一種移動通信基站天線傾角測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種移動通信基站天線傾角測量裝置，該裝置包括供電模塊、中心控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、傾角測量模塊、存儲模塊、其他附加功能模塊。本發(fā)明的基站天線傾角測量裝置，可以免去人工攀爬天線測量的弊端，同時減少了人工羅盤測量的誤差，并實現(xiàn)了設(shè)備的太陽能供電、天線與地面的交互、上位機界面的實時顯示、測量數(shù)據(jù)的存儲、實時監(jiān)控等功能。
【專利說明】一種移動通信基站天線傾角測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線移動通信技術(shù)、傾角測量領(lǐng)域，涉及一種新型的一種移動通信基站天線傾角測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期,基站站間距大,數(shù)量少,站型也不大,頻率資源相對比較豐富。在這一階段的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時很少對天線傾角作詳細規(guī)劃，基站功率常常以滿功率發(fā)射。對于越區(qū)覆蓋則主要通過增加鄰區(qū)的辦法予以解決。但隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，城市中的基站越來越密集，在一個中等城市通常分布數(shù)十個基站，在省會城市則達到數(shù)百個基站，并且基站密度越來越高，站型也越來越大，如果對越區(qū)覆蓋仍采用老辦法，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量將難以保證。因此有必要在規(guī)劃階段就對傾角、基站靜態(tài)發(fā)射功率進行更加細致合理的規(guī)劃，減輕優(yōu)化階段的工作量。
[0003]合理設(shè)置天線下傾角不但可以降低同頻干擾的影響，有效控制基站的覆蓋范圍，而且可以加強本基站覆蓋區(qū)內(nèi)的信號強度。通常天線下傾角的設(shè)定有兩方面?zhèn)戎?，即?cè)重于干擾抑制和側(cè)重于加強覆蓋。這兩方面?zhèn)戎胤謩e對應(yīng)不同的下傾角算法。一般而言，對基站分布密集的地區(qū)應(yīng)側(cè)重于考慮干擾抑制(大下傾角)。而基站分布較稀疏的地區(qū)則側(cè)重于考慮加強覆蓋(小下傾角)。
[0004]規(guī)劃階段進行的傾角設(shè)計，在實際施工過程中會出現(xiàn)一定的偏差，在使用的過程中，由于環(huán)境、溫度、濕度等變化也會影響天線的傾角等。移動通信已經(jīng)是日常生活中必不可少的一部分，正常的通信離不開基站的建設(shè)維護，因此精確測試基站天線傾斜角度非常重要?，F(xiàn)階段移動通信基站的天線方位角、下傾角等基本是靠人工現(xiàn)場通過羅盤、坡度儀等儀器測量得到的，由于基站數(shù)量巨大，測量耗費大量時間和人力，且存在較大測量人員安全隱患。因此，實現(xiàn)一種省時、省力的測試儀器的非常亟需的。
[0005]國內(nèi)高校、科研機構(gòu)對此類測量儀器進行了大量的研究。西安電子科技大學電子工程學院進行了基于ADIS16209 MEMS的基站天線傾斜度測試系統(tǒng)設(shè)計的研究，該系統(tǒng)利用MEMS芯片ADIS16209采集基站天線的傾斜角度實時送往上位機精確三維顯示，使工程師直觀地觀測到基站天線的狀態(tài)，進而維護修理，保證移動通信的暢通。沈陽理工大學機械工程學院、沈陽工業(yè)大學機械工程學院聯(lián)合進行了基于C8051F005單片機和MEMS加速度傳感器ADXL311的傾角儀的研究，提出了一種基于C8051F005單片機和ADXL311雙軸加速度傳感器的數(shù)字式傾角儀的設(shè)計方法，該傾角儀的工作原理是依次在0°、90°、180° 3個不同位置，由C8051R)05單片機A/D轉(zhuǎn)換進行定標，然后將處理后的數(shù)據(jù)送外部設(shè)備顯示。南京信息職業(yè)技術(shù)學院進行了新型移動基站天線角度監(jiān)測系統(tǒng)的研究，其基本工作原理是:傾角測量傳感器由基于其高度成熟的砂電容式3D-MEMS技術(shù)研發(fā)而來,其輸出的電壓信號與加速度成正比。
