CN107664491A - 基站天线下倾角测量方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基站天线下倾角测量方法、装置和系统。该方法包括：无人机测量装置根据地面控制装置的飞行控制指令，悬停至基站天线侧面；无人机测量装置获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置，以便地面控制装置识别预定测量点；无人机测量装置根据地面控制装置的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；无人机测量装置将测量数据返回给地面控制装置，以便地面控制装置根据测量数据获得基站天线下倾角度。本发明相对于现有技术而言，无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

Description

基站天线下倾角测量方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种基站天线下倾角测量方法、装置和系统。

背景技术

伴随移动通信技术的快速发展，通信运营商为了更好发展移动通信业务，大量部署移动通信基站。基站天线下倾角是一项对信号覆盖范围影响较大重要参数。一方面，准确的下倾角能保证基站的实际覆盖范围与所预期的相同，另一方面，根据网络干扰和话务量等网络存在的问题，对基站下倾角进行调整，可以更好地优化现有网络，提高用户业务感知。

基站天线的下倾角包括使用电调天线的电子下倾角和机械下倾角，电子下倾角由电调天线控制，受外界环境影响较少。机械下倾角受各种因素影响较大，容易发生异常，与预先设不符。机械下倾角发生错误的因素是多方面的，例如：

(1)施工人员施工错误。

(2)强风将天线吹偏。

(3)天线机械连接部件生锈、受腐蚀等。

由于基站天线下倾角作为重要的工程参数，通信运营商已经将基站天线机械下倾角的测量纳入日常基站巡检的内容。目前通常是采用人工登上基站铁塔，使用坡度仪等测量仪器进行测量。由于基站数量巨大，因此该项工作需要耗费大量的人力和物力。这种人工测量方式存在以下几个方面的局限性：首先，准确测量机械下倾角需要登高作业，存在风险；其次手持坡度仪表进行测试，人手抖动和目测，精度不高；再次测量需要到达基站现场进行测试，实时性受限，时间成本和人力成本高；最后基站安装在业主的楼上，人工现场测量，会收到业主的干扰，不利于维系通信运营商业主关系。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种基站天线下倾角测量方法和系统、无人机测量装置和地面控制装置，无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，提高了工作效率。

根据本发明的一个方面，提供一种基站天线下倾角测量方法，包括：

无人机测量装置根据地面控制装置的飞行控制指令，悬停至基站天线侧面；

无人机测量装置获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置，以便地面控制装置识别预定测量点；

无人机测量装置根据地面控制装置的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；

无人机测量装置将测量数据返回给地面控制装置，以便地面控制装置根据测量数据获得基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

根据本发明的另一方面，提供一种基站天线下倾角测量方法，包括：

地面控制装置控制无人机测量装置悬停至基站天线侧面；

地面控制装置从无人机测量装置获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点；

地面控制装置控制无人机测量装置，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；

地面控制装置根据无人机测量装置返回的测量数据获得基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

在本发明的一个实施例中，所述地面控制装置根据无人机测量装置返回的测量数据获得基站天线下倾角度包括：

地面控制装置根据无人机悬停点至每一预定测量点的距离、以及云台转动至每一预定测量点的角度，利用三角形余弦定理确定三个预定测量点组成三角形的三边长度；

地面控制装置根据三个预定测量点组成三角形的三边长度，利用三角形余弦定理确定基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，所述地面控制装置从无人机测量装置获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点包括：

地面控制装置将实时回传视频呈现给测量人员，以便测量人员辨识预定测量点；

地面控制装置根据测量人员的输入，调整无人机测量装置上电子云台模块的角度，使得预定测量点进入实时回传视频窗口中。

在本发明的一个实施例中，所述地面控制装置控制无人机测量装置，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度包括：

对于每一预定测量点，地面控制装置根据测量人员的输入，调整电子云台模块的角度，使得无人机测量装置上激光测距模块观察窗口瞄准该测量点；

地面控制装置控制无人机测量装置测量无人机悬停点至该预定测量点的距离；

地面控制装置控制无人机测量装置记录电子云台的当前姿态角度位置。

根据本发明的另一方面，提供一种无人机测量装置，包括飞行控制模块、摄像模块、激光测距模块、电子云台模块和通信模块，其中：

飞行控制模块，用于根据地面控制装置的飞行控制指令，将无人机悬停至基站天线侧面；

摄像模块，用于获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置，以便地面控制装置识别预定测量点；

激光测距模块，用于根据地面控制装置的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离；

电子云台模块，用于根据地面控制装置的测量控制指令，记录云台转动至每一预定测量点的角度；

通信模块，用于将测量数据返回给地面控制装置，以便地面控制装置根据测量数据获得基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

