專利名稱：室外天線姿態(tài)檢測裝置及檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于天線技術領域，特別是一種天線姿態(tài)檢測裝置及方法，利用磁場方向傳感器模塊和重力加速度方向傳感器計算室外天線的安裝位置及方向，利用GPS模塊檢測室外天線的物理位置及變化方向，可用于對室外天線的各個方向的姿態(tài)進行全方位檢測。
背景技術：
近幾年，隨著無線語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務的海量增加，移動、聯(lián)通及電信三大運營商的室外天線的安裝和維護替換的數(shù)量也在迅速增加，為了更好地為用戶服務，使無線的空中信號在各個深度區(qū)域傳播質(zhì)量更好，各種頻段的無線信號場強和信號在空間的傳輸更加穩(wěn)定。天線擺放位置和日常運行維護是各個運用商每年都必須投入大量資金和人力的主要方向，各大運營商每年在全國范圍內(nèi)都要經(jīng)常對室外天線進行不間斷的巡檢和測試，以防因為天線被盜走或由于高空大風吹歪天線影響信號的有效覆蓋，影響用戶的正常業(yè)務，不僅維護金額巨大，而且浪費人力。室外天線檢測裝置不僅為運營商減少了維護檢測方面的人力負擔和資金負擔，還能將室外正在使用的天線的各個姿態(tài)的狀態(tài)實時傳到網(wǎng)管中心為用戶提供實時的狀態(tài)信息，使運營商能夠及時知道天線的狀態(tài)和好壞，合理的對天線進行姿態(tài)調(diào)整和替換，而且室外天線檢測裝置為工程施工方提供方便快捷的安裝方式。目前室外天線檢測裝置，只能檢測室外天線的高度和機械下傾角，不能對天線的所有狀態(tài)包括水平方位角、垂直機械下傾角、垂直橫滾角進行實時的檢測。如果因意外情況，使天線在橫滾角方向和水平方位角發(fā)生劇烈變化時，運營商將無法及時獲取有效狀態(tài)信息并迅速定點維護，從而造成天線覆蓋的區(qū)域發(fā)生變化，導致客戶手機或無線終端大面積癱瘓，產(chǎn)生無法估量的損失；本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術存在的不足，提供一種室外天線檢測裝置， 以通過對磁場方向的監(jiān)測和校正，計算天線水平方位角的變化，通過對標準的重力加速度方向的監(jiān)測和校正，計算天線橫滾角和機械下傾角的精準變化，通過對天線GPS的監(jiān)測計算出天線物理位置變化，從而實現(xiàn)對天線各個方向的姿態(tài)進行全面檢測，為用戶提供實時的狀態(tài)檢測信息，便于用戶實時發(fā)現(xiàn)室外天線的異常情況及迅速維護。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的檢測裝置包括懸掛板1、懸掛上蓋板3、控制主板7、內(nèi)置結(jié)構支架8、懸掛下蓋板12、殼體頂板6、殼體底板11、和殼體17 ；控制主板7固定在結(jié)構支架8上，結(jié)構支架8固定在殼體底板11上，殼體頂板6與懸掛上蓋板3固定連接，殼體底板11與懸掛下蓋板12固定連接，懸掛上蓋板3和懸掛下蓋板12分別與懸掛板1固定連接， 殼體頂板6、殼體底板11、和殼體17之間相互扣合形成一體結(jié)構；所述的控制主板7，包括無線網(wǎng)卡用于發(fā)送和接收無線信號模塊；磁場傳感器模塊用于檢測以地球磁場方向為基準的天線在三維空間的XI、YU Zl軸方向的實時變化信息，傳輸給主控芯片CPU ；重力加速度傳感器模塊用于檢測以重力加速度方向為基準的天線在三維空間的X2、Y2、Z2軸方向的實時變化信息，傳輸給主控芯片CPU ；GPS模塊用于檢測天線的物理位置的變化信息，傳輸給主控芯片CPU ；主控芯片CPU 用于對磁場傳感器模塊、重力加速度傳感器模塊、GPS模塊傳輸實時信息進行分析，分別計算出天線水平方位角的角度變化、機械下傾角、橫滾角的角度變化、物理位置的偏移和天線實際海拔高度的變化，并將計算信息通過無線網(wǎng)卡以無線信號的方式發(fā)送給遠端網(wǎng)管中心。上述室外天線姿態(tài)檢測裝置，其中殼體17是鋁合金材質(zhì)的長方體結(jié)構。