電機21和傳動裝置都設置在殼體24內。限位微動開關與主板集成一體化設計可以提高模塊的可靠性，控制主板內置設計，可以提高模塊的防護等級。

在一個實施例中，控制裝置接收到校準指令，向電機發送啟動信號，電機帶動水平方位角轉軸轉動。當觸碰塊觸發第一限位微動開關時，控制裝置記錄觸發的位置信息，並將此位置設置為最小極限水平方位角。電機帶動水平方位角轉軸反轉，當觸碰塊觸發第二限位微動開關時，控制裝置記錄觸發的位置信息，並將此位置設置為最大極限水平方位角。

在進行角度調整時，設定電機的轉動圈數n與水平方位角轉軸的轉動角度Ф之間的函數關係Ф＝f(n)。根據函數關係計算出與天線反射板當前調整角度相對應的電機的轉動圈數和方向。控制裝置根據轉動圈數和方向控制電機轉動。

如圖6所示，調整參數設置子模塊441設定電機的轉動圈數n與水平方位角轉軸的轉動角度Ф之間的函數關係Ф＝f(n)，根據函數關係計算出與天線反射板當前調整角度相對應的電機的轉動圈數和方向。控制指令發送子模塊442將攜帶有轉動圈數和方向信息的反射板控制指令發送給控制裝置。控制裝置根據轉動圈數和方向控制電機轉動，調整天線反射板的轉角，控制裝置實時發送天線反射板轉角信息。

在一個實施例中，本發明提供一種網管系統，包括如上的天線方位角的遠程測量裝置。

上述實施例提供的天線方位角的遠程測量方法、裝置及網管系統，獲取天線外罩與北方向線所成的角度，基於該角度以及反射板和天線外罩的相對角度計算天線的方位角，可準確的計算出天線實際的方位角，從而提高基於方位角進行網絡優化等後續處理的準確性，提高了天線組建網絡優化的可靠性。

可能以許多方式來實現本發明的方法和系統。例如，可通過軟體、硬體、固件或者軟體、硬體、固件的任何組合來實現本發明的方法和系統。用於方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發明的方法的步驟不限於以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發明實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用於實現根據本發明的方法的機器可讀指令。因而，本發明還覆蓋存儲用於執行根據本發明的方法的程序的記錄介質。

本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本發明限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。