CN104807435A - 基站天线的姿态测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基站天线的姿态测量系统及方法。其中，该系统包括：至少一个距离传感器，用于测量对应距离传感器与基站天线之间的距离信息；芯片，用于获得至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息；以及数据处理模块，用于从至少一个距离传感器获得对应的距离信息和接收来自芯片的绝对姿态信息，并基于距离信息和绝对姿态信息获得基站天线的姿态信息，其中，基站天线的姿态信息包括基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息。本发明实施例提供的基站天线的姿态测量系统及方法，可准确获得基站天线的姿态信息，并可降低技术人员测量实施难度小，大大减低了维护成本。

Description

基站天线的姿态测量系统及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种基站天线的姿态测量系统及方法。

背景技术

基站的电磁覆盖范围与基站天线的俯仰角、方位角、横滚角、天线挂高、天线分集距离和隔离距离等参数息息相关。由于基站长时间设置在室外，基站天线的俯仰角、方位角等参数容易受到外界因素影响而发生变化，参数的变化可影响基站的预期电磁覆盖范围，进而可导致部分位置产生信号盲区并造成严重的系统内频率干扰。

为了避免上述情况的发生，就需要定期测量基站天线姿态，并在天线参数发生变化后及时调整。目前，技术人员常采用接触式姿态测量设备对基站天线姿态进行测量。技术人员测量天线姿态的过程为：首先在远离被测基站天线，且不受其他干扰的地方对姿态测量设备进行校准，然后测量并记录初始状态的方位角和俯仰角，再将姿态测量设备贴到被测基站天线上，测量记录姿态测量设备从初始状态到被测状态的整个变化过程的相关数据，以及通过相关数据计算出被测基站天线的方位角和俯仰角。

然而，上述基站天线姿态测量方式存在如下问题：1)将姿态测量设备安装在被测基站天线上进行测量，姿态测量设备容易受到附近金属件或其他外界干扰，测量精度降低；2)在基站天线上安装姿态测量设备要求高，难度大，技术人员需要高空作业，危险系数高，基站天线的维护成本高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基站天线的姿态测量系统，该系统可准确获得基站天线的姿态信息，并可降低技术人员测量实施难度小，大大减低了维护成本。

本发明的第二个目的在于提出一种基站天线的姿态测量系统。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基站天线的姿态测量系统，包括：至少一个距离传感器，用于测量对应距离传感器与所述基站天线之间的距离信息；芯片，用于获得所述至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息；以及数据处理模块，用于从所述至少一个距离传感器获得对应的距离信息和接收来自所述芯片的绝对姿态信息，并基于所述距离信息和所述绝对姿态信息获得所述基站天线的姿态信息，其中，所述基站天线的姿态信息包括基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息。

本发明实施例的基站天线的姿态测量系统，通过至少一个距离传感器测量距离传感器与基站天线之间的距离信息，然后芯片获得基站天线相对于地磁、恒星的绝对角度信息，以及数据处理模块从至少一个距离传感器获得对应的距离信息和接收芯片获得的姿态信息，并基于距离信息和距离传感器所在的或所确定的平面的绝对姿态信息获得基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息，由此，使得技术人员从数据处理模块中即可获得基站天线的准确姿态信息，该装置通过非接触式的方式测量基站天线的姿态信息，提高了测量数据的准确性，避免了技术人员的高空作业，降低了维护成本。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基站天线的姿态测量方法，包括：获得至少一个距离传感器与所述基站天线之间的距离信息；获得所述至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息；以及基于所述距离信息和所述绝对姿态信息获得所述基站天线的姿态信息，其中，所述基站天线的姿态信息包括所述基站天线的相对姿态信息和/或绝对姿态信息。

本发明实施例的基站天线的姿态测量方法，通过至少一个距离传感器获得对应的距离传感器与基站天线之间的距离信息，然后获得至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息，以及基于距离信息和绝对姿态信息获得基站天线的相对姿态信息和/或绝对姿态信息，由此，可准确获得基站天线的角度变化信息。

附图说明

图1是本发明一个实施例的基站天线的姿态测量系统的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的基站天线的姿态测量装置的结构示意图。

