智能查勘设备在移动领域的应用及分析

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摘要：中国移动现阶段已完成建成基站达到323万个，其中4G基站179万个；运营商提出开展5G网络大规模建设的发展方向服务以客户需求为导向，以行业为主线，对传统的勘查设计也提出新的创新方式。

关键词：智能查勘设备无人机设备使用。

Abstract： China Mobile at this stage has been completed build base stations reached 3 million 230 thousand， of which 1 million 790 thousand 4G base stations； 5G network operators put forward the development direction of large-scale construction of the service oriented to customer needs in the industry as the main line， the traditional exploration design also put forward a new way of Innovation

Keywords： Intelligent survey equipment UAV Equipment use

1 全景智能勘查的发展方向

2017年7月8日国务院提出了人工智能的发展规划的理念，10月份十九大召开，习总书记在会议上也着重提出了互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，加快中国社会已经走在整理数字化转型到进一步发展智能化过渡。中国移动现阶段已完成建成基站达到323万个，其中4G基站179万个；运营商提出开展5G网络大规模建设的发展方向服务以客户需求为导向，以行业为主线，对传统的勘查设计也提出新的创新方式。

多年来设计单位前期工作阶段就是现场勘查、绘制资料的收集、分析、整理与评估，建立工程项目设计技术文件信息资料库，设计人员采用文本和图片方式间接对建设单位进行汇报，论述建设项目的必要性能和设计中所采用的技术标准及方案。

智能全景式无人机勘查方式的外业操作简便，内业解算周期短，数据质量可靠，同时能够快速生成正摄影像，在初步设计过程中与传统在地形图进行站址规划相比更直观、高效。

1.1智能全景式无人机移动通信中勘查应用场景

无人机勘查可实现高分辨率影像的采集，融合了模式识别、图像处理、计算机视觉等多个技术领域，对所在省市内移动基站的铁塔、房屋、天线等基础设备和周边环境利用三维立体数字影像，对于重要却无法进入的基站、山顶上的基站进行立体建模能够极大地节省人力投入，并能保护勘测人员野外作业的安全。帮助高危险区域、抗震救灾抢险等临时应急工作更好实施。

三维立体建模在北京、天津、山东、黑龙江、吉林等5个省进行了实验结果对比，我们获取50米以上铁塔高度的天线背板信息，拍摄导出后能精准看到背板后面的天线铭牌信息，通过数字建模远程获取了天线下倾角的信息，测量精度达到1度。特别是利用无人机的悬停特性，可对天线部件进行精细化巡检。

由于中国移动基站建设地理环境多样性，无人机具有操控简单、部署实施快捷、维护费用成本低等一系列优点，精细等优势。利用无人机可以对平原、丘陵、山区、高原等具有复杂地形地貌环境的基站设备进行检测。无人机对管线传输勘测巡检有很大的优势，人工勘測巡检成本较高，耗时耗人力，对特殊地形无法进行勘测；车辆行驶勘测速度慢，勘测数据有误差、受地形影响较大；采用无人机进行勘测方式能够获得更高的分辨率，并且灵活性更大，性价比更高，同时采用无人机进行光缆管线测量进行精细测绘，可以在同一个区域范围内完成多项管线传输走线方案及投资对比；

全景建模实际上就是利用计算机实现模拟基站建设和规划，把完成的建模数据与中国移动智能勘查设计平台有效对接，在同一个界面上不同专业也可以进行平行作业，并实现资源共享，出来的效果直观形象，可以更好地实现设备、管系、电缆通道等的综合布置与平衡。

2.智能查勘无人机设备的组成

无人机系统主要由无人机平台、任务载荷、测控数据链、地面站四个分系统构成

图1 无人机系统构成

各部分在系统中的作用如下：

a.无人机：是任务载荷和测控数据链机载设备的载体，为系统提供空中对地观测的平台。为保证任务的安全进行，起飞前结合飞行控制软件进行自动检测，确保飞机的GPS、螺旋桨叶、空速管及其俯仰翻滚操控杆等状态良好，避免在航拍中危险情况的发生。

