專利名稱：用于對(duì)天線進(jìn)行精確定向的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于定向天線領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及用于將定向天線對(duì)準(zhǔn)至預(yù)定方位的方法。
背景技術(shù)：
在諸如例如蜂窩通信天線的定向天線領(lǐng)域，不精確的天線對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)致天線至所需地區(qū)的較弱的信號(hào)發(fā)射和天線從所需地區(qū)的較弱的信號(hào)接收以及總體較小的覆蓋范圍。這影響傳遞的信息的質(zhì)量，特別是通過3G蜂窩裝置傳送的信息的質(zhì)量。例如，這引起較低的數(shù)據(jù)傳送率和更多的錯(cuò)誤和干擾。例如對(duì)于蜂窩公司，這通常導(dǎo)致增加的操作成本和收入的損失。由于初始未精確對(duì)準(zhǔn)、在重新對(duì)準(zhǔn)至相同或不同方向期間缺乏精確的方向測量、以及由于諸如風(fēng)、雨和天線附近的人的有意或無意的動(dòng)作，天線能夠變得與預(yù)定方向未對(duì)準(zhǔn)，預(yù)定方向是天線期望瞄準(zhǔn)的方向。
典型地，天線由到達(dá)天線所在的部位的技術(shù)員對(duì)準(zhǔn)?，F(xiàn)有技術(shù)的對(duì)準(zhǔn)方法主要依賴于具有已知大地坐標(biāo)的外部參考。也相當(dāng)多地使用磁羅盤。根據(jù)范例通常實(shí)踐，由攀爬天線塔并旋轉(zhuǎn)天線的第一技術(shù)員來執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)，該天線樞軸地連接至典型地豎直的軸。第二技術(shù)員使用具有內(nèi)建羅盤的雙目鏡將他從地引導(dǎo)開，以確定天線所需的瞄準(zhǔn)方向。一些最近的現(xiàn)有技術(shù)方法和系統(tǒng)開始使用GPS (全球定位系統(tǒng))信號(hào)。通過處理取得GPS讀數(shù)的兩個(gè)不同位置的經(jīng)度和緯度參數(shù)并使用例如大圓方法，GPS定位數(shù)據(jù)信號(hào)能夠用于精確地確定方位方向或方位(地球表面上的任何水平矢量與通過真北的子午線之間的角度)。專用裝備或容易得到的計(jì)算機(jī)軟件，如例如GPS公用程序，能夠用于處理該雙(double) GPS定位數(shù)據(jù)并提供精確的方位信息。Boucher的US6897828教導(dǎo)了通過處理來自至少一個(gè)GPS接收器盤(dish)的定位數(shù)據(jù)來在預(yù)定方位方向內(nèi)對(duì)準(zhǔn)天線的方法，所述至少一個(gè)GPS接收器盤連接至該天線并可位于離開該天線的預(yù)定第一和第二位置。接收器盤用于確定天線方位，然后被朝向預(yù)定方位移動(dòng)以便對(duì)準(zhǔn)天線。也屬于Boucher的US7180471描述了將天線與預(yù)定方位方向?qū)?zhǔn)的系統(tǒng)和方法。結(jié)合連接至GPS接收器盤并且可操作地耦合至固定至天線的至少兩個(gè)參考目標(biāo)的參考工具來處理由可位于離開天線的預(yù)定第一和第二位置的GPS接收器盤接收的定位數(shù)據(jù)。接收器盤用于確定天線方位，然后被朝向預(yù)定方位移動(dòng)，以便借助于參考工具和參考目標(biāo)來對(duì)準(zhǔn)天線。然而，以上和其它現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)受到許多缺點(diǎn)的影響I.如公知的，地球的磁北的方向與真北的方向(其對(duì)應(yīng)于地球的旋轉(zhuǎn)軸)不相同。從而，在例如蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在地圖上與真北的方向?qū)?zhǔn)時(shí)，其物理對(duì)準(zhǔn)當(dāng)前通過磁羅盤來執(zhí)行，磁羅盤示出了磁北。這將內(nèi)在的錯(cuò)誤引入到了對(duì)準(zhǔn)處理中，這是進(jìn)一步難以校正的，因?yàn)榈厍虻拇艌鍪遣痪鶆虻牟⑶移浞较蛟诘厍虮砻嫔系牟煌恢媚軌蚋淖冊(cè)S多度。2.由于天線塔附近的潛在地強(qiáng)的電磁場，使用羅盤的通常實(shí)踐還是有問題的，并且能夠使羅盤的讀數(shù)劣化。