[0006]綜上所述，以上的各種測量方法都不能夠完全解決實際測量中出現(xiàn)的問題。例如，現(xiàn)有某些移動通信的基站天線是無源的，如GSM基站天線，這就要求新的傾角測量設(shè)備能夠支持自身供電，如果從地面引電源到天線上必將降低系統(tǒng)可靠性，且增加施工難度；現(xiàn)有某些移動通信的天線是架設(shè)在高樓之上，GSM-R基站天線是架設(shè)在郊外、山區(qū)、高架橋之上，基站天線傾角人工攀爬測量存在極大危險，且工程量巨大，因此要求新型的傾角測量設(shè)備能夠減少人工攀爬，甚至實現(xiàn)遠程遙控測量；原始的一些測量設(shè)備只能通過測量人員肉眼讀取測量數(shù)據(jù)，存在一定的測量誤差和讀數(shù)誤差，因此要求新的測量設(shè)備能夠在PC機的上位機軟件上精確顯示，等等?；谝陨系姆N種新要求，發(fā)明一種新型的測量設(shè)備是完全必要的，此發(fā)明就能很好的解決以上出現(xiàn)的問題，該測量設(shè)備具有如下特點:設(shè)備本身能夠支持自己供電、地面與基站天線上設(shè)備的良好交互性能、測量精確、無需人工攀爬等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種移動通信基站天線傾角測量裝置。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]一種移動通信基站天線傾角測量裝置，該裝置包括用于測量的塔上設(shè)備和地面設(shè)備，
[0010]所述塔上設(shè)備包括:
[0011]供電模塊:用于為塔上設(shè)備供電；
[0012]中心控制模塊:用于實現(xiàn)對塔上設(shè)備的控制；
[0013]塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊:用于采集傾角測量模塊的測量數(shù)據(jù)并進行傳輸；
[0014]傾角測量模塊:用于對基站的特征參數(shù)進行測量；
[0015]存儲模塊:用于對傾角測量模塊的測量結(jié)果進行存儲；
[0016]所述地面設(shè)備包括:
[0017]地面數(shù)據(jù)傳輸模塊:用于對塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行傳輸；
[0018]上位機軟件模塊:用于對塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊和地面數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理。
[0019]進一步，所述塔上設(shè)備還包括GPS模塊、溫度監(jiān)控模塊、濕度監(jiān)控模塊、風速風向監(jiān)控模塊、報警模塊。
[0020]進一步，所述傾角測量模塊設(shè)置在天線上。
[0021]進一步，所述中心控制模塊用于實現(xiàn)對塔上設(shè)備的控制包括對測量裝置的待機與啟動、無線傳輸模塊的發(fā)送與接收、附加功能模塊的控制，及對測量裝置進行加密及基站特征參數(shù)的設(shè)置。
[0022]進一步，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用有線或無線傳輸方式。
[0023]進一步，所述有線傳輸方式采用RS232接口傳輸或以太網(wǎng)接口傳輸。
[0024]進一步，所述無線傳輸方式包括無線射頻傳輸、無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸、鐵路專網(wǎng)、公安專網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0026]能夠有效的解決基站天線下傾角的測量問題:測量設(shè)備的供電問題(太陽能供電模塊、交直流供電等)，設(shè)備的統(tǒng)一控制、參數(shù)的統(tǒng)一配置(中心控制模塊)，天線上測量設(shè)備與地面接收設(shè)備之間數(shù)據(jù)的有效互通(數(shù)據(jù)傳輸模塊)，傾斜角度的精確測量(傾角測量模塊)，利用上位機實時顯示測量數(shù)據(jù)以及其他各項參數(shù)指標(上位機軟件模塊)，測量數(shù)據(jù)的存儲以及其他附加信息的存儲(存儲模塊)，GPS定位、風速風向測量、溫度濕度監(jiān)控等功能(附加功能模塊)。這樣測量設(shè)備能夠減少維護人員的工作量，降低工作風險，設(shè)備一旦安裝，其后的測試過程都是在地面完成，降低了測量的危險性，節(jié)約了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是示出本發(fā)明測量裝置框圖。
