淺析無(wú)人機(jī)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

尹林 張鋒 顧向鋒 孫宜軍

【摘要】 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)常常面臨站點(diǎn)進(jìn)入困難的問(wèn)題，分析和實(shí)踐表明，將無(wú)人機(jī)應(yīng)用于基站勘察和工程檢查，可以顯著提高工作效率，改善工程質(zhì)量，節(jié)約建設(shè)成本，值得推廣使用。

【關(guān)鍵詞】 無(wú)人機(jī) 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 基站勘察Study on Application of UAV in Mobile Network construction

Zhang Feng1 Gu Xiangfeng2 Sun Yijun2

（1.China Telecom， Nanyang Branch，Henan ，Nanyang 473000；

2. China International Telecommunication Construction Group Design Institute Co. Ltd，The Fourth Branch， Zhengzhou 450052） Abstract： Mobile network construction often faces site access problems. Analysis and practice indicates that using Unmanned Aerial Vehicle （UAV） in site survey and engineering quality inspection can not only help improve work efficiency and engineering quality， but also decrease the cost of network construction. It is worthy to be widely used in mobile network construction project. Key Words： UAV； Mobile network construction； Site survey

一、引言

無(wú)人駕駛飛機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle）簡(jiǎn)稱“無(wú)人機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，從技術(shù)角度可分為無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)等。無(wú)人機(jī)最早在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)，早期無(wú)人機(jī)主要用作軍事訓(xùn)練的靶機(jī)，之后隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)在擔(dān)任偵查任務(wù)的角色上開(kāi)始展露他的彈性與重要性，到20世紀(jì)晚期，無(wú)人機(jī)開(kāi)始飛速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，出現(xiàn)了攜帶武器的無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著極其重要的作用。

隨著GPS，IMU（Inertial Measurement Unit，慣性測(cè)量裝置），數(shù)碼相機(jī)，計(jì)算機(jī)與無(wú)線通信等技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)也開(kāi)始廣泛應(yīng)用于地質(zhì)遙感、空中測(cè)繪、森林防火、環(huán)境監(jiān)測(cè)、空中執(zhí)法、高空拍攝、貨物運(yùn)輸?shù)让裼妙I(lǐng)域，“無(wú)人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用”，已成為無(wú)人機(jī)真正的剛需，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

二、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的困難

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)移動(dòng)通信基站的電磁輻射愈加敏感，雖然各設(shè)備廠家的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均符合國(guó)家電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn)，但運(yùn)營(yíng)商的基站選址和工程施工還是經(jīng)常遭遇業(yè)主及周圍居民的各種阻撓，經(jīng)常遇到工程技術(shù)人員無(wú)法到達(dá)天面勘察的現(xiàn)象，導(dǎo)致規(guī)劃人員無(wú)法精確識(shí)別預(yù)覆蓋區(qū)域的無(wú)線環(huán)境和獲取必要的站址數(shù)據(jù)，因而無(wú)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況規(guī)劃合理的建設(shè)方案。另外，為搶占市場(chǎng)先機(jī)，形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，各運(yùn)營(yíng)商大力開(kāi)展LTE基站建設(shè)，規(guī)模大，任務(wù)重，工期緊，而工程施工隊(duì)伍能力良莠不齊，導(dǎo)致工程質(zhì)量難以保障。因基站建設(shè)有相當(dāng)一部分工程位于鐵塔之上，比如天饋安裝及接地，射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備的上塔安裝等，這部分設(shè)備的工程質(zhì)量檢查、巡檢、維護(hù)等相比機(jī)房設(shè)備更加困難。這些都成為困擾運(yùn)營(yíng)商及相關(guān)合作單位的難題，嚴(yán)重影響了工作效率和工程質(zhì)量。

三、無(wú)人機(jī)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的通信勘察工具比如筆記本電腦，數(shù)碼相機(jī)，GPS定位儀，羅盤，卷尺等，雖然可以滿足一般近距離勘察測(cè)量的需要，但是在一些場(chǎng)合，比如需要核實(shí)鐵塔上已安裝的天線數(shù)量和類型，或空余支臂數(shù)量時(shí)，僅靠肉眼有時(shí)無(wú)法辨別，使用傳統(tǒng)的相機(jī)則分辨率有限，遠(yuǎn)距離無(wú)法獲取高質(zhì)量的圖像，給勘察工作帶來(lái)一定的不便。這時(shí)，一般需要人工上塔進(jìn)行詳細(xì)的勘察和記錄，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本高，且安全風(fēng)險(xiǎn)大。

