一种移动通信基站全景运维系统的实现方法与流程

本发明涉及移动通信基站及应用软件技术领域，主要是一种移动通信基站全景运维系统的实现方法。

背景技术：

无人机是指利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。

移动通信基站天线工参是指移动通信基站天线的工程参数，包括：天线的位置信息、天线挂高、天线的方位角、俯仰角、横滚角等。

云计算是分布式计算(distributedcomputing)、并行计算(parallelcomputing)、效用计算(utilitycomputing)、网络存储(networkstoragetechnologies)、虚拟化(virtualization)、负载均衡(loadbalance)、热备份冗余(highavailable)等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

移动通信基站统计数据是指移动通信基站运行过程中，由基站按照一定时间周期采集的接入、切换、掉话等成功失败次数、用户数、吞吐量、干扰、资源占用、mr测量报告等统计数据。

移动通信基站测量数据是指使用测试设备在基站覆盖区域内进行无线信号测量记录的数据，数据包含测量点的位置信息、信号强度、上下行速率、切换成功失败次数、信令等。

信号测量是指使用测试设备对移动通信网络的无线信号进行测量。测量控制过程包括：测量任务的设定、测量项目的选择、测量开始、测量暂停、测量停止、测量数据保存、测量回放等。

数据回传是指把数据采集终端上采集到的数据传递到服务器端，或者接收端，或者控制端。

全景图通过广角的表现手段以及绘画、相片、视频、三维模型等形式，尽可能多表现出周围的环境。360全景，即通过对专业相机捕捉整个场景的图像信息或者使用建模软件渲染过后的图片，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照片或者计算机建模图片变为360度全观，用于虚拟现实浏览，把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给观赏者。

地理信息是指带有gps信息或者其他形式地理位置信息的数据，包括但不限于通信和电力铁塔信息、无线信号道路测试数据、移动通信终端测量的mr数据等。地理信息一般可以通过二维的电子地图展现出来。

目前，地理信息往往通过手动添加在全景图上，效率低，准确性低，亟需一种全景图上合成和展现地理信息的方法和系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种移动通信基站全景运维系统的实现方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种移动通信基站全景运维系统，包含两大部分：基站全景系统和基站信息无人机采集系统；

(1)基站全景系统主要由云服务器和客户端两大部分组成，其中：

(1.1)云服务器包含：用户管理模块、数据库和大数据分析系统三大部分；用户管理模块用于存储系统注册用户信息，对用户进行分组，不同的用户组拥有不同的权限，通过权限管理实现不同用户访问系统的不同功能区域；数据库用于存储基站信息、信号测量数据、话务统计数据、mr测量数据、用户投诉数据和市场营销数据等，实现对数据的插入、查询、删除和更新；大数据分析系统用于对基站环境图片进行全景图合成，并将基站的各种基础数据呈现在全景图上，实现top小区分析、站点数据查询和统计报表，为移动通信网络优化提供参考；

(1.2)客户端包含：桌面客户端和移动客户端，桌面客户端基于web访问服务器，实现用户管理、测量信息显示、数据查询及显示、服务器后台管理；移动客户端基于ios和android手机客户端，实现用户管理、信号测量、测量信息显示、图像分析、数据查询及显示；

(2)基站信息无人机采集系统，主要由飞行子系统和地面控制子系统两大部分组成，其中：

(2.1)飞行子系统包含：无人机飞行系统、图像采集模块和信号测量模块；无人机飞行系统主要实现和地面站之间的通信，并按照地面站的指示完成相应的飞行任务，同时负责搭载图像采集模块和信号测量模块；图像采集模块用于采集目标基站对应的图像和视频信息，并通过无人机飞行系统将数据传递给地面控制子系统；信号测量模块用于移动通信无线信号的测量，并把测量的数据传送给基站全景系统云服务器；

