CN106658531B - 一种获取4g通信基站建设工参的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取4G通信基站建设工参的方法，通过无人机多位置试飞，实地比选建设条件和覆盖效果，确定基站经纬度工参；通过无人机视距中心和覆盖边缘的几何关系来选定基站天线挂高h、基站方向角θ和天线下倾角α。本发明针对4G网络结构的精确要求，通过无人机进行基站信息采集，计算出满足网络结构最合适的工参组合，数据精确、可以实现建设与预期效果一致，保证了网络质量，提升了4G基站的建设效率。

Description

一种获取4G通信基站建设工参的方法

[技术领域]

本发明涉及通信基站建设，尤其涉及一种获取4G通信基站建设工参的方法。

[背景技术]

目前三大运营商的4G用户已经突破7亿，4G基站规模达到160万，而随着4G业务的不断推广，预计在2020年4G网络将完全取代现有的2G/3G网络，成为语音和数据的主承载网，基站规模达到500万。近年，无人机在工业、农业、国防上的应用，带来了可观的效益。

4G网络整体性能对客户的感知影响至关重要，而4G网络的干扰主要来自同频邻区，所以4G网络建设对工参准确性提出了更高的要求。4G基站的建设必须与周边的环境相匹配，和周边已有的基站相融合匹配。

传统获取4G基站建设工参的方法主要是通过地图和工程经验进行估列，对周边的阻挡和精确都无法具体考虑，因此经常在建设完成后无法达到预期目标。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种数据精确、可实施性好、效率高、可以实现建设与预期效果一致的获取4G通信基站建设工参的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种获取4G通信基站建设工参的方法，通过无人机多位置试飞，实地比选建设条件和覆盖效果，确定基站经纬度工参；通过无人机视距中心和覆盖边缘的几何关系来选定基站天线挂高h、基站方向角θ和天线下倾角α。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，基站经纬度工参优先选择距离道路的路程较小，容易到达，且无人机定参飞行高度H较小的位置，其中无人机定参飞行高度H为在无人机所在位置，使无人机至覆盖目标的视野内无阻挡的最小飞行高度。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，无人机定参飞行高度H为无人机摄像装置的全景图的中心线与基站覆盖边缘重合时的无人机飞行高度。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，所述的全景图为无人机摄像装置镜头俯角β取值30°或60°时，从水平方向从北向0°起，以30°间隔环拍12向图与向下俯拍图合成的图片。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，无人机定参飞行高度H大于基站天线挂高h，无人机在h高度时，边缘视野内基站覆盖边缘无连续阻挡。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，基站方向角θ由基站覆盖目标与基站相对位置确定，至少一个；每个基站方向角θ对应一组工参，所述的一组工参包括无人机定参飞行高度H、基站天线挂高h和天线下倾角α。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，在所述的一组工参中，满足H×ctg(β)＝h×ctg(α)；对于拥有多个基站方向角覆盖方向的基站，基站天线挂高h取各基站方向角对应的基站天线挂高中的最大值。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，新建基站首先以最恶劣的基站方向角θ,按照无人机定参飞行高度H、基站天线挂高h和天线下倾角α的顺序确定第一组工参；然后固定基站天线挂高h，以次恶劣的基站方向角θ,确定下一组工参。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，共址现有杆塔的基站的天线挂高h为常数，首先以最恶劣的基站方向角θ,按照无人机定参飞行高度H和天线下倾角α的顺序确定第一组工参；然后以次恶劣的基站方向角θ,确定下一组工参。

以上所述的获取4G通信基站建设工参的方法，现网邻区工参优化调整时，确保本区无人机定参飞行高度H1下的全景图中心线与邻区无人机定参飞行高度H2下的全景图中心线相切，再依次确定本区的基站天线挂高h1和天线下倾角α1，邻区的基站天线挂高h2和天线下倾角α2。

本发明获取4G通信基站建设工参的方法针对4G网络结构的精确要求，通过无人机进行基站信息采集，计算出满足网络结构最合适的工参组合，数据精确、可以实现建设与预期效果一致，保证了网络质量，提升了4G基站的建设效率。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例无人机在4G基站选址工参经纬度的原理图。

图2是本发明实施例确定无人机辅助飞行高度参数及基站覆盖方向的原理图。

图3是本发明实施例确定4G基站天线挂高及下倾角工参的原理图。

图4是本发明实施例4G基站邻区工参优化的原理图。

[具体实施方式]