上述室外天線姿態(tài)檢測裝置，其中殼體底板11上設有兩個外接孔，分別是第一外接孔10和第二外接孔13，第一外接孔10連接外部電源和工業(yè)標準的485數(shù)據(jù)信號線；第二外接孔13用于與基站內(nèi)的其他天線配置的室外天線檢測裝置相連接。上述室外天線姿態(tài)檢測裝置，其中，懸掛板1、懸掛上蓋板3、內(nèi)置結(jié)構支架8、懸掛下蓋板12、殼體頂板6、殼體底板11和殼體17均采用5052的鋁合金材質(zhì)。上述室外天線姿態(tài)檢測裝置，其中懸掛板1的兩邊設有U型安裝孔19。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的檢測方法包括如下步驟1)將檢測裝置固定在室外天線的背板上，使檢測裝置與天線安裝方向同向，殼體底板和天線的下端口的方向一致；2)當室外天線發(fā)生水平方向轉(zhuǎn)動時，磁場傳感器模塊將檢測到的以地球磁場方向為基準的天線在三維空間的XI、YU Zl軸方向的變化信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片 CPU計算出天線水平方向方位角的角度變化值A = Tan(AYl/Zl),其中Tan為角度換算函數(shù)，Δ Yl為主控芯片CPU得到的磁場傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腨l軸方向的變化向量；3)當室外天線發(fā)生垂直方向的機械下傾角或橫滾角的轉(zhuǎn)動時，重力加速度傳感器模塊將檢測到的以重力加速度方向為基準的天線在三維空間的X2、Y2、Z2軸方向的變化信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU計算出天線垂直方向下的機械下傾角角度變化值B和橫滾角的角度變化值C:B = Tan ( Δ Υ2/Ζ2)，C = Tan ( Δ Χ2/Ζ2)，ΔΥ2為主控芯片CPU得到的重力加速度傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腨2軸方向的變化向量，Δ Χ2為主控芯片CPU得到的重力加速度傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腦2軸方向的變化向量；4)當室外天線發(fā)生物理位置的偏移時，GPS模塊將檢測經(jīng)度、緯度、高度參數(shù)信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU根據(jù)參數(shù)的差值變化，得到室外天線的物理位置，即天線的實際變化范圍；5)主控芯片CPU將上述步驟3)-4)得到的信息通過無線網(wǎng)卡發(fā)送到遠端網(wǎng)管中心，為用戶提供及時有效的數(shù)據(jù)參考。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明由于采用磁場傳感器模塊，以地球的標準磁場N極作方向作為參考標準，因此在任何地方測出的天線水平方向的方位角值都是有效的和真實的；(2)本發(fā)明由于采用磁場傳感器模塊采集天線方位角的變化向量，當天線方位角發(fā)生細微變化，磁場傳感器模塊將檢測到精確的XI、YU Zi三軸方向的變化向量傳輸給主控CPU，有效監(jiān)控天線水平方位角的變化，檢測精度最小到1度；(3)本發(fā)明由于采用重力加速度傳感器模塊，以地球的重力加速度方向作為參考標準，因此在任何地方測出的天線垂直方向的橫滾角和機械下傾角都是有效地和真實的。(4)本發(fā)明由于采用重力加速度傳感器模塊采集天線機械下傾角和橫滾角變化的向量，當天線機械下傾角或橫滾角發(fā)生細微變化，重力加速度傳感器模塊將檢測到精確的 X2、Y2和Z2軸方向的變化向量并傳輸給主控CPU，能有效監(jiān)控天線機械下傾角和橫滾角的變化，檢測精度最小到1度。(5)本發(fā)明由于結(jié)構安裝采用殼體頂板6、殼體底板11、和殼體17之間相互扣合形成的一體結(jié)構，且在殼體頂板6和殼體底板11的邊沿均有凹槽，能夠精確的將殼體17卡入到凹槽，有效阻止外界環(huán)境下雨水的侵蝕。(6)本發(fā)明由于所有安裝結(jié)構件的材質(zhì)都是由5052的鋁合金構成，能對電場起屏蔽作用，有效減小由于電場磁化對控制主板7內(nèi)磁場傳感器模塊的干擾。