全文摘要
一种基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置，包括上位机系统、下位机系统；所述上位机系统包括智能手机和上位机无线通信模块；所述下位机系统包括姿态测量子系统、单片机子系统、供电子系统和下位机无线通信模块。本实用新型的基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量系统，控制过程简便且人机界面友好，简化系统线路，降低对室外环境的要求，可靠性和准确性较高。
主设计要求
1.一种基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置，其特征在于：包括上位机系统(1)、下位机系统(2)；所述上位机系统(1)包括智能手机(3)和上位机无线通信模块(4)；所述下位机系统(2)包括姿态测量子系统(5)、单片机子系统(6)、供电子系统(7)和下位机无线通信模块(10)；所述的智能手机(3)安装有APP软件，是开展通信业务的人机交互终端；所述的姿态测量子系统(5)包括一台GNSS姿态测量接收机(11)、两台测量型天线(8)、一个RS-232串口(9)、MEMS陀螺仪和加速度计，用于对天线位置参数和姿态参数的测量和发送；所述的单片机子系统(6)包含两个RS-232串口(9)，其中一个直接连接下位机无线通信模块(10)，实现与智能手机的无线数据收发，另一个与姿态测量子系统(5)连接，实现与姿态测量子系统的数据收发；所述的供电子系统(7)包括至少一台独立的双路直流电源，同时与GNSS姿态测量接收机(11)、单片机子系统(6)和下位机无线通信模块(10)部分连接，主要给各个部分提供电源。
设计方案
1.一种基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置，其特征在于：包括上位机系统(1)、下位机系统(2)；所述上位机系统(1)包括智能手机(3)和上位机无线通信模块(4)；所述下位机系统(2)包括姿态测量子系统(5)、单片机子系统(6)、供电子系统(7)和下位机无线通信模块(10)；
所述的智能手机(3)安装有APP软件，是开展通信业务的人机交互终端；
所述的姿态测量子系统(5)包括一台GNSS姿态测量接收机(11)、两台测量型天线(8)、一个RS-232串口(9)、MEMS陀螺仪和加速度计，用于对天线位置参数和姿态参数的测量和发送；
所述的单片机子系统(6)包含两个RS-232串口(9)，其中一个直接连接下位机无线通信模块(10)，实现与智能手机的无线数据收发，另一个与姿态测量子系统(5)连接，实现与姿态测量子系统的数据收发；
所述的供电子系统(7)包括至少一台独立的双路直流电源，同时与GNSS姿态测量接收机(11)、单片机子系统(6)和下位机无线通信模块(10)部分连接，主要给各个部分提供电源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能手机(3)为带有操作系统的触屏式终端，该操作系统可以是Android。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的上位机无线通信模块(4)和下位机无线通信模块(10)可以是蓝牙收发器或无线串口模块。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及天线通信技术领域，特别是涉及一种基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置。
背景技术
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换，是一种在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
通常通信天线安装在通信铁塔上，高度一般为几十米左右。集团用户或者运营商监控通信天线的方位角和姿态控制较为困难，操作十分不便。并且天线通信塔多使用铁合金金属材料，使用基于地磁场的姿态测量方式会造成较大误差。室外环境下，初始安装寻北后，通常可以通过电机调节天线方位角和姿态角，但该系统硬件系统需做三防处理，成本高，同时后期维护较困难。
GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。GNSS测量型接收机可以测量当前地理位置信息(含高程)，经过多天线组合后，还可以测量天线的俯仰角、滚转角、方位角等信息。
另一方面，虽然铁塔上的通信天线可以安装GNSS姿态测量装置，可以测量通信天线的姿态角，但GNSS系统不具备通信功能，用户很难实时观测天线的姿态角。
实用新型内容
为了克服上述技术问题，提供一种成本低、可靠性高、操作便利的天线姿态测量装置，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置，包括上位机系统1、下位机系统2；所述上位机系统1包括智能手机3和上位机无线通信模块4；所述下位机系统2包括姿态测量子系统5、单片机子系统6、供电子系统7和下位机无线通信模块10；
所述的智能手机3安装有APP软件，是开展通信业务的人机交互终端；
所述的姿态测量子系统5包括一台GNSS姿态测量接收机11、两台测量型天线8、一个RS-232串口9、MEMS陀螺仪和加速度计，用于对天线位置参数和姿态参数的测量和发送；
所述的单片机子系统6包含两个RS-232串口9，其中一个直接连接下位机无线通信模块10，实现与智能手机的无线数据收发，另一个与姿态测量子系统5连接，实现与姿态测量子系统的数据收发；
所述的供电子系统7包括至少一台独立的直流电源，同时与GNSS姿态测量接收机11、单片机子系统6和下位机无线通信模块10连接，主要给各个部分提供合适的电源。
其中，所述智能手机为带有操作系统的触屏式终端，该操作系统可以是Android或者其他移动操作系统。
其中，无线通信模块可以是蓝牙收发器、无线串口模块。
本实用新型的基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置，利用GNSS接收机子系统获取天线的姿态角和位置参数，并将参数发送到智能手机。另外，用户可以将目标姿态与当前姿态进行比较，从而将天线调整到正确的姿态。