作為此干擾以及磁北與真北未對(duì)準(zhǔn)的結(jié)果，由技術(shù)員使用磁羅盤進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)致的典型的天線未對(duì)準(zhǔn)在5-20度的范圍中，取決于執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)的技術(shù)員的技術(shù)。并且，天線的總的未對(duì)準(zhǔn)在10-30度的范圍中。3.使用計(jì)算機(jī)化的工程設(shè)計(jì)工具需要精確的網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)(位置、海拔、每個(gè)天線的類型和方向以及其它數(shù)據(jù))。今天，對(duì)于例如蜂窩網(wǎng)絡(luò)，初始不精確參數(shù)手動(dòng)饋入計(jì)算機(jī)，這導(dǎo)致故障和缺乏生存(live)，或至少日常的更新。在時(shí)間上，此狀況導(dǎo)致計(jì)算機(jī)記錄和現(xiàn)場實(shí)際天線瞄準(zhǔn)方向之間的相當(dāng)大的差異，從而使得通信或蜂窩工程師最佳地設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)幾乎不可能，并且可能需要例如更多天線塔形式的額外冗余，導(dǎo)致較高的成本。4.現(xiàn)場天線的瞄準(zhǔn)方向的不精確可以導(dǎo)致差的接收和發(fā)射覆蓋度。雖然這些問題在過去不重要，但是對(duì)于現(xiàn)今的通信，它們變?yōu)榉浅Ｖ匾囊蛩?，現(xiàn)今的通信日益增長地使用大量寬帶數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，諸如多媒體內(nèi)容和因特網(wǎng)瀏覽。差的覆蓋度不僅導(dǎo)致干擾，而且也減小數(shù)據(jù)傳送率和誤差。這進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)于通信和蜂窩公司以及終端用戶的較高操作成本和收入的損失。5.由于與由天線發(fā)出的電磁輻射相關(guān)的環(huán)境問題，特別是對(duì)于諸如蜂窩天線的定 向天線的更集中的形式，每一個(gè)現(xiàn)場采用的天線針對(duì)其安裝和操作接收分開的許可。天線的瞄準(zhǔn)方向的內(nèi)在的不精確減小了可能的安裝部位和位置的范圍，并且天線操作期間的瞄準(zhǔn)方向的不精確能夠影響其許可并引起對(duì)發(fā)射部位和/或通信公司的一般的法律問題。6.涉及在能夠找出其方位的天線附近安裝復(fù)雜的系統(tǒng)的方案通常是不實(shí)用的并且涉及非常高的成本和其它復(fù)雜性。本發(fā)明的目的因此是提供用于對(duì)天線精確地進(jìn)行定向的系統(tǒng)和方法，其克服了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問題。本發(fā)明的目的是使得能夠?qū)崿F(xiàn)天線的精確定向。本發(fā)明的另一目的是使得能夠?qū)崿F(xiàn)天線的在校準(zhǔn)過程中不易受到歸因于地球的非均勻磁場的誤差的影響的精確定向。本發(fā)明的另一目的是使得能夠?qū)崿F(xiàn)天線的不易受到天線經(jīng)常引起的電磁干擾的影響的精確定向。本發(fā)明的另一目的是使得能夠?qū)崿F(xiàn)基于天線的通信網(wǎng)絡(luò)的更好和更簡單的工程和設(shè)計(jì)。本發(fā)明的可選目的是使得能夠在僅一個(gè)不復(fù)雜的初始校準(zhǔn)程序之后實(shí)現(xiàn)天線的更簡單和精確的后續(xù)重定向。本發(fā)明的另一可選目的是使得能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)天線的瞄準(zhǔn)方向的精確和簡單的監(jiān)視。本發(fā)明的另一目的是減小成本、提升性能、減小負(fù)面環(huán)境影響并總體改善基于天線的通信網(wǎng)絡(luò)的操作。隨著描述的進(jìn)行，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于對(duì)天線進(jìn)行精確定向的系統(tǒng)和方法。利用與天線相鄰且距天線一距離順序安置的GPS接收器，或安置于那兩個(gè)不同位置處的兩個(gè)GPS接收器，以找出任意方位。與所述天線相鄰安裝的可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件，諸如例如經(jīng)緯儀或甚至僅是具有水平旋轉(zhuǎn)傳感器的簡單望遠(yuǎn)鏡，從初始位置旋轉(zhuǎn)至借助于單個(gè)GPS接收器/多個(gè)GPS接收器確定的并標(biāo)記在遠(yuǎn)離GPS接收器的位置處的任意方位，初始位置是沿天線瞄準(zhǔn)的方向預(yù)對(duì)準(zhǔn)的。