(7)本發(fā)明由于懸掛板1的兩邊設有U型安裝孔19，可以有效適應天線背后不同尺寸間距的固定螺絲的安裝。(8)本發(fā)明由于所有安裝結(jié)構件的材質(zhì)都是由鋁合金構成，具有良好的散熱功能， 按照國家工信部對室外設備溫度規(guī)定，在標準室外環(huán)境下膨脹變形系數(shù)為0. 0000236毫米，符合控制主板7的結(jié)構要求。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖；圖2為本發(fā)明的側(cè)面視圖；圖3為本發(fā)明的底部面視圖；圖4為本發(fā)明的控制主板7的內(nèi)部模塊原理圖；圖5為本發(fā)明的測試流程圖。
具體實施例方式參照圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的室外天線姿態(tài)檢測裝置包括懸掛板1、懸掛上蓋板3、控制主板7、內(nèi)置結(jié)構支架8、懸掛下蓋板12、殼體頂板6、殼體底板11和殼體17，其中， 控制主板7通過螺絲9和墊片16固定在結(jié)構支架8上，結(jié)構支架8通過螺絲15固定在殼體底板11上，殼體頂板6、殼體底板11、和殼體17之間相互扣合形成一體結(jié)構；為防止雨水侵蝕殼體頂板6和懸掛上蓋板3之間夾帶一層橡膠皮墊5，該橡膠皮墊5與殼體頂板6、懸掛上蓋板3和殼體17之間通過螺絲4固定連接；殼體底板11、懸掛下蓋板12和殼體17之間通過螺絲18固定連接；懸掛上蓋板3和懸掛下蓋板12分別通過螺絲2和螺絲14與懸掛板1 固定連接，懸掛板1的兩邊設有U型安裝孔19，可以有效適應天線背后不同尺寸間距的固定螺絲的安裝，以上天線檢測裝置除了控制主板7外，其他結(jié)構件均采用5052的鋁合金材質(zhì)， 殼體17、殼體頂板6和殼體底板11外表面上涂覆有厚度為10 20 μ的絕緣的耐磨涂層， 耐磨涂層具有防腐和導熱性能；殼體底板11上設有兩個外接孔，分別是第一外接孔10和第二外接孔13，第一外接孔10和第二外接孔13采用法蘭方式固定安裝在殼體底板11上，第
6一外接孔10連接外部啟動電源和工業(yè)標準的485數(shù)據(jù)信號線，第二外接孔13用于與基站內(nèi)的其他天線配置的室外天線檢測裝置相連接，為其提供啟動電源和工業(yè)標準的485數(shù)據(jù)信號線。參照圖4，本發(fā)明的控制主板7，包括無線網(wǎng)卡、主控芯片CPU、GPS模塊、磁場傳感器模塊和重力加速度傳感器模塊，其中，GPS模塊用于檢測天線的物理位置信息，當天線的物理位置發(fā)生變化時GPS將變化的經(jīng)度、緯度和海拔信息傳輸給主控芯片CPU，供主控芯片 CPU進行物理位置的變化計算；磁場傳感器模塊用于檢測以地球磁場方向為基準的天線在三維空間的XI、Yl、Zl軸方向的實時變化信息，當天線方位角發(fā)生細微變化，磁場傳感器模塊將檢測到精確的X1、Y1、Z1三軸方向的變化向量傳輸給主控芯片CPU，主控芯片CPU根據(jù) XI、YU Zl三軸方向的變化向量計算出天線水平方向方位角度的變化；重力加速度傳感器模塊用于檢測以地球的重力加速度方向為基準的天線在三維空間的X2、Y2、Z2軸方向的實時變化信息，當天線機械下傾角或橫滾角發(fā)生細微變化，重力加速度傳感器模塊將檢測到精確的Χ2、Υ2、Ζ2三軸方向的變化向量傳輸給主控芯片CPU，主控芯片CPU根據(jù)X2、Y2、Z2 三軸方向的變化向量計算出天線垂直方向機械下傾角或橫滾角的角度變化；主控芯片CPU 對磁場傳感器模塊、重力加速度傳感器模塊、GPS模塊傳輸?shù)膶崟r變化向量進行實時計算分析，分別計算出天線水平方位角的角度變化、機械下傾角和橫滾角的角度變化、物理位置的偏移和天線實際海拔高度的變化，當上述各個向量發(fā)生變化時，主控芯片CPU通過無線網(wǎng)卡將各個向量變化信息以告警的方式發(fā)送給遠端網(wǎng)管中心，為客戶提供參考。參照圖5，本發(fā)明利用上述測試裝置進行天線在室外的各個方向的姿態(tài)測量和物理位置測量，其步驟包括如下步驟1，安裝天線檢測裝置。將天線檢測裝置固定在室外天線的背板上，使檢測裝置與天線安裝方向同向，殼體底板和天線的下端口的方向一致，安裝牢固后，當天線在室外空間的各個方向或物理位置發(fā)生變化時，天線檢測裝置也將隨之同步變化。