4G基站建设工参(工程参数)包括基站经纬度(Lng，Lat)，基站的天线挂高h，基站方向角θ和天线下倾角α，共4项。

4项工参可全部为变量也可指定其中几项常量。基站天线挂高h的范围为，3米＜h＜100米；基站方向角θ的范围是，0°≤θ＜360°；小区下倾角α的范围为，0°≤α＜30°；无人机勘测高度H为，100米＜H＜500米；无人机镜头俯角β，取值30°或者60°；全景图Pic为无人机镜头俯角β时水平方向北向0°起30°间隔环拍12向图加上一张90°俯拍图所合成的全景图。

本发明通过无人机多位置试飞，实地比选建设条件和覆盖效果，确定基站经纬度(Lng，Lat)工参，通过无人机视距中心和覆盖边缘的几何关系来选定满足特定关系的一组或者多组基站天线挂高h，基站方向角θ和天线下倾角α。

其中，对于基站经纬度(Lng，Lat)，在合法合规的前提下，优先选择道路容易到达，且无人机定参飞行高度H较小的位置。其中，无人机定参飞行高度H为，在所在位置，无人机视野无阻挡的最小的飞行高度，同时，无人机定参飞行高度H是使得获取的全景图的中心线与基站覆盖边缘重合的无人机飞行高度。

上述无人机视野无阻挡即在无人机的屏幕内能看到远处的覆盖目标，不被中间的树木或者建筑挡住；或者用拍照功能，照片上有远处的覆盖目标，而不是只能拍到近处的树木和建筑。

其中，全景图中心线的实现有两种方法：

1、在镜头中心用黑色或者彩色笔水平画一条线(或者用彩色条带附在上面代替)，那么在无人机的屏幕显示上的黑色线遮住的部分就是中心线的位置。

2、对环拍图在photoshop中用标尺移动来捕捉中心后对应的水平线。

基站覆盖边缘是建设基站前就确定的，基站最远覆盖(服务)到的位置；无人机起飞后，调整高度，可以使得标记的中心线和覆盖目标重合。

其中，无人机的定参飞行高度H与基站的天线挂高h的关系是，需满足H≥h，且无人机在高度h边缘视野内基站覆盖边缘无阻挡或无连续阻挡。

无人机在高度h边缘视野内基站覆盖边缘无阻挡是指无人机的屏幕内能看到远处的覆盖目标，而不是被中间的树木或者建筑挡住；或者用拍照功能，照片上有远处的覆盖目标，而不是只能拍到近处的树木和建筑。在无人机的屏幕内能看到远处的覆盖目标的绝大部分(80％以上)的时候，可以认为，无人机在高度h边缘视野内基站覆盖边缘无连续阻挡，这在没有更好的选择时候，采用无人机在高度h边缘视野内基站覆盖边缘无连续阻挡。

其中，方向角θ由基站覆盖目标与基站相对位置确定，可以为一个或者多个，一般不超过4个，每个方向角θ对应一组工参(H,h,α)。

其中，对应方向角θ的小区工参h和α，需满足H×ctg(β)＝h×ctg(α)的要求。

新建基站参数确定，按照优先确定条件最恶劣的θ1方向,以θ1,H1,h,α1的顺序确定第一组工参；然后固定h，对次恶劣θ2方向,以θ2,H2,α2的顺序确定第二组工参,以此类推。

条件恶劣是指覆盖目标和基站之间阻挡物的多少和阻挡物的高度来区分的，基站的位置越难直接看到覆盖目标就越恶劣。

共址现有杆塔的基站参数确定过程是，优先确定条件最恶劣的θ1方向,h为常量，按照θ1,H1,α1顺序确定第一组工参；然后确定次恶劣θ2方向的工参,按照θ2,H2,α2顺序确定第二组工参；,以此类推。

其中，对现网邻区工参优化调整中，本小区θ1方向角小区与邻区θ2方向角小区，应首先确保无人机在H1处的全景Pic1中心线与邻区基站H2处的Pic2中心线相切，再依次确定h1,α1,h2,α2。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明以下实施例提出了一种利用无人机获取4G基站建设工参的方法，主要包括以下方面：基站经纬度(Lng，Lat)工参选定、无人机定参高度H及基站方向角θ选定、基站天线挂高h与下倾角α确定、邻区优化工参的确定。下面结合附图分别详细说明。