從而測量所述任意方位與所述天線瞄準(zhǔn)的方向之間的相對(duì)角度，并且能夠確定天線的方位。然后能夠使用旋轉(zhuǎn)傳感器，以通過旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)傳感器以便它如所需地沿預(yù)定方位的方向定向來校準(zhǔn)天線?？蛇x地，所述旋轉(zhuǎn)傳感器(諸如例如電位計(jì))永久地連接至所述天線，并且校準(zhǔn)至所述天線的初始方位且其后用于提供所述天線的更新的方位的連續(xù)指示。天線的方位的知識(shí)使得能夠在任何時(shí)間進(jìn)行所述天線的精確且時(shí)間高效的重定性，而無需執(zhí)行任何進(jìn)一步的測量。一種用于對(duì)定向天線進(jìn)行精確定向的系統(tǒng)可以包括a.初始校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括-一個(gè)或兩個(gè)GPS接收器； -可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件，與所述天線相鄰安置并至少用于設(shè)置標(biāo)記；-用于根據(jù)兩個(gè)GPS位置讀數(shù)來找出方位的構(gòu)件；以及b.旋轉(zhuǎn)傳感器，連接至所述天線。在實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)傳感器永久地連接至所述天線，使得所述旋轉(zhuǎn)傳感器在初始校準(zhǔn)之后，提供所述天線的方位的連續(xù)指示。在實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括耦接至所述旋轉(zhuǎn)傳感器的通信構(gòu)件，用于發(fā)送由所述旋轉(zhuǎn)傳感器提供的方位指示至遠(yuǎn)程監(jiān)視站。在實(shí)施例中，所永久地連接的旋轉(zhuǎn)傳感器還可以包括GPS接收器。在實(shí)施例中,所述旋轉(zhuǎn)傳感器包括電位計(jì)。在實(shí)施例中，用于從兩個(gè)GPS位置讀數(shù)來找出方位的構(gòu)件作為所述一個(gè)或兩個(gè)GPS接收器中的至少一個(gè)的部分集成。在實(shí)施例中，用于從兩個(gè)GPS位置讀數(shù)來找出方位的構(gòu)件是以下之一a.形成所述初始校準(zhǔn)系統(tǒng)的附加部件的專門裝置；b.具有足夠軟件的標(biāo)準(zhǔn)電子裝置。在實(shí)施例中，所述光學(xué)構(gòu)件還包括旋轉(zhuǎn)傳感器。在實(shí)施例中，所述GPS接收器或所述旋轉(zhuǎn)傳感器至少包括以下之一屏幕；鍵盤；以及觸摸屏。在實(shí)施例中，本發(fā)明可以與現(xiàn)存天線塔安裝裝備結(jié)合，所述現(xiàn)存天線塔安裝裝備諸如例如是RET (遠(yuǎn)程電傾斜)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于對(duì)天線進(jìn)行精確定向的方法，包括以下步驟a.獲取距所述天線一距離并在與所述天線相鄰設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件的視距(line ofsight)內(nèi)的第一位置的第一 GPS數(shù)據(jù)；b.獲取對(duì)應(yīng)于所述天線的位置的第二位置的第二 GPS數(shù)據(jù)；c.使用所述第二 GPS數(shù)據(jù)和所述第一 GPS數(shù)據(jù)來找出所述第二位置和所述第一位置之間的第一方位；
d.將與所述天線相鄰設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件沿平行于所述天線的瞄準(zhǔn)方向的第一方向?qū)?zhǔn)；e.通過與所述第一位置相鄰設(shè)置標(biāo)記來沿第二方向重新對(duì)準(zhǔn)所述光學(xué)構(gòu)件；f.測量所述一方向和所述第二方向之間的角度；g.借助于至少所述第一方位、所述角度以及可能地所述相鄰的校正來計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述天線的所述瞄準(zhǔn)方向的第二方位；h.將所述天線和連接至所述天線的旋轉(zhuǎn)傳感器校準(zhǔn)至所述第二方位。在實(shí)施例中，所述方法還包括在需要所述天線的重定向的任何時(shí)候，基于由所述旋轉(zhuǎn)傳感器提供的方位指示來根據(jù)所需的方位來旋轉(zhuǎn)所述天線。在實(shí)施例中，所述方法還包括借助于所述旋轉(zhuǎn)傳感器提供的方位指示來遠(yuǎn)程監(jiān)視 所述天線的所述瞄準(zhǔn)方向。