在本发明的一个实施例中，激光测距模块与摄像模块均固定在电子云台模块上，伴随电子云台模块同时转动；激光测距模块的瞄准窗口与摄像模块的镜头窗口相对位置不变。

在本发明的一个实施例中，激光测距模块与摄像模块合用同一光学镜头。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块用于通过传感器感知机身的动作，通过电机驱动让电子云台模块上的摄像模块和激光测距模块保持原来的位置，抵消机身晃动或者震动的影响。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块用于根据地面控制装置的测量控制指令，记录云台转动至每一预定测量点的俯仰、航行和横滚轴转动角度。

在本发明的一个实施例中，通信模块与飞行控制模块通过数据接口相连，将地面控制装置的上行控制信令传送至飞行控制模块，飞行控制模块将相应的控制信令数据转发至电子云台模块、激光测距模块、摄像模块。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块将飞行状态数据发送至通信模块，通信模块将飞行状态数据通过下行控制信道发送给地面控制装置。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块、激光测距模块的测量数据发送给飞行控制模块，飞行控制模块将测量数据转发给通信模块，通信模块通过下行数据通道将测量数据发送给地面控制装置。

根据本发明的另一方面，提供一种地面控制装置，包括飞行遥控模块、测量点识别模块、测量控制模块和角度计算模块，其中：

飞行遥控模块，用于控制无人机测量装置悬停至基站天线侧面；

测量点识别模块，用于从无人机测量装置获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点；

测量控制模块，用于控制无人机测量装置，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；

角度计算模块，用于根据无人机测量装置返回的测量数据获得基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

在本发明的一个实施例中，角度计算模块包括边长获取模块和下倾角获取模块，其中：

边长获取模块，用于根据无人机悬停点至每一预定测量点的距离、以及云台转动至每一预定测量点的角度，利用三角形余弦定理确定三个预定测量点组成三角形的三边长度；

下倾角获取模块，用于根据三个预定测量点组成三角形的三边长度，利用三角形余弦定理确定基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，测量点识别模块包括显示器和测量点识别单元，其中：

显示器，用于将实时回传视频呈现给测量人员，以便测量人员辨识预定测量点；

测量点识别单元，用于根据测量人员的输入，调整无人机测量装置上电子云台模块的角度，使得预定测量点进入实时回传视频窗口中。

在本发明的一个实施例中，测量控制模块用于对于每一预定测量点，根据测量人员的输入，调整电子云台模块的角度，使得无人机测量装置上激光测距模块观察窗口瞄准该测量点，测量无人机悬停点至该预定测量点的距离，并记录电子云台的当前姿态角度位置。

根据本发明的另一方面，提供一种基站天线下倾角测量系统，包括上述任一实施例所述的无人机测量装置、以及上述任一实施例所述的地面控制装置。

本发明可以通过地面控制装置遥控无人机测量装置，飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量，测量数据回传至地面控制装置，地面控制装置计算得到测量结果。本发明相对于现有技术而言，无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基站天线下倾角测量系统一个实施例的示意图。

图2为本发明无人机测量装置一个实施例的示意图。

图3为本发明一个实施例中基站天线下倾角的示意图。

图4为本发明一个实施例中预定测量点的位置示意图。

图5为本发明地面控制装置一个实施例的示意图。

图6为本发明一个实施例中测量点识别模块的示意图。

图7为本发明一个实施例中测量距离和测量角度数据的示意图。

图8为本发明一个实施例中角度计算模块的示意图。

图9为本发明一个实施例中的余弦定理原理图。

图10为本发明基站天线下倾角测量方法第一实施例的示意图。

图11为本发明基站天线下倾角测量方法第二实施例的示意图。

图12为本发明基站天线下倾角测量方法第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明基站天线下倾角测量系统一个实施例的示意图。该基站天线下倾角测量系统是一种无人机机载基站天线下倾角测量系统。如图1所示，所述基站天线下倾角测量系统包括无人机测量装置1和地面控制装置2，其中：

