基站天线俯角和方位角测量方法
天线方位角俯仰角以及指向计算
而BC在天线面坐标系 下可描述为 ,因而有:
因而有：
通过上式即可求得双轴机构所需转角( , )。
课题二地球同步轨道卫星理想轨道计算模型
这部分我们分两部分进行，第一部分是卫星的发射阶段，第二阶段是在轨运行阶段。
一．发射阶段
发射地球同步定点卫星必须采用多次变轨的发射轨道。一般,发射轨道可分为两种类型,一是有停泊轨道的发射轨道,其中又可分为停泊轨道和转移轨道共平面和不共平面两种;另一是无停泊轨道的发射轨道。
因此，星载天线的指向精度是非常重要的。要保证星载天线的指向精度，首先就是要确保星载天线驱动机构在地指向精度分析的正确性，只有这样才能对接下来的在轨指向精度分析和指向误差补偿进行分析。星载天线驱动机构的末端位姿误差主要来源于机构的结构参数误差和热变形误差，这些误差是驱动机构指向误差最原始的根源，由于受实际生产加工装配能力和空间环境的限制，这些引起末端指向误差的零部件结构参数误差是必须进行合理控制的，引起结构参数变化的热影响因素是必须加以考虑的，只有这样才能使在轨天线驱动机构指向精度动态分析和误差补偿都得到较理想的结果。纵观整个星载天线驱动机构末端位姿误差的分析，提出源于结构参数误差和热变形误差引起的星载天线驱动机构末端位姿误差的研究是必要的。
地球同步卫星及其轨道在万有引力作用下,如果把地球与人造卫星，化为两个质点作为二体问题来考虑,那么,人造卫星的轨道方程和运行速度可表述如下。
式中r——卫星沿轨道运行的向径变量
v——卫星沿轨道运行的速度变量
P——圆锥曲线参变量;抛物线轨道半通径
a——椭圆轨道半长径;双曲线轨道半主径
e——圆锥曲线离心率
f——真近点角
与此同时，我国对星载天线驱动机构的研究、生产制造技术进行了一定时间的学习积累，也成功的应用到了一些卫星上，具有一定的自主能力。自2000年后，我国在发射的卫星中，有很多采用了自主研发的天线驱动机构。相应的研究单位也蓬勃发展，航天科技集团、上海航天局等相关单位对星载天线驱动机构的研究已经取得了很大的成就和进展。特别是伴随着我国自主导航系统—北斗导航系统的不断发展，以及空间实验室和“嫦娥计划”的不断深入。星载天线双轴驱动机构得到了极大地发展。即便如此，我们跟国外还是有一定差距的，目前国内与国外的差距主要在双轴驱动机构精度、使用寿命、可靠性方面，因此还是需要进行深入研究，提高其精度、使用寿命、可靠性。
天线方位角俯仰角以及指向计算
创新实验课作业报告姓名：王紫潇苗成国学号：1121830101 1121830106专业：飞行器环境与生命保障工程课题意义：随着科学技术的迅猛发展，特别是航天科技成果不断向军事、商业领域的转化，航天科技得到了极大的发展，航天器机构朝着高精度、高可靠性的方向发展。
因此对航天机构的可靠性、精度、寿命等要求越来越高，对航天器机构精度的要求显得愈发突出，无论是航天器自身的工作，还是航天器在轨服务都对其精度有着严格的要求。
航天器中的外伸指向机构通常指的是星载天线机构，星载天线是航天器对地通信的主要设备，肩负着对地通信的主要任务，同时随着卫星导航的广泛应用，星载天线就愈发的重要起来，而其指向精度的要求就愈发的突出，指向精度不足，将会导致通信信号质量下降，卫星导航精度下降等结果。
民用方面移动通信和车载导航等，军用方面舰船导航、精确打击等这些都对星载天线的指向精度有着极高的依赖性。
因此，星载天线的指向精度是非常重要的。
要保证星载天线的指向精度，课题一双轴驱动机构转角到天线波束空间指向首先就是要确保星载天线驱动机构在地指向精度分析的正确性，只有这样才能对接下来的在轨指向精度分析和指向误差补偿进行分析。
星载天线驱动机构的末端位姿误差主要来源于机构的结构参数误差和热变形误差，这些误差是驱动机构指向误差最原始的根源，由于受实际生产加工装配能力和空间环境的限制，这些引起末端指向误差的零部件结构参数误差是必须进行合理控制的，引起结构参数变化的热影响因素是必须加以考虑的，只有这样才能使在轨天线驱动机构指向精度动态分析和误差补偿都得到较理想的结果。
纵观整个星载天线驱动机构末端位姿误差的分析，提出源于结构参数误差和热变形误差引起的星载天线驱动机构末端位姿误差的研究是必要的。