通過參照附圖的本發(fā)明的實(shí)施例的以下示例性和非限制性的詳細(xì)描述，將可以更好地理解本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖I示意性地示例本發(fā)明的實(shí)施例；圖2a示意性地示例本發(fā)明的實(shí)施例；圖2b示例本發(fā)明的方法的流程圖；以及圖3示意性地示例本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖I示意性地示例本發(fā)明的實(shí)施例。定向天線I樞軸連接至安裝在天線塔4上的豎直軸7。天線I具有由對(duì)應(yīng)箭頭標(biāo)記的其主要傳輸方向。圖I示例系統(tǒng)用于執(zhí)行初始校準(zhǔn)時(shí)的初始狀態(tài)。第一 GPS接收器2與天線I以及光學(xué)構(gòu)件6相鄰安置，并且第二 GPS接收器3安置于距天線塔4 一距離處。旋轉(zhuǎn)傳感器5連接至天線I?？蛇x地，旋轉(zhuǎn)傳感器5意在在天線I的操作壽命期間保持連接至天線1，除可能的故障之外。對(duì)于該情況，存在以下可能性天線I原始地制造為包括系統(tǒng)的部件中的一些，至少包括旋轉(zhuǎn)傳感器5。為了執(zhí)行至預(yù)定方位的天線I的初始定向，方位必需首先由現(xiàn)場技術(shù)員有效地找出。如先前提到的，在現(xiàn)有技術(shù)中，這典型地通過依賴于本地地理參考并耦合至諸如羅盤的磁性構(gòu)件的光學(xué)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。天線I于是瞄準(zhǔn)所需的方向。本發(fā)明通過首先精確地找出天線I的實(shí)際初始瞄準(zhǔn)方向的方位并且然后將天線I旋轉(zhuǎn)該實(shí)際初始瞄準(zhǔn)方向與所需的方向之間的精準(zhǔn)的角度差到達(dá)所需的方位來執(zhí)行天線I的初始定向，天線I的實(shí)際初始瞄準(zhǔn)方向甚至能夠是完全隨機(jī)的，該角度差能夠借助于旋轉(zhuǎn)傳感器5來測量?？蛇x地，旋轉(zhuǎn)傳感器5隨后也可以用于連續(xù)監(jiān)視天線瞄準(zhǔn)方向。圖2a示意性地示例本發(fā)明的實(shí)施例，并且圖2b示例本發(fā)明的方法的流程圖。通過首先借助于GPS接收器2和3來接收定位數(shù)據(jù)來找出天線I的初始瞄準(zhǔn)方向的方位。然后處理定位數(shù)據(jù)，以提供方位A(圖2中相應(yīng)地標(biāo)記)，GPS接收器2和3均沿該方位A安置，并且由于第一 GPS接收器2與天線I相鄰，該方位A實(shí)際上與天線I和GPS接收器3所安置的方位相同。由于GPS接收器2與3之間的海拔差，以及天線I與GPS接收器3或與其位置相鄰的標(biāo)記之間的海拔差，豎直分量在大多數(shù)情況下由于它們典型地對(duì)由提出的系統(tǒng)執(zhí)行的各定向計(jì)算具有不顯著影響的事實(shí)而能夠被忽略。例如，GPS接收器2和3之間的典型距離應(yīng)當(dāng)大于100米，以便以足夠高的經(jīng)度找出方位A。當(dāng)然，此最小距離是GPS的當(dāng)前易于得到的能力的結(jié)果，并且考慮到此技術(shù)或替代全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的將來改進(jìn)，從而不是意在限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，能夠由相同GPS接收器以任何順序，或借助于兩個(gè)GPS接收器2和3并行地，執(zhí)行獲取與天線相鄰或距天線一距離的GPS定位數(shù)據(jù)的步驟。通過使用可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件6來執(zhí)行下一步驟或并行的步驟，可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件6包括或耦接至旋轉(zhuǎn)傳感器并且安置為與天線I相鄰。初始地，能夠例如是與如本領(lǐng)域技術(shù)人員所易于明白的簡單機(jī)械角度計(jì)耦接的簡單單目望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)構(gòu)件6與天線I的瞄準(zhǔn)方向?qū)?zhǔn)。