(一)基站经纬度工参选定：

在法律法规允许的前提下，基站的位置(经纬度工参)应当综合考虑施工难度、网络覆盖质量、工程造价等因素，优选施工方便，覆盖完善，造价合理的位置。

如图1所示，在同一座山进行选址，位置一距离道路的路程为S1，位置二距离道路路程为S2,S1<S2；另外，达到边缘全覆盖时，无人机1在位置一的飞行高度是H1，无人机2在位置而的飞行高度是H2。如果S1<S2，并且H1<H2,则优选位置一为基站位置，获取位置一处的经纬度(Lng，Lat)，取定基站的经纬度工参。

上述的边缘是基站建设前已经确定好的基站最远覆盖目标，可以是某个楼房或者某条路段等。

在选址时可以利用无人机飞行多个位置，选择多套方案，尽量确保距离道路距离S，覆盖边缘目标飞行飞行高度H同时达到最优，确定为最终方案。

(二)无人机定参高度H及基站方向角θ选定：

1)无人机定参高度H：

无人机用来确定工参的高度H由无人机的拍摄俯角(镜头拍摄方向与水平方向的夹角)和覆盖目标共同确定，本发明根据4G基站常用覆盖距离，选取无人机的俯角为β(在基站覆盖半径小于400米时，β＝60°，基站覆盖半径大于400米时，β＝30°)。

如图2所示，调整无人机的飞行高度，使得无人机视角中心线与覆盖边缘重合，取定无人机的定参高度为H。

2)基站方向角θ选定：

基站的方向角θ应当根据覆盖目标(覆盖目标是基站要覆盖或者说要服务的对象，是基站建设前确定好的)和基站相对位置来确定，如图2中的θ1方向角覆盖东北向道路，在基站位置覆盖方向与正北的方向角为N35°；θ2方向角覆盖居民区，在基站位置覆盖方向与正北的方向角为N160°；θ3方向角覆盖西向道路，在基站位置覆盖方向与正北的方向角为N250°。基站方向角位于覆盖区域中心，水平半功率角65°，方向角间角度间隔一般保持在65°以上。

(三)基站天线挂高h与下倾角α确定

如图3所示，当无人机定参H确定后，可根据H×ctg(β)＝h×ctg(α)的关系式来确定基站天线挂高h与下倾角α。

对于新建基站，优先确定覆盖条件最恶劣小区θ1的天线挂高和下倾角，确定的因素主要包括覆盖效果，建设效率。天线的挂高h考虑适当提高障碍物的规避程度，可以通过无人机俯角30°试飞验证满足来保证；在h确定后根据H×ctg(β)＝h×ctg(α)来计算α1。在第一组覆盖条件最恶劣小区θ1的h确定后，根据次恶劣小区θ2覆盖的需求确定H2，再在h保持不变的前提下计算出α2，以此类推得到其他覆盖方向的工参组合。

其中，覆盖效果指建设完成后手机接收信号的好坏和难易；建设效率是指建设难易程度和投资高低。

对于现网共址站，根据可选天线安装平台的高度，确定天线挂高h，将最优天线抱杆位留给覆盖条件最恶劣的小区，通过无人机来确定辅助参数H，通过H×ctg(β)＝h×ctg(α)来分别计算各个小区的α。

(五)邻区优化工参的确定：

无人机在4G基站邻区优化中，以上述的工参确定方法为基础，分别确定需要进行优化的邻小区的无人机辅助飞行高度参数H1和H2,在邻区优化中需要增加一项优化条件为：确保无人机在H1处的全景Pic1中心线与邻区基站H2处的Pic2中心线相切。

对于多邻区的优化，都可以分解成两个小区间的邻区优化，原理如图4所示。

为了获得最佳的相切效果可以优先考虑对覆盖方向角θ进行调整，在θ确定后通过H1×ctg(β1)＝h2×ctg(α1)和H2×ctg(β)＝h2×ctg(α2)分别求得邻小区满足条件的优化工参集合，再对多组邻区优化工参集合求交集，在交集中的选取工参组合即可满足邻区优化的需求，在此过程中需要注意新建站可调整工参数量和共址站可调整工参数量是不同的，应根据实际情况，确定常量与变量来进行合理的优化参数选取。

因为水平半功率角是65°，所以只要在θ方向的正负32.5°范围内的目标都可以被覆盖到，所以θ可以有少量的调整空间，调整的要求就是既能满足覆盖又能使无人机在θ方向的中心线与邻区相切。

