【摘要】：移動基站天線的俯仰角和方位角作為其最重要的物理工程參數(shù),對于基站天線的電磁覆蓋有著決定性的影響,因此運營商需要不定期測量基站天線的這兩個參數(shù)來保證天線電磁覆蓋的正確性,然而傳統(tǒng)的測量方式和現(xiàn)有的研究都存在著明顯的缺陷。傳統(tǒng)的測量方式一般使用坡度儀、機械羅盤、天線姿態(tài)測量儀等來進行天線姿態(tài)測量,使用這些工具不可避免的需要人工攀爬和接觸天線,因而存在著巨大的安全隱患;且坡度儀、機械羅盤操作復雜,讀數(shù)不精確容易導致誤差較大,而天線姿態(tài)測量儀在作業(yè)時需要固定在天線上面,同樣操作復雜,并且價格昂貴。為了避免安全隱患,相關(guān)研究人員開始大量關(guān)注基于計算機視覺的非接觸式姿態(tài)測量方法。目前基于計算機視覺的測量方法主要有單目視覺和雙目視覺兩種測量方式,其中單目視覺的計算精度和對誤差的魯棒性都要優(yōu)于雙目視覺,但是不論單目視覺還是雙目視覺都需要事先進行相機的標定,即求解相機的內(nèi)外參數(shù),因而不具備通用性。基于三維重建算法可以根據(jù)序列圖像估計相機的內(nèi)外參數(shù),再通過特征點的匹配獲取目標的三維信息進而對姿態(tài)求解,但是三維重建算法的運行時間過長,室外重建的失敗率較大,且該方法有時產(chǎn)生的誤差較大,因而也無法投入實用。針對目前天線姿態(tài)測量領(lǐng)域的各種問題,本文研究并提出了一種基于無人機航拍圖像的非接觸式且實時的基站天線姿態(tài)測量方案。本方案首先得到無人機航拍過程中的天線圖像及對應時刻的無人機姿態(tài)數(shù)據(jù),同時結(jié)合測量人員對航拍圖像的操作,進而判斷當前圖像中天線的狀態(tài)。如果某一刻確定圖像中天線的狀態(tài)為可測量狀態(tài),則基于天線本身的外觀特性,提取代表當前天線的特征直線,最后根據(jù)特征直線結(jié)合無人機的姿態(tài)來計算出天線的俯仰角與方位角。另外,本文采用了短期目標跟蹤算法在單次作業(yè)的過程中一直跟蹤測量人員初始選定的目標天線,這樣即使無人機受到風力影響,在空中飄動而引起畫面抖動,也可以始終自動確定目標天線所在的最小區(qū)域,避免了風力對作業(yè)的影響。因而相比于現(xiàn)有的天線姿態(tài)測量方式,本方案的主要創(chuàng)新之處在于測量方案的非接觸性、實時性以及高效性。本文使用自行搭建的天線從多個角度設計和進行了多組實驗,并基于實驗數(shù)據(jù)進行對比分析,實驗結(jié)果驗證了本文天線姿態(tài)測量方案的可行性、準確性和穩(wěn)定性。
【圖文】：

第二章 非接觸式天線姿態(tài)測量的背景知識先介紹視覺測量中各種坐標系的定義，并由此引出天線姿態(tài)參紹相機成像理論中的線性模型和非線性模型，分析光學畸變對最后介紹了圖像的色彩模型，概述了不同色彩模型的原理和用姿態(tài)定義 坐標系的定義姿態(tài)測量問題前，先引入解目標坐標系和測量坐標系的定義。標自身的坐標系，其隨著目標的移動而移動；測量坐標系是指的坐標系，而一般測量時都是取目標相對于地球的姿態(tài)角度，取為世界坐標系。對于任何兩個不同的坐標系，它們彼此都存如圖 2.1 所示，顯示了測量坐標系和世界坐標系的轉(zhuǎn)換。

第二章 非接觸式天線姿態(tài)測量的背景知識 標系描述了相機設備內(nèi)部的幾何關(guān)系，定義該坐標系為光心，或者稱為投影中心，， 軸平行于圖像坐標系系 y 軸，而 軸是相機的光軸，該軸垂直于圖像平 。綜上，由點 與 ， ， 等軸構(gòu)成的直角圖 2.4 所示，其中 稱為相機的焦距。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V279;TN828.6;TP391.41

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