图3是本发明另一个实施例的基站天线的姿态测量系统的结构示意图。

图4是本发明另一个实施例的基站天线的姿态测量装置的结构示意图。

图5是本发明又一个实施例的基站天线的姿态测量装置的结构示意图。

图6是本发明一个实施例的距离传感器与基站天线之间的空间示意图一。

图7是本发明一个实施例的距离传感器与基站天线之间的空间示意图二。

图8是本发明一个实施例的基准面的空间示意图。

图9是基站天线围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

图10是基站天线围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

图11是基站天线围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

图12是本发明一个实施例的基站天线的姿态测量方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的基站天线的姿态测量系统及方法。

图1是本发明一个实施例的基站天线的姿态测量系统的结构示意图。

如图1所示，该基站天线的姿态测量系统包括至少一个距离传感器10、芯片20和数据处理模块30，其中：

至少一个距离传感器10，用于测量对应距离传感器10与基站天线之间的距离信息；芯片20用于获得至少一个距离传感器10所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息；以及数据处理模块30用于从至少一个距离传感器10获得对应的距离信息和接收来自芯片的姿态信息，并基于距离信息和绝对姿态信息获得基站天线的姿态信息，其中，基站天线的姿态信息可以包括基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息，基站天线的绝对姿态信息是指基站天线相对于距离传感器10所在的或所确定的平面的绝对姿态信息。

其中，上述芯片20可以包括但不限于陀螺仪、重力加速计和磁阻敏感器件。

具体地，数据处理模块30获得距离传感器10获得的距离信息，并对距离信息进行处理，以及根据处理后的距离信息可计算出基站天线的相对姿态信息，然后再结合芯片20所获得的距离传感器10所在的或者所确定的平面的绝对姿态信息计算出基站天线相对于距离传感器10所在的或者所确定的平面的绝对姿态信息。其中，上述基站天线的相对姿态信息可以为基站天线的相对角度变化信息，即基站天线的相对俯仰角和方位角变化值。上述基站天线的绝对姿态信息可以基站天线相对于距离传感器10所在的或所确定的平面的绝对角度变化信息，即绝对俯仰角和方位角变化值。

其中，上述至少一个距离传感器10可以包括但不限于红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种，也就是说，该系统中的距离传感器10可以包括多种类型，在不同测量环境中测量基站天线的姿态信息时，用户可根据需要调整所使用的距离传感器10的类型，以获得准确的测量数据。

在本发明的实施例中，该系统中的至少一个距离传感器10、芯片20和数据处理模块30可以集成在同一个装置中，也可以将至少一个距离传感器10和芯片20集成在同一装置中，而数据处理模块30设置在另一装置中，还可以将距离传感器10设置在一个装置中，而芯片20和数据处理模块30设置在另一个装置中。

例如，可将系统中的数据处理模块30设置在例如手机、服务器等设备中，以方便技术人员通过手机、服务器等设备处理所获得的基站天线的相关数据，以降低测量基站天线的姿态信息的成本。

其中，基站天线的姿态测量装置中包含一个距离传感器10、芯片20和数据处理模块30的示意图，如图2所示，在将至少一个距离传感器10、芯片20和数据处理模块30集成在同一个装置时，上述装置可以位于测量载体上，这里所说的测量载体可以是测量技术人员，即测量技术人员可手持姿态测量装置在现场进行基站天线姿态测量，并在姿态测量装置的界面上查看被测基站天线的测量结果。此外，上述测量载体也可以是无人机等设备，即可将姿态测量装置安装在无人机上，测量技术人员通过外围设备例如手机控制无人机上的姿态测量装置完成测量工作，由此，可无需技术人员在基站天线上安装姿态测量设备，避免了技术人员高空作业，降低了测量实施难度。

需要说明的是，该实施例的芯片20可以与至少一个距离传感器10和数据处理模块30集成在基站天线的姿态测量装置中，也可以不包含在基站天线的姿态测量装置中。例如，可将芯片20设置在手机、平板电脑等终端设备，或者可以直接使用手机、平板电脑等终端设备中的芯片20获得基站天线的绝对角度信息，由此，可降低测量基站天线的姿态信息的成本。

另外，如图3所示，上述系统还可以包括摄像头40，该摄像头40用于获得基站天线的位置信息，并根据位置信息对至少一个距离传感器的位置进行校正。

具体地，在对基站天线进行测量的过程中，若被测基站天线在安装时已产生误差(即基站天线的水平一边与地面不完全平行)，该测量系统为了减少测量误差，可通过摄像头40获得基站天线的位置信息例如边缘，并根据基站天线的位置信息对距离传感器10的位置进行校正，以提高测量的准确性。

