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无人机在移动通信行业的应用

2017-01-13    张朝阳

随着移动通信行业4G业务的快速发展,高密度建站和巡检工作日益增加,同时,各类合作工作总量的不断增加带来公司成本的快速增长。目前无人机技术已比较成熟,利用无人机开展相关网络性能检测及规划仿真必然将带来巨大的价值。

无人机在替代目前网优测试和基站巡检

(1)利用无人机实现对基站天线的日常巡检

基站信号天线正常情况下有向下的倾斜角以保证信号的覆盖面积和强度,由于各种原因元器件的松动会造成角度的变化,拟利用无人机进行日常巡检,减少登高作业带来的危险。同时在监测的过程中,可以同步检查馈线的情况,并对各天线120°视野中的遮挡情况进行数据更新。

(2)利用无人机实现对基站管线的日常巡检

拟利用无人机定时对需巡检的管线进行监控巡逻,以取代现有的人力巡检。

(3)利用无人机对现网无线性能测试

拟采用无人机搭载网络信号测试仪器对现网的无线性能进行测试,改变以往只能在地面进行路测的局面,为网络优化提供全面的测试数据。

(4)利用无人机对现网拟建站点的预查勘和仿真测试

无人机可以通过人工控制进入查勘人员不便进入的区域或高度,可以有效提高查勘的效率。在查勘的过程中可以搭载测试仪器,在不同角度、高度进行仿真测试为最终的建设决策提供全面的数据。

(5)利用无人机对基站进行日常安全状况巡逻

基站由于日常无人值守,因此存在一定的财产隐患,可以通过无人机自动驾驶系统进行基站的安全状况巡检并进行影像资料的留存,定时、定点巡逻可以有效降低公司财产损失。

测试情况及效果分析

(1)利用无人机实现对基站天线的日常巡检

测试情况:

由于基站的频率与无线电控制的无人机之间有一定的干扰,容易造成无人机的部分失控,这也是市场上绝大部分无人机的突出问题,即抗干扰能力不强。经过相关技术攻关解决临近基站飞行时的干扰问题,在大功率基站附近进行测试的结果显示抗干扰效果良好。

通过定制无人机搭载的高清长焦拍摄设备在6级以下风力情况,在非夜光情况下的拍摄效果良好,图片具有较高的清晰度,可以作为判断决策依据。如图1所示。

图1  苏州基站平台拍摄

1中,拍摄时阵风为6-7级,原图的24%比例截图,画面细腻,具有很强的辨识度,完全可以成为复检与否的决策依据(光圈为5.6,快门为1/500sISO10035mm焦距为100)

通过无人机侦查的介入,可以避免无效或者低效率的人工攀爬巡检,在通过无人机提供的数据进行判断后可以进行有针对性的复检,大大提高巡检的效率和成果,并有效降低总体成本。

在目前测试机型的基础上,可以进行再次开发后实现巡检数据4G远程回传,总控中心进行判断后开出复检工单再进行二次复检。东沙湖基站天线俯仰角和馈线检查如图2所示。

图2  东沙湖基站天线俯仰角和馈线检查

(2)利用无人机实现对基站管线的日常巡检

测试情况:

通过无人机搭载可见光拍摄设备在需要巡检的管线路径附近进行定期巡逻,整体过程采用地面站进行定时定点飞行,人工只需进行电脑预置任务的执行和对动力电池的更换,实施比较容易,如图3所示。

3 控制系统对选定区域主干道进行巡检的预设任务

对管线的巡检中,在城市道路进行巡检具有典型意义,因城市道路标准、规范,不可知障碍物较少,同时可以在重点区域进行长时间悬停以便进行管线情况的确认。

(3)利用无人机对现网无线性能测试

测试情况:

在无人机系统上通过搭载网优达人软件的iPhone5C测试机进行网络信号的测试,生成日志文件供管理人员进行数据分析。

如图4所示,设置了14个航点。飞行器的飞行始终以道路中心点为核心,飞行高度由于对城市道路障碍物的考虑,略高于路灯的高度。

4 现代大道琉璃街路段测试路线

通过测试情况及结果分析,无人机进行网络信号的测试,由于其飞行高度的起点比通常路测要高,对多层、高层住宅区域的信号分析具有较好的作用。

(4)利用无人机对现网拟建站点的预查勘和仿真测试

测试情况:

在三山岛上一共有三个基站进行全岛的覆盖,在进行环岛路段飞行测试的时候发现现在东泊码头网络信号质量较差,同时进行居民集中区域的飞行测试,所用测试软件是网优达人。

利用无人机进行相关的测试,只要在测试前有充分的地形地貌数据尤其是障碍物的高度数据,测试的过程就安全高效。如图5和图6所示。

5 东泊码头居民路段的飞行测试任务

图6  测试数据

(5)利用无人机对空旷区域基站进行日常巡逻

测试情况:

三山岛位于苏州的太湖东山区域,岛屿面积较大,具有较高的社会知名度,为苏州著名的休息、拓展训练岛屿,江苏移动在岛上一共有三个基站。

由于上岛需要用游艇的方式,上岛需要30min左右的船程,进行日常的巡逻比较麻烦,一般巡检需要一天的时间来完成。 通过图6的巡逻任务图可以看到,通过无人机进行巡逻,整体巡逻时间约为18m in53s,如果考虑到岛屿中的各种气流导致的逆风飞行,并在三个基站上方做一定的停留,整体飞行时间在25min左右,大幅度提升巡逻的效率。

市场上的民用无人机以娱乐目的为主,扩展功能不强,需进行定向硬件开发,根据不同场合需求的功能开发不同的载机及载具,软件开发后可统一推广使用。(作者单位:中国移动通信集团江苏有限公司)

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