(2.2)地面控制子系统包含：无人机地面站系统、飞行控制模块、图像分析模块和测量信息显示模块；无人机地面站系统负责实现和无人机飞行系统之间的通信，并实现对无人机的飞行任务规划和飞行自动控制，对无人机的飞行状态进行实时显示；飞行控制模块根据其他模块的信息反馈实现对无人机的手动控制或者自动控制，并对无人机的飞行状态进行实时显示；图像分析模块负责对无人机回传的图像和视频信息进行分析，自动计算出基站天线的工参信息，将数据归类存储并上传到基站全景系统云服务器；测量信息显示模块负责从基站全景系统云服务器取出测试数据，并显示出来。

本发明通过基站全景系统和基站信息无人机采集系统，实现移动通信基站全景展示及数据分析，其实现方法,包含：移动通信基站天线工参信息的自动采集、移动通信基站全景图的地理信息自动合成、动通信网络的多终端间信号测量控制及数据回传。

其中，移动通信基站天线工参信息的自动采集，通过无人机搭载图像采集系统实现对移动通信基站天线工参信息的自动采集，其中，采集的工参包括：基站天线经纬度、基站天线挂高、基站天线方位角、基站天线下倾角；

移动通信基站全景图的地理信息自动合成，通过在全景图内制作地理位置标记来实现全景图和二维平面电子地图合成，并通过算法将合成后的地理信息在全景图上展现出来；

移动通信网络的多终端间信号测量控制及数据回传，通过移动通信网络来传输移动终端的信号测量数据，以及传输信号测量的控制消息，实现远程接收终端测量信息和控制终端测量过程。

本发明的有益效果为：通过整套系统真实的展现基站覆盖环境和信号分布情况，提高移动通信网络规划和网络优化的效率；自动采集基站天线的工参信息，大大提升了效率；无须通过手动在全景图中添加地理信息，在导入地理信息后，可以自动将地理信息在全景图中展现出来。

附图说明

图1基站全景系统结构示意图；

图2基站信息无人机采集系统结构示意图；

图3地平线示意图；

图4实际地平面与投影平面关系图；

图5测量信号控制及数据回传网络结构图；

图6测量数据回传示意图；

图7测量控制信号下发示意图；

图8测量数据回传流程图；

图9测量控制信号下发流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

基站全景运维系统包含两大部分：基站全景系统和基站信息无人机采集系统。

基站全景系统的结构示意图，如图1所示，主要由云服务器和客户端两大部分组成。

1、云服务器：

云服务器包含：用户管理模块、数据库和大数据分析系统三大部分。

用户管理模块用于存储系统注册用户信息，对用户进行分组，不同的用户组拥有不同的权限。通过权限管理实现不同用户访问系统的不同功能区域。

数据库用户存储基站信息、信号测量数据、话务统计数据、mr测量数据、用户投诉数据和市场营销数据等，实现对数据的插入、查询、删除、更新等操作。

大数据分析系统可对基站环境图片进行全景图合成，并将基站的各种基础数据呈现在全景图上。还可以实现top小区分析、站点数据查询、统计报表等功能，为移动通信网络优化提供参考。