需要说明的是，该实施例中的摄像头40可以与至少一个距离传感器10、芯片20和数据处理模块30集成在同一个基站天线的姿态测量装置(如图4所示)中，也可以不包含在姿态测量装置中。例如，在测量过程中，若姿态测量装置中未包含摄像头40，此时，技术人员可通过终端设备例如手机中的摄像头40获得基站天线的位置信息，然后根据对应的位置信息对测量装置中的距离传感器10的位置进行校正。

在本发明实施例中，如图3所示，上述系统还可以包括数据通信模块50，该数据通信模块50用于向外围设备发送数据处理模块30获得的基站天线的姿态信息，以使外围设备根据姿态信息进行相应控制；和/或接收外围设备发送的指令，并根据指令进行相应操作。由此，方便了技术人员汇总、分析基站天线测量数据。

另外，在本发明实施例中，上述数据通信模块50除了可以直接将数据处理模块30获得的姿态信息发送至外围设备外，上述数据通信模块50还可以向外围设备发送至少一个距离传感器10获得的距离信息和芯片20获得的距离传感器10所在的或所确定的平面的绝对姿态信息，以使外围设备对距离信息进行处理，以及根据处理后的距离信息和绝对姿态信息计算基站天线的姿态信息。

其中，数据通信模块50与至少一个距离传感器10、芯片20、数据处理模块30和摄像头40可集成在同一个基站天线的姿态测量装置(如图5所示)中。

例如，可将集成了至少一个距离传感器10、芯片20、数据处理模块30、摄像头40和数据通信模块50的姿态测量装置安装在无人机上，在通过无人机对基站天线姿态进行测量时，技术人员在现场可通过手机或其他终端设备对无人机上的姿态测量装置进行控制。具体地，在无人机飞到基站天线的上空后，可控制姿态测量装置中的摄像头30识别基站天线的位置信息，并在识别出基站天线的位置信息后，根据位置信息对距离传感器10的位置进行调整，以提高测量的准确性。在调整好距离传感器10的位置后，技术人员可通过手机向测量装置发送开始测量的控制指令，姿态测量装置接收技术人员的控制指令，并根据控制指令控制距离传感器10对基站天线进行测量，对应的数据处理模块30从距离传感器10中获得距离信息和接收芯片20获得距离传感器10所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息，并对距离信息进行处理，获得基站天线的相对姿态信息，然后结合平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算出基站天线的绝对姿态信息，然后数据通信模块50可将数据处理模块30获得的基站天线的相对姿态信息和/或绝对姿态信息发送至技术人员的手机中，以方便用户获得测量装置的测量结果。

在本发明的实施例中，该系统中的距离传感器10可以是能够旋转的，也可以是固定不变的(即不旋转)，对于这两种情况，数据处理模块30获得基站天线的相对姿态信息的过程中不同，下面分别就这两种情况说明数据处理模块30获得基站天线的相对姿态信息的方式进行说明。

在本发明的一个实施例中，当系统中的距离传感器10能够进行旋转时，数据处理模块30获得基站天线的相对角度变化信息的方式为：获取对应距离传感器10旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度，并根据旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及旋转角度计算出基站天线的相对姿态信息。

其中，上述至少一个距离传感器10可以在垂直方向上旋转，也可以在水平方向上旋转。进一步而言，距离传感器10可以在垂直方向上向上或者向下旋转，也可以在水平方向上向左或者向右旋转，距离传感器10可旋转的角度(即旋转角度)是可以预先设置的。

具体地，数据处理模块30根据对应距离传感器10旋转前和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度，可以计算出基站天线的相对俯仰角变化值和方位角变化值。

例如，假定当前被测基站天线的初始俯仰角为60°，若通过能够旋转的距离传感器10进行测量时，数据处理模块30可从距离传感器10中获得旋转前和旋转后的距离信息，并根据距离信息以及距离传感器10对应的旋转角度计算出基站天线的俯仰角为62°。由此，数据处理模块30可确定出基站天线的相对俯仰角发生了变化，即基站天线的相对俯仰角变化值为2°。

另外，为了提高计算结果的准确性，在对被测基站天线进行测量时，可通过多个距离传感器10对被测基站天线进行测量，数据处理模块30可根据多个距离传感器10所测量的距离信息以及旋转角度计算出基站天线的相对俯仰角变化值和/或方位角变化值的平均值。