相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
一、成本低、可靠性高。本实用新型的基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量系统及控制方法采用智能手机作为上位机系统，普通智能手机只需要安装相应的APP程序，即可成为上位机，下位机系统仅需在接收机系统上增加一个带有无线通信模块的单片机，即可实现数据预处理和测量数据的无线收发；智能手机还能替代通信输入输出设备。本实用新型的基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量系统，不但可以大大节省成本，还能明显提高可靠性；
二、操作便利。智能手机的应用程序人机界面通常操作简便，手机程序具有很强的操作简便性和可移植性，同时可视化程度高，具有较好的人机交互性，便于用户对下位机系统的实时监测和控制；
第三，便于携带，工作效率高。智能手机和下位机系统各部件之间采用无线串口通信方式，大大简化现场布线，减少线路的互相干扰和损坏，提高用户工作效率；终端与用户之间没有了线缆的约束，用户可以在距离天线约100米的开阔范围内测量和控制，省时省力。GNSS接收机和单片机都通过移动电源供电，对野外环境电力设备的要求大大降低。
附图说明
图1为本实用新型的基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量系统结构示意图；
图2为下位机系统结构示意图；
图3为下位机系统正视图；
图4为下位机系统侧视图；
图5为下位机系统俯视图；
其中，1-上位机系统，2-下位机系统，3-智能手机，4-下位机无线通信模块6-单片机子系统，7-供电子系统，8-测量型天线，9-RS-232串口，10-下位机无线通信模块，11-GNSS姿态测量接收机。
具体实施方式
下面结合具体实施例以及附图对本实用新型做进一步详述。
参见图1，本实用新型基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置，包括上位机系统1、下位机系统2；所述上位机系统1包括智能手机3和上位机无线通信模块4；所述下位机系统2包括姿态测量子系统5、单片机子系统6、供电子系统7和下位机无线通信模块10。
所述的智能手机3为天线姿态测量系统的核心控制部件，安装有APP软件，是开展通信业务的人机交互终端。所述智能手机为带有操作系统的触屏式终端，该操作系统可以是Android或者其它移动操作系统，所述智能手机包含无线通信模块或者可以连接无线通信模块，所述无线通信模块可以是蓝牙收发器或无线串口模块。
所述的姿态测量子系统5包括一台GNSS姿态测量接收机11、两台测量型天线8、1个RS-232串口9、MEMS陀螺仪和加速度计，用于对天线位置参数和姿态参数的测量和发送；
所述的单片机子系统6为下位机系统的核心控制器，包含至少2个RS-232串口9，其中一个直接连接下位机无线通信模块10，实现与智能手机的无线数据收发，另一个与姿态测量子系统5连接，实现与姿态测量子系统的数据收发；
所述的供电子系统7包括至少一台独立的直流电源(例如5V直流电源)，同时与GNSS姿态测量接收机11、单片机子系统6和下位机无线通信模块10部分连接，主要给各个部分提供合适的电源。
使用时，将下位机系统2固定在天线上方，两个测向天线连线方向与天线朝向保持平行，确保通信天线的最大指向方位角和测向接收机的输出一致。给下位机系统2通电，单片机子系统6和姿态测量子系统5进行自检；
打开智能手机3的APP软件，并确定上位机无线通信模块4打开，在智能手机APP界面中匹配下位机无线通信模块10，建立与对应下位机的无线连接；
GNSS接收机通过天线接收卫星数据，进而解算出当前地理位置信息和姿态信息，通过RS-232串口9输出；
单片机通过RS-232串口9接收GNSS接收机的数据后，将数据重新组帧，通过下位机无线通信模块10发送到智能手机；
智能手机3通过上位机无线通信模块4接收到数据后，在APP软件界面中显示天线当前位置经纬度、方位角、俯仰角、滚转角等信息；
将当前角度与目标角度进行比较，用户对天线姿态进行调整，使当前角度与目标角度一致。
本实用新型基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置将测量数据由一部智能手机的应用程序显示，下位机系统由姿态测量子系统、单片机子系统和供电子系统组成。智能手机和下位机系统之间通过无线通信模块进行通信，下位机系统中的单片机与GNSS接收机之间采用有线串口通信。下位机采用无线电源供电，且将三个子系统封装到一个箱体中。
本实用新型的基于GNSS接收机和智能手机的天线姿态测量装置涵盖3个主要功能：(1)利用GNSS接收机测量天线的地理位置信息和姿态参数；(2)智能手机APP界面中可实时显示天线的位置参数和姿态参数；(3)用户根据目标角度，调整天线姿态。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920038826.5
申请日:2019-01-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:12(天津)
授权编号:CN209590281U
授权时间:20191105
主分类号:G01S 19/53
专利分类号:G01S19/53;H04M1/725;H04M1/02;G08C17/02
范畴分类:31G;
申请人:中科凯普（天津）卫星导航通信技术有限公司
第一申请人:中科凯普（天津）卫星导航通信技术有限公司
申请人地址:301700 天津市武清区发达路2号306室
发明人:付夏楠;胡超;高志勇
第一发明人:付夏楠
当前权利人:中科凯普（天津）卫星导航通信技术有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：智能手机论文; 上位机论文; gnss论文; 无线通信模块论文; 天线论文; 无线通信技术论文; 手机天线论文; 通信论文; 串口论文; 单片机论文; gnss系统论文; rs-232论文;