2、客户端：

客户端主要分两大块：桌面客户端和移动客户端

桌面客户端基于web访问服务器，实现用户管理、测量信息显示、数据查询及显示、服务器后台管理等功能。

移动客户端基于ios和android手机客户端，实现用户管理、信号测量、测量信息显示、图像分析、数据查询及显示等功能。

基站信息无人机采集系统，如图2所示，主要由飞行子系统和地面控制子系统两大部分组成。

1、飞行子系统：

飞行子系统包含：无人机飞行系统、图像采集模块和信号测量模块。

无人机飞行系统主要实现和地面站之间的通信，并按照地面站的指示完成相应的飞行任务，同时负责搭载图像采集模块和信号测量模块。

图像采集模块用于采集目标基站对应的图像和视频信息，并通过无人机飞行系统将数据传递给地面控制子系统。

信号测量模块用于移动通信无线信号的测量，并把测量的数据传送给基站全景系统云服务器。

2、地面控制子系统：

地面控制子系统包含：无人机地面站系统、飞行控制模块、图像分析模块和测量信息显示模块。

无人机地面站系统负责实现和无人机飞行系统之间的通信，并实现对无人机的飞行任务规划和飞行自动控制，对无人机的飞行状态进行实时显示。

飞行控制模块根据其他模块的信息反馈实现对无人机的手动控制或者自动控制，并对无人机的飞行状态进行实时显示。

图像分析模块负责对无人机回传的图像和视频信息进行分析，自动计算出基站天线的工参信息，将数据归类存储并上传到基站全景系统云服务器。

测量信息显示模块负责从基站全景系统云服务器取出测试数据，并显示出来。

本发明通过无人机搭载图像采集设备实现对移动通信基站天线工参信息的自动采集。采集的工参包括：基站天线经纬度、基站天线挂高、基站天线方位角、基站天线下倾角。其包括以下步骤：

