(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ姿勢計測センサーによるアンテナ姿勢計測方法であって、
前記アンテナ姿勢計測センサーは、ケース、及びケース内に配置された太陽位置センサーと三軸重力加速度センサーとＧＰＳモジュールと中央プロセッサと電源モジュールと記憶出力モジュールとを含み、
前記中央プロセッサの入力側が、それぞれ太陽位置センサーと三軸重力加速度センサーとＧＰＳモジュールの出力側に接続され、
中央プロセッサの出力側が記憶出力モジュールに接続され、
前記電源モジュールが、それぞれ太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、ＧＰＳモジュール、中央プロセッサ及び記憶出力モジュールに接続され、
前記太陽位置センサーの三軸座標系と三軸重力加速度センサーの三軸座標系とは水平移動関係であり、具体的には、
a、アンテナ姿勢計測センサーの三軸とアンテナの三軸とが平行になるように、アンテナ姿勢計測センサーを被計測アンテナに安定に取付けることと、
ｂ、ＧＰＳモジュールにより、アンテナの所在する地理的位置、ハンギング高さ及び対応する方位角にあるときの参照時間が収集され、三軸重力加速度センサーによりアンテナのピッチ角γとロール角θが算出され、太陽位置センサーにより、入射した太陽光がアンテナ基準面においての太陽位置センサーに対する方位角φが収集されることと、
ｃ、アンテナ姿勢計測センサーにおけるＧＰＳモジュールにより測定されたアンテナの所在する地理的位置、及び収集された参照時間に基き、太陽レール情報を結び合わせて、太陽光がローカルにおける地理的基準面に対する垂直入射角αと水平入射角βが導き出されることと、
ｄ、ステップｂとステップｃで得られたデータに基き、以下の算式により、アンテナの方位角δが算出されることと、
【数１】
0006455789.tif 000004
ｅ、ステップｂからステップｄを繰り返し、複数グループのアンテナプロジェクトパラメータの最適化結果が測定され、記憶し出力されることと、
を含むことを特徴とするアンテナ姿勢計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信技術分野に関し、特には、通信ネットワークにおけるアンテナ姿勢を計測するセンサー及びアンテナ姿勢計測の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信技術の飛躍的な発展に伴い、国内無線通信オペレーターのネットワーク規模とユーザ数は迅速に増えている。市場の競争がますます激しくなっている中、移動通信ネットワークの品質は、ユーザを増加することと、ユーザの解約率を降下することの有力な保障として、オペレーター間の競争の重要な要素になる。移動通信ネットワークの品質を影響する要因は、ネットワーク計画の合理性、ネットワーク設備の性能品質、及び現場工事のプロジェクト品質という三種類あり、この三種類の要因において、基地局アンテナのプロジェクトパラメータは最も基礎的な要因である。プロジェクトパラメータの計測は通信基地局アンテナの建設、メンテナンス及び最適化などの生産作業における最も基礎的な作業である。完全で信頼可能なアンテナプロジェクトパラメータをベースにしたネットワーク計画及び最適化などの作業がなければ、通信ネットワークの品質を能率的で正確的なものにすることができない。
【０００３】
アンテナのプロジェクトパラメータは、主に、方位角、ピッチ角、ロール角、ハンギング高及び地理的位置などを含む。方位角は通常、真北方向をゼロ度角にし、真南方向を１８０度角にして、右回りにつれて増加する。アンテナの方位角はアンテナの所在する位置によって決められ、正確な方位角は基地局の予想通りのカバレッジを確保でき、ネットワークの実行品質を確保できる。既存の通信ネットワークを最適化にするために、アンテナの方位角は、通話量またはネットワークの実際状況により調節できる。ピッチ角は、俯角（即ち下傾き角）と仰角（即ち見上げ角）を含み、通常アンテナのピッチ角とはアンテナの下傾き角を指す。適切なピッチ角を選択することは、アンテナの当該アンテナのカバーする境界までの電磁波と他のアンテナのカバーする電磁波とのエネルギー重なりを最小限まで減少することで、隣接する領域間の信号干渉を最小限に減少することができる。ピッチ角が小さいと、隣接する領域間の信号のクロスカバーになり、隣接切り替え関係が混乱であり、システム内の信号干渉がひどくなる。ピッチ角が大きいと、カバレッジ領域では、信号のブラインドエリアと信号の弱いエリアが生じ、またアンテナ方向図の形状が変形することになり、システム内のひどい干渉になる。