一種定向天線全自動對準裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種定向天線全自動對準裝置及方法，根據己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，查詢地形數據庫，獲得己側定向天線和對側定向天線之間的通信鏈路地形剖面信息，根據通信鏈路地形剖面信息計算通信鏈路衰減；然后，計算己側定向天線和對側定向天線初始的調整角度和俯仰角，初步調整己側定向天線和對側定向天線；接著，結合通信鏈路衰減，設定己側定向天線和對側定向天線的初始發射功率和接收增益，計算接收功率范圍；接著，在定向天線微調范圍內分別對對己側定向天線和對側定向天線進行微調，直至找到各自實際接收功率最大的位置，完成天線對準。本發明無需人為干涉，能夠全自動完成整個對準過程，對準精度高。
【專利說明】一種定向天線全自動對準裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種定向天線全自動對準裝置及方法，屬于無線通信技術。
【背景技術】
[0002] 現有的定向天線對準有如下幾種方法：計算方位角和俯仰角然后根據羅盤指向進 行對準、根據接收功率調整天線角度和俯仰角進行對準、利用全向天線協助進行對準。現有 的幾種方法可單獨使用或者結合使用，以實現手動或者半自動進行定向天線對準，但目前 尚無實現根據需對準的定向天線位置進行全自動對準的方法。
【發明內容】
[0003] 發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種定向天線全自動對 準裝置及方法，以節省定向天線對準耗費的人力，并且提高對準精度。
[0004] 技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
[0005] -種定向天線全自動對準裝置，包括感應模塊、可靠通信模塊、自動對準裝置、定 向天線和自動控制模塊；
[0006] 所述感應模塊，用于獲取己側定向天線的方位信息和高度信息；
[0007] 所述可靠通信模塊，用于交互己側定向天線和對側定向天線的方位信息、高度信 息、發射功率、接收增益、微調后的實際最大接收功率和對準狀態信息；
[0008] 所述自動對準裝置，用于對己側定向天線進行角度和俯仰角的調整和微調；
[0009] 所述定向天線，己側定向天線和對側定向天線交互無線通信信息；
[0010] 所述自動控制模塊，作為己側的中心控制和處理模塊，接收己側感應模塊的獲取 信息和己側可靠通信模塊的交互信息、計算己側定向天線的調整角度和俯仰角，控制己側 自動對準裝置對定向天線進行調整，預估調整后的定向天線接收功率范圍，控制自動對準 裝置對定向天線進行微調，實現天線精準對準。
[0011] 優選的，所述感應模塊包括GPS單元和高度計，所述可靠通信模塊為GSM網絡、3G 網絡或衛星通信網絡，所述自動對準裝置包括電子羅盤、指北針和云臺。
[0012] 優選的，所述感應模塊獲取的己側定向天線的方位信息和高度信息，包括經緯度、 海拔、天線高度。
[0013] -種定向天線全自動對準方法，首先，根據己側定向天線和對側定向天線的方位 信息和高度信息，查詢地形數據庫，獲得己側定向天線和對側定向天線之間的通信鏈路地 形剖面信息，根據通信鏈路地形剖面信息計算通信鏈路衰減；然后，根據己側定向天線和對 側定向天線的方位信息和高度信息，計算己側定向天線和對側定向天線初始的調整角度和 俯仰角，初步調整己側定向天線和對側定向天線；接著，結合通信鏈路衰減，設定己側定向 天線和對側定向天線的初始發射功率和接收增益，計算接收功率范圍；接著，在定向天線微 調范圍內分別對對己側定向天線和對側定向天線進行微調，直至找到各自實際接收功率最 大的位置；最后分別判斷己側定向天線和對側定向天線的實際接收功率最大值是否在各自 的接收功率范圍內，若不在則發出報警信息，若在則完成天線對準。
[0014] 上述方法中，在進行微調時，首先對己側定向天線和對側定向天線的接收功率范 圍上限進行比較，對接收功率范圍上限大的一方定向天線先進行天線微調，微調完成后再 對另一方定向天線進行微調。
[0015] 上述方法，具體包括如下步驟：
[0016] (1)根據感應模塊中的GPS單元獲得定向天線的方位信息，包括經緯度和海拔；根 據感應模塊中的高度計獲得定向天線的高度信息，包括天線高度；
[0017] (2)自動控制模塊結合己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，從 地形數據庫中讀取己側定向天線和對側定向天線之間的通信鏈路地形剖面信息，根據通信 鏈路地形剖面信息計算無線通信鏈路衰減；
[0018] (3)自動控制模塊結合己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，計 算定向天線初始的調整角度和俯仰角，控制自動對準裝置對定向天線進行初步調整；
[0019] (4)根據無線通信鏈路衰減信息，設定己側定向天線的初始發射功率和接收增益； 結合對側定向天線的初始發射功率和接收增益，自動控制模塊估算出己側定向天線的接收 功率范圍；