1、基站天线经纬度的采集：

步骤1，控制无人机飞抵基站天线正上方(由图像分析模块识别基站天线位置并通过飞行控制模块控制无人机飞行姿态)；

步骤2，通过无人机控制软件api接口获取无人机当前经纬度；

步骤3，图像分析模块将无人机经纬度记录为当前基站天线的经纬度；

步骤4，记录经纬度测量结果。

2、基站天线挂高的采集：

步骤1，控制无人机飞抵基站天线的高度(由图像分析模块识别基站天线位置并通过飞行控制模块控制无人机飞行姿态)；

步骤2，通过无人机控制软件api接口获取无人机当前飞行的相对高度；

步骤3，图像分析模块将无人机飞行高度记录为当前基站天线的挂高；

步骤4，记录天线挂高测量结果。

3、基站天线方位角的采集：

步骤1，控制无人机飞抵基站天线正上方(由图像分析模块识别基站天线位置并通过飞行控制模块控制无人机飞行姿态)；

步骤2，通过无人机控制软件api接口获取无人机当前机头朝向的方向角；

步骤3，飞行控制模块控制无人机机头朝向分别为正北和北偏东90度，控制图像采集模块朝正下方向拍摄两张基站天线的照片；

步骤4，图像采集模块将图像数据回传给图像分析模块；

步骤5，图像分析模块自动识别出基站天线相对图片正上方面的角度差。通过两张照片，每副天线可以得到两组测量值，两组值取平均后得到每副天线的方位角；

步骤6，记录天线方位角结果。

4、基站天线下倾角的采集：

步骤1，控制无人机环绕基站天线系统飞行(由无人机控制软件实时控制)；

步骤2，图像采集模块将采集的图像实时传送给图像分析模块；

步骤3，无人机在绕飞的过程中，图像分析模块自动识别出基站天线的正侧面，并计算出天面与地面垂线之间的角度，即为天线下倾角；

步骤4，每副天线可以从两个侧面计算出下倾角，然后取平均值作为最终的天线下倾角；

步骤5，记录天线下倾角结果。

传统的基站天线工参采集方法需要工人爬到铁塔天线上，使用仪器手工测量和读数记录。本发明的有益之处在于可以自动采集基站天线的工参信息，大大提升了效率。

本发明通过在全景图内制作地理位置标记来实现全景图和二维平面电子地图合成，并通过特定的算法将合成后的地理信息在全景图上展现出来。其包括以下步骤：

步骤1，通过摄像设备获取某一位置的周边环境照片；

步骤2，通过测量设备获取拍照位置的经纬度和高度信息；

步骤3，将该位置的环境照片、经纬度和高度等信息导入软件系统；

步骤4，软件系统自动合成全景图并通过算法1识别出地平线，通过算法2绘制出地平面；

步骤5，将需要在全景图上展现的地理信息导入软件系统；

步骤6，软件系统通过算法3确定地理信息在地平面上的位置；

步骤7，通过算法4将地理信息在软件系统客户端上以全景图的形式展现出来。

其中，算法1包括以下步骤：

步骤a：通过全景图中天空和地面物体间的对比度和色彩信息识别出地面和天空的分界线；

步骤b：去掉一部分极值后，计算出初始地平线在图片中的位置；

步骤c：根据拍摄环境(高楼较多的大城市、乡村、山区、平原等)对地平线的位置进行修正。

其中，算法2包括以下步骤：

步骤a：假设地球是标准的球体，那么拍摄位置所观测到的地平线即为观测位置延伸出去与地球表面的切线。根据几何学中圆的知识，切线处与地心的连线，正好与切线垂直。那么，地心、相切处与拍摄位置构成一个直角三角形，通过这个关系可以计算出拍摄位置与地平面之间的距离：

其中，r为地球半径；

h为拍摄位置相对地平面高度。

步骤b：根据实际地平面和拍摄投影平面的关系，可以计算出地平面与照片投影平面的关系如下：tag(a)＝d0/h；

d1＝2*pi*d*a/360＝pi*d*a/180；

d0＝h*tag[(180*d1)/pi*d]；

其中，a为拍摄位置与地面上x点的垂直夹角；

d0为x点到拍摄位置与地面垂点的距离；

d1为d0在投影平面上的长度；

d为拍摄位置与地平面之间的距离；

h为拍摄位置相对地平面的高度；

步骤c：根据之前地平线在全景图中的位置，可以计算出d与h之间的夹角。根据这个夹角可以得到投影平面的实际长度。可以得到照片中每个像素点与d1之间的关系，从而得到每个像素点与d0的关系。根据这个关系绘制出地平面。

其中，算法3包括以下步骤：

步骤a：通过已经绘制出来的地平面和拍摄地点的经纬度信息可以计算出像素点和经纬度之间的关系；

步骤b：把地理信息中的经纬度转换为图片中的像素点，就可以在图片中相应位置绘制出地理信息。不同的地理信息用不同的图标表示。

其中，算法4包括以下步骤：

步骤a：通过全景图展现算法把全景图显示在客户端上；

步骤b：选择要呈现的地理信息；

步骤c：根据前述步骤计算出的地理信息像素点位置，结合全景图展现算法做相应修正后，显示在客户端上；

步骤d：用户在点击全景图中的某个位置或者某个地理信息点时，输出位置的地理信息(经纬度等)或者地理信息点的信息内容。

本发明通过移动通信网络来传输移动终端的信号测量数据，以及传输信号测量的控制消息，来达到远程接收终端测量信息和控制终端测量过程的目的。系统结构框图如图5所示。

信号测量数据回传的主要步骤(非远程控制)如下，参考图6和图8：

步骤a：信号采集终端登录服务器，获取信息上报权限，注册终端号；

步骤b：信号采集终端设置测量任务，并选择测量任务类型为共享型，设置测量任务名称；

步骤c：信号采集终端启动测量任务，终端向服务器发送测量任务信息；

步骤d：服务器检查任务名称是否存在，如果存在，则返回错误值给终端；如果不存在，则返回确认值给终端，允许终端上报测量信息；

步骤e：信号采集终端如果接收到错误值，则提示测量任务重名，重新命名测试任务；如果接收到确认值，则开始测试任务，并将采集到的测量数据上报服务器；

步骤f：服务器将接收到的测试任务和测量数据保存到数据库，并标上时间戳。服务器设置该终端数据上报状态为“正在上报”；

步骤g：信号显示终端登录服务器，并获取查询权限，注册终端号；

步骤h：信号显示终端启动远程测量实时查询模式；

步骤i：信号显示终端输入测量任务名称，并发送给服务器；

步骤j：服务器根据接收的测量任务名称查询数据库，如果不存在任务名称，则返回错误值；如果存在任务名称，则返回确认值，并开始发送数据库中已经保存的测量信息，并设置信号显示终端的状态为“正在接收”。第一次测量数据发送完毕后，每隔1秒钟服务器查询一次信号采集终端状态，如果信号采集终端状态为“正在上报”，则查询数据库，将查询到的最后一条测量信息发送给信号显示终端；如果信号采集终端状态为“停止上报”，则停止向信号显示终端发送测量信息。