ロール角は物体の空間的姿勢を示す不可欠なパラメータの一つである。アンテナのロール角は、過去の計測手段の制限や、その重要性に対する重視度が足りないことにより、伝統的なアンテナプロジェクトパラメータには現れていない。基地局アンテナは取り付ける際に、通常、出来る限りアンテナ中心を経過する縦断面が地面に直交することを確保しなければならない。この時、アンテナのロール角はゼロ度である。しかし、実際には、取付水準の制限や、後期の外部からの力に作用され、多くのアンテナロール角はゼロに対して大きい偏差がある。ゼロではない大きいロール角により、カバーすべき方向の電波範囲が予期と大きな偏差があり、関連計画した最適化が正確ではなくなる。例えば、アンテナが傾きが発生するとき、即ち傾き角とアンテナの縦断面とが同一平面にない場合、横ロール角を加えないと、アンテナの空間的姿勢を表すことや、電波の具体的なカバレッジ状況を正確に計算することができない。アンテナ計測は、即ちアンテナの姿勢プロジェクトパラメータを正確に計測することであり、ネットワークの確立のために、信頼可能なベースを提供するものである。
【０００４】
伝統的なアンテナ姿勢計測は、従業員が多くの道具で人工的に測定するものである。アンテナの方位角の測定の多くはコンパスで人為的に決定する。地球の磁力線の一致性が安定しないため、コンパスは自然条件に制限されやすく、一致した指向測定を提供できない。例えば、地球上のある箇所の磁気偏角は何度から２０何度までで、地磁気指数は磁気嵐の影響を受けることがある。地球の鉱物の分布の不均衡などの要因はすべて北極の変化を起こすことになる。地球上において、通常何キロメートル範囲内での磁力線の方向の一致性しか確保できないが、電子機器、建築、自動車、鉄鋼が大量に都市に導入されることにつれて、小さい範囲内の磁場変化に対する補償がより難しくなる。基地局自体のアンテナは何十ワットの電磁波を送信することになり、基地局自体の架設は大量の鉄鋼により相当高い密度で半田されたもので、近位磁場の規律正しく正確に補償する方法がないなどはすべて方位角が正確に測定できない要因になる。アンテナのピッチ角の測定は、従業員はアンテナの取付ラックにおける、低精度目盛りがマーキングされたマークを点検することにより決定することになるが、プロジェクト従業員のスキルや測定方法により、測定結果には大きな差があり、正確にデザインする要求に達することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする技術課題は、磁気干渉を受けなく、正確にアンテナの様々なプロジェクトパラメータを測定できるセンサーを提供し、アンテナ姿勢計測センサーに基づいたアンテナ姿勢計測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記技術課題を解決するために、本発明は以下のような技術を採用する。
アンテナ姿勢計測センサーには、太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、ＧＰＳモジュール、中央プロセッサ、電源モジュール及び記憶出力モジュールを含む。前記中央プロセッサの入力側はそれぞれ太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー及びＧＰＳモジュールの出力側に接続され、中央プロセッサの出力側は記憶出力モジュールに接続される。前記電源モジュールはそれぞれ太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、ＧＰＳモジュール、中央プロセッサ及び記憶出力モジュールに接続される。
【０００７】
本発明の改良は、前記太陽位置センサーの三軸座標系と三軸重力加速度センサーの三軸座標系とは水平移動関係であることにある。これによって、太陽光の入射する角度と姿勢センサーとの傾角と、回転角とを算式で関連付けるようになる。
【０００８】
前記太陽位置センサーの構造は、日時計面、日時計針、及び日時計針の影角度センサーを含む。
【０００９】
本発明のより一層の改良は、前記太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、ＧＰＳモジュール、中央プロセッサ、電源モジュール及び記憶出力モジュールは同一ケース内に配置されることにある。これによって、位置測定、方向測定、傾角や回転角測定などパラメータは複数の機能が統合されたセンサーによって実行されるようになる。
【００１０】
