無人機在移動網絡建設中的應用
時間：2022-12-16 08:56:31
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一、引言
無人駕駛飛機(UnmannedAerialVehicle)簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機，從技術角度可分為無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機等。無人機最早在20世紀20年代出現，早期無人機主要用作軍事訓練的靶機，之后隨著電子技術的進步，無人機在擔任偵查任務的角色上開始展露他的彈性與重要性，到20世紀晚期，無人機開始飛速發展和廣泛運用，出現了攜帶武器的無人戰斗機，在現代戰爭中發揮著極其重要的作用。隨著GPS，IMU（InertialMeasurementUnit，慣性測量裝置），數碼相機，計算機與無線通信等技術的進步，無人機也開始廣泛應用于地質遙感、空中測繪、森林防火、環境監測、空中執法、高空拍攝、貨物運輸等民用領域，“無人機+行業應用”，已成為無人機真正的剛需，具有廣闊的市場前景。
隨著人們環保意識的增強，對移動通信基站的電磁輻射愈加敏感，雖然各設備廠家的網絡設備均符合國家電磁輻射安全標準，但運營商的基站選址和工程施工還是經常遭遇業主及周圍居民的各種阻撓，經常遇到工程技術人員無法到達天面勘察的現象，導致規劃人員無法精確識別預覆蓋區域的無線環境和獲取必要的站址數據，因而無法根據現場情況規劃合理的建設方案。另外，為搶占市場先機，形成競爭優勢，各運營商大力開展LTE基站建設，規模大，任務重，工期緊，而工程施工隊伍能力良莠不齊，導致工程質量難以保障。因基站建設有相當一部分工程位于鐵塔之上，比如天饋安裝及接地，射頻拉遠設備的上塔安裝等，這部分設備的工程質量檢查、巡檢、維護等相比機房設備更加困難。這些都成為困擾運營商及相關合作單位的難題，嚴重影響了工作效率和工程質量。
傳統的通信勘察工具比如筆記本電腦，數碼相機，GPS定位儀，羅盤，卷尺等，雖然可以滿足一般近距離勘察測量的需要，但是在一些場合，比如需要核實鐵塔上已安裝的天線數量和類型，或空余支臂數量時，僅靠肉眼有時無法辨別，使用傳統的相機則分辨率有限，遠距離無法獲取高質量的圖像，給勘察工作帶來一定的不便。這時，一般需要人工上塔進行詳細的勘察和記錄，費時費力，成本高，且安全風險大。如果利用無人機上搭載的高清云臺，就可以操縱無人機近距離拍攝天面、塔桅、設備、天線和無線環境等，為制定合理的建設方案提供依據。在當前4G建設初期，需要將大量的現網2G和3G站點升級改造成4G站點，或者共享其他運營商的站址建設4G基站，但是在前期進行現網資源核查的過程中，很多站點由于各種原因，比如業主不在家，業主阻撓等，無法到達天面，而采用無人機，則可以從空中近距離多角度拍攝現網站址塔桅及空間資源使用情況和周圍環境，以此來判斷是否具備4G改造建設條件。另外，監理公司使用無人機進行施工質量監督，運營商使用無人機進行塔上施工質量的檢查和督促整改，維護部門利用無人機進行塔上設備的狀態檢查，故障檢查等，都可在不增加人工登高成本的情況下，提高網絡建設質量和運行質量，提升網絡的競爭力。
四、無人機應用的效益分析
4.1提高勘察效率
以常見的大疆Phantom3微型無人機為例，其具備高清攝像頭，GPS定位，智能操控，一鍵返航等常用功能，價格約8000元，假設每年維護費用20%，使用年限5年，實際使用按200*5=1000天計算，平均每天的成本僅16元，相比高昂的人員和車輛費用，基本可忽略不計。假定勘察工程師每天可勘察4個基站，其中有1個站點因各種原因無法到達天面，需另擇日期重復勘察，則每天實際勘察站點數量為3個。而如果使用無人機協助空中拍照，則當天可以完成所有站點勘察，工作效率提升33%，平均單站勘察成本也降低33%。
4.2降低建站成本
自2014年鐵塔公司成立以來，各運營商都采用大量租賃鐵塔的方式，來降低建網成本。而鐵塔租賃價格往往隨天線高度的增加而升高。如果能在滿足覆蓋指標的前提下，設計最合理的天線高度，就能減少因為設計掛高不合理造成的覆蓋不足或者投資浪費。以南陽市區水針刀站點為例，原計劃租用鐵塔公司景觀塔25米天線平臺和一體化機柜建站4G站點，根據鐵塔公司塔類產品基準價，需付鐵塔公司租金31954元/年，后期經過無人機現場勘察定高后，確定天線安裝在第二平臺23米即可滿足覆蓋需求，采用新方案只需支付租金29273元/年，節約成本2681元/年。五、結論實踐表明，將無人機用于通信工程勘察設計和工程建設，可以有效提高工作效率，節省人力資源，保障工程質量，節約建設成本，減少作業風險。但目前市場上的微型無人機，普遍存在續航時間短，飛行環境要求嚴格，不能自主躲避障礙物，使用公共頻段容易遭受干擾等不足，未來隨著這些方面的逐步改進，相信無人機將會在通信工程建設及其他領域發揮更大的作用，得到更廣泛的應用。
作者:尹林 張鋒 顧向鋒 孫宜軍 單位:中國電信股份有限公司南陽分公司 中國通信建設集團設計院有限公司第四分公司