步骤k：信号显示终端接收服务器返回消息，如果接收到错误值，则输出提示信息，重新输入任务名称；如果接收到确认值，则开始接收测量信息；

步骤l：信号显示终端将接收到的测量信息显示在终端界面上；

步骤m：停止查询。信号显示终端向服务器发送停止查询消息，服务器停止发送数据，并把信号显示终端的状态设置为“停止接收”；

步骤n：停止测量信息上报。信号采集终端停止测量后，向服务器发送停止上报消息，服务器停止接收终端测量信息，并设置信号采集终端状态为“停止上报”；

步骤o：信号显示终端从服务器注销；

步骤p：信号采集终端从服务器注销。

信号测量控制的主要步骤如下，参考图7和图9：

步骤a：信号采集终端登录服务器，获取信息上报权限，注册终端号；

步骤b：信号采集终端设置测量任务，并选择测量任务类型为共享型，设置测量任务名称；

步骤c：信号采集终端启动测量任务，终端向服务器发送测量任务信息；

步骤d：服务器检查任务名称是否存在，如果存在，则返回错误值给终端；如果不存在，则返回确认值给终端，允许终端上报测量信息。服务器将任务名称添加进任务列表；

步骤e：信号采集终端如果接收到错误值，则提示测量任务重名，重新命名测试任务；如果接收到确认值，则等待开始测量的命令；

步骤f：信号显示终端登录服务器，并获取查询权限，注册终端号；

步骤g：信号显示终端向服务器发起查询测量任务列表；

步骤h：服务器查询测量任务列表，并将查询结果发送给信号显示终端；

步骤i：信号显示终端选择要实施控制的任务；

步骤j：信号显示终端向服务器发起开始测量任务。

步骤k：服务器查询信号测量终端状态，如果状态为“停止测量”，则向信号测量终端发送开始测量命令，向信号显示终端返回确认值，并重新设置信号测量终端和显示终端状态；如果信号测量终端状态不为“停止测量”，则向信号显示终端返回错误值；

步骤l：信号测量终端开始测量任务，信号显示终端开始接收测量数据；

步骤m：信号显示终端向服务器发起暂停测量任务。

步骤n：服务器查询信号测量终端状态，如果状态为“正在测量”，则向信号测量终端发送暂停测量命令，向信号显示终端返回确认值，并重新设置信号测量终端和显示终端状态；如果信号测量终端状态不为“正在测量”，则向信号显示终端返回错误值；

步骤o：信号测量终端暂停测量任务，信号显示终端暂停接收测量数据；

步骤p：信号显示终端向服务器发起恢复测量任务。

步骤q：服务器查询信号测量终端状态，如果状态为“暂停测量”，则向信号测量终端发送恢复测量命令，向信号显示终端返回确认值，并重新设置信号测量终端和显示终端状态；如果信号测量终端状态不为“暂停测量”，则向信号显示终端返回错误值；

步骤r：信号测量终端恢复测量任务，信号显示终端开始接收测量数据；

步骤s：信号显示终端向服务器发起停止测量任务。

步骤t：服务器查询信号测量终端状态，如果状态不为“停止测量”，则向信号测量终端发送停止测量命令，向信号显示终端返回确认值，并重新设置信号测量终端和显示终端状态；如果信号测量终端状态为“停止测量”，则向信号显示终端返回错误值；

步骤u：信号测量终端停止测量任务，信号显示终端停止接收测量数据。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。