[0020] (5)對己側定向天線和對側定向天線的接收功率范圍上限進行比較，對接收功率 范圍上限大的一方定向天線先進行天線微調，微調完成后再對另一方定向天線進行微調； 在后微調的定向天線接收到在先微調的定向天線的實際接收功率的最大值后，開始微調； 在先微調的定向天線接收到在后微調的定向天線的實際接收功率的最大值后，確認定向天 線的對準完成；微調具體包括如下步驟：
[0021] (51)定向天線接收無線信號，得到RSSI值；
[0022] (52)根據RSSI值計算定向天線的實際接收功率；
[0023] (53)在定向天線的角度和俯仰角微調范圍內控制自動對準裝置對定向天線進行 角度和俯仰角的微調，重復步驟（51)和（52)，當實際接收功率達到最大值時，結束定向天 線的微調；
[0024] (54)判斷實際接收功率的最大值是否在接收功率范圍內：當不在范圍內時，發出 報警信息；否則，通過可靠通信模塊向對側發送出己側的實際接收功率的最大值。
[0025] 有益效果：本發明提供的定向天線全自動對準裝置及方法，無需人為干涉，能夠全 自動完成整個對準過程，對準精度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明裝置結構示意圖；
[0027] 圖2為本發明方法流程圖，其中（a)為流程的前半部分，（b)為流程的后半部分。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0029] 如圖1所示為一種定向天線全自動對準裝置，包括感應模塊、可靠通信模塊、自動 對準裝置、定向天線和自動控制模塊；下面就各個部分加以具體說明。
[0030] 所述感應模塊，用于獲取己側定向天線的方位信息和高度信息；具體包括GPS單 元和高度計，獲得的信息包括經緯度、海拔、天線高度等。
[0031] 所述可靠通信模塊，用于交互己側定向天線和對側定向天線的方位信息、高度信 息、發射功率、接收增益、微調后的實際最大接收功率和對準狀態信息；具體為GSM網絡、3G 網絡或衛星通信網絡。
[0032] 所述自動對準裝置，用于對己側定向天線進行角度和俯仰角的調整和微調；具體 包括電子羅盤、指北針和云臺。
[0033] 所述定向天線，己側定向天線和對側定向天線交互無線通信信息。
[0034] 所述自動控制模塊，作為己側的中心控制和處理模塊，接收己側感應模塊的獲取 信息和己側可靠通信模塊的交互信息、計算己側定向天線的調整角度和俯仰角，控制己側 自動對準裝置對定向天線進行調整，預估調整后的定向天線接收功率范圍，控制自動對準 裝置對定向天線進行微調，實現天線精準對準。
[0035] 基于上述裝置的一種定向天線全自動對準方法，首先，根據己側定向天線和對側 定向天線的方位信息和高度信息，查詢地形數據庫，獲得己側定向天線和對側定向天線之 間的通信鏈路地形剖面信息，根據通信鏈路地形剖面信息計算通信鏈路衰減；然后，根據己 側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，計算己側定向天線和對側定向天線初 始的調整角度和俯仰角，初步調整己側定向天線和對側定向天線；接著，結合通信鏈路衰 減，設定己側定向天線和對側定向天線的初始發射功率和接收增益，計算接收功率范圍；接 著，在定向天線微調范圍內分別對對己側定向天線和對側定向天線進行微調，直至找到各 自實際接收功率最大的位置；最后分別判斷己側定向天線和對側定向天線的實際接收功率 最大值是否在各自的接收功率范圍內，若不在則發出報警信息，若在則完成天線對準。在 進行微調時，首先對己側定向天線和對側定向天線的接收功率范圍上限進行比較，對接收 功率范圍上限大的一方定向天線先進行天線微調，微調完成后再對另一方定向天線進行微 調。
[0036] 如圖2所示，該方法具體包括如下步驟：
[0037] (1)根據感應模塊中的GPS單元獲得定向天線的方位信息，包括經緯度和海拔；根 據感應模塊中的高度計獲得定向天線的高度信息，包括天線高度；
[0038] (2)自動控制模塊結合己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，從 地形數據庫中讀取己側定向天線和對側定向天線之間的通信鏈路地形剖面信息，根據通信 鏈路地形剖面信息計算無線通信鏈路衰減；
[0039] (3)自動控制模塊結合己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，計 算定向天線初始的調整角度和俯仰角，控制自動對準裝置對定向天線進行初步調整；
[0040] (4)根據無線通信鏈路衰減信息，設定己側定向天線的初始發射功率和接收增益； 結合對側定向天線的初始發射功率和接收增益，自動控制模塊估算出己側定向天線的接收 功率范圍；
[0041] (5)對己側定向天線和對側定向天線的接收功率范圍上限進行比較，對接收功率 范圍上限大的一方定向天線先進行天線微調，微調完成后再對另一方定向天線進行微調； 在后微調的定向天線接收到在先微調的定向天線的實際接收功率的最大值后，開始微調； 在先微調的定向天線接收到在后微調的定向天線的實際接收功率的最大值后，確認定向天 線的對準完成；微調具體包括如下步驟：