H1×ctg(β1)＝h2×ctg(α1)和H2×ctg(β2)＝h2×ctg(α2)是指在满足相切关系后，H1，β1和H2，β2成为固定值，根据两个基站的具体情况调整天线挂高h1,h2和下倾角α1，α2，但是调整后的工参要满足上面两个等式；所以每个h1对应1个α1,但是h1可以选择，只要α1跟着变，满足等式就可以了；h2和α2也是一样。

随着无人机产品的发展和法律规定的完善，无人机产品将为其他领域带来新的应用，大大提升行业的效率；本发明通过对无人机产品在通信行业的应用和实践，可以确信无人机将会为4G基站大规模建设带来效率的大幅提升。

无人机的可视化及图像化特性，为无线通信的模型建立和传播矫正提供了基础数据；无人机可采集的部分的基础位置地理信息，能为为基站建设与周边环境的匹配提供基础数据；无人机的行动便利性，能够为基站建设提供多维度的方案参考和结果模拟。本发明以上实施例利用无人机以上述的特性，达到了实地采集，数据精确的效果，可以实现建设与预期效果一致。

Claims (8)

1.一种获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，通过无人机多位置试飞，实地比选建设条件和覆盖效果，确定基站经纬度工参；通过无人机视距中心和覆盖边缘的几何关系来选定基站天线挂高h、基站方向角θ和天线下倾角α；无人机定参飞行高度H由无人机的拍摄俯角和覆盖目标共同确定，基站方向角θ根据覆盖目标和基站相对位置来确定，无人机定参飞行高度H确定后，根据H×ctg(β)＝h×ctg(α)的关系式来确定基站天线挂高h与下倾角α，关系式中的β为无人机摄像装置镜头俯角；天线挂高h考虑障碍物规避的需要，通过无人机试飞验证；基站经纬度工参优先选择距离道路的路程较小，容易到达，且无人机定参飞行高度H较小的位置，其中无人机定参飞行高度H为在无人机所在位置，使无人机至覆盖目标的视野内无阻挡的最小飞行高度；无人机定参飞行高度H为无人机摄像装置的全景图的中心线与基站覆盖边缘重合时的无人机飞行高度；全景图的中心线可以通过以下方式确定：在无人机摄像装置镜头的中心画一条水平线，在无人机屏幕上显示的水平线遮住的部分为所述全景图的中心线或对环拍图在photoshop中用标尺移动捕捉中心后对应的水平线为所述全景图的中心线。

2.根据权利要求1所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，所述的全景图为无人机摄像装置镜头俯角β取值30°或60°时，从水平方向从北向0°起，以30°间隔环拍12向图与向下俯拍图合成的图片。

3.根据权利要求2所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，无人机定参飞行高度H大于基站天线挂高h，无人机在h高度时，边缘视野内基站覆盖边缘无连续阻挡。

4.根据权利要求3所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，基站方向角θ由基站覆盖目标与基站相对位置确定，至少一个；每个基站方向角θ对应一组工参，所述的一组工参包括无人机定参飞行高度H、基站天线挂高h和天线下倾角α。

5.根据权利要求4所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，在所述的一组工参中，满足H×ctg(β)＝h×ctg(α)；对于拥有多个基站方向角覆盖方向的基站，基站天线挂高h取各基站方向角对应的基站天线挂高中的最大值。

6.根据权利要求4所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，新建基站首先以最恶劣的基站方向角θ,按照无人机定参飞行高度H、基站天线挂高h和天线下倾角α的顺序确定第一组工参；然后固定基站天线挂高h，以次恶劣的基站方向角θ,确定下一组工参；条件恶劣的程度以覆盖目标和基站之间阻挡物的多少和阻挡物的高度来区分，基站的位置越难直接看到覆盖目标就越恶劣。

7.根据权利要求4所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，共址现有杆塔的基站的天线挂高h为常数，首先以最恶劣的基站方向角θ,按照无人机定参飞行高度H和天线下倾角α的顺序确定第一组工参；然后以次恶劣的基站方向角θ,确定下一组工参；条件恶劣的程度以覆盖目标和基站之间阻挡物的多少和阻挡物的高度来区分，基站的位置越难直接看到覆盖目标就越恶劣。

8.根据权利要求4所述的获取4G通信基站建设工参的方法，其特征在于，现网邻区工参优化调整时，确保本区无人机定参飞行高度H1下全景图的中心线与邻区无人机定参飞行高度H2下全景图的中心线相切，再依次确定本区的基站天线挂高h1和天线下倾角α1，邻区的基站天线挂高h2和天线下倾角α2。

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