此外，在对被测基站天线进行测量时，也可以通过一个距离传感器10对被测基站天线进行多次测量，数据处理模块30根据多次测量的数据计算出基站天线的相对俯仰角变化值和/或方位角变化值的平均值。

下面举例说明数据处理模块30计算基站天线的相对角度变化信息的过程。

例如，通过可旋转的距离传感器10对基站天线进行测量，假定距离传感器10在垂直方向上向上旋转，且可以旋转的角度为γ，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器10与基站天线之间形成的空间示意图如图6所示，图6中的A表示距离传感器10所在的位置，AC表示距离传感器10在水平方向上测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器10旋转角度γ后，所测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息。数据处理模块30获得距离传感器10测量的距离信息，并通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，图6中的∠BCD即是基站天线的俯仰角，数据处理模块30根据三角关系可以计算出BD的距离，BD＝sinγ·AB，且在△CBD中CD＝AC-AD，而AD²＝AB²-BD²，进而可计算出本次测量中基站天线的俯仰角∠BCD＝arctan(BD/CD)，以及根据基站天线的初始俯仰角可以计算出基站天线的相对俯仰角变化值为∠BCD＝arctan(BD/CD)。

需要说明的是，距离传感器10在水平方向上向右旋转时，距离传感器10与基站天线之间形成的空间示意图的形式如图6所示，也就是说，若距离传感器10在水平方向上向右和垂直方向上向上的旋转角度相同，数据处理模块30计算基站天线的相对俯仰角和方位角变化值的计算过程相同。

再例如，系统可通过能够旋转的距离传感器10对基站天线进行测量，假定距离传感器10在垂直方向上向下旋转，且可以旋转的角度为γ，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器10与基站天线之间形成的空间示意图，如图7所示，图7中的A表示距离传感器10所在的位置，AC表示距离传感器10在水平方向上测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器10旋转角度γ后，所测量的距离传感器10与基站天线之间的距离信息。数据处理模块30获得距离传感器10测量的距离信息，并通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，假定用θ表示基站天线的俯仰角，θ＝180°-∠ACB＝180°，数据处理模块30可根据三角关系可以计算出CD的距离，CD＝sinγ·AC，且在△CBD中BD＝AB-AD,而AD²＝AC²-CD²,对应的基站天线的俯仰角θ＝180°-∠ACB＝180°-[arctan(BD/CD)+(90°-γ)]，对应的俯仰角θ也为基站天线的相对俯仰角变化值。

需要说明的是，距离传感器10在水平方向上向左旋转时，距离传感器10与基站天线之间形成的空间示意图的形式也如图7所示，也就是说，若距离传感器10在水平方向上向左和垂直方向上向下的旋转角度相同，数据处理模块30计算基站天线的相对俯仰角和方位角的计算过程相同。

另外，在数据处理模块30根据能够旋转的距离传感器10中的距离信息计算出获基站天线的相对角姿态信息后，数据处理模块30可从芯片20中获得距离传感器10所在的平面相对于地磁、地磁、恒星的绝对姿态信息，并结合已经计算出的相对姿态信息计算出基站天线相对于距离传感器10所在的平面的绝对姿态信息。

需要说明的是，距离传感器10所在的平面可以根据实际情况确定，例如，距离传感器10所在的平面可以为距离传感器10所在的水平面。

在本发明的另一个实施例中，当系统中的距离传感器10不能旋转时，数据处理模块30获得基站天线的相对角度变化信息的方式为：确定基准面，基于距离信息和基站天线与基准面间的位置关系，获得基站天线偏离基准面的相对姿态信息。

具体地，在通过该方式测量基站天线的姿态信息时，需要使用至少三个距离传感器10，在测量过程中，可将至少三个距离传感器10所在的平面或平面的平行平面确定为基准面。

例如，距离传感器10、芯片20、数据处理模块30、摄像头40和数据通信模块50集成在一个基站天线的测量装置中，在初始测量时，基站天线的姿态测量装置的基准面的空间示意图，如图8所示，图8中的A、B、C分别表示测量装置中的三个不能够旋转的距离传感器10所在的位置，图中的EB’C’表示被测基站天线，初始测量时，可通过摄像头40将被测基站天线EB’C’与三个距离传感器10所在的平面调整为平行的平面，且均为基准面，为了方便计算，可在BC边上选择一点D，并且可预先计算出AD之间的距离。