发展现状：星载天线最初大多是以固定形式与卫星本体相连的，仅仅通过增大天线波束宽度和覆盖面积来提高其工作范围，对其精度要求不是很高，但是随着航天科技的不断发展和市场需求的不断变化，这就要求，星载天线要具备一定的自由度，因此促使了星载天线双轴驱动机构的发展。
天线方向角及下倾角测试方法
天线方向角及下倾角测试天线方向角测试方法：使用仪器：指南针型号：DQY-1型指南针的工作环境要求：1．在使用指南针时应距离金属物体、金属管道、导线等2米以上，以免指南针自身磁场受其他磁场干扰，无法获取准确数据。
2．应在晴好天气使用，避免空气中过多的带电粒子对指南针造成影响。
3．使用时应在远离强磁场，如变压器、旋转电机、高压走廊等。
4．应避免在太阳黑子活跃期内使用，由于该期间地球磁场会发生偏转及磁暴现象，指南针获取数据与平时要存在较大差距。
5．在测试者使用指南针时，不要在其半径1米内使用手机通话，以免影响测试数据。
第一种测试方法1.测量者在待测天线正后方一定距离（根据实际情况，尽量远离天线），选择一适当位置。
安装好三脚架并把指南针放置于三脚架托盘上，打开指南针盖并将指南针盖垂直立起与天线面板水平，调节三脚架将指南针调至水平（或测量者手持）；2.视线从指南针刻度盘边上的准针通过反光镜中间的观察孔，与前边的校准针再与要测量的天线的支撑杆成直线；3.此时指南针黑针所指的刻度就是该天线的方位角；4.换另一名测试者重复上述步骤；或用另外一块表进行测量。
取得数据的平均值即第二种测试方法1．测量者在待测天线正前方一定距离（根据实际情况，尽量远离天线），选择一适当位置。
安装好三脚架并把指南针放置于三脚架托盘上，打开指南针盖并将指南针盖垂直立起与天线面板水平，调节三脚架将指南针调至水平（或测量者手持）；2．从指南针刻度盘边上的准针通过反光镜中间的观察孔，与前边的校准针再与要测量的天线的支撑杆成直线；3．此时指南针白针所指的刻度就是该天线的方位角；4．换另一名测试者重复上述步骤；或用另外一块表进行测量。
取得数据的平均值即第三种测试方法1．测量者在待测天线板面垂直方向一定距离（根据实际情况，尽量远离天线），选择一适当位置。
安装好三脚架并把指南针放置于三脚架托盘上，打开指南针盖并将指南针盖垂直立起与天线面板侧面水平，调节三脚架将指南针调至水平（或测量者手持）；2．指南针刻度盘边上的准针通过反光镜中间的观察孔，与前边的校准针再与要测量的天线的支撑杆成直线；3．此时指南针黑针所指的刻度加或减90度（在面向天线正面逆时针一侧加90度，顺时针减90度）就是该天线的方位角；4．换另一名测试者重复上述步骤；或用另外一块表进行测量。
基站天线俯角、方位角测量方法
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方位角的测量工具 工具的检验、校准
13
天线方位角测量原则
测量仪表尽量保持水平 测量仪表必须与天线所 指的正前方成一条直线 测量仪表尽量远离铁体 和电磁干扰源
保持水平 在 一 条 直 线 上 干扰源
远离干扰源 水平仪
14
不同天线安装方式的方位角测量
正前方可观测到被 测天线的测量方法 正前方无法观测到 被测天线的测量方 法
基站天线俯角、 基站天线俯角、方位角 测量方法
1
天线俯角的测量
2
俯角测量的关键点
测量工具的精密度 测量者的安全保障 上、中、下三个测试数据的平均值
3
根据客户优化 资料提供的最新 数据调整天线俯 角，要求调整后 的俯角度数与最 新数据的误差为 正负0.5度
4
测量者必须选 择天线背面的 平直面进行测 量
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楼顶简易铁塔（正前方无法观测） 楼顶简易铁塔（正前方无法观测）
按照落地铁塔天线方位角测量方法，测 量者可在楼顶上被测天线的正前方或正后方 寻找一个最佳位置，进行测量，但必须遵循 测量原则，尽量远离铁体及其它产生磁场的 物体。如有可能，可关闭基站发射，避免微 波磁场干扰
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欢迎提问
