本發(fā)明涉及無線網絡規(guī)劃領域，涉及CW測試及傳播模型校正工作，尤其涉及一種無線模擬信號測試系統。

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背景技術：
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在無線網絡規(guī)劃中，傳播損耗的預測對無線覆蓋預測的正確性具有重要的影響。由于無線信道的復雜性，經典的無線信道理論模型存在一定的誤差，因此無線網絡規(guī)劃的工作中一般采用實測統計的方法，在實際環(huán)境中進行CW測試，利用大量的測試數據對經驗公式進行修正，以此獲得更精準的傳播損耗模型和覆蓋預測。

CW(Continuous Wave)即連續(xù)波。CW測試是指使用連續(xù)波作為信號源對無線信號傳播的損耗進行測量和統計。CW測試中，通常將信號源安置于規(guī)劃的站點位置，測試接收機放置于車輛內并沿著規(guī)劃的測試路徑移動。根據慢衰落變化規(guī)律，信號在幾十個波長的距離上經歷慢的隨機變化，其統計規(guī)律服從對數正態(tài)分布。當我們在40個波長的空間距離上取平均的話，就可以得到其均值包絡，這個量通常稱作本地均值，其和特定地點上的平均值相對應。CW測試是獲取特定長度上的本地均值主要方法之一。利用CW測試獲得的本地均值可對該區(qū)域的傳播模型進行校正，得到本區(qū)域內無線信號傳播的慢衰落變化特性。

利用隨機過程的理論分析移動通信的傳播可以表示為：

r(x)＝m(x)r₀(x)

其中，x為距離，r(x)為接收信號，r₀(x)為瑞利衰落，m(x)為本地均值，也就是長期衰落和空間傳播損耗的合成，可以表示為：

$m\left(x\right)=\frac{1}{2l}\underset{x-l}{\overset{x+l}{\∫}}r\left(y\right)dy$

其中2l為平均采樣區(qū)間長度也叫本征長度。

根據著名的李建業(yè)定理，在移動通信中，當2l取40個波長，采樣點為30～50個時，能有效地達到“消除快衰落、保留慢衰落”的目的。因此，要求在傳播模型的校正工作中，CW測試必須達到李氏定理所要求的測試密度，才能使得測試數據與實際本地均值之差最小。

完整的傳播模型校正流程包括了：前期準備、站址選擇和CW測試路線選擇、站點架設、CW測試數據采集、數據處理以及模型校正并生成報告。其中站點架設過程涉及站點位置選取、立桿、取電等工作，站點選址困難、站點架設工程量較大，成本消耗較高，降低了測試過程的效率。同時，由于車輛運行的限制，目前的CW測試中存在無法有效測試的區(qū)域，包括高層建筑物窗邊、立體區(qū)域等測試困難的區(qū)域，以及限制車輛行駛的測試效率受限區(qū)域等。

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技術實現要素：
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本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種無線模擬信號測試系統，以減少CW測試中站點建設帶來的工程量和成本消耗，提高CW測試過程的效率，同時彌補傳統CW測試方式受區(qū)域、地理位置限制的不足，改善CW測試的靈活性。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，一種無線模擬信號測試系統，包括控制終端、包含第一飛行器的信源發(fā)射端和包含第二飛行器的信號接收端，控制終端分別與信源發(fā)射端和信號接收端無線通信連接，控制信源發(fā)射端和信號接收端工作；信源發(fā)射端懸停在空中，發(fā)射CW信號；信號接收端按控制終端控制的路線飛行，并接收CW信號，完成CW測試和數據采集。

以上所述的無線模擬信號測試系統，所述的信源發(fā)射端包括以下組成模塊：

信源發(fā)射端無人機模塊：包括所述的第一飛行器、GPS模塊和攝像模塊，第一飛行器用于飛行、負載信源發(fā)射端的其他設備；GPS模塊對信源發(fā)射端的飛行位置進行GPS定位及高度測量；攝像模塊進行拍攝；

信源發(fā)射模塊：根據來自控制終端的指令發(fā)射符合頻率和功率要求的CW信號；

信源發(fā)射端控制模塊：與控制終端通信，根據控制終端的指令實現對信源發(fā)射端無人機模塊、信源發(fā)射模塊和信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊的控制；

信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊:存儲測試日志、GPS位置信息和圖片數據，并實現信源發(fā)射端與控制終端之間的數據通信。