本発明は、さらに、アンテナ姿勢計測センサーに基づいたアンテナ姿勢計測方法を提供する。前記アンテナ姿勢計測センサーには、ケースと、ケース内に配置された太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、ＧＰＳモジュール、中央プロセッサ、電源モジュール及び記憶出力モジュールとを含む。前記中央プロセッサの入力側はそれぞれ太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー及びＧＰＳモジュールの出力側に接続され、中央プロセッサの出力側は記憶出力モジュールに接続される。前記電源モジュールはそれぞれ太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、ＧＰＳモジュール、中央プロセッサ及び記憶出力モジュールに接続される。前記太陽位置センサーの三軸座標系と三軸重力加速度センサーの三軸座標系とは水平移動関係である。具体的には、以下のステップを含む。
【００１１】
a、アンテナ姿勢計測センサーの三軸とアンテナの三軸とが平行になるようにアンテナ姿勢計測センサーを被計測アンテナに安定に取付ける。
【００１２】
ｂ、ＧＰＳモジュールにより、アンテナの所在する地理的位置、ハンギング高さ及び対応する方位角にあるときの参照時間が収集され、三軸重力加速度センサーによりアンテナのピッチ角γとロール角θが算出され、太陽位置センサーにより、入射した太陽光がアンテナ基準面においての太陽位置センサーに対する方位角φが収集される。
【００１３】
ｃ、アンテナ姿勢計測センサーにおけるＧＰＳモジュールにより測定されたアンテナの所在する地理的位置、及び収集された参照時間に基き、太陽レール情報を結び合わせて、太陽光がローカルにおける地理的基準面に対する垂直入射角αと水平入射角βが導き出される。
【００１４】
ｄ、ステップｂとステップｃで得られたデータに基き、以下の算式により、アンテナの方位角δが算出される。
【数１】
0006455789.tif 000002
【００１５】
ｅ、ステップｂからステップｄを繰り返し、複数グループのアンテナプロジェクトパラメータの最適化結果が測定され、記憶出力される。
【００１６】
本発明を採用することにより、以下のような技術的進歩を取得できる。
本発明は、太陽光とアンテナの他の姿勢計測情報との結合により、アンテナ方向の計測が実現され、伝統的な磁気による方向決定の磁気干渉により方向が正確ではないことが回避されているとともに、アンテナプロジェクトパラメータ測定データの正確性が確保でき、通信基地局のアンテナの架設、メンテナンス及び最適化に信頼可能なベースを提供している。本発明によるアンテナ姿勢計測センサーにおける太陽位置センサー、三軸重力加速度センサー、及びＧＰＳモジュールは中央プロセッサに協調されて動作するとともに、ＧＰＳモジューのタイマー機能を利用し、太陽レール情報を結合して、中央プロセッサにより収集された情報を総合的な分析や計算を行うことで、アンテナの各プロジェクトパラメータが得られる。計測において、人工的作業は、姿勢計測センサーをアンテナの空間的姿勢と同様になるようにアンテナに固定することしかなく、このように、一つの機器と一回の作業のみで、アンテナプロジェクトパラメータ測定が実行されるようになり、工事の能率及び正確性が大いに高められている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るアンテナ姿勢計測センサーの取付図である。
【図２】前記アンテナ姿勢計測センサーの構造ブロック図である。
【図３】本発明に係る前記アンテナ姿勢計測方法のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を結合しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１９】
アンテナ姿勢計測センサーであり、ケース２と、ケース内に配置された太陽位置センサー３と、三軸重力加速度センサー４と、ＧＰＳモジュール５と、中央プロセッサと、電源モジュールと記憶出力モジュールとを含む。中央プロセッサの入力側は、それぞれ太陽位置センサーと三軸重力加速度センサーとＧＰＳモジュールの出力側に接続され、中央プロセッサの出力側は、記憶出力モジュールに接続される。電源モジュールは、それぞれ太陽位置センサーと三軸重力加速度センサーとＧＰＳモジュールと中央プロセッサと記憶出力モジュールに接続される。本発明において、太陽位置センサーの水平面と三軸重力加速度センサーの水平面とは平行して配置され、三軸重力加速度センサーの初期水平ゼロ度と太陽位置センサーのセロ度との指向が一致である、即ち、太陽位置センサーの三軸座標系と三軸重力加速度センサーの三軸座標系とは水平移動関係である。
