一种天线姿态角的测量方法与流程

文档序号:12265390

本发明涉及一种天线姿态角测量、测控领域,特别是一种天线姿态角测量方法。



背景技术:

目前天线姿态角有如下几种测试方式:

1、采用MEMS倾角传感器结合电子罗盘的方式测量天线的姿态角。电子罗盘是通过测量地球磁场变化确定方向角的一种器件,容易受金属铁和其它导磁体的干扰,现场磁校正的办法在施工应用时可操作性不佳,故该测量方式在常见的铁塔天线环境下精度不高,应用受限制。

2、采用MEMS倾角传感器结合陀螺仪的方式测量天线姿态角。通过持续对陀螺仪的角速度进行积分,可以测得天线的方向角偏移量。该方法计算天线姿态角存在持续的漂移误差,且要求陀螺仪设备保持连续供电,使用不便。

3、采用差分GPS原理,利用不同接收坐标点的经纬度变化测算天线姿态角。高精度的差分GPS价格较高,所以该方案的整体设计成本较高,且在无GPS信号的环境下无法应用。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供一种将天线姿态角测量中的方向角角度测量转化为对行程长度测量的一种天线姿态角测量方法。

本发明采用的技术方案如下:

一种天线姿态角的测量方法,其特征在于,包括:

步骤1、固定传感器位置,确定传感器的测量方向;

步骤2、传感器沿既定方向测量距天线上点的位移;

步骤3、天线转动,传感器继续沿既定方向测量距天线上点的位移;

步骤4、利用上述步骤测得的位移计算天线转动的方向角的大小。

更进一步地,天线转动的方向角大小α=arccos{[a2+b2-(r1-r2)2]/2ab},其中其中r1、r2分别为步骤2和步骤3中测得的位移,l为传感器的支撑架长度,β为天线支撑架方向与测量方向的夹角。

更进一步地,所述方法适用于天线旋转角度范围为±10°之内。

更进一步地,所述方法适用于测量面是平面的天线。

更进一步地,所述传感器包括一切可测量远距离位移的传感器。

更进一步地,所述步骤1中确定传感器测量方向的方法为确定天线俯视模型中底部一点为测量点。

综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:用行程换算法测量天线方位角,结合倾角传感器测量天线倾斜角,使用该系统测量天线姿态角,不受磁干扰,不需要系统连续工作和供电,无需GPS或其他无线定位信号,广泛适用于各种外部环境。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:

图1:天线姿态角测量方法原理图

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

天线转动角度的大小由本发明公开的方法计算得到,正负由旋转方向确定,顺时针旋转方向为正,逆时针旋转方向为负。

一种天线姿态角的测量方法,其特征在于,包括:

步骤1、固定传感器位置,确定传感器的测量方向;

步骤2、传感器沿既定方向测量距天线上点的位移;

步骤3、天线转动,传感器继续沿既定方向测量距天线上点的位移;

步骤4、利用上述步骤测得的位移计算天线转动的方向角的大小。

更进一步地,天线转动的方向角大小α=arccos{[a2+b2-(r1-r2)2]/2ab},其中其中r1、r2分别为步骤2和步骤3中测得的位移,l为传感器的支撑架长度,β为天线支撑架方向与测量方向的夹角。

更进一步地,所述方法适用于天线旋转角度范围为±10°之内,测量精度为±1.2°。

更进一步地,所述方法适用于测量面是平面的天线,平面包括矩形面、圆面、扇形面等形状。

更进一步地,所述传感器包括一切可测量远距离位移的传感器。

更进一步地,所述步骤1中确定传感器测量方向的方法为确定天线俯视模型中底部一点为测量点,传感器测量既定方向上和天线上最近一点的距离。

本实施例结合图1对本发明公开的一种天线姿态角测量方法进行描述,本实施例中的传感器为行程传感器,天线的测量面为矩形面。根据天线安装情况,建立如图1所示几何模型:O为抱杆中心,DEFG为天线俯视模型,OA为行程传感器安装平面内抱杆到天线的距离,OC为行程传感器支撑架,测量时为固定值,而CB和CH为行程传感器测量值,在应用中会随着天线角度的转动不断变化,假设天线转动一定角度后移到D'E'F'G'位置,则OA移到O'A'位置,∠AOA'即为所求方位角,通过三角函数可以证明,当OA=OA'时,∠AOA'=∠BOB'。天线在转动时,沿抱杆为中心轴进行转动,行程传感器安装平面内抱杆到天线的距离不变。天线转动时,行程传感器测量既定方向上和天线上最近一点的距离,即测量到CB延长线与D'E'交点H点的距离。在误差允许范围内,用∠BOH近似代替∠AOA',在三角形支撑架OCB中,OC、OB、∠OCB均已知,测量BH的长度即可通过三角关系求出∠BOH,从而将角度测量转化为位移测量。其转化公式如下:

∠BOH=arccos[(OB2+OH2-BH2)/2×OB×OH]

其中,BH=CH-CB。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

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