然后相應(yīng)地校準(zhǔn)光學(xué)構(gòu)件6的旋轉(zhuǎn)傳感器，或由天線技術(shù)員記錄其角度位置指示器的讀數(shù)。其后，光學(xué)構(gòu)件6旋轉(zhuǎn)，直至其瞄準(zhǔn)第二 GPS接收器3的方向或接收器3的當(dāng)前或 過去(獲取GPS讀數(shù)期間)位置處的一些種類的物理標(biāo)記。標(biāo)記能夠是例如某些種類的特殊符號(hào)、樹、建筑物角落等?，F(xiàn)在能夠借助于包括的或耦接至光學(xué)構(gòu)件6的旋轉(zhuǎn)傳感器的角度指示來找出天線I的瞄準(zhǔn)方向與從天線I起的方位A的方向之間的角度B。結(jié)果，現(xiàn)在能夠通過從方位A簡單地減去角度B來找出天線I的瞄準(zhǔn)方向的方位。角度B當(dāng)然能夠是正的或負(fù)的，取決于光學(xué)構(gòu)件6的旋轉(zhuǎn)傳感器的旋轉(zhuǎn)的方向(對(duì)于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正，且對(duì)于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù))?，F(xiàn)在能夠如所需地將旋轉(zhuǎn)傳感器5校準(zhǔn)至例如真北的方向或天線I的預(yù)定瞄準(zhǔn)方向。替代地，能夠通過記錄其當(dāng)前角度讀數(shù)并與其現(xiàn)在已知的方位一起作為參考使用來間接地執(zhí)行其校準(zhǔn)。如果所需的預(yù)定方向與天線的初始指向方向不相似的話，則通過旋轉(zhuǎn)天線I直至旋轉(zhuǎn)傳感器5指示天線I的瞄準(zhǔn)方向的必需的方位，天線I現(xiàn)在能夠定向至所需的預(yù)定方向。本發(fā)明容許在緊接天線的方向的處理之后，將天線的瞄準(zhǔn)方向的誤差減小至約I度。應(yīng)當(dāng)理解，光學(xué)構(gòu)件6的旋轉(zhuǎn)傳感器可以是光學(xué)構(gòu)件6的組成部分或以分開的裝置的形式耦合至光學(xué)構(gòu)件6，分開的裝置也能夠是旋轉(zhuǎn)傳感器5，在此情況下，僅需要一個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器5為系統(tǒng)的部分。對(duì)于耦接的裝置，耦接能夠是機(jī)械的。例如，雙目望遠(yuǎn)鏡能夠物理地且臨時(shí)連接至固定至天線的旋轉(zhuǎn)傳感器5，并且與旋轉(zhuǎn)傳感器5 —起旋轉(zhuǎn)。替代地，其能夠是通過足夠的有線或甚至是無線的電子器件，如本領(lǐng)域所公知的。第一 GPS接收器2能夠是分開的，或例如直接耦接至旋轉(zhuǎn)傳感器5，如圖3中可以看到的。在此配置中，導(dǎo)線9用于電耦接于具有連接的光學(xué)構(gòu)件6的GPS接收器2與旋轉(zhuǎn)傳感器5之間。光學(xué)構(gòu)件6與GPS接收器2還能夠包括處理構(gòu)件，用于計(jì)算GPS接收器2和3的第一方位A以及光學(xué)構(gòu)件6的旋轉(zhuǎn)角度A，并用于經(jīng)由導(dǎo)線9電子地校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)傳感器
5。在該配置中，GPS接收器2和具有其旋轉(zhuǎn)傳感器的光學(xué)構(gòu)件6能夠是單天線校準(zhǔn)和控制單元。能夠由技術(shù)員將可能增加有第二 GPS接收器3的此單元引入到該部位，并將其用于初始地對(duì)旋轉(zhuǎn)傳感器5和天線I進(jìn)行校準(zhǔn)和定向。然后，能夠?qū)⑺鼈儚脑摬课灰瞥?，用于其它部位的重?fù)使用。替代地，旋轉(zhuǎn)傳感器5、光學(xué)構(gòu)件6以及GPS接收器3也能夠形成單個(gè)校準(zhǔn)和控制單元，并且被重復(fù)地引入到該部位以執(zhí)行天線瞄準(zhǔn)方向?qū)?zhǔn)。另一實(shí)施例要求在具有永久耦接的旋轉(zhuǎn)傳感器5的每個(gè)天線的壽命期間，除發(fā)生各種故障外，僅校準(zhǔn)每個(gè)天線一次。相對(duì)于服務(wù)天線的量，控制和校準(zhǔn)單元的所需量相當(dāng)小，這是經(jīng)濟(jì)上高效的。還有，技術(shù)員能夠通過使用旋轉(zhuǎn)傳感器5提供的方位指示在需要的任何時(shí)候容易地對(duì)天線進(jìn)行重定向，從而使得此處理非常有時(shí)間效率。