b.任务载荷：是系统对地观测的手段，采集任务目标的图像、视频。

c.数据链：是系统的空中部分和地面部分联络的信息通道，可以将任务载荷获取的信息实时回传给地面，同时将无人机下行遥测信息发送至地面站、将上行遥控信息发送至飞机和任务载荷。实时掌握飞机的姿态、方位、空速、位置、电池电压、即时风速风向、任务时间等重要状态，便于操作人员实时判断任务的可执行性，进一步保证任务的安全

d.地面站：是系统的指挥中心，无人机地面子系统由地面站计算机、无线数传电台、辅助设备组成；通过软硬件等设备的配合对无人机系统进行任务规划、控制无人机起降，实时监测系统的工作状态、发出系统的各种控制指令，并完成飞行过程相关数据的存储。地面站地图航迹显示系统可为无人机驾驶员提供飞机位置信息，无人机地面站显示飞机状态及链路载荷状态，能够实时获取地表精确高程信息，让操控基站了解执行任务的地容地貌。目前世界上无人机的频谱使用主要集中在UHF.L和 C波段。

2.1智能全景式无人机勘测拍摄设定和选型

无人机是由无线设备控制操作的不载人飞机，其成本低廉，空域限制小，能完成载人驾驶飞机不宜执行的多种航拍任务。由于无人机飞行高度低，携带的倾斜摄影传感器所拍摄出的像片分辨率高，颜色真实，能够提高所构建模型质量。本研究采用的电动多旋翼无人机适用于100～300m高度层的航空摄影飞行任务，该高度的拍摄可准确还原近地面的建筑细节，尤其适合对局部重点目标的航摄与建模任务。鉴于倾斜摄影数据建模需要65%以上的航向重叠，因此，低空拍摄会导致同一区域的拍摄。无人机勘查中需要在云台上镜头上安装UV镜，最大有效的保护好镜头，拍摄过程中主要用来降低快门速度拍摄夕阳、夜景灯明暗反差大的景色以及延时摄影时，使用ND镜可以提高成像质量。勘测公路等长曝光照片更是离不开ND镜。给无人机使用合适的滤镜可以提升航拍画质面，北方冬季勘测的基站，对无人机的操作和照片的准确曝光都提出了较高的要求，其机身工作环境温度为0—40℃，而电池的工作环境温度为-10—40℃，所以在冬季飞行，首先要重点做好无人器机身及电池的检查和保暖维护。要将电池预热到25℃（视机型会有所不同，但基本要要达到20℃以上）后再进行飞行。

计算好勘测的建筑物，调整合适的拍摄间隔，如果延时摄影成品是20fps，即每秒20张照片。飞行器的安全留空时间是10分钟左右，即600秒。如需要成品的长度为6秒，则你需要拍摄20×6=120张，间隔则为600÷140=5，取整则为5秒。随着周边环境的变化，无人机飞行器的安全留空时间可能会变化，需要根据实际环境动态调整。航拍任务完成后，导航航拍影像进行研究区域的影像拼接。

无人机主要可分为固定翼无人机、无人直升机和多旋翼无人机三大类，各类无人机特性的对比分析如下所示

管线传输勘查测绘需要对整条线路进行普查，要求无人机具备飞行速度快、飞行时间长的能力；管线传输勘查测绘需要对线路重点区域进行精确测量、对周边环境信息进行录入，要求无人机具备低空飞行、滞空悬停能力。

根据移动屋面基站和落地塔勘查测绘的需求，使用多旋翼无人机进行重点地段的精细详查。

3.智能勘测设备的展望

无人机勘测设备外业操作简便，内业周期短，勘查巡检行业应用越来越广泛，面向建模需求，依托原有飞行平台希望共同实验有效提升设备的稳定性、精准性。伴随着无人机与传感器的发展，无人机将来能够携带更多的传感器，得出的数据更加丰富，给勘察建模提供更加稳定的拍摄环境。

参考文献：

[1]陈亚洲、程二威、周星、张冬晓《无人机装备电磁环境效应与作用机理》国防工业出版社，2017年1月

[2]柯林·史密斯《无人机航空摄影与后期指南》北京科学技术出版社，2017年6月

[3]彭向阳，陈驰，饶章权著《大型无人机电力线路巡检作业及智能诊断技术》中国电力出版社，2015年11月