[0028]圖2是示出本發(fā)明的塔上設(shè)備的框圖。
[0029]圖3是示出本發(fā)明的地面設(shè)備的框圖。
[0030]圖4是示出傾角測量模塊的框圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明旨在提出一種新型的天線角度測量裝置，將傾角測量模塊安放在天線上，通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸測量數(shù)據(jù)，工作人員在地面(基站或控制中心)即可接收到數(shù)據(jù)，并在PC機上界面顯示。同時日常測試數(shù)據(jù)也可存儲在測量設(shè)備的存儲模塊中，定期進行數(shù)據(jù)的維護和收集。此測量設(shè)備提高了測量的方便性、安全性等。并實現(xiàn)對測量模塊的供電問題的有效解決，同時測量人員可以配置測量設(shè)備的相關(guān)信息。
[0032]如圖1所示為一種移動通信基站天線傾角測量裝置框圖，該裝置包括用于測量的塔上設(shè)備和地面設(shè)備，所述塔上設(shè)備包括供電模塊、中心控制模塊、塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊、傾角測量模塊和存儲模塊。所述地面設(shè)備包括地面數(shù)據(jù)傳輸模塊、上位機軟件模塊。下面對所述模塊進行詳細的說明。
[0033]如圖2所示為塔上設(shè)備的裝置框圖，所述塔上設(shè)備包括:
[0034]供電模塊，塔上設(shè)備可采用交流或直流供電方式，也可采用太陽能供電方式。交流或直流供電方式，可以從塔下引電源到塔上實現(xiàn)供電(如射頻電纜饋電等)。太陽能供電方式可以選用小型的太陽能電池板，為整個系統(tǒng)提供電力供應(yīng)。同時供電模塊需要攜帶蓄電池模塊，以便保證在陰天、無陽光條件下或者其他特殊情況下塔上設(shè)備正常工作。
[0035]中心控制模塊，采用低功耗微處理器，用此微處理器來完成對整個測量裝置的控制，包括整個系統(tǒng)的待機與啟動、無線傳輸模塊的發(fā)送與接收、附加功能模塊的控制等，同時也可以通過微處理器對整個裝置進行加密，已保證裝置運行更加的安全可靠。該中心控制模塊還用于對基站特征參數(shù)進行配置，例如基站ID號、存儲周期、自動發(fā)送——連接蜂窩系統(tǒng)、被動發(fā)送——檢測設(shè)備檢測時發(fā)送、GPS、溫濕度傳感器、風速風向傳感器、設(shè)備開啟與關(guān)閉、報警配置等。其他類似的微型控制器都可以用于中心控制模塊。
[0036]塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊，獲取傾角測量設(shè)備的測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸模塊可采用有線或無線等傳輸方式。本發(fā)明所支持的有線傳輸方式為RS232接口傳輸或以太網(wǎng)接口傳輸?shù)?。本發(fā)明所支持的無線傳輸方式，包含幾種備選方案，可以根據(jù)不同的需求場景，配置不同的無線傳輸方式:
[0037]I)用無線射頻模塊進行數(shù)據(jù)傳輸，使用免費頻段，射頻傳輸距離要求至少在1000米以上，傳輸速率、波特率可調(diào)節(jié)，可以針對不同的環(huán)境設(shè)定不同的參數(shù)，以達到最佳的傳輸效果。例如，如果移動巡檢，數(shù)據(jù)量小，但是移動條件下傳播環(huán)境差，采用低速率傳輸；如果是人工巡檢，采集長時間的監(jiān)測信息，可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率；[0038]2)利用現(xiàn)有的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)(GSM, WCDMA，CDMA2000等)傳輸，在測量設(shè)備上加裝SIM卡和無線模塊，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信號和測得數(shù)據(jù)；