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天线方位角的测量
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天线方位角测量关键点
测试工具的精密度 天线方位角的测量原则 测量者的站位 不同安装方式的测量方法
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根据客户优化 资料提供的最新数 据调整天线方位角， 要求调整后的方位 角度数与最新数据 的误差为正负5度
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天线的安装方式
落地铁塔 楼顶铁塔 楼顶简易铁塔 楼顶拉线铁塔 楼顶桅杆塔 楼顶增高架 楼顶墙沿桅杆 楼顶炮台桅杆
天线方位角 俯仰角以及指向计算
创新实验课作业报告姓名：王紫潇苗成国学号：1121830101 1121830106 专业：飞行器环境与生命保障工程课题一双轴驱动机构转角到天线波束空间指向课题意义：随着科学技术的迅猛发展，特别是航天科技成果不断向军事、商业领域的转化，航天科技得到了极大的发展，航天器机构朝着高精度、高可靠性的方向发展。
因此对航天机构的可靠性、精度、寿命等要求越来越高，对航天器机构精度的要求显得愈发突出，无论是航天器自身的工作，还是航天器在轨服务都对其精度有着严格的要求。
航天器中的外伸指向机构通常指的是星载天线机构，星载天线是航天器对地通信的主要设备，肩负着对地通信的主要任务，同时随着卫星导航的广泛应用，星载天线就愈发的重要起来，而其指向精度的要求就愈发的突出，指向精度不足，将会导致通信信号质量下降，卫星导航精度下降等结果。
民用方面移动通信和车载导航等，军用方面舰船导航、精确打击等这些都对星载天线的指向精度有着极高的依赖性。
因此，星载天线的指向精度是非常重要的。
要保证星载天线的指向精度，首先就是要确保星载天线驱动机构在地指向精度分析的正确性，只有这样才能对接下来的在轨指向精度分析和指向误差补偿进行分析。
星载天线驱动机构的末端位姿误差主要来源于机构的结构参数误差和热变形误差，这些误差是驱动机构指向误差最原始的根源，由于受实际生产加工装配能力和空间环境的限制，这些引起末端指向误差的零部件结构参数误差是必须进行合理控制的，引起结构参数变化的热影响因素是必须加以考虑的，只有这样才能使在轨天线驱动机构指向精度动态分析和误差补偿都得到较理想的结果。
纵观整个星载天线驱动机构末端位姿误差的分析，提出源于结构参数误差和热变形误差引起的星载天线驱动机构末端位姿误差的研究是必要的。
发展现状：星载天线最初大多是以固定形式与卫星本体相连的，仅仅通过增大天线波束宽度和覆盖面积来提高其工作范围，对其精度要求不是很高，但是随着航天科技的不断发展和市场需求的不断变化，这就要求，星载天线要具备一定的自由度，因此促使了星载天线双轴驱动机构的发展。
正确使用罗盘测试方位角、俯仰角的方法
正确使用罗盘测试方位角、俯仰角的方法
有关罗盘也叫指北针或指南针！目前基站上用的较多的有以下几种型号和厂家的：一种哈尔滨出厂的地质罗盘、一种浙江出的地质罗盘、还有一种就是地摊上用的所谓“军用罗盘”。
一般来讲，地质罗盘的准确度较绿色的“军用罗盘”准确度要很高。
以下是针对地质罗盘的使用及测试方法：
测试方位角的方法无怪呼看黑针、看白针，这主要取决于你手持罗盘的方式及所处位置是在天线前方还是后方。
当你置身于塔下（必须身处被测小区天线正下方），面对天线时。
此时有镜子的一面冲着铁塔，你也面对铁塔。
此时如果能在镜子中看到天线，天线的地面水平线应该和镜子的中线承垂直交叉。
此时你应读取的是白针所指的方位刻度。
相反如果你手持罗盘的时有镜子的一侧对着你，此时被测小区天线仍然要被套入镜子中，其底面水平线与镜子中线承垂直交叉，此时你要读取的是黑针刻度。
通俗点说就是镜子一侧对着你自己怀里的时候，有刻度一侧指向天线覆盖正前方，但是必须要将天线套入反射镜，使其底面水平线与反射镜垂直线承垂直交叉。
此时看的是白针，反之则看黑针。
测试天线俯仰角的时候，带反射镜的一侧必须朝上，带刻度一侧必须指向地面。
