智能查勘設備在移動領域的應用及分析

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摘要：中國移動現階段已完成建成基站達到323萬個，其中4G基站179萬個；運營商提出開展5G網絡大規模建設的發展方向服務以客戶需求為導向，以行業為主線，對傳統的勘查設計也提出新的創新方式。

關鍵詞：智能查勘設備無人機設備使用。

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 全景智能勘查的發展方向

2017年7月8日國務院提出了人工智能的發展規劃的理念，10月份十九大召開，習總書記在會議上也著重提出了互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，加快中國社會已經走在整理數字化轉型到進一步發展智能化過渡。中國移動現階段已完成建成基站達到323萬個，其中4G基站179萬個；運營商提出開展5G網絡大規模建設的發展方向服務以客戶需求為導向，以行業為主線，對傳統的勘查設計也提出新的創新方式。

多年來設計單位前期工作階段就是現場勘查、繪制資料的收集、分析、整理與評估，建立工程項目設計技術文件信息資料庫，設計人員采用文本和圖片方式間接對建設單位進行匯報，論述建設項目的必要性能和設計中所采用的技術標準及方案。

智能全景式無人機勘查方式的外業操作簡便，內業解算周期短，數據質量可靠，同時能夠快速生成正攝影像，在初步設計過程中與傳統在地形圖進行站址規劃相比更直觀、高效。

1.1智能全景式無人機移動通信中勘查應用場景

無人機勘查可實現高分辨率影像的采集，融合了模式識別、圖像處理、計算機視覺等多個技術領域，對所在省市內移動基站的鐵塔、房屋、天線等基礎設備和周邊環境利用三維立體數字影像，對于重要卻無法進入的基站、山頂上的基站進行立體建模能夠極大地節省人力投入，并能保護勘測人員野外作業的安全。幫助高危險區域、抗震救災搶險等臨時應急工作更好實施。

三維立體建模在北京、天津、山東、黑龍江、吉林等5個省進行了實驗結果對比，我們獲取50米以上鐵塔高度的天線背板信息，拍攝導出后能精準看到背板后面的天線銘牌信息，通過數字建模遠程獲取了天線下傾角的信息，測量精度達到1度。特別是利用無人機的懸停特性，可對天線部件進行精細化巡檢。

由于中國移動基站建設地理環境多樣性，無人機具有操控簡單、部署實施快捷、維護費用成本低等一系列優點，精細等優勢。利用無人機可以對平原、丘陵、山區、高原等具有復雜地形地貌環境的基站設備進行檢測。無人機對管線傳輸勘測巡檢有很大的優勢，人工勘測巡檢成本較高，耗時耗人力，對特殊地形無法進行勘測；車輛行駛勘測速度慢，勘測數據有誤差、受地形影響較大；采用無人機進行勘測方式能夠獲得更高的分辨率，并且靈活性更大，性價比更高，同時采用無人機進行光纜管線測量進行精細測繪，可以在同一個區域范圍內完成多項管線傳輸走線方案及投資對比；

全景建模實際上就是利用計算機實現模擬基站建設和規劃，把完成的建模數據與中國移動智能勘查設計平臺有效對接，在同一個界面上不同專業也可以進行平行作業，并實現資源共享，出來的效果直觀形象，可以更好地實現設備、管系、電纜通道等的綜合布置與平衡。

2.智能查勘無人機設備的組成

無人機系統主要由無人機平臺、任務載荷、測控數據鏈、地面站四個分系統構成

圖1 無人機系統構成

各部分在系統中的作用如下：

a.無人機：是任務載荷和測控數據鏈機載設備的載體，為系統提供空中對地觀測的平臺。為保證任務的安全進行，起飛前結合飛行控制軟件進行自動檢測，確保飛機的GPS、螺旋槳葉、空速管及其俯仰翻滾操控桿等狀態良好，避免在航拍中危險情況的發生。

b.任務載荷：是系統對地觀測的手段，采集任務目標的圖像、視頻。

c.數據鏈：是系統的空中部分和地面部分聯絡的信息通道，可以將任務載荷獲取的信息實時回傳給地面，同時將無人機下行遙測信息發送至地面站、將上行遙控信息發送至飛機和任務載荷。實時掌握飛機的姿態、方位、空速、位置、電池電壓、即時風速風向、任務時間等重要狀態，便于操作人員實時判斷任務的可執行性，進一步保證任務的安全

