Спосіб грубої юстирування антен радіорелейних станцій
H01Q3 / 20 - при нерухомому активному елементі і рухомому відбиває пристрої
Власники патенту RU 2340987:
Іркутський державний лінгвістичний університет (RU)
Винахід відноситься до галузі радіозв'язку, а саме до способу грубої юстирування антенних систем при прокладанні трас радіорелейних станцій. Технічний результат полягає у спрощенні настройки. Орієнтацію антен здійснюють за допомогою побутового GPS-приймача з інтегрованим барометричним альтиметром, визначають спочатку місце розташування і висоту першої точки і заносять дані в пам'ять приладу, потім визначають місце розташування і висоту другої точки і, використовуючи функцію пошуку зворотного шляху по стрілці приладу, орієнтують антену по азимуту в горизонтальній площині, для орієнтації антени у вертикальній площині кут місця # X003B2; розраховують за формулою # X003B2; = arctg (h1-h2) / l, де h1 - висота першої точки, h2 - висота другої точки, l - відстань між точками, після чого по тій же схемі виробляють орієнтацію антени по куту і азимуту в першій точці. 4 мул.
Винахід відноситься до галузі радіозв'язку, а саме до способу грубої юстирування антенних систем при прокладанні трас радіорелейних станцій. Технічний результат полягає у спрощенні настройки.
Відомі способи юстирування для різної протяжності траси. Перший при великої протяжності (30-50 км) полягає в детальному вивченні топографічних карт з подальшою прив'язкою до місцевості. Прив'язка проводиться на основі найближчих триангуляційних пунктів, від яких проводиться зйомка місцевості оптичними геодезичними приладами.
1. Радіорелейна станція Р404М. Технічний опис.
2. Апаратура цифрових радіорелейних станцій МІК-РЛ7. 18Р і МІК-РЛ23. 40Р. Технічний опис. НПФ «Микран» м.Томськ.
3. Радіорелейні та супутникові системи передачі. Під редакцією А.С.Неміровского. М. «Радіо і зв'язок». 1986.
Другий спосіб при невеликих відстанях (5-15 км) - налаштування виробляють «на око».
1. Устаткування ефірно-кабельного телебачення MVDS РРС-42/40. Технічний опис та інструкція з експлуатації. КПП «ДОК» м.Санкт-Петербург.
Недоліки відомих способів: при великій протяжності траси (30-50 км) для точної прив'язки до місцевості на підставі топографічних карт необхідно знати положення найближчих до точок прийому-передачі триангуляційних пунктів. Від них потім роблять зйомку місцевості оптичними геодезичними приладами і визначають спрямованість антени по азимуту. Налаштування кута розташування здійснюють на підставі розрахунку за даними топографічних карт і висот антенних щогл. Все це вимагає значних тимчасових і робочих ресурсів. Крім того, значний вплив можуть надати помилки карт і не точно встановлені триангуляційні пункти. Робота з оптичними геодезичними приладами вимагає певної кваліфікації персоналу.
При невеликих відстанях (5-15 км) настройка «на око» можлива тільки в умовах гарної видимості, на яку впливають несприятливі погодні умови (дощ, сніг, туман).
Подібне рішення з використанням навігаційного приладу для орієнтації антен реалізовано компанією KVH Industries, Inc. в мобільних системах супутникового телебачення TracVision [KVH Trac Vision G4 / G6 / G8. Технічний опис]. Антени систем комплектуються додатковим зовнішнім електронним магнітним гіростабілізованого компасом GyroTrac. Наявність компаса в комплекті дозволяє прискорити початковий ( «холодний») пошук запрограмованого супутника, а в процесі експлуатації з його допомогою здійснюється переорієнтація антени на інший супутник з записаної бібліотеки. Однак даний спосіб для юстування антенних систем при прокладанні трас радіорелейних станцій має такі недоліки:
1. Орієнтацію антени можна здійснити тільки в разі заздалегідь відомого азимутального напрямку. (Телевізійні супутники знаходяться на геостаціонарних орбітах і «висять» над екватором, тобто їх азимутальное положення заздалегідь відомо.) У нашому ж випадку азимутальное напрямок необхідно визначити.
2. Не враховуються вимоги до точності грубої орієнтації через відносно великий ширини діаграми спрямованості передавальних антен супутників.
3. Не передбачена настройка по куту місця, що також пов'язано з відносно великою шириною діаграми спрямованості передавальних антен супутників.
4. Потрібно гіростабілізація, так як антенні системи розташовані на мобільних об'єктах. (В разі юстирування антен радіорелейних станцій немає необхідності в гіростабілізаціі зважаючи стаціонарності останніх, що спрощує процес.)
Мета винаходу - спрощення юстирування антенних систем при прокладанні трас радіорелейних станцій.
Зазначену мету досягають тим, що юстировку здійснюють за допомогою побутового супутникового навігаційного приймача (GPS-приймача) з вбудованим барометричним альтиметром (типу Garmin e-Trex Vista, Garmin e-Trex Summit, Garmin GPSMAP 76/60 CS і т.д.).
