一种基于无人机拍照和GPS信息的平板天线角度测量方法与流程

本发明涉及一种通信塔维护技术领域，尤其涉及基于无人机拍照和gps信息的平板天线角度测量方法。

背景技术：

无线通讯基站上天线的正确安装与维护测试，是移动通讯工程建设与运营的重要内容。中国专利公开号cn106454879a的“一种基于无人机航拍确定无线基站工参的方法”已经公开了一种利用无人机航拍获得基站的俯视图，地面系统调用罗盘仪软件，并使罗盘仪的零度的方向与基站俯视图中基站的正北方向重合，原有天线的方向与罗盘仪的角度度数重合，该度数即为原有天线的方向角方法；还公开一种利用地面系统调用量角器软件，并使量角器软件界面的中心点与原有天线的中心点重合，量角器保持垂直，原有天线与量角器之间夹角即为原有天线的下倾角的方法。

该现有技术存在的问题和缺点：方位角和下倾角都需要无人机飞手在现场操控无人机通过肉眼判断将飞机稳定在基站或天线的垂直角上再进行拍摄，其中，针对天线中心点的判断由于天线正面的面积较大，实际操作中肉眼难以确定实际中心点。由人工一次性判断基站的俯视图和天线侧视图存在较大主观性和经验性；通过判断基站的俯视图和天线侧视图来测量方位角和下倾角，发现不同时间、不同人员对同一天线的重复测量结果差别较大，同时测量得到的方向角和下倾角精度一般。

综上所述，中国专利公开号cn106454879a的“一种基于无人机航拍确定无线基站工参的方法”已经公开的技术方案对无人机飞手的技术要求高，同时肉眼校准的误差大，工作时飞手需要高度集中精神进行手眼配合操作，难以进行长时间的作业。经实践测试，在实际工作中效率甚至低于传统人工上塔进行作业。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于无人机拍照和gps信息的平板天线角度测量方法，借助无人机定点绕飞通讯塔拍摄照片，经计算机软件处理，可对通讯塔的天线相关参数进行测量，可显著提高测量精度，提高效率。

为了解决现有技术的不足，本发明提出一种基于基于无人机拍照和gps信息的平板天线角度测量方法，包含以下步骤：

1)利用无人机以通讯塔投影中心为圆心，等距半径水平圆周绕飞；

2)当无人机飞行于某平板天线的正侧面时，连续拍照该天线正侧面,同步的gps信息记录于对应照片文件中；

3)由某天线的左正侧面附近的多个gps值做平均，可获得左侧观察点坐标；由天线的右正侧面附近的多个gps值做平均，可获得右侧观察点坐标；

4)左右侧观察点两点连线代表平板天线阵面的水平横截面线，其法线与正北方夹角为天线方位角，采用测量工具获得天线方位角度值；

5)每个天线下倾角可由其左右正侧面图像中该天线下倾角的平均值计算获得。

作为一种优选方式，所述步骤1提到的定点绕飞通讯塔采用以塔投影中心为圆心、等距半径逆时针水平圆周绕飞，圆周半径为7～8米。

作为一种优选方式，所述步骤2无人机飞行于某平板天线的正侧面时，需在一定正负偏差范围内连续拍照该天线正侧面。

作为一种优选方式，所述步骤5左右正侧面图像中该天线下倾角的平均值计算如下：

ai下倾角＝(ai_l+ai_r)/2。

与现有技术相比本发明有益效果：

本发明则借助无人机自身gps与陀螺仪控制下的自动水平绕飞采集圆周视角的天线信息，综合考虑天线的左右正侧面信息来减少误差，实现测量可靠性和可重复性；

本发明测量得到方位角误差<5度，下倾角误差<1度，而现有技术测量得到方位角误差<10度，下倾角误差<5度，通过对比发现本发明测量精度有明显提高；本发明天线方位角和下倾角采用计算机软件计算，效率更高，降低人工成本。

本发明获得天线的侧面垂直角，因为天线侧面的面积相对小，即使同样使用肉眼校准，准确率更高和操作简单。

附图说明

图1是本发明无人机绕飞平面与平板天线朝向/方位角关系示意图。

图2是本发明非正侧图像的天线下倾角测量示意图。

图3是本发明左右正侧图像的天线下倾角测量示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作进一步的说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

本发明提出一种基于无人机视频的单管塔测量平板天线角度的方法，包含以下步骤：

1)利用无人机以通讯塔投影中心为圆心，等距半径水平圆周绕飞；

2)当无人机飞行于某平板天线的正侧面时，连续拍照该天线正侧面,同步的gps信息记录于对应照片文件中；

3)由某天线的左正侧面附近的多个gps值做平均，可获得左侧观察点坐标；由天线的右正侧面附近的多个gps值做平均，可获得右侧观察点坐标；

4)左右侧观察点两点连线代表平板天线阵面的水平横截面线，其法线与正北方夹角为天线方位角，采用测量工具获得天线方位角度值；

5)每个天线下倾角可由其左右正侧面图像中该天线下倾角的平均值计算获得。

如图1、图2、图3所示，以下结合附图和实施对本发明进一步阐述，具体实施步骤如下：

1)借助多旋翼无人机，自带陀螺仪、摄像头，拍摄的图像与水平、重力方向自校准稳定。先以天线塔纵投影中心为中心，基本等距，绕飞半径为7～8m，逆时针水平绕飞，拍摄安装在通讯塔抱杆上的平板天线。

2)当无人机飞行于某平板天线的正侧面时，在一定正负偏差范围内，连续拍照该天线正侧面，同步的gps信息记录于对应照片文件中。

3)由某天线的左正侧面附近的多个gps值做平均，可获得左侧观察点坐标；同理，由天线的右正侧面附近的多个gps值做平均，可获得右侧观察点坐标；

4)上述左右两个观察点连线，则该线段可近似于平板天线阵面的水平横截面线，其法线与正北方夹角即为天线方位角，方位角角度值可以采用罗盘仪等工具测量得到。

5)选择左观察点照片，通过人工两点划线方式，先定位正侧面天线的侧面线，利用计算机软件测量该侧面线与图像垂直方向的锐夹角，作为天线的左下倾角ai_l；同理，选择右观察点照片，通过人工两点划线方式，先定位天线右正侧面线，利用计算机软件测得天线的右下倾角ai_r。该天线的下倾角由其左右下倾角的平均值确定。下倾角的平均值计算公式如下：

ai下倾角＝(ai_l+ai_r)/2

进一步指出，所述的计算机程序例如采用量角器软件。

进一步指出，因为无人机水平绕飞时，常受到风力等因素干扰，绕飞状态不定。若只从一个视角来观察天线，检测获得的角度值或存在较大误差。而从左右两个正侧面视角观察同一天线，虽然人工观察、判断某天线的左右正侧面时会有误差，但由多次观察结果做平均，可以减少误差。另外，无人机绕飞平面水平时，从左右两个正侧面位置观察某天线的下倾角，两个下倾角值通常非常接近；当绕飞平面非水平时，左右正侧面图片视角下，左右两个下倾角值的变化趋势相反，二者的平均值能抵消绕飞平面不水平造成的误差，有助于测得真实下倾角。

进一步说明，由地球坐标纵轴方向北端起，顺时针量到平板天线正面法线方向间的夹角，为平板天线方位角。例如：平板天线朝向正南方时方位角0°，朝向正北方时方位角180°；平板天线侧面正对镜头时为天线正侧面，天线正侧面边缘与重力垂线的锐夹角为其下倾角。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。