校準(zhǔn)和控制單元還可以包括用戶接口，其中，能夠輸入坐標(biāo)用于方位計(jì)算并且指示了瞄準(zhǔn)方向，諸如天線的所需的瞄準(zhǔn)方向和其初始瞄準(zhǔn)方向。用戶接口可以包括屏幕、觸控屏、鍵盤等，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的系統(tǒng)也能夠通過，除旋轉(zhuǎn)傳感器外，使諸如GPS接收器2和光學(xué)構(gòu)件6的一些或所有部件在初始校準(zhǔn)程序之后連接至天線來運(yùn)作。還應(yīng)當(dāng)理解，如先前描述的，如果僅一個(gè)GPS接收器用于獲取與天線相鄰并距天線塔4 一距離處的GPS信號(hào)讀數(shù)，兩個(gè)GPS接收器2和3的使用不是必需的。在該情況下，能夠順序地獲取GPS信號(hào)讀數(shù)，并且隨后能夠如所需地處理GPS數(shù)據(jù)。 還應(yīng)當(dāng)理解，能夠接收和處理GPS信號(hào)，并且能夠通過多個(gè)可能的構(gòu)件來如所需地計(jì)算方位A。例如，通過膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、包括GPS接收器的專門單元以及具有其自己的旋轉(zhuǎn)傳感器(可能也具有耦接的屏幕和/或觸摸屏和/或鍵盤)的耦接的光學(xué)構(gòu)件
6。還有，GPS位置數(shù)據(jù)也能夠用于在接收來自現(xiàn)場的技術(shù)員的位置數(shù)據(jù)之后在具有足夠軟件的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上計(jì)算方位A。旋轉(zhuǎn)傳感器5、GPS接收器2和光學(xué)構(gòu)件6典型地未安置于天線I前面，以便不受到其傳輸影響或與其傳輸相干擾、以及不將天線定向技術(shù)員暴露于輻射危險(xiǎn)。例如，GPS接收器2也能夠位于地上，在天線I以下，而不是也被提升到天線塔4上，同時(shí)仍然提供精確的位置數(shù)據(jù)用于方位A的計(jì)算。旋轉(zhuǎn)傳感器5的方位指示能夠發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)視站，諸如蜂窩公司的操作中心。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，能夠如圖3中所示例地通過配線8從旋轉(zhuǎn)傳感器5電子地發(fā)送方位指示。配線8隨后能夠連接至發(fā)送器，該發(fā)送器典型地與天線塔4底部相鄰并耦接至天線塔4上的用于無線發(fā)送方位指示的一個(gè)天線。替代地，其能夠耦接至有線網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)承載來自天線塔的接收的信號(hào)并且從而也能夠提供至監(jiān)視中心的連接。天線方位的可選遠(yuǎn)程監(jiān)視使得能夠消除由技術(shù)人員進(jìn)行的常規(guī)天線方向檢查。僅在旋轉(zhuǎn)傳感器5的方位指示示出了天線的瞄準(zhǔn)方向與所需的方位偏離某一值(諸如例如5度)時(shí)，才派遣技術(shù)人員至該部位以迅速和容易地如所需地對(duì)天線進(jìn)行重定向?；谟蓚鞲衅?就地(on-site)提供的方位指示，進(jìn)行這個(gè)，而無需任何進(jìn)一步的測量和計(jì)算，這是現(xiàn)有技術(shù)所需要的。監(jiān)視程序能夠是連續(xù)的、周期性的或控制器觸發(fā)的。能夠以數(shù)種方式來實(shí)施旋轉(zhuǎn)傳感器5。其能夠包括諸如電位計(jì)和應(yīng)變計(jì)的公知部件或其能夠是機(jī)械的。對(duì)于電位計(jì)，能夠通過電池或通過配線8從天線塔4的電源提供電功率。能夠由調(diào)制解調(diào)器或合適的電子通信部件，以及由模擬盤或數(shù)字顯示器提供信號(hào)輸出，用于在該部位的技術(shù)員進(jìn)行讀數(shù)。還有，用戶接口可以包括有旋轉(zhuǎn)傳感器5或光學(xué)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)傳感器，在天線的方位被找出或執(zhí)行校準(zhǔn)和控制單元的全部功能之后，其還能夠示出天線的所需的瞄準(zhǔn)方向。能夠以多種方式實(shí)施光學(xué)構(gòu)件6，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。