一种智能移动终端辅助定向天线方向调校的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及指向性设备的对准系统及方法，具体是一种智能移动终端辅助定向天 线方向调校的系统及方法，属于无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的发展，无线频谱资源日趋紧张，微波通信已经成为一种趋势。 毫米波室外传输设备为增大传输距离，一般采用高增益定向天线，高增益定向天线的波束 非常窄。
[0003] 非常窄波束的定向天线在工程安装过程中会增加天线对准难度，安装距离越远， 对准越难，甚至无法找到合适的位置。使用合适的辅助装置进行定位和检测，可以降低对准 难度、提高对准精度。
[0004] 现有的天线对准技术，有人工定位加接收电平检测方式，有定位加云台方式自动 对准。这两者均有局限性，前者使用人工方式采集、观测设备状态，对准难度较大、精度较低 且费时长;后者自动化程度较高，但是机构复杂、不利于携带、应用场景有限且成本较高。
[0005] 针对现状，有必要发明新的方法和装置，以改变定向天线等对准时的难度大、精度 低、不利于携带等状况。例如专利申请号为201410361053.6,发明名称为一种定向天线全自 动对准装置及方法的专利申请，其采用的技术方案无陀螺仪，角度感测使用罗盘等，因地理 和周围磁场环境变化所测得角度误差较大，导致系统信号找准角度精度略差;必须使用云 台，体积大，不易安装。专利申请号为200810188022.X，发明名称为：一种天线对准方法、系 统和装置的专利申请，其采用的技术方案通过建立额外的扫描天线进行信号检测、角度测 量和数据通信，所建立的额外扫描天线造成整个系统复杂，适用性差。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为克服现有的技术存在的不足，提高定向天线对准精度，降低调校难 度，便于操作，本发明提出一种智能移动终端辅助定向天线方向调校的系统及方法，可以适 用于更多范围。
[0007] 技术方案:一种智能移动终端辅助定向天线方向调校的系统，包含多种感测能力、 通信能力、计算和人机交互能力的智能终端，以及被操作设备内部的接收电平检测并将其 输出的处理单元。
[0008] 所述智能终端安装在被操作设备上，用于被操作设备的地理位置感测、高度感测、 方位感测、倾角感测和角度变化感测，被操作设备与智能终端通过数字接口通信，优选WiFi 与蓝牙无线连接器，不同智能终端相互间可远距离通信，交换控制信息与采集信息。
[0009] 所述被操作设备指所需对准天线与无线信号收发设备的总称，其内部应该具备无 线电波发送和接收电平检测的处理单元，且所述处理单元的接收与发送可控。
[0010]所述智能终端计算出被操作设备角度与偏差位置，并通过人机界面传递给操作 员，操作员根据智能终端的提示信息将被调设备调整到相应的位置。
[0011] 所述智能终端包括卫星定位系统，电子罗盘传感器，重力传感器，以及陀螺仪;卫 星定位系统为GPS、GL0NASS等卫星定位系统，获得被操作设备天线的经炜度、海拔；智能终 端通过电子罗盘传感器获得天线的方位信息，通过重力传感器获得倾角;通过陀螺仪采集 角度变化量。以上所获的信息均作为计算和调校反馈参数。
[0012] 所述智能终端之间优选移动通信网络进行通信。
[0013] 所述智能终端通过预调整算法计算出被操作设备角度与偏差位置，预调整算法 为：
[0014] 1)智能终端获取需对准双方设备的地理信息、经炜度和高度，所述双方设备指被 操作的本地设备和对端设备；
[0015] 2)以天线为中心建立三维坐标系，其中X轴为经过天线中心的地垂线，z轴经过两 设备天线的中心点；
[0016] 3)根据已有公式，已知经炜度值情况下可以算出两台设备间的水平距离D和对端 所在方位角度β;
[0017]
[0018]
[0019] LongA、LatA:本地设备经度、炜度 [0020] LongB、LatB:对端设备经度、炜度 [0021] R:地球半径
[0022] 4)根据距离D与高度差△ h可以计算得到对端所在位置的俯仰角度Θ ;
[0023]
[0024] 5)智能终端获知当前设备指向的方位角与俯仰角，并计算当前设备与对端的方位 角差与俯仰角差，Α β和ΔΘ。
[0025] 所述人机界面的提示信息即为预调整算法得出的实时方位角度差Δβ和实时俯仰 角度差Α Θ;智能终端收到操作员发出的执行角度变动动作指令后，通过陀螺仪、电子罗盘 获得设备角度变化信息，并与计算所得偏差角度Α β和△ Θ对比，所得对比结果输出到人机 界面，偏差角度归零时提示操作员结束角度变动动作。
[0026] 所述人机界面指运行于智能终端上的用户操作界面，包括声像提示接口以及控制 接口。
[0027] 预调整完毕后设备基本就位，在波束较窄的情况下，经过预调整的天线因传感器 精度不够等因素，天线未达最佳位置，当前端和对端协商进一步精确对准，当前端先进行精 确对准，之后对端进行，两者精确对准方法一样。精确对准方法如下:对端切换至无线发射 模式，本地切换至接收模式;通过智能终端获取当前设备的处理单元输出的接收信号电平， 并变动俯仰与方位角度，绘制误差角度范围内信号强弱与角度变化关系的图谱，根据所绘 制的图谱获得信号峰值点以及其所在的角度，通过人机界面告知操作员，操作员根据信号 峰值点以及角度信息微调设备可到最佳位置。
[0028] 所述智能终端提示操作员执行角度变动动作，令天线扫描±5度内的空间；智能终 端综合陀螺仪、电子罗盘和重力传感器的参数获得角度信息，并将角度变化信息与取得的 相应信号强度相关联，绘制信号强度与角度变化关系的图谱;待水平与垂直方向的关系图 谱均绘制完成后，智能终端取出信号峰值点与对应的角度，并提示操作员将设备调整至该 角度;待天线角度与目标角度重合，智能终端提示调整完成。
[0029] 当前端的智能终端完成精确对准操作之后通过人机交互界面提示操作员进行对 端的精确对准操作，操作员发出指令后，通过对端的智能终端获取对端设备的处理单元输 出的接收信号电平，并变动角度，绘制误差角度范围内信号强弱与角度变化关系的图谱，根 据所绘制的图谱获得信号峰值点以及其所在的角度，通过人机界面告知操作员，操作员根 据信号峰值点以及角度信息微调设备可到最佳位置。
[0030] 智能移动终端辅助定向天线方向调校的方法，包括如下步骤：
[0031] 1)获得被操作设备天线的经炜度、海拔、方位、倾角和角度变化量信息，并根据所 述预调整算法计算当前设备与对端的方位角差与俯仰角差，Α β和△ Θ ;
[0032] 2)将当前设备与对端的方位角差Δβ与俯仰角差ΔΘ，反馈给操作员，同时提示操 作员执行当前设备的角度变动动作；
[0033] 3)接收到角度变动动作指令后，获取设备俯仰与方位角度变化信息，并与计算所 得的方位角差Α β与俯仰角差△ Θ进行对比，同时将所得对比结果反馈给操作员，偏差角度 归零时提示操作员结束角度变动动作；
[0034] 4)等待两端均完成预调整的角度变动动作后，进行精确对准操作某一端先执行调 整动作，先执行的称作本地，另外一端