Сучасні радіорелейні лінії передачі сигналів працюють в сантиметровому і дециметровому діапазонах. Хвилі сантиметрового і дециметрового діапазонів майже не оминають перешкод (будівлі, складки місцевості) і кривизну земної поверхні і можуть поширюватися в зоні прямої (оптичної) видимості. Енергія в дециметровому діапазоні при застосуванні спрямованих антен поширюється дуже вузьким пучком, тобто має місце спрямована передача. Головні труднощі представляє груба юстирування антенних систем траси точка-точка до появи сигналу. Ширина діаграм спрямованості (ДН) антен обмежується 1-4 # x000B0 ;. Тому ставиться завдання зорієнтувати головні пелюстки ДН антен як в азимутальной, так і в кутовий площинах (фіг.1).
При налаштуванні траси зв'язку точка-точка за допомогою GPS-приймача визначають спочатку місце розташування і висоту однієї точки і заносять дані в пам'ять приладу. Потім визначають місце розташування і висоту другої точки і, використовуючи функцію пошуку зворотного шляху (TrackBack) по стрілці приладу, орієнтують антену по азимуту в горизонтальній площині.
Кут місця визначають розрахунковим шляхом на підставі отриманих даних про висоти над рівнем моря обох точок і відстані між точками (всі дані знімають зі свідчень вищезгаданого приладу). кут місця # X003B2; дорівнює арктангенс відносини різниці висот h1-h2 до відстані між точками l (див. фіг.2):
де h1 - висота першої точки,
h2 - висота другої точки,
h1-h2 - різниця висот,
l - відстань між точками,
# X003B2; - кут місця.
Потім по тій же схемі виробляють орієнтацію антени в першій точці.
За паспортними даними точність визначення координат точки на місцевості GPS-приймачем становить # X000B1; 15 м. Відповідно, положення обох точок буде визначено з похибкою. Оцінимо кордон абсолютної похибки азимутального напрямку. Справжній стан точки А буде перебувати в колі з радіусом 15 м (див. Фіг.3), якщо положення точки Б визначено точно, то максимальна помилка по азимуту складе # X000B1; # x00394; # x003D5 ;. У нашому випадку местоопределение другий точки здійснюють з точно такою ж інструментальною похибкою. Отже, буде мати місце ситуація, зображена на фіг.4. Справжній стан точки Б також буде знаходитися в колі з радіусом 15 м.
Максимальна похибка по азимуту буде в разі, якщо точка А буде мати положення, що відповідає 1, а точка Б - 2. Чисельно похибка буде дорівнювати # X00394; # x003B1 ;, яку можна обчислити, як:
де 30 - це подвоєний радіус кола помилки точності GPS-вимірів в метрах,
30000 - відстань між РРС, м.
Обчисливши (2), отримаємо # X00394; # x003B1; = 0,001 радіан (0,057 # x000B0;). Ширина ДН антен значно більше: 1 # x000B0; -4 # x000B0; # X002DC; 0,0175-0,0699 радіан.
Для точного визначення висоти барометричний альтиметр, вбудований в прилад, вимагає калібрування. У нашому випадку нам не потрібно точне визначення висот, досить їх визначити з однаковою похибкою, так як в розрахунку кута бере участь різниця висот.
Точність вимірювання висоти GPS-приймачем становить # X000B1; 3 м, кордон абсолютної похибки по куту місця можна оцінити за формулою:
Кордон абсолютної похибки для різниці висот 1000 м складе 0,000216426 радіан (0,0124 # x000B0;), що значно менше, ніж по азимуту. При меншій різниці висот похибка зменшується.
Виходячи з цього робимо висновок, що інструментальної точності GPS-приймача досить для грубої юстирування спрямованих антен РРС. Головний пелюстка ДН однієї антени потрапить в зону дії головної пелюстки ДН інший антени. Точна ж юстирування антен в просторі проводиться традиційно, по максимуму сигналу.
При малих відстанях траси радіорелейного зв'язку точність орієнтації антен зменшується, але залишається достатньою, для того щоб станції «побачили» один одного після грубої юстирування. Так, для відстані 5 км по азимуту похибка становить 0,006 радіан (0,3438 # x000B0;), по куту місця - 0,00173 радіана (0,099 # x000B0;).
Відмінною особливістю винаходу є використання в якості основного інструменту для грубої юстирування антен РРС побутового GPS-приймача з інтегрованим барометричним альтиметром.
Перевага заявляється способу полягає в простоті і надійності, для його реалізації потрібна менша кількість персоналу, відсутня необхідність в спеціальних навиків, скорочується час проведення робіт. Протяжність траси і погодні умови не ускладнюють проведення робіт. В силу цього скорочуються матеріальні витрати на прокладку радіорелейного траси.
Спосіб грубої юстирування антен радіорелейних станцій при прокладці ліній зв'язку, що відрізняється тим, що орієнтація антен здійснюється за допомогою побутового GPS-приймача з інтегрованим барометричним альтиметром, визначають спочатку місце розташування і висоту першої точки і заносять дані в пам'ять приладу, потім визначають місце розташування і висоту другий точки і, використовуючи функцію пошуку зворотного шляху по стрілці приладу, орієнтують антену по азимуту в горизонтальній площині, для орієнтації антени у вертикальній площині кут місць а # X003B2; розраховують за формулою # X003B2; = arctg (h1-h2) / l, де h1 - висота першої точки, h2 - висота другої точки, l - відстань між точками, після чого по тій же схемі виробляють орієнтацію антени по куту і азимуту в першій точці.