无人机在网络通信优化维护工作中的研究

付康　王清府　张磊

【摘 要】为了解决日常网络通信优化维护工作中高空作业困难的问题，创新引入目前技术发展迅猛的无人机应用到日常网络通信优化维护工作中。通过对无人机的飞行控制、图像识别、数据传输等特点进行介绍，并联系日常基站规划和审核、基站巡检、工程建设和应急通信维护等实际工作进行相关验证，总结了无人机的应用成果。采用无人机相比传统通信高空作业方式存在诸多优势，能够有效解决传统方式中存在的各种问题，并提出了合理化建议。

【关键词】无人机 站址规划 站址审核 基站巡检 应急通信

1 研究背景

UAV（Unmanned Aerial Vehicle，无人机）是一种无人驾驶的航空器，具备一定的动力、可操控、能携带多种任务设备、可远程执行各种任务并能重复使用。到20世纪末，无人机广泛出现在军事和民用领用。在军事领域，无人机能够有效地支援情报侦察，担负各种空中作战任务，在电子战中也能出色完成各项任务，倍受青睐；在民用领域，近年来无人机技术发展迅猛，功能应用广泛，越来越被普通民众接受和使用，如2013年汶川大地震中运用无人机对灾区进行航拍，获取的图片为国家有关部门的科学救灾决策提供了重要的参考依据；2016年京东商城开始实验用无人机对商品进行配送等。

无人机内部装有先进的计算机飞控、姿态传感、无线电数据传输、定位自助驾驶、图像传输和摄像机云台遥控伺服系统等装置，是一部装备精良的“飞行电脑”。目前其在地理环境勘察、处理自然灾害以及社会安全事件、空中通信中继等方面都发挥过重要的作用。基于此，本文将对无人机在网络通信优化维护工作中的应用进行研究，探讨使用无人机工作与传统方式相比能够带来哪些便利、具备哪些优势。

2 无人机在基站站址规划、审核中的应用

研究

2.1 无人机在站址规划中的应用

在日常基站规划中，由于地形限制（如险峻的山区、湖泊以及人员不易到达的区域），通常无法获取精准的地理信息，造成基站勘察工作无法顺利展开。

而无人机的特性能够帮助维护优化人员有效地打破这一屏障，它能够轻松完成现场地形勘察（飞行距离最大可达2 km），为基站规划提供精准的数据，并精准地采集各种地理信息，实时记录回传图像。在保证人员安全性的前提下，可以使优化人员获得精准基站规划位置和附近现场地形地貌，从而提高工作效率。

2.2 无人机在站址审核中的应用

在基站建设工作前期，需要按照区公司的站址审核要求和标准，采集经纬度、站高、周围环境照片等信息。

常规采集基站周围环境信息的方式是分步采集，先采集經纬度、后采集站高、再采集周围环境照片，尤其是采集周围环境照片只能采集到地面环拍照片，无法从空中采集到俯瞰图像，导致采集的周边环境相对片面，无法更直观和广角度的反馈周边环境信息。而运用无人机能一体化的解决此类问题，由于无人机内置GPS、高度计、图传等精密电子元器件，可以实时传输图像并精确测量经纬度、高度、方位角等信息，再配上实时空中画面，很容易获取俯瞰地理信息，在提高站址审核工作效率的同时，还可以更加精准直观地采集有效数据，为后期网络优化工作打好基础。

无人机空中照片拍摄清晰，拍摄效果如图1所示：

通过无人机实施站址审核，发现俯瞰周边无线覆盖环境清晰，且图片中包含站高为42 m和拍摄角度方位角为161°，具体如图2所示：

2.3 无人机应用于站址规划和审核中的优势

通过无人机规划站点，能够快速实时地从空中图像获取周边详细地理信息，且由于无人机内置GPS、高度计等精密仪器，在高度、方向角等数据上比普通的测距仪和罗盘数据更加精准。

经过现场站址审核勘查测试对比，通过无人机测量的数据比日常工作中普通方法测量的数据在准确性方面有效提升了30%，在时间方面比原有方法缩短了45%，因此无人机在显著提升站址审核规划数据准确性的同时也提升了规划工作效率，为基站建设和优化维护工作打下了坚实的基础。

