科普 ￨ 无人机小白必须要知道的关于无人机和5G的那些事儿

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一个好的故事，离不开鲜活的角色，今天这个故事的“男主角”是无人机。用正式的定义来解读，无人机是指不搭载操作人员的一种动力航空飞行器，其升空依靠空气动力，可携带各类载荷进行全自主飞行或无线引导飞行。用大白话来讲，无人机就是一个飞行器，内部没有人，可根据飞行任务带一些相应设备，可由操作人员通过程序远程来操控。

按构型分类，无人机可分为固定翼无人机和旋翼无人机两大类。前者既有飞的快、载重大的优点，也有不够灵活、不能悬停的能力短板，像极了“钢铁直男”；后者则有可悬停、灵活等特点，却飞得慢、载重小，比较像“阳光暖男”。
如果按质量大小来分类，又有微型、轻型、小型、中型、大型的区分。
按照动力方式分类，则有电动、油动和油电混合这三种类型。

其实无人机是一个集成系统，由空中系统、地面系统、无线通信系统等共同组成，和有人飞机的最大区别在于机上没有人进行驾驶和操作。

空中系统是无人机系统内最基本、最重要组成部分，由飞行平台、动力单元、控制导航、任务载荷等子系统构成。
地面系统主要包括任务规划、控制处理、数据处理、集成无线通信等。在地面系统中，任务规划负责预定任务内容，控制处理承担执行和交互、数据处理负责采集、存储和传递。
无线通信系统是保持前端和后端之间联络的关键单元，传输媒介以无线电波为主。无线通信链路分为上行链路和下行链路。其中，上行链路（前端-后端）主要完成飞行数据和载荷数据的传输，下行链路（后端-前端）主要完成飞行和载荷的控制指令传输。

与“男主角”亲密无间的“她”叫点对点通信。点对点通信是采用Wi-Fi、无线电遥控、数传电台等为代表的测控数据链。目前，绝大多数无人机系统都采用点对点通信的方式。但点对点通信与无人机结合却有以下两方面问题：
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1）政策方面，监管体制的缺失是制约无人机规模化发展的主要问题。现有无人机系统使用点对点通信链路无法进行监管，原因在于数据只在无人机和地面控制站间传输，无法实现监管数据的集中汇聚，因此监管机构无法全面掌控无人机的状态，阻碍整体监管的有效实施。


2）技术方面，传输链路技术演进是决定未来无人机规模商用的关键。由于频段资源有限，点对点通信方式使用的是相同非授权频段，会造成机间系统干扰，难以支撑多架无人机同时间同空间应用；无人机与地面控制站/遥控器间的障碍物遮挡会影响点对点通信的传输可靠性，在无人机飞行时，难免会遇到视通遮挡问题，直接影响无人机的飞行安全；点对点通信由于设备收发功率相对有限，作业距离无法实现超视距飞行。传输链路缺陷是制约无人机形成规模化商用发展的核心问题，亦是影响政策机制建立健全的重要阻碍。


所以，从技术问题切入，研发攻克现有无人机系统局限性，将是破局的有效路径。



铛铛铛~下面隆重请出本故事的“女主角”：5G通信。5G具有超高速率、超低时延和超大带宽特性，完全可以满足无人机飞控控制和任务内容对无线通信表现的绝大部分要求。在5G愿景能力指标中，流量密度、连接数密度、时延、移动性等指标的大幅提升，都可为无人机应用提供全面升级体验。在5G结合无人机的过程中，原有的地面控制站将可以被省略，对整体系统智能性提升起到了重要作用。



可以说5G和无人机的相遇是注定的，因为5G网联无人机是对传统无人机的升级，依托低空网络实现无人机与地面前后端数据实时交互。相较于传统无人机，网联无人机具备抗干扰、远程操控、超视距飞行、可监管等突出优势，是未来无人机发展的必然趋势。相较于点对点无人机大多数仍需在视距内飞行的局限性，5G网联无人机以5G网联链路替换了点对点链路+地面站系统，适用于全机型无人机，且飞行可不受距离限制。


优点方面，点对点无人机具有连接稳定、快速部署和时延较低的优势，5G网联无人机则有范围不受限、连接稳定、带宽充裕、方便监管等亮点。
缺点方面，点对点无人机距离范围受限，易受干扰，而5G网联无人机需要依托低空网络保障。


在适用场景上，点对点无人机主要是视距范围内的无人机作业场景，如农业植保、园区巡检等典型行业和场景。5G网联无人机则适用全部场景，特别是远距离、有数据实时交互需求的无人机作业场景，如远距离油气管道巡检、电力巡检等典型行业和场景。


从赋能需求的角度出发，“5G网联+无人机”这对CP可以说是物联网的最佳组合之一，未来将在消费、垂直行业和数字政府等市场中引发积极变革。消费市场中，5G网联无人机可面向公众用户，满足航拍、跟拍等娱乐应用需求；垂直行业市场中，5G网联无人机将面向企业用户，满足能源巡检、物流运输、农业植保等应用需求；数字政府市场中，5G网联无人机可以服务政府用户，满足环境治理、智慧城管、智慧交通等应用需求。



5G通信虽然是当下的“女主角”，但随着技术迭代，卫星网联将逐步走向大众视野。未来，随着卫星通讯终端逐渐实现小型化、集约化，可以适配植入到无人机这样的低空应用载体上，实现卫星网联。另一方面，低轨卫星作为信息革命的重要设施，必将实现空地一体覆盖，这将为卫星网联创造条件。


星联网的出现并不意味着依托地面基础设施的5G网联方案需要退位让贤。从天地一体整体建设发展角度出发，蜂窝与卫星将可能融合地面基础设施进一步形成广覆盖立体化的全新一张网络，为多元低空应用提供更加完整和智能的网联服务。地面基础电信运营商应把握先机，率先投身多元网联服务研发，力争抢占低空网联市场高地。


<hr/>来源：中国联通泛终端技术；鸢飞科技转载发布。
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