地面控制装置2，用于控制无人机测量装置1悬停至基站天线附近；将无人机测量装置1获取的实时图像显示给测量人员，以便测量人员下发指令控制无人机悬停在基站天线周边；将无人机测量装置1获取的实时图像显示给测量人员，以便测量人员识别出预定测量点；下发指令控制电子云台模块转动，使激光测距模块瞄准测量点，启动测量；在测量完成后，接收测量数据存储，根据计算公式计算得到天线下倾角测量结果；根据测量人员的飞行控制指令，遥控无人机返航并降落。

无人机测量装置1，用于根据地面控制装置2的飞行控制指令，悬停至基站天线侧面；获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置2，以便地面控制装置2识别预定测量点；根据地面控制装置2的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；将测量数据返回给地面控制装置2，以便地面控制装置2根据测量数据获得基站天线下倾角度。

基于本发明上述实施例提供的基站天线下倾角测量系统，可以通过地面控制装置遥控无人机测量装置，飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量，测量数据回传至地面控制装置，地面控制装置计算得到基站天线下倾角度的测量结果。相对于现有技术而言，本发明上述实施例无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

下面通过具体示例对本发明基站天线下倾角测量系统中无人机测量装置和地面控制装置的结构和功能进行说明：

图2为本发明无人机测量装置一个实施例的示意图。如图2所示，所述无人机测量装置1包括无人机(无人驾驶飞行器)11、飞行控制模块12、摄像模块13、激光测距模块14、电子云台模块15和通信模块16，其中：

无人机11，用于携带其它各种模块(飞行控制模块12、摄像模块13、激光测距模块14、电子云台模块15和通信模块16)，飞行至基站天线区域完成测量任务。

在本发明的一个实施例中，无人机11可以包括机架、动力装置和螺旋桨片。

机架是无人机的基础平台，其它各种模块均安装在机架上，机架提供安装接口，安装各种模块；机架提供整体的稳定和坚固平台并提供保护装置，用于保护无人机本省和可能接触到的操作人员。机架材质可以为塑胶。

优选地，机架材质可以为铝合金、钢质、玻璃纤维、碳纤维等材质。

动力装置可以包括使用电池驱动的无刷电机、电子调速器和电源，为无人机提供飞行所需的动力，其中无刷电机是无人机的动力来源，为无人机提供能量输出，驱动螺旋桨片转动。无刷电机是采用半导体开关器件来实现电子换向。电子调速器连接电机和飞行控制模块，其主要功能是接收飞行控制模块发出的信号，根据信号调节电机的转速，影响无人机的飞行姿态。电源为系统提供电力。使用3个串联锂电池作为无人机电源。螺旋桨片被电机驱动，在飞行过程中处于高速旋转状态，为无人机提供上升、下降、旋转的动力。

优选地，无人机可以采用燃油作为动力源，使用往复式活塞式发动机和螺旋桨推进器作为动力装置。

在本发明上述实施例中，无人机是需要实现悬停在基站天线周围进行测试，为实现该功能，无人机为多旋翼无人机，旋翼数量为4，6，8，10。

优选地，无人机可以为无人驾驶直升机。

飞行控制模块12，用于根据地面控制装置2的飞行控制指令，将无人机11悬停至基站天线侧面。

飞行控制模块12安装在机架上，与无人机11、摄像模块13、激光测距模块14、电子云台模块15和通信模块16以有线方式连接，实现数据交互。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12用于通过通信模块16接收地面控制装置2的指令，控制无人机飞抵基站天线附近，控制无人机悬停在基站天线周边，测量人员通过飞行控制模块12，对摄像模块13、激光测距模块14、电子云台模块15下发指令，开展测量。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12用于通过通信模块16，与地面控制装置2以无线方式通讯，接收来自地面控制装置2的指令，控制电子调速器的输出，进而调整螺旋桨片的转速来调节无人机11起飞、悬停、俯仰、滚装、偏航、降落动作。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以配备三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁传感器、GPS和气压计传感器，实现自动控制飞行高度和自行稳定飞行状态。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以提供多路通信接口，用于连接摄像模块13、激光测距模块14、电子云台模块15和通信模块16，实现地面控制装置2对摄像模块13、激光测距模块14、电子云台模块15和通信模块16的指令交互控制、实时视频数据回传和测量数据回传。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以提供多路接收通道，用于接收地面控制装置2的4路摇杆控制通道和控制电子云台模块俯仰、航向和横滚轴的转动。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以提供多路16位高精度PWM输出通道，输出电调信号给电子调速器调节电机转速。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以连接高精度气压计传感器，使用卡尔曼滤波推算姿态和垂直方向速度，实现无人机锁定经纬度和高度精确悬停。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以实现多种飞行控制模式，包括手动模式和姿态模式。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以连接电源，实现电源电压低压检测和低压报警。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12还可以根据无人机飞行姿态，对电子云台模块进行矫正和调整，使电子云台保持在一个稳定的状态。