[0042] (51)定向天線接收無線信號，得到RSSI值；
[0043] (52)根據RSSI值計算定向天線的實際接收功率；
[0044] (53)在定向天線的角度和俯仰角微調范圍內控制自動對準裝置對定向天線進行 角度和俯仰角的微調，重復步驟（51)和（52)，當實際接收功率達到最大值時，結束定向天 線的微調；
[0045] (54)判斷實際接收功率的最大值是否在接收功率范圍內：當不在范圍內時，發出 報警信息；否則，通過可靠通信模塊向對側發送出己側的實際接收功率的最大值。
[0046] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種定向天線全自動對準裝置，其特征在于：包括感應模塊、可靠通信模塊、自動對 準裝置、定向天線和自動控制模塊； 所述感應模塊，用于獲取己側定向天線的方位信息和高度信息； 所述可靠通信模塊，用于交互己側定向天線和對側定向天線的方位信息、高度信息、發 射功率、接收增益、微調后的實際最大接收功率和對準狀態信息； 所述自動對準裝置，用于對己側定向天線進行角度和俯仰角的調整和微調； 所述定向天線，己側定向天線和對側定向天線交互無線通信信息； 所述自動控制模塊，作為己側的中心控制和處理模塊，接收己側感應模塊的獲取信息 和己側可靠通信模塊的交互信息、計算己側定向天線的調整角度和俯仰角，控制己側自動 對準裝置對定向天線進行調整，預估調整后的定向天線接收功率范圍，控制自動對準裝置 對定向天線進行微調，實現天線精準對準。
2. 根據權利要求1所述的定向天線全自動對準裝置，其特征在于：所述感應模塊包括 GPS單元和高度計，所述可靠通信模塊為GSM網絡、3G網絡或衛星通信網絡，所述自動對準 裝置包括電子羅盤、指北針和云臺。
3. 根據權利要求1所述的定向天線全自動對準裝置，其特征在于：所述感應模塊獲取 的己側定向天線的方位信息和高度信息，包括經緯度、海拔、天線高度。
4. 一種定向天線全自動對準方法，其特征在于：首先，根據己側定向天線和對側定向 天線的方位信息和高度信息，查詢地形數據庫，獲得己側定向天線和對側定向天線之間的 通信鏈路地形剖面信息，根據通信鏈路地形剖面信息計算通信鏈路衰減；然后，根據己側定 向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，計算己側定向天線和對側定向天線初始的 調整角度和俯仰角，初步調整己側定向天線和對側定向天線；接著，結合通信鏈路衰減，設 定己側定向天線和對側定向天線的初始發射功率和接收增益，計算接收功率范圍；接著，在 定向天線微調范圍內分別對對己側定向天線和對側定向天線進行微調，直至找到各自實際 接收功率最大的位置；最后分別判斷己側定向天線和對側定向天線的實際接收功率最大值 是否在各自的接收功率范圍內，若不在則發出報警信息，若在則完成天線對準。
5. 根據權利要求4所述的定向天線全自動對準方法，其特征在于：在進行微調時，首先 對己側定向天線和對側定向天線的接收功率范圍上限進行比較，對接收功率范圍上限大的 一方定向天線先進行天線微調，微調完成后再對另一方定向天線進行微調。
6. 根據權利要求4所述的定向天線全自動對準方法，其特征在于：具體包括如下步 驟： (1) 根據感應模塊中的GPS單元獲得定向天線的方位信息，包括經緯度和海拔；根據感 應模塊中的高度計獲得定向天線的高度信息，包括天線高度； (2) 自動控制模塊結合己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，從地形 數據庫中讀取己側定向天線和對側定向天線之間的通信鏈路地形剖面信息，根據通信鏈路 地形剖面信息計算無線通信鏈路衰減； (3) 自動控制模塊結合己側定向天線和對側定向天線的方位信息和高度信息，計算定 向天線初始的調整角度和俯仰角，控制自動對準裝置對定向天線進行初步調整； (4) 根據無線通信鏈路衰減信息，設定己側定向天線的初始發射功率和接收增益；結 合對側定向天線的初始發射功率和接收增益，自動控制模塊估算出己側定向天線的接收功 率范圍； (5)對己側定向天線和對側定向天線的接收功率范圍上限進行比較，對接收功率范圍 上限大的一方定向天線先進行天線微調，微調完成后再對另一方定向天線進行微調；在后 微調的定向天線接收到在先微調的定向天線的實際接收功率的最大值后，開始微調；在先 微調的定向天線接收到在后微調的定向天線的實際接收功率的最大值后，確認定向天線的 對準完成；微調具體包括如下步驟： (51) 定向天線接收無線信號，得到RSSI值； (52) 根據RSSI值計算定向天線的實際接收功率； (53) 在定向天線的角度和俯仰角微調范圍內控制自動對準裝置對定向天線進行角度 和俯仰角的微調，重復步驟（51)和（52)，當實際接收功率達到最大值時，結束定向天線的 微調； (54) 判斷實際接收功率的最大值是否在接收功率范圍內：當不在范圍內時，發出報警 信息；否則，通過可靠通信模塊向對側發送出己側的實際接收功率的最大值。
【文檔編號】H01Q3/00GK104143693SQ201410361053
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】李焱, 黃鋒, 王巍巍, 周曉 申請人:李焱