在确定基准面后，基站天线EB’C’可以围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转，假定旋转后所获得的空间示意图如图9所示，通过在A点所设置的距离传感器10可以测量出旋转后的基站天线到距离传感器10之间的距离为AA’，其中，A’为基站天线所在平面上的一个点。

数据处理模块30在获得距离传感器10所测量的数据后，可确定出基站天线旋转后与基准面之间的对应关系，由于三个距离传感器10的测量方向均垂直于基准面，因此，可得出AD＝ED’，DD’＝BB’＝CC’＝AE，AA’垂直于基准面，即AE垂直于基准面，通过空间关系可以确定出图9中的△A’ED’为一个直角三角形，并且对应的∠ED’A’即为基站天线围绕Y轴旋转后与基准面所形成的夹角，数据处理模块30可根据三角关系可以计算出基站天线的相对角度变化值为∠ED’A’＝arctan(EA’/ED’)＝arctan[(AA’-AE)/ED’]。

在数据处理模块30根据不能旋转的距离传感器10中的距离信息计算出基站天线的相对角度变化信息后，数据处理模块30可从芯片20中获得基准面(距离传感器10所确定的平面)相对于地磁、恒星的绝对姿态信息，并结合已经计算出的相对姿态信息计算出基站天线的绝对姿态信息。

本发明实施例的基站天线的姿态测量系统，通过至少一个距离传感器测量距离传感器与基站天线之间的距离信息，然后芯片获得基站天线相对于地磁、恒星的绝对角度信息，以及数据处理模块从至少一个距离传感器获得对应的距离信息和接收芯片获得的姿态信息，并基于距离信息和距离传感器所在的或所确定的平面的绝对姿态信息获得基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息，由此，使得技术人员从数据处理模块中即可获得基站天线的准确姿态信息，该装置通过非接触式的方式测量基站天线的姿态信息，提高了测量数据的准确性，避免了技术人员的高空作业，降低了维护成本。

图10是基站天线围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转后所获得的空间示意图。

假定技术人员手持包含距离传感器10、芯片20和数据处理模块30的测量装置测量基站天线的绝对变化角度信息，其中，图10中的A、B、C分别表示装置中三个距离传感器10对应的位置，其中，对应的三个距离传感器10均不能旋转，三个距离传感器10形成了△ABC，即△ABC所在的平面为基准面，该基准面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息可以由芯片20获得。假定初始化时，基站天线所在的平面与基准面平行，即图10中△A’B’C’所在的平面也为基准面，A’、B’、C’为基站天线所在的平面上的三个点，假定基站天线围绕Z轴发生旋转时，且C’点为设定点(即基站天线可以围绕C’点旋转)，旋转后通过B点所设置的距离传感器10可以获得BF的距离，其中，F为基站天线上的一点，由于距离传感器10的测量方向与基准面垂直，因此，可以确定FB垂直于△A’B’C’所在的平面，姿态测量装置中的数据处理模块30获得距离传感器10的测量数据，并根据测量数据以及基站天线与基准面的几何关系可以确定△F’B’C’为一个直角三角形，并且对应的∠FC’B’即为基站天线旋转后所在平面与基准面形成的角度，数据处理模块30可通过三角关系计算出基站天线所旋转的角度，即∠FC’B’，其中，∠FC’B’＝arctan(FB’/B’C’)，该角度即为基站天线的相对姿态信息。然后数据处理模块30可根据基站天线的相对姿态信息和芯片20获得的基准面的绝对姿态信息可以计算出基站天线的绝对姿态信息，并在姿态测量装置的界面上显示基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息，以方便技术人员查看和记录基站天线的姿态信息。

由此可以看出，该实施例的基站天线的姿态测量系统通过类似的计算过程，同样可以准确计算出基站天线围绕Z轴或者与Z轴平行的直线旋转后所形成的夹角。

需要说明的是，该实施例的基站天线的姿态测量系统不仅可以准确计算出基站天线围绕X轴或X轴平行的直线、Y轴或Y轴平行的直线、Z轴或Z轴平行的直线旋转所形成的夹角，该实施例的基站天线的姿态测量系统还可以计算出基站天线围绕X-Z平面、X-Y平面或者Z-Y平面内不与X轴、Y轴、Z轴平行的直线进行旋转所形成的夹角。下面以基站天线围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线为例说明该实施例的基站天线的姿态测量系统的计算过程。