以上所述的無線模擬信號測試系統，信源發(fā)射模塊搭載在信源發(fā)射端無人機模塊的第一飛行器上，與信源發(fā)射端控制模塊及信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊連接；信源發(fā)射端控制模塊搭載在信源發(fā)射端無人機模塊的第一飛行器上，與信源發(fā)射端無人機模塊、信源發(fā)射模塊及信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊連接；信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊搭載在信源發(fā)射端無人機模塊的第一飛行器上，與信源發(fā)射端無人機模塊、信源發(fā)射模塊及信源發(fā)射端控制模塊連接。

以上所述的無線模擬信號測試系統，所述的信號接收端包括以下組成模塊：

信號接收端無人機模塊：包括所述的第二飛行器、GPS模塊和攝像模塊，第二飛行器用于飛行、負載信號接收端的其他設備；GPS模塊對信號接收端的飛行位置進行GPS定位及高度測量；攝像模塊進行拍攝；

測試接收機模塊:發(fā)現和接收信號源發(fā)射的CW信號，并對接收到的波形進行處理和數據采集；

信號接收端控制模塊：與控制終端通信，根據控制終端的指令實現對信號接收端無人機模塊、測試接收機模塊和信號接收端數據處理及傳輸模塊的控制；

信號接收端數據處理及傳輸模塊：存儲測試日志、GPS位置信息和圖片數據，并實現信號接收端與控制終端之間的數據通信。

以上所述的無線模擬信號測試系統，測試接收機模塊搭載在信號接收端無人機模塊的第二飛行器上，并與信號接收端控制模塊和信號接收端數據處理及傳輸模塊連接；信號接收端控制模塊搭載在信號接收端無人機模塊的第二飛行器上，并與信號接收端無人機模塊、測試接收機模塊及信號接收端數據處理及傳輸模塊連接；信號接收端數據處理及傳輸模塊搭載在信號接收端無人機模的第二飛行器上，并與信號接收端無人機模塊、測試接收機模塊及信號接收端控制模塊連接。

以上所述的無線模擬信號測試系統，控制終端包括以下組成模塊：

控制器模塊：對信源發(fā)射端和信號接收端進行飛行控制，調整飛行的高度、速度、方向和角度；對CW測試的過程進行控制，包括CW波的頻率選擇控制和功率選擇控制；對信源發(fā)射端和信號接收端的拍攝和數據傳輸過程進行控制；

數據存儲及傳輸模塊：與信源發(fā)射端和信號接收端進行數據通信，并存儲照片、測試日志和測試結果數據；

控制器模塊與數據存儲及傳輸模塊連接。

以上所述的無線模擬信號測試系統，無線模擬信號測試系統的工作過程包括以下步驟：

701、信源發(fā)射端懸停位置設置；

702、信號接收端飛行參數設置；

703、CW波形設置；

704、啟動CW測試和數據采集；

705、數據收集。

以上所述的無線模擬信號測試系統，其特征在于.

801、在步驟701中，控制終端對信源發(fā)射端進行飛行控制，信源發(fā)射端利用GPS和高度計獲取經緯度和高度信息反饋給控制終端，測試人員通過位置信息對信源發(fā)射端的位置進行調整，直到信源發(fā)射端飛行到指定位置，并保持懸停；

802、在步驟702中，信號接收端的飛行速度與數據采集頻率的要求相適應，并保持速度恒定；測試中橫縱向的街道采集同樣數量的標本，避免以同心圓的方式進行測試；

803、在步驟703中，控制終端對信源發(fā)射模塊的頻率選擇進行控制，信源發(fā)射模塊的發(fā)射頻率范圍為：350MHz-4.4GHz；控制終端為信源發(fā)射模塊設置頻點后，信源發(fā)射模塊首先進行掃頻；如果發(fā)現干擾則反饋給控制終端，測試人員據此調整頻點，直到掃頻結果為無干擾，并將該無干擾頻點設定為信源發(fā)射模塊的發(fā)射頻率；控制終端對信源發(fā)射模塊的功率選擇進行控制，信源發(fā)射模塊的發(fā)射功率范圍為200mW-20W；

