无人机在移动网络建设中的应用
时间：2022-12-16 08:56:31
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一、引言
无人驾驶飞机(UnmannedAerialVehicle)简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，从技术角度可分为无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。无人机最早在20世纪20年代出现，早期无人机主要用作军事训练的靶机，之后随着电子技术的进步，无人机在担任侦查任务的角色上开始展露他的弹性与重要性，到20世纪晚期，无人机开始飞速发展和广泛运用，出现了携带武器的无人战斗机，在现代战争中发挥着极其重要的作用。随着GPS，IMU（InertialMeasurementUnit，惯性测量装置），数码相机，计算机与无线通信等技术的进步，无人机也开始广泛应用于地质遥感、空中测绘、森林防火、环境监测、空中执法、高空拍摄、货物运输等民用领域，“无人机+行业应用”，已成为无人机真正的刚需，具有广阔的市场前景。
随着人们环保意识的增强，对移动通信基站的电磁辐射愈加敏感，虽然各设备厂家的网络设备均符合国家电磁辐射安全标准，但运营商的基站选址和工程施工还是经常遭遇业主及周围居民的各种阻挠，经常遇到工程技术人员无法到达天面勘察的现象，导致规划人员无法精确识别预覆盖区域的无线环境和获取必要的站址数据，因而无法根据现场情况规划合理的建设方案。另外，为抢占市场先机，形成竞争优势，各运营商大力开展LTE基站建设，规模大，任务重，工期紧，而工程施工队伍能力良莠不齐，导致工程质量难以保障。因基站建设有相当一部分工程位于铁塔之上，比如天馈安装及接地，射频拉远设备的上塔安装等，这部分设备的工程质量检查、巡检、维护等相比机房设备更加困难。这些都成为困扰运营商及相关合作单位的难题，严重影响了工作效率和工程质量。
传统的通信勘察工具比如笔记本电脑，数码相机，GPS定位仪，罗盘，卷尺等，虽然可以满足一般近距离勘察测量的需要，但是在一些场合，比如需要核实铁塔上已安装的天线数量和类型，或空余支臂数量时，仅靠肉眼有时无法辨别，使用传统的相机则分辨率有限，远距离无法获取高质量的图像，给勘察工作带来一定的不便。这时，一般需要人工上塔进行详细的勘察和记录，费时费力，成本高，且安全风险大。如果利用无人机上搭载的高清云台，就可以操纵无人机近距离拍摄天面、塔桅、设备、天线和无线环境等，为制定合理的建设方案提供依据。在当前4G建设初期，需要将大量的现网2G和3G站点升级改造成4G站点，或者共享其他运营商的站址建设4G基站，但是在前期进行现网资源核查的过程中，很多站点由于各种原因，比如业主不在家，业主阻挠等，无法到达天面，而采用无人机，则可以从空中近距离多角度拍摄现网站址塔桅及空间资源使用情况和周围环境，以此来判断是否具备4G改造建设条件。另外，监理公司使用无人机进行施工质量监督，运营商使用无人机进行塔上施工质量的检查和督促整改，维护部门利用无人机进行塔上设备的状态检查，故障检查等，都可在不增加人工登高成本的情况下，提高网络建设质量和运行质量，提升网络的竞争力。
四、无人机应用的效益分析
4.1提高勘察效率
以常见的大疆Phantom3微型无人机为例，其具备高清摄像头，GPS定位，智能操控，一键返航等常用功能，价格约8000元，假设每年维护费用20%，使用年限5年，实际使用按200*5=1000天计算，平均每天的成本仅16元，相比高昂的人员和车辆费用，基本可忽略不计。假定勘察工程师每天可勘察4个基站，其中有1个站点因各种原因无法到达天面，需另择日期重复勘察，则每天实际勘察站点数量为3个。而如果使用无人机协助空中拍照，则当天可以完成所有站点勘察，工作效率提升33%，平均单站勘察成本也降低33%。
4.2降低建站成本
自2014年铁塔公司成立以来，各运营商都采用大量租赁铁塔的方式，来降低建网成本。而铁塔租赁价格往往随天线高度的增加而升高。如果能在满足覆盖指标的前提下，设计最合理的天线高度，就能减少因为设计挂高不合理造成的覆盖不足或者投资浪费。以南阳市区水针刀站点为例，原计划租用铁塔公司景观塔25米天线平台和一体化机柜建站4G站点，根据铁塔公司塔类产品基准价，需付铁塔公司租金31954元/年，后期经过无人机现场勘察定高后，确定天线安装在第二平台23米即可满足覆盖需求，采用新方案只需支付租金29273元/年，节约成本2681元/年。五、结论实践表明，将无人机用于通信工程勘察设计和工程建设，可以有效提高工作效率，节省人力资源，保障工程质量，节约建设成本，减少作业风险。但目前市场上的微型无人机，普遍存在续航时间短，飞行环境要求严格，不能自主躲避障碍物，使用公共频段容易遭受干扰等不足，未来随着这些方面的逐步改进，相信无人机将会在通信工程建设及其他领域发挥更大的作用，得到更广泛的应用。
作者:尹林 张锋 顾向锋 孙宜军 单位:中国电信股份有限公司南阳分公司 中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司