3 无人机在基站巡检中的应用研究

3.1 无人机引入基站巡检的由来

在日常网络优化维护工作中，每年都需要例行对基站实施巡检。传统的巡检方式需要塔工攀爬铁塔对天线、馈线、GPS蘑菇头等设备进行高空巡查，既费时又费力，并且高空作业存在极大的危险性。在正常情况下，平均一名塔工在天气条件允许的情形下每日至多完成3至5个基站的天馈巡检工作，由于需要重点考虑安全性因素，在遇到天气环境恶劣（如炎热、下雨、大风）时，通常会导致无法正常开展基站天馈巡检工作，从而大大降低工作效率。

因此，需要寻求一种方法，如何在保证安全的前提下快速高效地完成巡检工作，以保障基站良性运营。通过查询比对，发现电力线缆巡检高空输电线时使用了无人机。由于高空电缆巡检和基站巡检中都含有高空作业，十分危险，无人机的使用可以降低人员的危险性，保障安全，所以建议将无人机引入到通信基站巡检中。

3.2 无人机对基站巡检工作的实际应用

为了验证无人机在基站巡检工作的实际情况，选取某个近郊基站对其进行验证，发现其能够有效地完成基站巡检工作。

首先将无人机飞升至天线位置，在该高度围绕基站进行旋转，并利用无人机上的摄像头对高空环境、天线、馈线、馈线接头等进行拍照留存，照片清晰，能够有效地观察巡查部分是否存在异常。

无人机拍摄的基站巡检整体照片如图3所示：

然后核查天线高度、方位角和覆盖场景，将无人机飞升至天线高度处，并调整无人机的摄像头方位，使其与要核查天线方向角一致，此时在无人机操控显示屏上会显示出高度和方位角。

在图4所示的现场采集图中，天线所在位置的高度为39 m，拍摄角度方位角为176°。

3.3 无人机对基站巡检工作的结论

由于无人机安装有GPS、高度计、图传等电子元器件，在巡检过程中可以实时传输图像并精确测量经纬度、高度、方位角等信息，为基站巡检提供精准可靠的数据。同时，能够在自然环境恶劣下完成基站巡检工作，确保了人员作业的安全性，并大大提升了工作效率（在单位时间内可以完成更多基站的巡检工作）。

无人机应用于基站巡检工作相比传统巡检工作具备更大的优势。但是，在实践过程中发现为了能呈现清晰的画质，无人机巡检一般要飞至距离基站5 m～10 m才能更为精准地判断故障点，此时对无人机操作人员有一定操作技能要求，因此若要将无人机广泛应用于基站巡检工作，需对维护人员的无人机操作技能进行培训。

3.4 无人机在基站巡检中的经济价值优势

在日常网络优化维护工作中，通过无人机代替日常塔工完成天馈巡检、采集天线高度和方向角等基本数据的工作，不仅可以100%提升安全性，而且能够有效节约资金。

经测算，按照实际一名塔工每天爬3个塔来计算，成本价为100元/塔，共计300元；而无人机在电池充足的情况下，一天内能完成8～10个塔的天馈巡检工作，在数量和工作效率方面远胜塔工。并且在成本方面，除了无人机本身制作成本需要资金2万元以外，平均巡检1个塔的成本只需要电费，远远低于目前塔工巡检的成本价格。

4 无人机在工程建设和应急通信中的应用

研究

常见的无人机一般能承载重量10 kg左右，在工程建设和应急通信中可以用来运输光缆、工具，尤其是在复杂地形进行物品运输时能够发挥重要作用，具备一定优势。

在应急通信保障中，无人机还能通过图传装置实时传输空中画面，迅速帮助技术人员熟悉周边环境，为应急通信保障方案提供有利地形数据，以确保应急通信保障工作能够顺利开展。经过实际应用统计，能够有效缩短应急通信开通时间达30分钟。

5 结束语

本文主要阐述无人机在基站规划和审核工作中、在基站巡检工作中、在工程建设和应急通信工作中的实际应用分析，同时对经济效益进行推算，发现在实际应用中，无人机在通信维护工作中相比传统方式提高了准确性和工作效率，并具有成本竞争、提升人员安全性等优势。在今后的网络通信优化维护工作中，将继续挖掘和推广无人机的优势应用，从而提升通信维护工作的质量和效率，并保障人员的安全性。

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