無人機(jī)在移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用
時間:2022-12-16 08:56:31
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一、引言
無人駕駛飛機(jī)(UnmannedAerialVehicle)簡稱“無人機(jī)”,英文縮寫為“UAV”,是利用無線電遙控設(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)角度可分為無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)等。無人機(jī)最早在20世紀(jì)20年代出現(xiàn),早期無人機(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,無人機(jī)在擔(dān)任偵查任務(wù)的角色上開始展露他的彈性與重要性,到20世紀(jì)晚期,無人機(jī)開始飛速發(fā)展和廣泛運用,出現(xiàn)了攜帶武器的無人戰(zhàn)斗機(jī),在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著極其重要的作用。隨著GPS,IMU(InertialMeasurementUnit,慣性測量裝置),數(shù)碼相機(jī),計算機(jī)與無線通信等技術(shù)的進(jìn)步,無人機(jī)也開始廣泛應(yīng)用于地質(zhì)遙感、空中測繪、森林防火、環(huán)境監(jiān)測、空中執(zhí)法、高空拍攝、貨物運輸?shù)让裼妙I(lǐng)域,“無人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用”,已成為無人機(jī)真正的剛需,具有廣闊的市場前景。
二、移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的困難
隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng),對移動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)備均符合國家電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn),但運營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)人員無法到達(dá)天面勘察的現(xiàn)象,導(dǎo)致規(guī)劃人員無法精確識別預(yù)覆蓋區(qū)域的無線環(huán)境和獲取必要的站址數(shù)據(jù),因而無法根據(jù)現(xiàn)場情況規(guī)劃合理的建設(shè)方案。另外,為搶占市場先機(jī),形成競爭優(yōu)勢,各運營商大力開展LTE基站建設(shè),規(guī)模大,任務(wù)重,工期緊,而工程施工隊伍能力良莠不齊,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。這些都成為困擾運營商及相關(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、無人機(jī)在移動網(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(shù)量和類型,或空余支臂數(shù)量時,僅靠肉眼有時無法辨別,使用傳統(tǒng)的相機(jī)則分辨率有限,遠(yuǎn)距離無法獲取高質(zhì)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(jìn)行詳細(xì)的勘察和記錄,費時費力,成本高,且安全風(fēng)險大。如果利用無人機(jī)上搭載的高清云臺,就可以操縱無人機(jī)近距離拍攝天面、塔桅、設(shè)備、天線和無線環(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站點升級改造成4G站點,或者共享其他運營商的站址建設(shè)4G基站,但是在前期進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)資源核查的過程中,很多站點由于各種原因,比如業(yè)主不在家,業(yè)主阻撓等,無法到達(dá)天面,而采用無人機(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,以此來判斷是否具備4G改造建設(shè)條件。另外,監(jiān)理公司使用無人機(jī)進(jìn)行施工質(zhì)量監(jiān)督,運營商使用無人機(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)量和運行質(zhì)量,提升網(wǎng)絡(luò)的競爭力。
四、無人機(jī)應(yīng)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(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,價格約8000元,假設(shè)每年維護(hù)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(dá)天面,需另擇日期重復(fù)勘察,則每天實際勘察站點數(shù)量為3個。而如果使用無人機(jī)協(xié)助空中拍照,則當(dāng)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(wǎng)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(biāo)的前提下,設(shè)計最合理的天線高度,就能減少因為設(shè)計掛高不合理造成的覆蓋不足或者投資浪費。以南陽市區(qū)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(jī)柜建站4G站點,根據(jù)鐵塔公司塔類產(chǎn)品基準(zhǔn)價,需付鐵塔公司租金31954元/年,后期經(jīng)過無人機(jī)現(xiàn)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(jié)約成本2681元/年。五、結(jié)論實踐表明,將無人機(jī)用于通信工程勘察設(shè)計和工程建設(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。但目前市場上的微型無人機(jī),普遍存在續(xù)航時間短,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,未來隨著這些方面的逐步改進(jìn),相信無人機(jī)將會在通信工程建設(shè)及其他領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用,得到更廣泛的應(yīng)用。
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(shè)集團(tuán)設(shè)計院有限公司第四分公司