一种移动通信基站天线倾角测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种移动通信基站天线倾角测量装置，该装置包括供电模块、中心控制模块、数据传输模块、倾角测量模块、存储模块、其他附加功能模块。本发明的基站天线倾角测量装置，可以免去人工攀爬天线测量的弊端，同时减少了人工罗盘测量的误差，并实现了设备的太阳能供电、天线与地面的交互、上位机界面的实时显示、测量数据的存储、实时监控等功能。
【专利说明】一种移动通信基站天线倾角测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线移动通信技术、倾角测量领域，涉及一种新型的一种移动通信基站天线倾角测量装置。
【背景技术】
[0002]在移动通信网络建设初期,基站站间距大,数量少,站型也不大,频率资源相对比较丰富。在这一阶段的网络规划时很少对天线倾角作详细规划，基站功率常常以满功率发射。对于越区覆盖则主要通过增加邻区的办法予以解决。但随着网络的迅速发展，城市中的基站越来越密集，在一个中等城市通常分布数十个基站，在省会城市则达到数百个基站，并且基站密度越来越高，站型也越来越大，如果对越区覆盖仍采用老办法，网络质量将难以保证。因此有必要在规划阶段就对倾角、基站静态发射功率进行更加细致合理的规划，减轻优化阶段的工作量。
[0003]合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围，而且可以加强本基站覆盖区内的信号强度。通常天线下倾角的设定有两方面侧重，即侧重于干扰抑制和侧重于加强覆盖。这两方面侧重分别对应不同的下倾角算法。一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制(大下倾角)。而基站分布较稀疏的地区则侧重于考虑加强覆盖(小下倾角)。
[0004]规划阶段进行的倾角设计，在实际施工过程中会出现一定的偏差，在使用的过程中，由于环境、温度、湿度等变化也会影响天线的倾角等。移动通信已经是日常生活中必不可少的一部分，正常的通信离不开基站的建设维护，因此精确测试基站天线倾斜角度非常重要。现阶段移动通信基站的天线方位角、下倾角等基本是靠人工现场通过罗盘、坡度仪等仪器测量得到的，由于基站数量巨大，测量耗费大量时间和人力，且存在较大测量人员安全隐患。因此，实现一种省时、省力的测试仪器的非常亟需的。
[0005]国内高校、科研机构对此类测量仪器进行了大量的研究。西安电子科技大学电子工程学院进行了基于ADIS16209 MEMS的基站天线倾斜度测试系统设计的研究，该系统利用MEMS芯片ADIS16209采集基站天线的倾斜角度实时送往上位机精确三维显示，使工程师直观地观测到基站天线的状态，进而维护修理，保证移动通信的畅通。沈阳理工大学机械工程学院、沈阳工业大学机械工程学院联合进行了基于C8051F005单片机和MEMS加速度传感器ADXL311的倾角仪的研究，提出了一种基于C8051F005单片机和ADXL311双轴加速度传感器的数字式倾角仪的设计方法，该倾角仪的工作原理是依次在0°、90°、180° 3个不同位置，由C8051R)05单片机A/D转换进行定标，然后将处理后的数据送外部设备显示。南京信息职业技术学院进行了新型移动基站天线角度监测系统的研究，其基本工作原理是:倾角测量传感器由基于其高度成熟的砂电容式3D-MEMS技术研发而来,其输出的电压信号与加速度成正比。
[0006]综上所述，以上的各种测量方法都不能够完全解决实际测量中出现的问题。例如，现有某些移动通信的基站天线是无源的，如GSM基站天线，这就要求新的倾角测量设备能够支持自身供电，如果从地面引电源到天线上必将降低系统可靠性，且增加施工难度；现有某些移动通信的天线是架设在高楼之上，GSM-R基站天线是架设在郊外、山区、高架桥之上，基站天线倾角人工攀爬测量存在极大危险，且工程量巨大，因此要求新型的倾角测量设备能够减少人工攀爬，甚至实现远程遥控测量；原始的一些测量设备只能通过测量人员肉眼读取测量数据，存在一定的测量误差和读数误差，因此要求新的测量设备能够在PC机的上位机软件上精确显示，等等。基于以上的种种新要求，发明一种新型的测量设备是完全必要的，此发明就能很好的解决以上出现的问题，该测量设备具有如下特点:设备本身能够支持自己供电、地面与基站天线上设备的良好交互性能、测量精确、无需人工攀爬等。