[0039]3)基于行業(yè)專網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸。例如，測量鐵路的GSM-R基站天線可以利用GSM-R信號傳輸；政府機關(guān)、公安交通、城市管理等的應(yīng)急通信TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)的基站，可以基于TETRA網(wǎng)絡(luò)傳輸。這種方案最大優(yōu)點是無線傳輸成本低，并且監(jiān)測數(shù)據(jù)可與網(wǎng)絡(luò)中心實時互通。
[0040]如圖4所示為傾角測量模塊框圖，該傾角測量模塊包括線性加速度計測量模塊、低量程加速度計測量模塊、雙軸加速度傳感器測量模塊等來實現(xiàn)不同的傾角測量方法。雖然各個測量模塊應(yīng)用的傾角測量芯片不同，但所有的芯片都是基于重力加速度來測量傾角的，不同的傾角測量芯片使用方法有各自不同的特點，根據(jù)測量系統(tǒng)的實際應(yīng)用環(huán)境選擇不同的測量芯片。例如，利用雙軸加速度傳感器模塊測量基站天線傾斜角度，可以通過雙軸加速度的雙軸分別測出基站天線在水平方向和垂直方向的傾斜角度，該種芯片是通過將測量到的傾斜信息通過電壓的方式輸出，再通過外圍的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及微型處理器的處理轉(zhuǎn)換成角度信息顯示。同時要根據(jù)待測設(shè)備的變化范圍、測量精度要求等來選取測量芯片和測量方法。其他類似方法都可以適用于此系統(tǒng)。
[0041]存儲模塊，此測量設(shè)備有兩種數(shù)據(jù)讀取方式，實時測量結(jié)果讀取和歷史測量結(jié)果讀取。實時測量結(jié)果讀取即為讀取測量設(shè)備實時的測量數(shù)據(jù)，歷史測量結(jié)果讀取即為將測量數(shù)據(jù)存儲下來，地面維護人員定期(如一周或一個月)讀取一次。因此測量設(shè)備需要存儲功能模塊，用此模塊來存儲測量信息，并能存儲一些其他的附加信息，如溫度、濕度、風速風向、海拔高度等，用以校準測量設(shè)備。同時此存儲模塊可以至少支持連續(xù)存儲6個月以上的數(shù)據(jù)。
[0042]其他附加功能模塊，實現(xiàn)對測量設(shè)備的GPS定位，起到防盜功能、快速搜索確定位置功能等；增加溫度、濕度監(jiān)控，以保證設(shè)備的正常運行；增加報警模塊，當測量設(shè)備發(fā)現(xiàn)傾角發(fā)生變化并且超出一定門限時，及時啟動報警模塊，將報警信息傳回地面數(shù)據(jù)中心；風速風向監(jiān)控功能。等等。
[0043]如圖3所示為地面設(shè)備的框圖，所述地面設(shè)備包括:
[0044]地面數(shù)據(jù)傳輸模塊，地面的數(shù)據(jù)傳輸模塊同樣可以采用有線(RS232接口或以太網(wǎng)接口等)或無線等傳輸方式。具體采用方式需要跟塔上設(shè)備匹配，根據(jù)塔上設(shè)備確定地面設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸模塊的方式。如圖3所示為地面設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸模塊利用無線傳輸?shù)膸追N備選方案。利用射頻傳輸模塊，則需要射頻模塊與PC機進行直連，完成，數(shù)據(jù)的接收、處理、顯示；如果利用現(xiàn)有的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)或者行業(yè)專網(wǎng)，則需PC機上位機軟件通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)或者行業(yè)專網(wǎng)發(fā)出控制指令，啟動塔上傾角測量程序，塔上設(shè)備測量的數(shù)據(jù)則直接通過所用網(wǎng)絡(luò)傳輸給PC機進行分析顯示。
[0045]上位機軟件模塊，該模塊分為數(shù)據(jù)的傳輸模塊、數(shù)據(jù)分析模塊。數(shù)據(jù)的傳輸模塊包括測量指令的發(fā)送，測量數(shù)據(jù)的接收；數(shù)據(jù)分析模塊包括測量數(shù)據(jù)的實時顯示，測量設(shè)備溫度、濕度、風速風向、存儲狀態(tài)、海拔高度、地理位置、太陽能電池板工作狀態(tài)的顯示等。