例如，假定距离传感器10、芯片20和数据处理模块30集成在一个测量装置中，技术人员手持测量装置对基站天线进行测量，假定初始测量时，基站天线的姿态测量装置的基准面的空间示意图，如图8所示，基站天线所在平面的C’点为设定点，基站天线围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线旋转后所所获得的空间示意图如图11所示，设置在A点的距离传感器10可以测量距离传感器10与基站天线之间的距离为AA’，设置在B点的距离传感器10可以测量出距离传感器10与基站天线之间的距离为BF，其中，A’和F均为旋转后基站天线所在平面上的一点，数据处理模块30获得距离传感器10发送的距离数据，并根据距离数据和基站天线旋转后所在平面与基准面的几何关系，可以计算出基站天线旋转后所在的平面与基准面形成的夹角，即可以计算出基站天线围绕Y轴变化的角度等于arctan[(AA’-CC’-GD’)/ED’]，围绕Z轴变化的角度等于arctan(FB’/B’C’)，该角度即为基站天线的相对姿态信息，然后数据处理模块30可根据基站天线的相对姿态信息和芯片20获得的基准面的绝对姿态信息可以计算出基站天线的绝对姿态信息，并在姿态测量装置的界面上显示基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息，以方便技术人员查看和记录基站天线的姿态信息。。

由此可以看出，该实施例的基站天线的姿态测量系统通过类似的计算过程，同样可以准确计算出基站天线围绕Z-Y平面中不与Z轴和Y轴重合或者平行的直线旋转后所形成的夹角。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种基站天线的姿态测量方法。

图12是本发明一个实施例的基站天线的姿态测量方法的流程图。

如图12所示，该基站天线的姿态测量方法包括：

S1201，获得至少一个距离传感器与基站天线之间的距离信息。

具体地，在测量基站天线的姿态时，在不同测量环境中，可选择不同类型的距离传感器测量基站天线的姿态。其中，上述至少一个距离传感器可以包括但不限于红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种。

S1202，获得至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息。

具体地，在对基站天线的姿态进行测量过程中，可通过芯片获得距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息。其中，上述芯片可以包括不限于陀螺仪、重力加速计和磁阻敏感器件。

例如，可通过片获得至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对角度信息。

S1203，基于距离信息和绝对姿态信息获得基站天线的姿态信息。

其中，基站天线的姿态信息包括基站天线的相对姿态信息和/或绝对姿态信息。上述基站天线的绝对姿态信息是指基站天线相对于距离传感器10所在的或所确定的平面的绝对姿态信息。

具体地，上述基站天线的相对姿态信息可以为基站天线的相对角度变化信息，即基站天线的相对俯仰角和方位角变化值；上述基站天线的绝对姿态信息可以基站天线相对于距离传感器所在的或所确定的平面的绝对角度变化信息，即绝对俯仰角和方位角变化值。

在本发明的实施例中，上述距离传感器可以是能够旋转的，也可以是固定不变的(即不旋转)，下面分别就这两种情况说明获得基站天线的姿态信息的过程。

在本发明的一个实施例中，当距离传感器能够进行旋转时，获得基站天线的姿态的具体过程为：获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度，并根据旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及旋转角度计算出基站天线的相对姿态信息，以及根据相对姿态信息和距离传感器所在的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算基站天线的绝对姿态信息。

其中，上述距离传感器可以在垂直方向上旋转，也可以在水平方向上旋转。进一步而言，对应的距离传感器可以在垂直方向上向上或者向下旋转，也可以在水平方向上向左或者向右旋转。其中，上述旋转角度是是可以预先设置的。

具体地，根据对应距离传感器旋转前和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度可以计算出基站天线的相对俯仰角变化值和/或方位角变化值，以及根据从芯片中获得的距离传感器所在的平面相对于地磁、恒星的绝对俯仰角和/或方位角计算出基站天线相对于距离传感器所在的平面的绝对俯仰角变化值和/或方位角变化值。