此时持罗盘手的手指缓慢拨动罗盘后边的调整水平的铁片，要注意观看的是罗盘内的水平尺，此时尽量将水平尺气泡置中线，读
取水平尺所指刻度即为天线的俯仰角。
（注意事项：测试俯仰角时必须先测试抱杆的垂直度，以便保证测试精确度，带刻度一侧必须指向地面方向，反之俯仰角误差在2～3度。
）
方位角测试时罗盘应保持水平状态，避免离铁塔过近或距离手机过近。
手机磁场会象磁铁一样，导致指针失效。
天线方位角俯仰角以及指向计算
那么，我们小组也秉承着对航天事业的极大热忱开始对天线指向问题进行研究，首先我们对天线的方位角和俯仰角进行了理论的推导。
关键词：方位角俯仰角双轴定位天线指向
1．天线方位角与俯仰角的计算公式推导：
假定已知某时刻卫星在惯性空间的位置、速度以及天线指向点的位置信息。设卫星位置矢量为 ，卫星速度矢量为 ，指向点的地理经纬度分别为B、L。根据已知的卫星位置与速度矢量计算天线坐标系各坐标轴在惯性空间的方向矢量，计算公式：
对圆轨道可有r=a=R+H,故(2)式可改写为 ，根据定义 ， ，可以得出： ，对于地球同步卫星来说 ，
式中 ——卫星沿轨道运行的角速度
H——卫星地面发射高度
T——卫星运行周期
——地球自转周期,Te=
R——地球平均半径,R=6367km
今将已知数据代入上述几式之中，则得地球同步卫星的参数如下:
式中 ——地球同步卫星的高度
Hale Waihona Puke 有停泊轨道的发射轨道可分为五部分:
(l)上升段(第一动力飞行段,其任务是从地面起飞使飞行器进入停泊轨道);
方位角和俯仰角核对作业指导书
方位角和俯仰角核对作业指导书一、目的和意义为了规范测量方法、降低人为因素、提高系统质量，特制定本作业指导书。
二、适用范围本作业指导书适用通信领域内的所有塔型的天线方位角和俯仰角测量。
三、内容与工作流程作用、含义：天线方向是控制天线覆盖方位和范围的关键参数。
一方面，准确的方位角能保证基站的实际覆盖与所预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据话务量或网络存在的具体情况对方位角进行适当的调整，可以更好地优化现有的移动通信网络。
因此，一般来说天线方向应指向为本扇区目标覆盖区域的中心或者话务最集中的地方。
实际工作中还应控制好同一基站不同扇区天线指向的夹角，一般来说这个夹角不应小于天线的半功率角的1.2倍，以避免扇区间的覆盖重叠区过大，造成扇区间的干扰。
1、天线方位角测量：天线方位指天线的主波瓣指向与磁北方向的顺时针夹角。
落地铁塔天线方位角测量：人应站在地下测量，不能在塔上测量。
1.1选址：人离铁塔2米以上，正对天线平面，人的视线和天线平面成90°角。
1.2测量：1.2.1打开罗盘，罗盘应端平，指针能在轻微摆动为标准。
在测试时身体一定要保持平衡。
1.2.2把被测天线照进罗盘镜内。
天线平面和罗盘中心线垂直，人面对天线，罗盘镜面指面天线的看白针，人背对天线，镜面方向向外和天线发射方向一致的读黑针（或罗盘指针有记号端）。
1.2.3确保测量者的双眼、罗盘仪、被测天线在一条直线上。
罗盘仪应尽量保持在同一水平面上，同时避免手的颤动（使罗盘仪内的气泡保持在中央位置）。
保持30秒，待指针的摆动完全静止。
1.2.4读数时视线要垂直罗盘仪，读取当前指针所对应的读数，并及时记录数据。
楼顶铁塔天线方位角测量：可按照落地铁塔天线方位角测量方法，测量者可在楼顶上被测天线的正前方或正后方寻找一个最佳位置，进行测量，但必须遵循测量原则。
应尽量远离楼顶上各类管道、水箱等有干扰罗盘测量的物体。
如有可能，可关闭基站发射，避免微波磁场干扰。
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基站天线俯角和方位角测量方法
1.目的。
规范测量方法、降低人为因素、提高系统质量。
2.适用范围。
此方法适用于所有摩托罗拉基站安装督导，检查工程师及现场安装工作人员。
3.天线俯角测量：
3.1.根据设计院的设计文件以及客户优化资料提供的最新数据调整天线俯角，要求调整后的俯角度数与最新数据的误差为正负1度。
3.2.由于各天线厂家生产的天线型号、规格、形状不尽相同，测量者必须选择天线背面的平直面进行测量。