作為對(duì)諸如具有可能的變焦選項(xiàng)的單目望遠(yuǎn)鏡或雙目望遠(yuǎn)鏡的可視構(gòu)件的替代，光學(xué)構(gòu)件6也能夠包括激光束發(fā)射體，例如實(shí)施為LED，并且包括在遠(yuǎn)離的第二 GPS接收器3的位置處形成標(biāo)記的反射鏡。用于找出天線的瞄準(zhǔn)方向的非磁性構(gòu)件的提出的使用使得能夠?qū)崿F(xiàn)不受從天線發(fā)出的電磁場的影響的高精度。其通過設(shè)置真北而不是磁北來操作，從而清楚地順從地形的地圖。系統(tǒng)能夠被蜂窩和各種通信公司以及天線安裝、維護(hù)和制造公司采用。通過具有精確的天線方位輸入來進(jìn)行工作，計(jì)劃和維護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)的工程師能夠優(yōu)化其性能以及降低其成本?，F(xiàn)場安裝能夠更精確，得到的天線的瞄準(zhǔn)方向具有顯著較小的誤差。此外，對(duì)天線瞄準(zhǔn)方向的周期性驗(yàn)證和測量的需要得到了簡化并且減少了，或?qū)τ诎闇?zhǔn)方向的實(shí)況更新的系統(tǒng)被完全去除。由于不需要額外冗余，以以上方式優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)的性能還使得能夠降低天線的量，減少負(fù)面環(huán)境影響，使得能夠在由于電磁輻射危險(xiǎn)，天線曾經(jīng)不被批準(zhǔn)的區(qū)域安裝天線，以及使得能夠?qū)崿F(xiàn)與天線操作容許的條件的改善的兼容性。在實(shí)施例中，本發(fā)明可以與現(xiàn)存的天線塔安裝裝備組合。例如，RET (遠(yuǎn)程電傾斜) 系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)中存在多個(gè)RET系統(tǒng)，并且它們是公知的。或者，例如，諸如用于旋轉(zhuǎn)天線的步進(jìn)馬達(dá)的馬達(dá)和用于接收來自操作員的命令以使天線瞄準(zhǔn)所需的方向的通信構(gòu)件。例如，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)傳感器5可以與該范例系統(tǒng)組合，其中，在精確的天線瞄準(zhǔn)方向數(shù)據(jù)可用時(shí)，系統(tǒng)能夠使用其通信構(gòu)件來將精確的天線瞄準(zhǔn)方向數(shù)據(jù)發(fā)送回操作員。提出的系統(tǒng)可以實(shí)施為天線的背側(cè)的組成部分，使得其固定地連接至天線的非輻射表面。當(dāng)然僅是為示例目的提供了以上范例和描述，并且不是意在限制本發(fā)明。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，除以上描述的外，本發(fā)明能夠以許多方式來執(zhí)行，所有這些方式均不超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)定向天線進(jìn)行精確定向的系統(tǒng)，包括 a.校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于找出所述天線的當(dāng)前方位，所述校準(zhǔn)系統(tǒng)包括 a. I)第一 GPS接收器，設(shè)置于所述天線的位置處； a. 2)第二 GPS接收器，與距所述天線最小距離的可見物體相鄰設(shè)置且相對(duì)于所述第一GPS接收器沿任意方向設(shè)置； a. 3)可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件，沿平行于所述天線的當(dāng)前方向的初始方向與所述天線相鄰安置，所述光學(xué)構(gòu)件耦接至儀表，所述儀表用于通過旋轉(zhuǎn)所述光學(xué)構(gòu)件直至看見所述可見物體，來測量所述當(dāng)前方向與至所述可見物體的方向之間的角度； a.4)用于計(jì)算從所述第一 GPS接收器的位置至所述第二 GPS接收器的位置的第一方位并通過從所述第一方位減去所述角度來計(jì)算所述天線的所述當(dāng)前方位的構(gòu)件；以及 b.可選旋轉(zhuǎn)傳感器，連接至所述天線，用于測量從所述天線的所述當(dāng)前方位的偏離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)傳感器永久地連接至所述天線，使得所述旋轉(zhuǎn)傳感器在所述初始校準(zhǔn)之后，提供所述天線的方位的連續(xù)指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括耦接至所述旋轉(zhuǎn)傳感器的通信構(gòu)件，用于發(fā)送由所述旋轉(zhuǎn)傳感器提供的方位指示至遠(yuǎn)程監(jiān)視站。