步驟2，天線水平方向的方位角測量。當室外天線在水平方向出現(xiàn)轉(zhuǎn)動時，控制主板7內(nèi)的磁場傳感器模塊檢測到的以地球磁場方向為基準的天線在三維空間的XI、YU Zl軸方向的變化向量，并將檢測到的變化向量信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU根據(jù)計算公式A = Tan(AYl/Zl)計算出天線水平方向方位角的角度變化值A，其中Tan為角度換算函數(shù)，Δ Yl為主控芯片CPU得到的磁場傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腨l軸方向的變化向量，當主控芯片CPU計算出的方位角變化量大于1度時，將產(chǎn)生報警信息。步驟3，天線垂直方向的機械下傾角和橫滾角測量。當室外天線在垂直方向出現(xiàn)轉(zhuǎn)動時，控制主板7內(nèi)的重力加速度傳感器模塊檢測到的以重力加速度方向為基準的天線在三維空間的X2、Y2、Ζ2軸方向的變化向量，并將檢測的變化向量信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU根據(jù)計算公式B = Tan(AY2/Z2)和 C = Tan(AX2/Z2)計算出天線垂直方向機械下傾角的角度變化值B和橫滾角的角度變化值 C，其中Δ Y2為主控芯片CPU得到的重力加速度傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腨2軸方向的變化向量，ΔΧ2為主控芯片CPU得到的重力加速度傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腦2軸方向的變化向量，當主控芯片CPU計算出的機械下傾角和橫滾角各變化量大于1度時，將產(chǎn)生報警信息。步驟4，天線物理位置變化的測量。當室外天線物理位置發(fā)生變化時，控制主板7內(nèi)的GPS模塊將檢測到天線的經(jīng)度、 緯度和海拔的變化向量，并將檢測的這些變化向量信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU 根據(jù)經(jīng)度、緯度和海拔的參數(shù)差值變化向量，確定出天線物理位置向哪個方向移動，即天線的實際變化范圍，并產(chǎn)生報警信息。步驟5，主控芯片CPU將步驟2、步驟3和步驟4檢測產(chǎn)生的報警信息通過無線網(wǎng)卡發(fā)送報警信息到遠端網(wǎng)管中心，為用戶提供及時有效的數(shù)據(jù)參考，用戶根據(jù)網(wǎng)管中心的監(jiān)控信息，定位出現(xiàn)報警信息的天線，并根據(jù)報警信息內(nèi)容，確定派人查詢和維護。以上僅為本發(fā)明的一個具體實例，不構成對本發(fā)明的任何限制，顯然，任何人在本發(fā)明的思想下，可做出不同變更，但這些均在本發(fā)明的保護之列。
權利要求
1.一種室外天線姿態(tài)檢測裝置，其特征在于，包括懸掛板(1)、懸掛上蓋板(3)、控制主板(7)、內(nèi)置結(jié)構支架(8)、懸掛下蓋板(12)、殼體頂板(6)、殼體底板(11)和殼體(17)； 控制主板(7)固定在結(jié)構支架(8)上，結(jié)構支架(8)固定在殼體底板(11)上，殼體頂板(6) 與懸掛上蓋板(3)固定連接，殼體底板(11)與懸掛下蓋板(1 固定連接，懸掛上蓋板(3) 和懸掛下蓋板(12)分別與懸掛板(1)固定連接，殼體頂板(6)、殼體底板(11)、和殼體(17) 之間相互扣合形成一體結(jié)構；所述的控制主板(7)，包括無線網(wǎng)卡用于發(fā)送和接收無線信號模塊；磁場傳感器模塊用于檢測以地球磁場方向為基準的天線在三維空間的X、Y、Z軸方向的實時變化信息，傳輸給主控芯片CPU ；重力加速度傳感器模塊用于檢測以重力加速度方向為基準的天線在三維空間的X、 Y、Z軸方向的實時變化信息，傳輸給主控芯片CPU ；GPS模塊用于檢測天線的物理位置信息，傳輸給主控芯片CPU ；主控芯片CPU 用于對磁場傳感器模塊、重力加速度傳感器模塊、GPS模塊傳輸實時信息進行分析，分別計算出天線水平方位角的角度變化、機械下傾角、橫滾角的角度變化、物理位置的偏移和天線實際海拔高度的變化，并將并將計算信息通過無線網(wǎng)卡將信息發(fā)送給遠端。