例如，假定距离传感器在垂直方向上向上旋转，且可以旋转的角度为γ，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器与基站天线之间形成的空间示意图如图6所示，图6中的A表示距离传感器所在的位置，AC表示距离传感器在水平方向上测量的距离传感器与基站天线之间的距离，AB表示距离传感器旋转角度γ后，所测量的距离传感器与基站天线之间的距离。在获得距离传感器测量的距离信息后，可通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，图6中的∠BCD即是基站天线的俯仰角，根据三角关系可以计算出BD的距离，BD＝sinγ·AB，且在△CBD中CD＝AC-AD，而AD²＝AB²-BD²，进而可计算出本次测量中基站天线的俯仰角∠BCD＝arctan(BD/CD)，根据基站天线的初始俯仰角可以计算出基站天线的相对俯仰角变化值为∠BCD＝arctan(BD/CD)，以及根据所获得的距离传感器所在的平面(水平面)相对于地磁、恒星的绝对俯仰角可以计算出基站天线相对于距离传感器所在的平面的绝对俯仰角变化值。

需要说明的是，距离传感器在水平方向上向右旋转时，距离传感器与基站天线之间形成的空间示意图的形式如图6所示，也就是说，若距离传感器在水平方向上向右和垂直方向上向上旋转的角度相同，则计算基站天线的姿态信息的过程相同。

再例如，假定距离传感器在垂直方向上向下旋转，且可以旋转的角度为γ，并且基站天线的初始俯仰角为0°。在测量过程中，距离传感器与基站天线之间形成的空间示意图，如图7所示，图7中的A表示距离传感器所在的位置，AC表示距离传感器在水平方向上测量的距离传感器与基站天线之间的距离信息，AB表示距离传感器旋转角度γ后，所测量的距离传感器与基站天线之间的距离信息。在获得距离传感器测量的距离信息后，可通过三角关系计算出基站天线的俯仰角，假定用θ表示基站天线的俯仰角，θ＝180°-∠ACB＝180°，根据三角关系可以计算出CD的距离，CD＝sinγ·AC，且在△CBD中BD＝AB-AD,而AD²＝AC²-CD²,对应的基站天线的俯仰角θ＝180°-∠ACB＝180°-[arctan(BD/CD)+(90°-γ)]，对应的俯仰角θ也为基站天线的相对俯仰角变化值，然后根据所获得的距离传感器所在的平面(水平面)相对于地磁、恒星的绝对俯仰角可以计算出基站天线相对于距离传感器所在的平面的绝对俯仰角变化值。

需要说明的是，距离传感器在水平方向上向左旋转时，距离传感器与基站天线之间形成的空间示意图的形式也如图7所示，也就是说，若距离传感器在水平方向上向左和垂直方向上向下的旋转角度相同，则计算基站天线的姿态信息的过程相同。

在本发明的另一个实施例中，当距离传感器不能旋转时，在从对应的距离传感器中获得对应的距离信息后，可确定基准面，基于距离信息和基站天线与基准面间的位置关系，获得基站天线偏离基准面的相对姿态信息，以及根据相对角度姿态信息和基准面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算基站天线的绝对姿态信息。

具体地，可将至少三个距离传感器所在的平面或平面的平行平面确定为基准面。

例如，基站天线的基准面的空间示意图，如图8所示，图8中的A、B、C分别表示三个不能够旋转的距离传感器所在的位置，图中的EB’C’表示被测基站天线，初始测量时，被测基站天线EB’C’与距离传感器A、B、C所在的平面为平行的平面，且均为基准面，该基准面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息可通过陀螺仪和重力加速计获得。为了方便计算，可在BC边上选择一点D，并且可预先计算出AD之间的距离。

在确定基准面后，基站天线EB’C’可以围绕Y轴或者与Y轴平行的直线旋转，假定旋转后所获得的空间示意图如图9所示，假定距离传感器A测量旋转后的基站天线到距离传感器A的距离为AA’，其中，A’为基站天线所在平面上的一个点。

在获得距离传感器所测量的距离信息后，可根据基站天线旋转后与基准面之间的对应关系，由于距离传感器的测量方向垂直于基准面，因此，可得出AD＝ED’，DD’＝BB’＝CC’＝AE，AA’垂直于基准面，即AE垂直于基准面，通过空间关系可以确定出图9中的△A’ED’为一个直角三角形，并且对应的∠ED’A’即为基站天线围绕Y轴旋转后与基准面所形成的夹角，根据三角关系可以计算出基站天线的相对角度变化值为∠ED’A’＝arctan(EA’/ED’)＝arctan[(AA’-AE)/ED’]，然后获得基准面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息，以及结合已经计算出的相对角度变化值和绝对姿态信息计算出基站天线相对于基准面的绝对角度变化值。