优选地，飞行控制模块12还可以提供内存卡存储功能，存储飞行记录数据和测量结果数据。

优选地，飞行控制模块12还可以配备超声波传感器，实现发现障碍，自动避开障碍的功能。

优选地，飞行控制模块12还可以配备GPS模块，实现GPS飞行模式(自动悬停/自动导航/自动返航降落)。

摄像模块13，用于获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置2，以便地面控制装置2识别预定测量点；

摄像模块13安装固定在电子云台模块15上，实时拍摄飞行过程中的图像；摄像图像模块13跟随电子云台模块15转动，可以实现通过飞行控制模块12，与通信模块16连接，接收地面控制装置2的指令，开启拍摄和关闭拍摄；将拍摄的图像实时回传至飞行控制模块12，转发至通信模块16，回传到地面控制装置2。

摄像模块13还可以用于测量过程中，方便测量人员实时观测测量点位置，并通过摄像模块实时回传至地面控制装置2的图像，辅助激光测距模块瞄准不同测量点；摄像模块13与激光测距模块14同时安装固定在电子云台模块15上，两者同步转动。

图3为本发明一个实施例中基站天线下倾角的示意图。如图3所示，基站天线下倾角为基准天线与抱杆的夹角。

图4为本发明一个实施例中预定测量点的位置示意图。为测量该基站天线下倾角，本发明上述实施例可以设定三个预定测量点。如图4所示，三个预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点。

在本发明的一个实施例中，如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C可以为天线的延长线与抱杆的连接点。

激光测距模块14，用于根据地面控制装置2的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离。

激光测距模块14安装固定在电子云台模块15上，通过USB数据接口与飞行控制模块12相连，接受测量人员通过地面控制装置2下发的指令，进行激光测距测量；将测量数据上传至飞行控制模块12，通过通信模块16转发至地面控制装置2；激光测距模块14伴随电子云台模块15转动，实现对预定测量点的瞄准测量。

优选地，激光测距模块14的测量窗口与摄像模块13的拍摄镜头集成为一个共用镜头。

电子云台模块15，用于根据地面控制装置2的测量控制指令，记录云台转动至每一预定测量点的角度。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块15由电机驱动，在水平、横滚、俯仰三个轴向对摄像模块和激光测距模块进行增稳，通过传感器感知机身的动作，通过电机驱动让摄像模块和激光测距模块保持原来的位置，抵消机身晃动或者震动的影响。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块15通过飞行控制模块12与通信模块16连接，根据控制指令，在地面控制装置2的操控下，实现俯仰、航行和横滚轴无级旋转，其中俯仰角度可在水平平视0°到垂直向下90°之间旋转，航行角度最大旋转角度为180°，可在航线中线左右各偏转90°，横滚角度最大角度为90°，可在航向左右倾侧各45°。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块15还可以用于根据地面控制装置2的测量控制指令，记录云台转动至每一预定测量点的俯仰、航行和横滚轴转动角度；将转动角度数据上传至飞行控制模块12，通过通信模块16转发至地面控制装置2。

在本发明的一个实施例中，激光测距模块14与摄像模块13均固定在电子云台模块15上，伴随电子云台模块15同时转动；激光测距模块14的瞄准窗口与摄像模块13的镜头窗口相对位置不变。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块15还可以用于测量过程中，带动固定在电子云台模块15上的激光测距模块14瞄准测量点；摄像模块13也安装固定在电子云台模块15，在激光测距模块14转动的同时同步以相同的角度进行转动；电子云台模块15根据测量人员通过地面控制装置发送的控制指令，实现对测量点的云台初始角度定位；测量人员可以通过地面控制装置2人工操控电子云台无级转动角度，记录云台转动角度，并将转动角度数据回传至通信模块16，以便通信模块16回传数据至地面控制装置2，用于计算测量结果。