如果利用無(wú)人機(jī)上搭載的高清云臺(tái)，就可以操縱無(wú)人機(jī)近距離拍攝天面、塔桅、設(shè)備、天線和無(wú)線環(huán)境等，為制定合理的建設(shè)方案提供依據(jù)。在當(dāng)前4G建設(shè)初期，需要將大量的現(xiàn)網(wǎng)2G和3G站點(diǎn)升級(jí)改造成4G站點(diǎn)，或者共享其他運(yùn)營(yíng)商的站址建設(shè)4G基站，但是在前期進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)資源核查的過(guò)程中，很多站點(diǎn)由于各種原因，比如業(yè)主不在家，業(yè)主阻撓等，無(wú)法到達(dá)天面，而采用無(wú)人機(jī)，則可以從空中近距離多角度拍攝現(xiàn)網(wǎng)站址塔桅及空間資源使用情況和周圍環(huán)境，以此來(lái)判斷是否具備4G改造建設(shè)條件。

另外，監(jiān)理公司使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行施工質(zhì)量監(jiān)督，運(yùn)營(yíng)商使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行塔上施工質(zhì)量的檢查和督促整改，維護(hù)部門利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行塔上設(shè)備的狀態(tài)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(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)行質(zhì)量，提升網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)力。

四、無(wú)人機(jī)應(yīng)用的效益分析

4.1提高勘察效率

以常見(jiàn)的大疆Phantom 3微型無(wú)人機(jī)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(jià)格約8000元，假設(shè)每年維護(hù)費(fèi)用20%，使用年限5年，實(shí)際使用按200*5=1000天計(jì)算，平均每天的成本僅16元，相比高昂的人員和車輛費(fèi)用，基本可忽略不計(jì)。假定勘察工程師每天可勘察4個(gè)基站，其中有1個(gè)站點(diǎn)因各種原因無(wú)法到達(dá)天面，需另?yè)袢掌谥貜?fù)勘察，則每天實(shí)際勘察站點(diǎn)數(shù)量為3個(gè)。而如果使用無(wú)人機(jī)協(xié)助空中拍照，則當(dāng)天可以完成所有站點(diǎn)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(lái)，各運(yùn)營(yíng)商都采用大量租賃鐵塔的方式，來(lái)降低建網(wǎng)成本。而鐵塔租賃價(jià)格往往隨天線高度的增加而升高。如果能在滿足覆蓋指標(biāo)的前提下，設(shè)計(jì)最合理的天線高度，就能減少因?yàn)樵O(shè)計(jì)掛高不合理造成的覆蓋不足或者投資浪費(fèi)。以南陽(yáng)市區(qū)水針刀站點(diǎn)為例，原計(jì)劃租用鐵塔公司景觀塔25米天線平臺(tái)和一體化機(jī)柜建站4G站點(diǎn)，根據(jù)鐵塔公司塔類產(chǎn)品基準(zhǔn)價(jià)，需付鐵塔公司租金31954元/年，后期經(jīng)過(guò)無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)勘察定高后，確定天線安裝在第二平臺(tái)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(jié)約成本2681元/年。

五、結(jié)論

實(shí)踐表明，將無(wú)人機(jī)用于通信工程勘察設(shè)計(jì)和工程建設(shè)，可以有效提高工作效率，節(jié)省人力資源，保障工程質(zhì)量，節(jié)約建設(shè)成本，減少作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。但目前市場(chǎng)上的微型無(wú)人機(jī)，普遍存在續(xù)航時(shí)間短，飛行環(huán)境要求嚴(yán)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(lái)隨著這些方面的逐步改進(jìn)，相信無(wú)人機(jī)將會(huì)在通信工程建設(shè)及其他領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，得到更廣泛的應(yīng)用。

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