本发明实施例的基站天线的姿态测量方法，通过至少一个距离传感器获得对应的距离传感器与基站天线之间的距离信息，然后获得至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息，以及基于距离信息和绝对姿态信息获得基站天线的相对姿态信息和/或绝对姿态信息，由此，可准确获得基站天线的角度变化信息。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种基站天线的姿态测量系统，其特征在于，包括：

至少一个距离传感器，用于测量对应距离传感器与所述基站天线之间的距离信息；

芯片，用于获得所述至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息；以及

数据处理模块，用于从所述至少一个距离传感器获得对应的距离信息和接收来自所述芯片的绝对姿态信息，并基于所述距离信息和所述绝对姿态信息获得所述基站天线的姿态信息，其中，所述基站天线的姿态信息包括基站天线的相对姿态信息和/或基站天线的绝对姿态信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个距离传感器包括红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种，所述至少三个距离传感器固定不变，或者所述至少一个距离传感器能够进行旋转。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块与所述至少一个距离传感器和所述芯片集成在同一装置中，且所述装置位于测量载体上；或者

所述至少一个距离传感器和所述芯片集成在同一装置中，所述数据处理模块设置在另一装置中。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

摄像头，用于获得所述基站天线的位置信息，并根据所述位置信息对所述至少一个距离传感器的位置进行校正。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

数据通信模块，用于向外围设备发送所述数据处理模块获得的所述基站天线的姿态信息，以使所述外围设备根据所述姿态信息进行相应控制；和/或接收外围设备发送的指令，并根据所述指令进行相应操作。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据通信模块，还用于：向所述外围设备发送所述至少一个距离传感器获得的距离信息和所述芯片获得的绝对姿态信息，以使所述外围设备根据所述距离信息和所述绝对姿态信息计算所述基站天线的姿态信息。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述至少三个距离传感器固定不变时，所述数据处理模块，具体用于：

确定基准面，基于所述距离信息和所述基站天线与所述基准面间的位置关系，获得所述基站天线偏离所述基准面的相对姿态信息，以及根据所述相对姿态信息和所述基准面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算所述基站天线的绝对姿态信息；

当所述至少一个距离传感器能够进行旋转时，所述数据处理模块，具体用于：

获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度，并根据所述旋转前的距离信息和所述旋转后的距离信息以及所述旋转角度计算出所述基站天线的相对姿态信息，以及根据所述相对姿态信息和所述至少一个距离传感器所在的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算所述基站天线的绝对姿态信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，具体用于：将所述至少三个距离传感器所在的平面或所述平面的平行平面确定为所述基准面。

9.一种基站天线的姿态测量方法，其特征在于，包括：

获得至少一个距离传感器与所述基站天线之间的距离信息；

获得所述至少一个距离传感器所在的或者所确定的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息；以及

基于所述距离信息和所述绝对姿态信息获得所述基站天线的姿态信息，其中，所述基站天线的姿态信息包括所述基站天线的相对姿态信息和/或绝对姿态信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个距离传感器包括红外线、声波、探测针和探测杆距离传感器中的一种或几种，所述至少三个距离传感器固定不变，或者所述至少一个距离传感器能够进行旋转。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述至少三个距离传感器固定不变时，所述基于所述距离信息和所述绝对姿态信息获得所述基站天线的姿态信息，包括：

确定所述基准面，基于所述距离信息和所述基站天线与所述基准面间的位置关系，获得所述基站天线偏离所述基准面的相对姿态信息；以及

根据所述相对姿态信息和所述基准面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算所述基站天线的绝对姿态信息。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定所述基准面，包括：

将所述至少三个距离传感器所在的平面或所述平面的平行平面确定为所述基准面。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述至少一个距离传感器能够进行旋转时，所述基于所述距离信息和所述绝对姿态信息获得所述基站天线的姿态信息，包括：

获取对应距离传感器旋转前的距离信息和旋转后的距离信息以及对应的旋转角度；

根据所述旋转前的距离信息和所述旋转后的距离信息以及所述旋转角度计算出所述基站天线的相对姿态信息；以及

根据所述相对姿态信息和所述至少一个距离传感器所在的平面相对于地磁、恒星的绝对姿态信息计算所述基站天线的绝对姿态信息。