通信模块16，用于将测量数据返回给地面控制装置2，以便地面控制装置2根据测量数据获得基站天线下倾角度。

通信模块16可以通过微波频段与地面控制装置2通信，上行控制信道、下行控制信道、下行数据信道均采用不同微波频段实现。

在本发明的一个实施例中，通信模块16与飞行控制模块12通过数据接口相连，将地面控制装置2的上行控制信令传送至飞行控制模块12，飞行控制模块12将相应的控制信令数据转发至电子云台模块15、激光测距模块14、摄像模块13。本发明上述实施例中，通信模块16用于测量过程中，通过上行控制信道实现地面控制装置2对无人机11、电子云台模块15、激光测距模块14、摄像模块13的遥控。

在本发明的一个实施例中，飞行控制模块12将飞行状态数据发送至通信模块16，通信模块16将飞行状态数据通过下行控制信道发送给地面控制装置2，即通信模块16通过下行控制信道，完成对无人机飞行状态参数的遥测。

在本发明的一个实施例中，电子云台模块15、激光测距模块14的测量数据发送给飞行控制模块12，飞行控制模块12将测量数据转发给通信模块16，通信模块16通过下行数据通道将测量数据发送给地面控制装置2。

基于本发明上述实施例提供的无人机测量装置，可以根据地面控制装置的遥控指令，控制无人机飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量，测量数据回传至地面控制装置，以便地面控制装置计算得到基站天线下倾角度。相对于现有技术而言，本发明上述实施例无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

图5为本发明地面控制装置一个实施例的示意图。如图5所示，所述地面控制装置2包括飞行遥控模块21、测量点识别模块22、测量控制模块23和角度计算模块24，其中：

飞行遥控模块21，用于控制无人机测量装置1悬停至基站天线侧面。

测量点识别模块22，用于从无人机测量装置1获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点。

图6为本发明一个实施例中测量点识别模块的示意图。如图6所示，测量点识别模块22可以包括显示器221和测量点识别单元222，其中：

显示器221，用于将实时回传视频呈现给测量人员，以便测量人员辨识预定测量点。

测量点识别单元222，用于根据测量人员的输入，调整无人机测量装置1上电子云台模块15的角度，使得预定测量点进入实时回传视频窗口中。

测量控制模块23，用于控制无人机测量装置1，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块15记录云台转动至每一预定测量点的角度。

图7为本发明一个实施例中测量距离和测量角度数据的示意图。如图7的测量示意图所示，对于设置三个测量点A、B、C的图4实施例而言，测量控制模块23具体可以用于控制无人机测量装置1的激光测距模块14依次测量无人机悬停点O至测量点A、B、C的距离OA、OB、OC。测量过程中，测量人员使用无人机测量装置1的电子云台模块15依次测量无人机悬停点O至测量点A、B、C过程中转动的角度X、Y、Z。激光测距模块14记录OA、OB、OC的距离。电子云台模块15记录测量过程中云台转换的角度X、Y、Z。

在本发明的一个实施例中，测量控制模块23具体用于对于每一预定测量点，根据测量人员的输入，调整电子云台模块15的角度，使得无人机测量装置1上激光测距模块14观察窗口瞄准该测量点，测量无人机悬停点至该预定测量点的距离，并记录电子云台的当前姿态角度位置。

角度计算模块24，用于根据无人机测量装置1返回的测量数据获得基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，角度计算模块24可以用于根据无人机测量装置1返回的测量数据，依据根据平面几何原理，计算得到基站天线下倾角度。

图8为本发明一个实施例中角度计算模块的示意图。对于设置三个测量点A、B、C的图4实施例而言，角度计算模块24可以包括如图8所示的边长获取模块241和下倾角获取模块242，其中：

边长获取模块241，用于根据无人机悬停点至每一预定测量点的距离、以及云台转动至每一预定测量点的角度，利用三角形余弦定理确定三个预定测量点组成三角形的三边长度AB、AC和BC。

余弦定理原理图详见附图9，在△ABC中，余弦定理可表示为：

c²＝a²+b²-2abcos(γ) (1)