2.如權利要求1所述的室外天線檢測裝置，其特征在于，殼體(17)是鋁合金材質(zhì)的長方體結(jié)構。
3.如權利要求1所述的室外天線檢測裝置，其特征在于，殼體(17)外表面上涂覆有厚度為10 20 μ的絕緣的耐磨涂層。
4.如權利要求1所述的室外天線檢測裝置，其特征在于，殼體底板(11)上設有兩個外接孔，分別是第一外接孔(10)和第二外接孔(13)，第一外接孔(10)連接外部電源和工業(yè)標準的485數(shù)據(jù)信號線；第二外接孔(13)用于與基站內(nèi)的其他天線配置的室外天線檢測裝置相連接。
5.如權利要求1所述的室外天線檢測裝置，其特征在于，懸掛板(1)、懸掛上蓋板(3)、 內(nèi)置結(jié)構支架(8)、懸掛下蓋板(1 、殼體頂板(6)、殼體底板(11)和殼體(17)均采用5052 的鋁合金材質(zhì)。
6.如權利要求1所述的室外天線檢測裝置，其特征在于，懸掛板(1)的兩邊設有U型安裝孔(19)。
7.一種室外天線姿態(tài)的檢測方法，包括如下步驟1)將檢測裝置固定在室外天線的背板上，使檢測裝置與天線安裝方向同向，殼體底板和天線的下端口的方向一致；2)當室外天線發(fā)生水平方向轉(zhuǎn)動時，磁場傳感器模塊將檢測到的以地球磁場方向為基準的天線在三維空間的X1、Y1、Z1軸方向的變化信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU計算出天線水平方向方位角的角度變化值A = Tan(AYl/Zl)其中Tan為角度換算函數(shù)，Δ Yl為主控芯片CPU得到的磁場傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腨l軸方向的變化向量；3)當室外天線發(fā)生垂直方向的機械下傾角或橫滾角的轉(zhuǎn)動時，重力加速度傳感器模塊將檢測到的以重力加速度方向為基準的天線在三維空間的X2、Y2、Z2軸方向的變化信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU計算出天線垂直方向下的機械下傾角角度變化值B和橫滾角的角度變化值C:B = Tan ( Δ Υ2/Ζ2)，C = Tan ( Δ Χ2/Ζ2)ΔΥ2為主控芯片CPU得到的重力加速度傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腨2軸方向的變化向量，ΔΧ2為主控芯片CPU得到的重力加速度傳感器模塊連續(xù)多次傳輸?shù)腦2軸方向的變化向量；4)當室外天線發(fā)生物理位置的偏移時，GPS模塊將檢測經(jīng)度、緯度、高度參數(shù)信息傳輸?shù)街骺匦酒珻PU，主控芯片CPU根據(jù)參數(shù)的差值變化，得到室外天線的物理位置，即天線的實際變化范圍；5)主控芯片CPU將上述步驟2)-4)得到的信息通過無線網(wǎng)卡發(fā)送到遠端網(wǎng)管中心，為用戶提供及時有效的數(shù)據(jù)參考。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種室外天線姿態(tài)檢測裝置及方法。該檢測裝置包括懸掛板(1)、懸掛上蓋板(3)、控制主板(7)、內(nèi)置結(jié)構支架(8)、懸掛下蓋板(12)、殼體頂板(6)、殼體底板(11)和殼體(17)；控制主板(7)包括磁場傳感器模塊、重力加速度傳感器模塊、GPS模塊和主控芯片CPU，磁場傳感器模塊以地球磁場方向作為基準檢測天線水平方位角的變化信息，重力加速度傳感器模塊以重力加速度方向作為基準檢測天線垂直方向的機械下傾角和橫滾角的變化信息，GPS模塊檢測天線的物理位置變化信息，主控CPU根據(jù)這三個模塊的變化信息計算出天線的室外姿態(tài)變化向量。本發(fā)明具有體積小、重量輕、承重大、易安裝的優(yōu)點，可用于對室外天線的實時檢測。
文檔編號G01B21/00GK102401645SQ20111029363
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月3日 優(yōu)先權日2011年10月3日
發(fā)明者姜維, 李天佐, 楊健康, 蘇永剛, 陳金虎 申請人:西安海天天線科技股份有限公司