804、在步驟704中，測試人員通過控制終端啟動信源發(fā)射端的信號發(fā)射以及信號接收端的飛行和信號接收；

805、在步驟705中，測試人員通過控制終端控制信源發(fā)射端和信號接收端，以獲得測試數據、環(huán)境照片、GPS信息和測試相關數據。

以上所述的無線模擬信號測試系統，所述的無線通信連接為Wi-Fi通信連接，所述的第一飛行器和第二飛行器為無人機。

本發(fā)明的無線模擬信號測試系統適用于無線網絡規(guī)劃中傳播模型校正的CW測試，可提高CW測試的實施效率、降低實施成本；同時可應用于傳統CW測試中無法有效測試的區(qū)域，擴展了CW測試的區(qū)域范圍，增加了CW測試數據的多樣性，進而能夠提升傳播模型校正的準確度、提高無線網絡規(guī)劃的精度。

[附圖說明]

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明實施例基于無人機技術的無線模擬信號測試系統的原理框圖。

圖2是本發(fā)明實施例CW測試的示意圖。

[具體實施方式]

本發(fā)明實施例基于無人機技術的無線模擬信號測試系統的結構和原理如圖1和圖2所示。

如圖1所示，基于無人機技術的無線模擬信號測試系統包括信源發(fā)射端100、信號接收端200和控制終端300。

信源發(fā)射端100包括以下組成模塊：

信源發(fā)射端無人機模塊101，包括飛行器、GPS模塊和攝像模塊，飛行器用于飛行、負載CW測試信號源相關設備并對設備供電；GPS模塊對信源發(fā)射端100飛行位置進行GPS定位及高度測量；攝像模塊進行拍攝。

信源發(fā)射模塊102，根據來自控制終端300的指令發(fā)射符合頻率和功率要求的連續(xù)波；

信源發(fā)射端控制模塊103，與控制終端300通信，根據控制終端300的指令實現對信源發(fā)射端無人機模塊101、信源發(fā)射模塊102和信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊104的控制；

信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊104，存儲測試日志、GPS位置信息、圖片等數據，并實現信源發(fā)射端100與控制終端300之間的數據通信。

其中，信源發(fā)射模塊102搭載在信源發(fā)射端無人機模塊101的無人機上，與信源發(fā)射端控制模塊103及信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊104連接；信源發(fā)射端控制模塊103搭載在信源發(fā)射端無人機模塊101的無人機上，與信源發(fā)射端無人機模塊101、信源發(fā)射模塊102及信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊104連接；信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊104搭載在信源發(fā)射端無人機模塊101的無人機上，與信源發(fā)射端無人機模塊101、信源發(fā)射模塊102及信源發(fā)射端控制模塊103連接。

信號接收端200包括以下組成模塊：

信號接收端無人機模塊201，包括飛行器、用于飛行、負載CW測試信號源相關設備并對設備供電；對信源接收端200飛行位置進行GPS定位及高度測量；并進行拍攝；

測試接收機模塊202，發(fā)現和接收信號源發(fā)射的CW波，并對接收到的波形進行處理和數據采集；

信號接收端控制模塊203，與控制終端300通信，根據控制終端300的指令實現對信號接收端無人機模塊201、測試接收機模塊202和信號接收端數據處理及傳輸模塊204的控制；

信號接收端數據處理及傳輸模塊204，存儲測試日志、GPS位置信息、圖片等數據，并實現信號接收端200與控制終端300之間的數據通信。

其中，測試接收機模塊202搭載在信號接收端無人機模塊201的無人機上，并與信號接收端控制模塊203和信號接收端數據處理及傳輸模塊204連接；信號接收端控制模塊203搭載在信號接收端無人機模塊201的無人機上，并與信號接收端無人機模塊201、測試接收機模塊202及信號接收端數據處理及傳輸模塊204連接；信號接收端數據處理及傳輸模塊204搭載在信號接收端無人機模塊201的無人機上，并與信號接收端無人機模塊201、測試接收機模塊202及信號接收端控制模塊203連接。

控制終端300包括以下組成模塊：

控制器模塊301，對信源發(fā)射端100和信號接收端200進行飛行控制，調整飛行的高度、速度、方向、角度等；對CW測試的過程進行控制，包括CW波的頻率選擇控制、功率選擇控制等；對信源發(fā)射端100和信號接收端200的拍攝、數據傳輸等過程進行控制；