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所永久地連接的旋轉(zhuǎn)傳感器包括GPS接收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所永久地連接的旋轉(zhuǎn)傳感器包括電位計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，用于根據(jù)兩個(gè)GPS位置讀數(shù)來找出方位的所述構(gòu)件作為所述一個(gè)或兩個(gè)GPS接收器中的至少一個(gè)的部分集成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，用于根據(jù)兩個(gè)GPS位置讀數(shù)來找出方位的所述構(gòu)件是以下之一 a.形成所述初始校準(zhǔn)系統(tǒng)的附加部件的專門裝置；以及 b.具有足夠軟件的標(biāo)準(zhǔn)電子裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)構(gòu)件還包括旋轉(zhuǎn)傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述GPS接收器或所述旋轉(zhuǎn)傳感器至少包括 屏眷; 鍵盤；以及 觸摸屏。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其結(jié)合現(xiàn)存天線塔安裝裝備操作，所述現(xiàn)存天線塔安裝裝備包括RET (遠(yuǎn)程電傾斜)系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其是所述天線的背側(cè)的組成部分。
12.一種用于對(duì)天線進(jìn)行精確定向的方法，包括以下步驟 a.獲取距所述天線一距離并在與所述天線相鄰設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件的視距內(nèi)的第一位置的第一 GPS數(shù)據(jù)； b.獲取對(duì)應(yīng)于所述天線的位置的第二位置的第二GPS數(shù)據(jù)； c.使用所述第一GPS數(shù)據(jù)和所述第二GPS數(shù)據(jù)來找出所述第二位置和所述第一位置之間的第一方位； d.將與所述天線相鄰設(shè)置的光學(xué)構(gòu)件沿平行于所述天線的瞄準(zhǔn)方向的第一方向?qū)?zhǔn)；e.通過設(shè)置與所述第一位置相鄰的標(biāo)記來沿第二方向重新對(duì)準(zhǔn)所述光學(xué)構(gòu)件； f.測量所述一方向和所述第二方向之間的角度； g.借助于至少所述第一方位、所述角度以及可能地所述相鄰的校正來計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述天線的所述瞄準(zhǔn)方向的第二方位；以及 h.將所述天線和連接至所述天線的旋轉(zhuǎn)傳感器校準(zhǔn)至所述第二方位。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在需要所述天線的重定向的任何時(shí)候，基于由所述旋轉(zhuǎn)傳感器提供的方位指示來根據(jù)所需的方位來旋轉(zhuǎn)所述天線。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括借助于所述旋轉(zhuǎn)傳感器的方位指示來遠(yuǎn)程監(jiān)視所述天線的所述瞄準(zhǔn)方向。
全文摘要
一種用于對(duì)定向天線進(jìn)行精確定向的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于找出所述天線的當(dāng)前方位；旋轉(zhuǎn)傳感器，連接至所述天線，用于測量從所述天線的所述當(dāng)前方位的偏離。所述校準(zhǔn)系統(tǒng)包括第一和第二GPS接收器；以及可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件，可旋轉(zhuǎn)光學(xué)構(gòu)件與所述天線相鄰安置并且耦接至一儀表，所述儀表用于測量所述當(dāng)前方向與至可見物體的方向之間的角度以安置所述天線。
文檔編號(hào)H04B7/185GK102859903SQ201080062771
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者T·布魯徹爾 申請(qǐng)人:T·布魯徹爾