【００２０】
その中、太陽位置センサーは、日時計面と日時計針６と日時計針の影角度センサーを含み、一日中のある時刻に太陽が日時計に照射する場合、日時計針の投影が日時計面における角度は、日時計面においてプリセットされた日時計針の影角度センサーにより判読される。もちろん、太陽位置センサーはさらに他の形式により実現されることもできる。例えば、カメラの画像撮影処理により日時計針の投影が日時計面における角度を判読し、太陽が日時計面に対する入射方位角φが得られることができる。
【００２１】
アンテナ姿勢計測センサーによるアンテナ姿勢計測方法を提供して、具体的には、以下のステップを含む。
【００２２】
a、治具によりアンテナ姿勢計測センサーを被計測アンテナに取付ける。例えば、アンテナの上端部に取付け、被計測アンテナとアンテナ姿勢計測センサーとを出来る限り接近させるとともに、アンテナ姿勢計測センサーの三軸座標系とアンテナの三軸座標系とが平行になるように確保する。
【００２３】
ｂ、中央プロセッサは、ＧＰＳモジュールにより、アンテナの所在する地理的位置、ハンギング高さ及び対応する方位角にあるときの参照時間を収集する。三軸重力加速度センサーによりアンテナのピッチ角γとロール角θを得る。太陽位置センサーにより、入射した太陽光がアンテナ基準面においての太陽位置センサーに対する方位角φを収集する。ＧＰＳモジュールは、太陽位置センサーが太陽光の入射方位角を読取る時、その時の参照時間を同期に記憶する。太陽光の入射方位角とは、太陽光が太陽位置センサーの日時計面に照射するとき、太陽位置センサーの日時計針が日時計面においての投影の方位を指す。
【００２４】
ｃ、中央プロセッサは、ＧＰＳモジュールにより測定されたアンテナの所在する地理的位置、及び収集された参照時間に基き、その時その場の太陽レール情報を結び合わせて、太陽光がローカルにおける地理的基準面に対する垂直入射角αと水平入射角βが導き出される。垂直入射角αと水平入射角βの計算は、ローカルで中央プロセッサにより行わなくてもよく、伝送ユニットにより中央プロセッサに伝送して計算処理を行うことも可能である。
【００２５】
ｄ、中央プロセッサは、ステップｂとステップｃで得られたデータに基き、以下の算式により、アンテナの方位角δを算出する。
【数２】
0006455789.tif 000003
【００２６】
ｅ、ステップｂからステップｄを繰り返し、複数グループのアンテナプロジェクトパラメータが測定され、中央プロセッサは収集された、所定の時間間隔を有する複数グループのデータにより、数値の最適化計算を行う。
【００２７】
もちろん、本発明のステップａにおいて、アンテナ姿勢計測センサーの三軸座標系とアンテナの三軸座標系とを平行して配置しなくてもよい、即ち、ある所定のバイアス角度（当該バイアス角度は三軸座標系の原点を中心に、空間的に回転して得られるものである）を保つするままで、最後の結果から、バイアス角度を除去してから（即ち逆方向に同じ角度を回転した後）、アンテナの基本プロジェクトパラメータが得られる。
【００２８】
アンテナ姿勢計測において、太陽光がない場合、太陽光のかわりに人工的にセットした既知の位置の光源でアンテナ方向の測定を実現することができる。既知位置の光源を利用する場合、日時計の上方で角度を形成することができなければ、既知位置の光源を日時計の下方に置き、日時計を逆放置にすることでアンテナの方位を測定することができる。既知の固定位置の人工光源を利用する場合、ＧＰＳモジュールは、太陽位置センサーが角度を収集するときに同期的にタイマーしなくてもよい。
【００２９】
本発明は、一次測定プロジェクトに適用することもできるし、アンテナに常時に配置し、アンテナ姿勢のリアルタイム監視をすることもできる。常時に配置する場合または元の基地局の位置が正確なものである場合、ＧＰＳモジュールの代わりに時計モジュールを利用することができ、時計モジュールの同期機能により、日時計における特定角度の生成する時間を同期的に記録すればよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…被計測アンテナ、２…ケース、３…太陽位置センサー、４…三軸重力加速度センサー、５…ＧＰＳモジュール、６…日時計針。
【図１】
0006455789.tif 000005
【図２】
0006455789.tif 000006
【図３】
0006455789.tif 000007