【发明内容】
[0007]为解决以上现有技术的不足，本发明提出一种移动通信基站天线倾角测量装置。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案来实现:
[0009]一种移动通信基站天线倾角测量装置，该装置包括用于测量的塔上设备和地面设备，
[0010]所述塔上设备包括:
[0011]供电模块:用于为塔上设备供电；
[0012]中心控制模块:用于实现对塔上设备的控制；
[0013]塔上数据传输模块:用于采集倾角测量模块的测量数据并进行传输；
[0014]倾角测量模块:用于对基站的特征参数进行测量；
[0015]存储模块:用于对倾角测量模块的测量结果进行存储；
[0016]所述地面设备包括:
[0017]地面数据传输模块:用于对塔上数据传输模块传输的数据进行传输；
[0018]上位机软件模块:用于对塔上数据传输模块和地面数据传输模块传输的数据进行处理。
[0019]进一步，所述塔上设备还包括GPS模块、温度监控模块、湿度监控模块、风速风向监控模块、报警模块。
[0020]进一步，所述倾角测量模块设置在天线上。
[0021]进一步，所述中心控制模块用于实现对塔上设备的控制包括对测量装置的待机与启动、无线传输模块的发送与接收、附加功能模块的控制，及对测量装置进行加密及基站特征参数的设置。
[0022]进一步，所述数据传输模块采用有线或无线传输方式。
[0023]进一步，所述有线传输方式采用RS232接口传输或以太网接口传输。
[0024]进一步，所述无线传输方式包括无线射频传输、无线蜂窝网络传输、铁路专网、公安专网的无线数据传输。
[0025]本发明的优点在于:
[0026]能够有效的解决基站天线下倾角的测量问题:测量设备的供电问题(太阳能供电模块、交直流供电等)，设备的统一控制、参数的统一配置(中心控制模块)，天线上测量设备与地面接收设备之间数据的有效互通(数据传输模块)，倾斜角度的精确测量(倾角测量模块)，利用上位机实时显示测量数据以及其他各项参数指标(上位机软件模块)，测量数据的存储以及其他附加信息的存储(存储模块)，GPS定位、风速风向测量、温度湿度监控等功能(附加功能模块)。这样测量设备能够减少维护人员的工作量，降低工作风险，设备一旦安装，其后的测试过程都是在地面完成，降低了测量的危险性，节约了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是示出本发明测量装置框图。
[0028]图2是示出本发明的塔上设备的框图。
[0029]图3是示出本发明的地面设备的框图。
[0030]图4是示出倾角测量模块的框图。
【具体实施方式】
[0031]本发明旨在提出一种新型的天线角度测量装置，将倾角测量模块安放在天线上，通过数据传输模块传输测量数据，工作人员在地面(基站或控制中心)即可接收到数据，并在PC机上界面显示。同时日常测试数据也可存储在测量设备的存储模块中，定期进行数据的维护和收集。此测量设备提高了测量的方便性、安全性等。并实现对测量模块的供电问题的有效解决，同时测量人员可以配置测量设备的相关信息。
[0032]如图1所示为一种移动通信基站天线倾角测量装置框图，该装置包括用于测量的塔上设备和地面设备，所述塔上设备包括供电模块、中心控制模块、塔上数据传输模块、倾角测量模块和存储模块。所述地面设备包括地面数据传输模块、上位机软件模块。下面对所述模块进行详细的说明。
[0033]如图2所示为塔上设备的装置框图，所述塔上设备包括:
[0034]供电模块，塔上设备可采用交流或直流供电方式，也可采用太阳能供电方式。交流或直流供电方式，可以从塔下引电源到塔上实现供电(如射频电缆馈电等)。太阳能供电方式可以选用小型的太阳能电池板，为整个系统提供电力供应。同时供电模块需要携带蓄电池模块，以便保证在阴天、无阳光条件下或者其他特殊情况下塔上设备正常工作。
[0035]中心控制模块，采用低功耗微处理器，用此微处理器来完成对整个测量装置的控制，包括整个系统的待机与启动、无线传输模块的发送与接收、附加功能模块的控制等，同时也可以通过微处理器对整个装置进行加密，已保证装置运行更加的安全可靠。该中心控制模块还用于对基站特征参数进行配置，例如基站ID号、存储周期、自动发送——连接蜂窝系统、被动发送——检测设备检测时发送、GPS、温湿度传感器、风速风向传感器、设备开启与关闭、报警配置等。其他类似的微型控制器都可以用于中心控制模块。
[0036]塔上数据传输模块，获取倾角测量设备的测量数据。数据传输模块可采用有线或无线等传输方式。本发明所支持的有线传输方式为RS232接口传输或以太网接口传输等。本发明所支持的无线传输方式，包含几种备选方案，可以根据不同的需求场景，配置不同的无线传输方式:
[0037]I)用无线射频模块进行数据传输，使用免费频段，射频传输距离要求至少在1000米以上，传输速率、波特率可调节，可以针对不同的环境设定不同的参数，以达到最佳的传输效果。例如，如果移动巡检，数据量小，但是移动条件下传播环境差，采用低速率传输；如果是人工巡检，采集长时间的监测信息，可以提高数据传输速率；[0038]2)利用现有的无线蜂窝网络(GSM, WCDMA，CDMA2000等)传输，在测量设备上加装SIM卡和无线模块，利用现有网络传输控制信号和测得数据；
[0039]3)基于行业专网的无线数据传输。例如，测量铁路的GSM-R基站天线可以利用GSM-R信号传输；政府机关、公安交通、城市管理等的应急通信TETRA数字集群系统的基站，可以基于TETRA网络传输。这种方案最大优点是无线传输成本低，并且监测数据可与网络中心实时互通。
[0040]如图4所示为倾角测量模块框图，该倾角测量模块包括线性加速度计测量模块、低量程加速度计测量模块、双轴加速度传感器测量模块等来实现不同的倾角测量方法。虽然各个测量模块应用的倾角测量芯片不同，但所有的芯片都是基于重力加速度来测量倾角的，不同的倾角测量芯片使用方法有各自不同的特点，根据测量系统的实际应用环境选择不同的测量芯片。例如，利用双轴加速度传感器模块测量基站天线倾斜角度，可以通过双轴加速度的双轴分别测出基站天线在水平方向和垂直方向的倾斜角度，该种芯片是通过将测量到的倾斜信息通过电压的方式输出，再通过外围的模数转换电路以及微型处理器的处理转换成角度信息显示。同时要根据待测设备的变化范围、测量精度要求等来选取测量芯片和测量方法。其他类似方法都可以适用于此系统。
[0041]存储模块，此测量设备有两种数据读取方式，实时测量结果读取和历史测量结果读取。实时测量结果读取即为读取测量设备实时的测量数据，历史测量结果读取即为将测量数据存储下来，地面维护人员定期(如一周或一个月)读取一次。因此测量设备需要存储功能模块，用此模块来存储测量信息，并能存储一些其他的附加信息，如温度、湿度、风速风向、海拔高度等，用以校准测量设备。同时此存储模块可以至少支持连续存储6个月以上的数据。
[0042]其他附加功能模块，实现对测量设备的GPS定位，起到防盗功能、快速搜索确定位置功能等；增加温度、湿度监控，以保证设备的正常运行；增加报警模块，当测量设备发现倾角发生变化并且超出一定门限时，及时启动报警模块，将报警信息传回地面数据中心；风速风向监控功能。等等。
[0043]如图3所示为地面设备的框图，所述地面设备包括:
[0044]地面数据传输模块，地面的数据传输模块同样可以采用有线(RS232接口或以太网接口等)或无线等传输方式。具体采用方式需要跟塔上设备匹配，根据塔上设备确定地面设备数据传输模块的方式。如图3所示为地面设备数据传输模块利用无线传输的几种备选方案。利用射频传输模块，则需要射频模块与PC机进行直连，完成，数据的接收、处理、显示；如果利用现有的无线蜂窝网络或者行业专网，则需PC机上位机软件通过蜂窝网络或者行业专网发出控制指令，启动塔上倾角测量程序，塔上设备测量的数据则直接通过所用网络传输给PC机进行分析显示。
[0045]上位机软件模块，该模块分为数据的传输模块、数据分析模块。数据的传输模块包括测量指令的发送，测量数据的接收；数据分析模块包括测量数据的实时显示，测量设备温度、湿度、风速风向、存储状态、海拔高度、地理位置、太阳能电池板工作状态的显示等。
[0046]可知具体的测量实现流程为两种。一是实时读取测量结果，测量设备处于待机状态，设备的接收模块通过数据传输模块发送测量请求，测量模块通过数据传输模块进行接收，并将请求送入中心控制模块，中心控制模块发送指令开启倾角测量模块进行测量，同时激活其他附加功能模块，收集位置信息、温度信息、湿度信息等，测量后的全部数据经中心控制模块的控制指令由数据传输模块发射到设备接收模块，并传到PC机的上位机软件上进行实时直观显示。一是历史测量结果的读取，这就要求配置测量设备各项参数，定期进行倾角以及其他位置、温度、湿度等信息的测量和收集，并将所有数据存储于装置内的存储设备上，以供读取历史测量结果。
[0047]通过上述阐述，按照本发明的基站天线倾角测量装置，可以免去人工攀爬天线测量的弊端，同时减少了人工罗盘测量的误差，并实现了设备的太阳能供电、天线与地面的交互、上位机界面的实时显示、测量数据的存储、实时监控等功能。
[0048]应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，该装置包括用于测量的塔上设备和地面设备， 所述塔上设备包括: 供电模块:用于为塔上设备供电； 中心控制模块:用于实现对塔上设备的控制； 塔上数据传输模块:用于采集倾角测量模块的测量数据并进行传输； 倾角测量模块:用于对基站的特征参数进行测量； 存储模块:用于对倾角测量模块的测量结果进行存储； 所述地面设备包括: 地面数据传输模块:用于对塔上数据传输模块传输的数据进行传输； 上位机软件模块:用于对塔上数据传输模块和地面数据传输模块传输的数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，所述塔上设备还包括GPS模块、温度监控模块、湿度监控模块、风速风向监控模块、报警模块。
3.根据权利要求1所述的一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，所述倾角测量模块设置在天线上。
4.根据权利要求1所述的一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，所述中心控制模块用于实现对塔上设备的控制包括对测量装置的待机与启动、无线传输模块的发送与接收、附加功能模块的控制，及对测量装置进行加密及基站特征参数的设置。
5.根据权利要求1所述的一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，所述数据传输模块采用有线或无线传输方式。
6.根据权利要求5所述的一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，所述有线传输方式采用RS232接口传输或以太网接口传输。
7.根据权利要求5所述的一种移动通信基站天线倾角测量装置，其特征在于，所述无线传输方式包括无线射频传输、无线蜂窝网络传输、铁路专网、公安专网的无线数据传输。
【文档编号】G01C9/00GK103630114SQ201210303521
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月23日 优先权日:2012年8月23日
【发明者】刘留, 陶成, 李坚, 董岩磊 申请人:北京交通大学