數據存儲及傳輸模塊302，與信源發(fā)射端100和信號接收端200進行數據通信，并存儲照片、測試日志、測試結果等數據。

控制器模塊301與數據存儲及傳輸模塊302相互連接。

如圖1所示，信源發(fā)射端100的信源發(fā)射端控制模塊103以及信號接收端200的信號接收端控制模塊203與控制終端300的控制器模塊301通過Wi-Fi通信連接；信源發(fā)射端100的信源發(fā)射端數據處理及傳輸模塊104以及信號接收端200的信號接收端數據處理及傳輸模塊204與控制終端300的控制器模塊302通過Wi-Fi通信連接。

本發(fā)明是對傳播模型校正流程中的站點架設、CW測試數據采集兩個步驟進行改進，同時增強了傳播模型校正流程中測試站址選擇和測試路線選擇的靈活性。

圖2表示了一個利用本發(fā)明進行站點架設、CW測試和數據采集的實施例，具體步驟如下：

1、信源發(fā)射端100懸停位置設置

站點的架設主要是要充分考慮天線的高度以及位置，通常要求天線的高度要求比天面高出5米以上，天線的位置在近距離內150米沒有明顯阻擋，或者至少保證在測試方向上沒有阻擋。

根據上述天線位置的要求，控制終端300對信源發(fā)射端100進行飛行控制。信源發(fā)射端100利用GPS和高度計獲取經緯度和高度信息反饋給控制終端300，測試人員可通過位置信息對信源發(fā)射端100的位置進行調整，直到信源發(fā)射端100飛行到規(guī)劃的指定位置，并保持懸停。

2、信號接收端200飛行參數設置

信號接收端200替代傳統CW測試中使用的車輛，可在更豐富的地理環(huán)境中采集數據樣本。信號接收端200的飛行速度需滿足數據采集頻率的要求。根據李氏定理，需取本征長度2l為40個波長，數據密度為50個樣本/40λ。例如，如果選擇的測試信號的中心頻率為：f＝2150MHz即λ＝0.139m，當接收機采樣點數是120個/秒時，根據公式40λ×n/v＝50，得到飛行速度為48.038km/h。則要求在測試中，飛行速度需≤48.038km/h，并保持速度恒定。測試中需注意，橫縱向的街道盡量采集同樣數量的標本，同時盡量避免以同心圓的方式進行測試。

3、CW波形設置

根據不同的規(guī)劃需求，控制終端300需求對信源發(fā)射模塊102的頻率選擇進行控制。信源發(fā)射模塊102的發(fā)射頻率范圍為：350MHz-4.4GHz。在選擇頻點時，還需要考慮周圍的干擾情況：測試人員通過控制終端300為信源發(fā)射模塊102設置頻點后，信源發(fā)射模塊102首先進行掃頻；如果發(fā)現干擾則反饋給控制終端300，測試人員據此調整頻點，直到掃頻結果為無干擾，并將該無干擾頻點設定為信源發(fā)射模塊102的發(fā)射頻率。

同樣地，根據規(guī)劃需求，控制終端300需求對信源發(fā)射模塊102的功率選擇進行控制。信源發(fā)射模塊102的發(fā)射功率范圍為200mW-20W。

4、啟動CW測試和數據采集

按照以上步驟進行設置后，可以啟動CW測試。測試人員通過控制終端300啟動信源發(fā)射端100的信號發(fā)射以及信號接收端200的飛行和信號接收。

5、數據收集

測試人員通過控制終端300控制信源發(fā)射端100和信號接收端200，以獲得測試數據以及環(huán)境照片、GPS信息等測試相關數據。

本發(fā)明按照上述五個步驟完成CW測試和數據采集過程。規(guī)劃人員可根據獲得的測試數據對無線傳輸模型進行校正，使其更精確地反映實地傳輸環(huán)境的特點，提高無線規(guī)劃的精度。

本發(fā)明以上實施例具有以下有益效果：

利用無人機的飛行和懸停能力，消除了傳統CW測試所需站點建設的時間消耗和經濟消耗，提高CW測試的效率；利用無人機的飛行能力，提高了路測路徑規(guī)劃的靈活性，使CW測試能夠深入到車輛無法進入的區(qū)域，豐富了CW測試的數據；可靈活獲取信號源端與信號接收端的位置信息、高度信息、環(huán)境照片等測試相關數據，降低人力成本。