经过变换，因此，如果知道了三角形的两边及其夹角，可由余弦定理得出已知角的对边。

例如：在图7所示的△AOB中，边长AB可以通过公式2获取，对于△AOB而言，AB为公式2中的c；云台转动至预定测量点A、B的距离OA、OB为公式2中的a、b；测量过程中云台转换的角度X为公式2中的γ。

下倾角获取模块242，用于在如附图9的△ABC中，根据三个预定测量点组成三角形的三边长度AB、AC和BC，利用三角形余弦定理根据公式3确定基站天线下倾角度γ。

基于本发明上述实施例提供的地面控制装置，可以通过遥控无人机测量装置，飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量；并根据无人机测量装置回传的测量数据，计算得到基站天线下倾角度。相对于现有技术而言，本发明上述实施例无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

图10为本发明基站天线下倾角测量方法第一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例的基站天线下倾角测量系统执行。该方法包括以下步骤：

步骤101，在基站天线连接件与抱杆及天线的两端的两个连接点各设立第一测量点A和第二测量点B，在天线下沿与抱杆连接处设立第三测量点C。基站天线下倾角示意图见图3。无人机机载基站天线下倾角测量方法的基站天线下倾角测量点示意图见图4。

如天线下沿与抱杆没有相连接，第三测量点C将设立在天线的延长线与抱杆连接处。

预定测量点应采用目视明显可见，并与周边材质颜色差异大的标志物进行标识。

优选地，可以采用荧光材料对预定测量点进行标识，提高辨识度。

步骤102，测量人员通过地面控制装置2遥控无人机悬停至天线侧面。

在不下雨的白昼，在风力小于3级的条件下，测量人员选取测量基站目视范围内的平坦场地，在地面控制装置2遥控无人机起飞，飞往测量基站天线周边。测量人员在地面控制装置2观察实时回传的图像，调整无人机控制姿态，悬停在基站天线侧面。

步骤103，测量人员通过地面控制装置2在无人机测量装置1回传的实时图像中识别测量点。

测量人员在地面控制装置2中观察实时回传视频，辨识测量点，调整电子云台模块角度，是测量点进入实时回传视频窗口中，轻微调整电子云台模块角度，是激光测距模块观察窗口瞄准某一测量点，记录电子云台模块的当前姿态角度位置。

步骤104，测量人员通过地面控制装置2控制无人机测量装置1的激光测距模块依次测量无人机悬停点至测量点A、B、C的距离。电子云台模块记录云台转动至测量点A、B、C的角度。

测量人员发送指令，启动激光测距模块测量测量点至测无人机测量装置1的距离，测量人员使用无人机测量装置1的激光测距模块依次测量无人机悬停点至测量点A、B、C的距离。测量过程中，测量人员使用测量系统电子云台模块依次测量无人机悬停点O至测量点A、B、C过程中转动的角度X、Y、Z。激光测距模块记录从OA、OB、OC的距离。电子云台模块记录测量过程中云台转换的角度X、Y、Z。测量示意图详见附图7。

步骤105，测量人员通过地面控制装置2发送指令，无人机测量装置1将测量数据回传至测量系统地面控制装置2，根据余弦原理，计算得到基站天线下倾角度。

经过激光测距模块测量，可以得到从激光测距模块至三个测量点的距离，结合电子云台转动角度，测量数据回传至测量系统地面控制装置2，根据平面几何中的余弦定理，计算得到AB、AC和BC的长度，计算得到基站天线下倾角度。

在本发明的一个实施例中，步骤105可以包括：地面控制装置2根据无人机悬停点至每一预定测量点的距离、以及云台转动至每一预定测量点的角度，分别在图7所示的△AOB、△AOC、△BOC中，利用三角形余弦定理，通过公式2确定三个预定测量点组成三角形的三边长度AB、AC和BC；在如附图9的△ABC中，根据三个预定测量点组成三角形的三边长度AB、AC和BC，利用三角形余弦定理根据公式3确定基站天线下倾角度γ。

基于本发明上述实施例提供的基站天线下倾角测量方法，可以通过地面控制装置遥控无人机测量装置，飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量，测量数据回传至地面控制装置，地面控制装置计算得到基站天线下倾角度的测量结果。相对于现有技术而言，本发明上述实施例无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

图11为本发明基站天线下倾角测量方法第二实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例的无人机测量装置执行。该方法包括以下步骤：