[0046]可知具體的測量實現(xiàn)流程為兩種。一是實時讀取測量結(jié)果，測量設(shè)備處于待機狀態(tài)，設(shè)備的接收模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送測量請求，測量模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊進行接收，并將請求送入中心控制模塊，中心控制模塊發(fā)送指令開啟傾角測量模塊進行測量，同時激活其他附加功能模塊，收集位置信息、溫度信息、濕度信息等，測量后的全部數(shù)據(jù)經(jīng)中心控制模塊的控制指令由數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射到設(shè)備接收模塊，并傳到PC機的上位機軟件上進行實時直觀顯示。一是歷史測量結(jié)果的讀取，這就要求配置測量設(shè)備各項參數(shù)，定期進行傾角以及其他位置、溫度、濕度等信息的測量和收集，并將所有數(shù)據(jù)存儲于裝置內(nèi)的存儲設(shè)備上，以供讀取歷史測量結(jié)果。
[0047]通過上述闡述，按照本發(fā)明的基站天線傾角測量裝置，可以免去人工攀爬天線測量的弊端，同時減少了人工羅盤測量的誤差，并實現(xiàn)了設(shè)備的太陽能供電、天線與地面的交互、上位機界面的實時顯示、測量數(shù)據(jù)的存儲、實時監(jiān)控等功能。
[0048]應(yīng)當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，該裝置包括用于測量的塔上設(shè)備和地面設(shè)備， 所述塔上設(shè)備包括: 供電模塊:用于為塔上設(shè)備供電； 中心控制模塊:用于實現(xiàn)對塔上設(shè)備的控制； 塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊:用于采集傾角測量模塊的測量數(shù)據(jù)并進行傳輸； 傾角測量模塊:用于對基站的特征參數(shù)進行測量； 存儲模塊:用于對傾角測量模塊的測量結(jié)果進行存儲； 所述地面設(shè)備包括: 地面數(shù)據(jù)傳輸模塊:用于對塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行傳輸； 上位機軟件模塊:用于對塔上數(shù)據(jù)傳輸模塊和地面數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，所述塔上設(shè)備還包括GPS模塊、溫度監(jiān)控模塊、濕度監(jiān)控模塊、風速風向監(jiān)控模塊、報警模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，所述傾角測量模塊設(shè)置在天線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，所述中心控制模塊用于實現(xiàn)對塔上設(shè)備的控制包括對測量裝置的待機與啟動、無線傳輸模塊的發(fā)送與接收、附加功能模塊的控制，及對測量裝置進行加密及基站特征參數(shù)的設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用有線或無線傳輸方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，所述有線傳輸方式采用RS232接口傳輸或以太網(wǎng)接口傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種移動通信基站天線傾角測量裝置，其特征在于，所述無線傳輸方式包括無線射頻傳輸、無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸、鐵路專網(wǎng)、公安專網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸。
【文檔編號】G01C9/00GK103630114SQ201210303521
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月23日
【發(fā)明者】劉留, 陶成, 李堅, 董巖磊 申請人:北京交通大學