d.地面站：是系統的指揮中心，無人機地面子系統由地面站計算機、無線數傳電臺、輔助設備組成；通過軟硬件等設備的配合對無人機系統進行任務規劃、控制無人機起降，實時監測系統的工作狀態、發出系統的各種控制指令，并完成飛行過程相關數據的存儲。地面站地圖航跡顯示系統可為無人機駕駛員提供飛機位置信息，無人機地面站顯示飛機狀態及鏈路載荷狀態，能夠實時獲取地表精確高程信息，讓操控基站了解執行任務的地容地貌。目前世界上無人機的頻譜使用主要集中在UHF.L和 C波段。

2.1智能全景式無人機勘測拍攝設定和選型

無人機是由無線設備控制操作的不載人飛機，其成本低廉，空域限制小，能完成載人駕駛飛機不宜執行的多種航拍任務。由于無人機飛行高度低，攜帶的傾斜攝影傳感器所拍攝出的像片分辨率高，顏色真實，能夠提高所構建模型質量。本研究采用的電動多旋翼無人機適用于100～300m高度層的航空攝影飛行任務，該高度的拍攝可準確還原近地面的建筑細節，尤其適合對局部重點目標的航攝與建模任務。鑒于傾斜攝影數據建模需要65%以上的航向重疊，因此，低空拍攝會導致同一區域的拍攝。無人機勘查中需要在云臺上鏡頭上安裝UV鏡，最大有效的保護好鏡頭，拍攝過程中主要用來降低快門速度拍攝夕陽、夜景燈明暗反差大的景色以及延時攝影時，使用ND鏡可以提高成像質量。勘測公路等長曝光照片更是離不開ND鏡。給無人機使用合適的濾鏡可以提升航拍畫質面，北方冬季勘測的基站，對無人機的操作和照片的準確曝光都提出了較高的要求，其機身工作環境溫度為0—40℃，而電池的工作環境溫度為-10—40℃，所以在冬季飛行，首先要重點做好無人器機身及電池的檢查和保暖維護。要將電池預熱到25℃（視機型會有所不同，但基本要要達到20℃以上）后再進行飛行。

計算好勘測的建筑物，調整合適的拍攝間隔，如果延時攝影成品是20fps，即每秒20張照片。飛行器的安全留空時間是10分鐘左右，即600秒。如需要成品的長度為6秒，則你需要拍攝20×6=120張，間隔則為600÷140=5，取整則為5秒。隨著周邊環境的變化，無人機飛行器的安全留空時間可能會變化，需要根據實際環境動態調整。航拍任務完成后，導航航拍影像進行研究區域的影像拼接。

無人機主要可分為固定翼無人機、無人直升機和多旋翼無人機三大類，各類無人機特性的對比分析如下所示

管線傳輸勘查測繪需要對整條線路進行普查，要求無人機具備飛行速度快、飛行時間長的能力；管線傳輸勘查測繪需要對線路重點區域進行精確測量、對周邊環境信息進行錄入，要求無人機具備低空飛行、滯空懸停能力。

根據移動屋面基站和落地塔勘查測繪的需求，使用多旋翼無人機進行重點地段的精細詳查。

3.智能勘測設備的展望

無人機勘測設備外業操作簡便，內業周期短，勘查巡檢行業應用越來越廣泛，面向建模需求，依托原有飛行平臺希望共同實驗有效提升設備的穩定性、精準性。伴隨著無人機與傳感器的發展，無人機將來能夠攜帶更多的傳感器，得出的數據更加豐富，給勘察建模提供更加穩定的拍攝環境。

參考文獻：

[1]陳亞洲、程二威、周星、張冬曉《無人機裝備電磁環境效應與作用機理》國防工業出版社，2017年1月

[2]柯林·史密斯《無人機航空攝影與后期指南》北京科學技術出版社，2017年6月

[3]彭向陽，陳馳，饒章權著《大型無人機電力線路巡檢作業及智能診斷技術》中國電力出版社，2015年11月