步骤201，无人机测量装置1根据地面控制装置2的飞行控制指令，悬停至基站天线侧面。

步骤202，无人机测量装置1获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置2，以便地面控制装置2识别预定测量点。

步骤203，无人机测量装置1根据地面控制装置2的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块15记录云台转动至每一预定测量点的角度。

步骤204，无人机测量装置1将测量数据返回给地面控制装置2，以便地面控制装置2根据测量数据获得基站天线下倾角度。

基于本发明上述实施例提供的基站天线下倾角测量方法，可以根据地面控制装置的遥控指令，控制无人机飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量，测量数据回传至地面控制装置，以便地面控制装置计算得到基站天线下倾角度。相对于现有技术而言，本发明上述实施例无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

图12为本发明基站天线下倾角测量方法第三实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明上述任一实施例的地面控制装置执行。该方法包括以下步骤：

步骤301，地面控制装置2控制无人机测量装置1悬停至基站天线侧面。

步骤302，地面控制装置2从无人机测量装置1获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点。

在本发明的一个实施例中，步骤302可以包括：地面控制装置2将实时回传视频呈现给测量人员，以便测量人员辨识预定测量点；地面控制装置2根据测量人员的输入，调整无人机测量装置1上电子云台模块15的角度，使得预定测量点进入实时回传视频窗口中。

步骤303，地面控制装置2控制无人机测量装置1，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块15记录云台转动至每一预定测量点的角度。

步骤304，地面控制装置2根据无人机测量装置1返回的测量数据获得基站天线下倾角度。

基于本发明上述实施例提供的基站天线下倾角测量方法，可以通过遥控无人机测量装置，控制无人机飞临基站上空，对基站天线下倾角进行测量；并根据无人机测量装置回传的测量数据，计算得到基站天线下倾角度。相对于现有技术而言，本发明上述实施例无需测量人员人工登上基站铁塔进行测量作业，从而提高了工作效率，减少了登高作业的风险。

在上面所描述的飞行控制模块12、通信模块16、飞行遥控模块21、测量点识别模块22、测量控制模块23、角度计算模块24等功能单元可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (20)

1.一种基站天线下倾角测量方法，其特征在于，包括：

无人机测量装置根据地面控制装置的飞行控制指令，悬停至基站天线侧面；

无人机测量装置获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置，以便地面控制装置识别预定测量点；

无人机测量装置根据地面控制装置的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；

无人机测量装置将测量数据返回给地面控制装置，以便地面控制装置根据测量数据获得基站天线下倾角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

3.一种基站天线下倾角测量方法，其特征在于，包括：

地面控制装置控制无人机测量装置悬停至基站天线侧面；

地面控制装置从无人机测量装置获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点；

地面控制装置控制无人机测量装置，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；

地面控制装置根据无人机测量装置返回的测量数据获得基站天线下倾角度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述地面控制装置根据无人机测量装置返回的测量数据获得基站天线下倾角度包括：

地面控制装置根据无人机悬停点至每一预定测量点的距离、以及云台转动至每一预定测量点的角度，利用三角形余弦定理确定三个预定测量点组成三角形的三边长度；

地面控制装置根据三个预定测量点组成三角形的三边长度，利用三角形余弦定理确定基站天线下倾角度。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述地面控制装置从无人机测量装置获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点包括：

地面控制装置将实时回传视频呈现给测量人员，以便测量人员辨识预定测量点；

地面控制装置根据测量人员的输入，调整无人机测量装置上电子云台模块的角度，使得预定测量点进入实时回传视频窗口中。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述地面控制装置控制无人机测量装置，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度包括：

