[发明专利]一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统及方法

权利要求书

1.一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，包括地面监测控制交互系统、地面通信平台、塔吊通信终端，其特征是：所述地面通信平台包括底座，底座上端面设有地面通信主机和天线转动控制装置；

所述天线转动控制装置连接有定向天线，天线转动控制装置可以控制所述定向天线在水平和垂直方向的转动；所述地面通信主机与所述地面监测控制交互系统、定向天线有线连接，用于输出所述天线转动控制装置的控制信号，并处理和调度通信信号；所述塔吊通信终端还设有用于收集水平坐标和海拔高度参数的塔吊定位单元；所述塔吊通信终端与所述地面通信平台4G、5G无线通信连接，用于接收地面通信平台发送的塔吊控制和通信信号，并向地面通信平台发送塔吊状态监测、定位、语音及视频等通信信号。

2.如权利要求1所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，其特征是：所述地面通信主机包括机体结构、中央主控单元、水平角度伺服控制单元、垂直角度伺服控制单元、地面定位单元、通信信号处理单元、自动增益及自激消除控制单元、双工合路器；所述中央主控单元与所述水平角度伺服控制单元、垂直角度伺服控制单元、地面定位单元、通信信号处理单元、自动增益及自激消除控制单元连接，所述通信信号处理单元连接自动增益及自激消除控制单元连接和地面监测控制交互系统，所述自动增益及自激消除控制单元连接双工合路器，所述双工合路器连接定向天线，所述地面通信主机还设有连接地面定位单元的地面定位天线；所述中央主控单元用于接收地面定位单元和塔吊定位单元定位信息，输出水平和垂直伺服控制信号，同时调度通信信号处理单元、自动增益及自激消除控制单元工作。

3.根据权利要求1所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，其特征是：所述天线转动控制装置包括安装座，所述安装座为中空圆柱筒状，内腔设有水平旋转座，所述水平旋转座底部固定连接从动齿轮一，所述安装座外侧设有驱动电机一，所述驱动电机一输出端连接驱动齿轮一，所述驱动齿轮一与所述从动齿轮一啮合连接，所述水平旋转座上端面中央连接支撑柱，所支撑柱顶端可转动连接有U型的天线座，所述天线座一侧固定安装从动齿轮二，所述支撑柱靠近顶端还安装有驱动电机二，其输出端连接驱动齿轮二，所述驱动齿轮二与所述从动齿轮二啮合连接，以此控制所述天线座垂直方向转动；所述天线座固定安装所述定向天线；所述驱动电机一与所述水平角度伺服控制单元连接，所述驱动电机二与所述垂直角度伺服控制单元连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，其特征是：所述地面定位天线设置在所述地面通信主机的顶端面。

5.根据权利要求2所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，其特征是：所述地面定位单元和塔吊定位单元为北斗、GPS、北斗/GPS双模天线中的一种。

6.根据权利要求3所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，其特征是：所述驱动电机一和所述驱动电机二为脉冲步进电机。

7.根据权利要求3所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，其特征是：所述支撑柱为S型。

8.一种基于4G、5G的塔吊自适应通信方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的一种基于4G、5G的塔吊自适应通信系统，所述通信方法包括如下步骤：

手动调整地面通信平台的定向天线大致对准塔吊通信终端，使地面通信主机的中央主控单元能接收到塔吊通信终端发送的实时定位及海拔信息；

所述中央主控单元根据地面通信平台和塔吊通信终端的实时定位及海拔信息，实时计算地面通信平台到塔吊通信终端俯仰角度和水平角，同时向水平角度伺服控制单元、垂直角度伺服控制单元输出控制信号，控制所述驱动电机一、驱动电机二动作，从而调整定向天线的俯仰角，水平角，实现定向天线与塔吊通信终端的实时精确对准；

根据地面通信平台和塔吊通信终端的实时定位及海拔信息，中央主控单元实时计算地面通信平台和塔吊通信终端的距离，并根据距离控制自动增益及自激消除控制单元调整通信信号的输出功率，并进行自激消除，实现通信信号的稳定覆盖；

地面监测控制交互系统的控制及音视频信号通过地面通信平台发送至塔吊通信终端，塔吊通信终端收集的音视频及状态监测信号发送至地面通信平台再发送至地面监测控制交互系统，进行音视频通讯及塔吊工作转态监测。