3.3.天线机械俯角的测量工具应为斜度测量仪（也称坡度仪）。
3.4.斜度测量仪（也称坡度仪）必须每年进行一次检验和校准。
3.5.测量者手握坡度仪安全站在天线的背后，用侧面紧靠在天线背面的平直面，取上、中、下三点进行测量，取三个测试数据值的平均值，精确到小数点后一位。
3.6. 电调天线的俯角是天线机械俯角与天线内置角或电调角之和。
3.7. 天线内置角度需从天线厂家或客户资料中获取；电调角度根据厂家使用说明用专用工具读取。
4. 天线方位角测量：
4.1. 根据设计院的设计文件以及客户优化资料提供的最新数据调整天线方位角，要求调整后的方位角度数与最新数据的误差为正负5度。
4.2.由于各地基站的安装环境不同，天线安装方式也不尽相同，大致可分为:Ø落地铁塔、楼顶铁塔、楼顶简易铁塔、楼顶拉线铁塔、楼顶桅杆塔、楼顶增高架、楼顶墙沿桅杆、楼顶炮台桅杆。
根据不同的安装方式，确定不同的天线方位角测量方法。
4.3.天线方位角的测量工具应为指北针或地质罗盘仪。
指北针或地质罗盘仪必须每年进行一次检验和校准。
4.5.天线方位角测量原则：
4.5.1.指北针或地质罗盘仪应尽量保持在同一水平面上。
4.5.2.指北针或地质罗盘仪必须与天线所指的正前方成一条直线。
4.5.3.指北针或地质罗盘仪应尽量远离铁体及电磁干扰源(例如各种射频天线、中央空调室外主机、楼顶铁塔、建筑物的避雷带、金属广告牌以及一些能产生电磁干扰的物体)。
4.6.建议测量方式（直角拐尺测量法）
4.6.1.前方测量：在方位角的测量时，两人配合测量。
其中一人站在天线的背面近天线位置，另外一人站在天线正前方较远的位置。
靠近天线背面的工程师把直角拐尺一条边紧贴天线背面，另一条边所指的方向（即天线的正前方）来判断前端测试者的站位，这样有利于判断测试者的站位。
测试者应手持指北针或地质罗盘仪保持水平，北极指向天线方向，待指针稳定后读数，即为天线的方位角。
4.6.2.侧面测量：当正前方无法站位时，可以考虑侧面测量。
在方位角的测量时，两人配合测量。
其中一人站在天线的侧面近天线位置，另外一人站在天线另一侧较远的位置。
靠近天线的工程师把直角拐尺一条边紧贴天线背面，拐尺所指的方向（即天线的平行方向）来判断前端测试者的站位，这样有利于判断测试者的站位。
测试者应手持指北针或地质罗盘仪保持水平，北极指向天线方向，待指针稳定后读数，然后加或减90度即为天线的方位角。
4.7.不同天线安装方式的方位角测量（结合现场环境）：
4.7.1.落地铁塔天线方位角测量,落地铁塔基本上建在地势较平坦、视野较开阔的地方，测量者遵循测量原则，方法如下：测量时寻找天线正前方的最佳测试位置（测量位置选在铁塔底部，
罗盘仪与被测天线点对点距离大于20米；罗盘仪与铁塔塔体直线距离大于10米。
确保测量者的双眼、罗盘仪、被测天线在一条直线上。
在测试时身体一定要保持平衡。
罗盘仪应尽量保持在同一水平面上，同时避免手的颤动（使罗盘仪内的气泡保持在中央位置）。
保持30秒，待指针的摆动完全静止。
读数时视线要垂直罗盘仪，读取当前指针所对应的读数，并及时记录数据。
4.7.2.楼顶墙沿桅杆天线方位角测量：测量者遵循测量原则，测量位置选在楼层底部，测量者与被测天线直视距离内无遮挡，指北针或罗盘仪与被测天线点对点距离大于20米，然后参照落地铁塔天线方位角测量方法进行测量。
4.7.3.楼顶铁塔、楼顶简易铁塔、楼顶拉线铁塔、楼顶桅杆塔、楼顶增高架、楼顶炮台桅杆天线方位角测量。
这几种天线安装方式天线方位角测量可分为两种：
Ø由于环境原因，测量者在楼层底部无法直观地（或被其它建筑物遮挡）看到被测天线，无法到达测量位置时。
我们可以选用以下两种方法：
n寻找一个与被测天线平行的规则状物体作为参照物，然后按照落地铁塔天线方位角测量方法对参照物进行测量，并对测量的数据，注明由测量参照物得到。
n按照落地铁塔天线方位角测量方法，测量者可在楼顶上被测天线的正前方或正后方寻找一个最佳位置，进行测量，但必须遵循测量原则，尽量远离铁体及其它产生磁场的物体。
如有可能，可关闭基站发射，避免微波磁场干扰。
Ø测量者在楼层底部能直观看到被测天线，则按照楼顶墙沿桅杆天线方位角测量对天线进行测量。