对于每一预定测量点，地面控制装置根据测量人员的输入，调整电子云台模块的角度，使得无人机测量装置上激光测距模块观察窗口瞄准该测量点；

地面控制装置控制无人机测量装置测量无人机悬停点至该预定测量点的距离；

地面控制装置控制无人机测量装置记录电子云台的当前姿态角度位置。

8.一种无人机测量装置，其特征在于，包括飞行控制模块、摄像模块、激光测距模块、电子云台模块和通信模块，其中：

飞行控制模块，用于根据地面控制装置的飞行控制指令，将无人机悬停至基站天线侧面；

摄像模块，用于获取基站天线的实时图像，并返回给地面控制装置，以便地面控制装置识别预定测量点；

激光测距模块，用于根据地面控制装置的测量控制指令，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离；

电子云台模块，用于根据地面控制装置的测量控制指令，记录云台转动至每一预定测量点的角度；

通信模块，用于将测量数据返回给地面控制装置，以便地面控制装置根据测量数据获得基站天线下倾角度。

9.根据权利要求8所述的无人机测量装置，其特征在于，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

10.根据权利要求8或9所述的无人机测量装置，其特征在于，

激光测距模块与摄像模块均固定在电子云台模块上，伴随电子云台模块同时转动；

激光测距模块的瞄准窗口与摄像模块的镜头窗口相对位置不变。

11.根据权利要求10所述的无人机测量装置，其特征在于，

激光测距模块与摄像模块合用同一光学镜头。

12.根据权利要求10所述的无人机测量装置，其特征在于，

电子云台模块用于通过传感器感知机身的动作，通过电机驱动让电子云台模块上的摄像模块和激光测距模块保持原来的位置，抵消机身晃动或者震动的影响。

13.根据权利要求8或9所述的无人机测量装置，其特征在于，

电子云台模块用于根据地面控制装置的测量控制指令，记录云台转动至每一预定测量点的俯仰、航行和横滚轴转动角度。

14.根据权利要求8或9所述的无人机测量装置，其特征在于，

通信模块与飞行控制模块通过数据接口相连，将地面控制装置的上行控制信令传送至飞行控制模块，飞行控制模块将相应的控制信令数据转发至电子云台模块、激光测距模块、摄像模块；

飞行控制模块将飞行状态数据发送至通信模块，通信模块将飞行状态数据通过下行控制信道发送给地面控制装置；

电子云台模块、激光测距模块的测量数据发送给飞行控制模块，飞行控制模块将测量数据转发给通信模块，通信模块通过下行数据通道将测量数据发送给地面控制装置。

15.一种地面控制装置，其特征在于，包括飞行遥控模块、测量点识别模块、测量控制模块和角度计算模块，其中：

飞行遥控模块，用于控制无人机测量装置悬停至基站天线侧面；

测量点识别模块，用于从无人机测量装置获取的基站天线实时图像中，识别出预定测量点；

测量控制模块，用于控制无人机测量装置，依次测量无人机悬停点至每一预定测量点的距离，并通过电子云台模块记录云台转动至每一预定测量点的角度；

角度计算模块，用于根据无人机测量装置返回的测量数据获得基站天线下倾角度。

16.根据权利要求15所述的地面控制装置，其特征在于，所述预定测量点包括第一测量点A、第二测量点B和第三测量点C，其中：

第一测量点A为基站天线连接件与抱杆的连接点，其中基站天线连接件用于连接基站天线和抱杆；

第二测量点B为基站天线连接件与天线的连接点；

如天线下沿与抱杆相连接，则第三测量点C为天线下沿与抱杆的连接点；

如天线下沿与抱杆没有相连接，则第三测量点C为天线的延长线与抱杆的连接点。

17.根据权利要求16所述的地面控制装置，其特征在于，角度计算模块包括边长获取模块和下倾角获取模块，其中：

边长获取模块，用于根据无人机悬停点至每一预定测量点的距离、以及云台转动至每一预定测量点的角度，利用三角形余弦定理确定三个预定测量点组成三角形的三边长度；

下倾角获取模块，用于根据三个预定测量点组成三角形的三边长度，利用三角形余弦定理确定基站天线下倾角度。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的地面控制装置，其特征在于，测量点识别模块包括显示器和测量点识别单元，其中：

显示器，用于将实时回传视频呈现给测量人员，以便测量人员辨识预定测量点；

测量点识别单元，用于根据测量人员的输入，调整无人机测量装置上电子云台模块的角度，使得预定测量点进入实时回传视频窗口中。

19.根据权利要求15-17中任一项所述的地面控制装置，其特征在于，

测量控制模块用于对于每一预定测量点，根据测量人员的输入，调整电子云台模块的角度，使得无人机测量装置上激光测距模块观察窗口瞄准该测量点，测量无人机悬停点至该预定测量点的距离，并记录电子云台的当前姿态角度位置。

20.一种基站天线下倾角测量系统，其特征在于，包括如权利要求8-14中任一项所述的无人机测量装置、以及如权利要求15-19中任一项所述的地面控制装置。