5G距离无人机到底有多远

sunflower2018

上篇

这两天四处开讲5G有多么牛，多么重要，中国在这方面多么了不起，我来泼一盆冷水，降降温！

凤凰卫视节目几位所谓专家把5G吹上天，说用于军事有多么厉害，跨国遥控无人设备怎么怎么厉害，所以美国怕了。我就一句话：战争需要绝对的性能和稳定，5G这种强烈依赖民间维护的手段，为了大面积健康问题有超低功率限制的民用通讯，怎么可能满足战争需求？真是无稽之谈。一切先从5G的先天缺陷谈起。

5G之所以有更高的带宽，是因为采用了更高的通讯频率，无线的传递可以容纳更多的数据。然而，更高的频率在我们这个地球上衰减更快，因此，单个5G基站必然覆盖范围更小，所以要覆盖城市则需要更多的基站，这投入是个天文数字，也会是个缓慢的过程，其建设，维护，研发，产业链将是巨大的。美国为什么打击华为，其中之一就是不想让这么多利润和工作机会被中国公司掌握。

我们都在用手机，从最早打电话开始，到2G，3G，4G，每一次都有本质的体验变化。2G让数据通讯成为可能距离无关的远程指令首发可以实现，3G带来高带宽让随身设备（不喜欢移动设备这个词）上网成为可能，4G则让带宽扩大到视频应用成为可能，大家可以在随身设备上以视频方式娱乐和交流。而5G架设完成之后，会形成以后数据带宽完全满足民间极限需求，因为人眼睛分辨力有限，达到这个带宽就够了。而且更加关键的是，其延迟体会不到的数据网络。这意味着5G不但可以用于上网娱乐，也可以用于需要高度稳定数据和实时指令工业领域了。因此，其前景的经济利益是巨大的，而且关乎工业领域，美国当然不会希望这种国家命脉通讯设备来自中国这个不同意识形态地方，也当然要自己（无奈之下盟友也行））掌握这之后应用带来的巨大经济利益。

所以，美国挥舞大棒为的就是未来十几年巨大的本国从民众到资本的经济利益，所以其目的是为了民间利益，而不是为了军事！不过这种做法真的是一意孤行，在经济全球化的今天，tp的做法除了让全地球年轻人再一次体验了“帝国主义的荣光”，之外再无其他创意！

有人问，为什么是中国？还是那个问题，5G投入巨大，全世界有经济实力投入，而又确定能够收回投资之前不垮掉的公司没有几个。中国制度决定了它可以集中财力办大事的制度优点，在前几年通过政策和巨额补贴，强行带动电动汽车产业链发展，证明了我们的实力是可怕的。这是人类工业史上的奇迹，真正的“社会主义制度优越性体现！”

中篇

先给上篇补充两件事。首先，关于“社会主义优越性”在工程技术和产业上的体现，我觉得有别于其他社会制度至少有三点：

1、集中财力办大事，这已经在扩大内需和发展家电、手机、电动汽车等出现过很大作用。需要注意的是背面腐败问题。

2、跨单位的技术整合和重组。这一直发生在中国各种科研项目当中。其背面提高效率是个问题。

3、稳定的科研团队。这是做一个工程师最需要的素质，但是这种稳定受到市场经济推动的巨大冲击。屁股决定的其实是利益，而不是水平。

第二个要补充的是，为什么黑科技不能用于战争。5G、高铁、核电等等。它们无一例外的需要精确的维护工作。看看福岛核电站地震就完，高铁对轨道变形的精确要求，5G基站的庞大数量。战争时期哪有精力投入这么多钱来维持，我觉得这些高科技对战争的最大效能只能到“短时间打赢多场国境线上的多个局部战争”的水平，一旦战火烧到大城市即告瘫痪，即使再打胜了恢复基本上等于重建甚至难于重建。

很多人面对现在的无人机，说最大的痛点在于链路，因此5G就是希望，高带宽低延迟，可以一举解决无人机遥控器、数传、图传三路合一的问题。对无人机的应用是个巨大鼓动，产业爆发即将到来。中篇，就让我来泼这个冷水。

我们知道，2、3、4、5G都是基站式通讯，需要足够的基站覆盖才能发挥作用，而且上篇说了，5G最多，而且最贵。刚才也讲了，这事跟国家军事安全相关性有限，因此只能是市场化运营。那么，架站考虑的肯定不是红旗飘扬，而是计算投入产出。因此，一定是在人口稠密区域先行架设，野外后架。但是，无人机作业地区绝大多数是农田、森林、湖区、沙漠......好地方谁不想看啊，干啥非得花钱派飞机去呢？所以等这些地方铺上5G那不知道何年月了，也有可能永远盼不到的。有人说了，反正有盼头，珠峰顶上都有基站了，但是我也说了，5G通讯距离最短，因此即使运营商疯了一定要为了没几架的无人机让基站仰望星空，那也覆盖不了多高。4G覆盖是大概200米高，5G可能会更短。有人说，够了，无人机不就飞几十米么？那是你只会玩儿大疆。无人机用途最广泛，最能替代人提高效率的应用是巡视工作，大部分都是大面积覆盖，高空飞行，几百米不在话下。

而且，5G的覆盖还是一个长期发展的过程。因为基站数量众多，又有了已经成熟的234G网络辅助，最大效益一定不是一夜之间全拆掉换5G啊，会是按照效益和流量分布逐步替换，先形成多重网络共同交织的覆盖，再一步步增加5G比例的过程。先淘汰的一定是高不成低不就的3G，然后逐步淘汰4G，2G作为低成本远距离通讯的存在反而会存在下去，直到解决了远距离通讯问题为止。很多国家在讨论什么6G，这个，可能技术有限，6G至少要做到统一全部技术问题，即远距离又高带宽又低延迟，才有可能面世，这种技术目前还很遥远，成本会很高不说，随着5G的高带宽铺设完毕，人们的消费对更先进的需求就会变得十分有限了，市场动力会强烈不足。为什么美国这次这么着急，就是看到了5G会存在很久啊。

所以，无人机和5G的碰撞，几年甚至更久时间只能发生在人口稠密地区。而这种地区，往往气流复杂，建筑物林立，电磁干扰强烈，非故障炸鸡比例会很高，而这些地方往往经不起炸鸡，想想，一阵风吹过大家赶紧躲避，因为怕无人机撞楼掉下来，这场景有多酸爽。

因此，个人认为，要想5G和无人机擦出火花，还得有两个必然条件：高精度定位类似千寻，和高精度四维地图（3d living map，三维加实时）。下篇，我来讲这个四个事情。

下篇

我一直推崇的思维方式，我尽力而为却还很难做到的：以科研方法思考未来；以工程技术方法思考现在；以哲学分析方法思考过去。然而，中国人，尤其是（用的“尤其”）科研人员，大部分是以好莱坞方法思考未来；以大跃进方法思考现在；以神话传说的方法思考过去。所以常常有“一个人抵抗全世界”的感觉，能躲就躲，躲不了只好耍贫嘴。

先补充上篇一个知识点：有人问为什么无人机需要三条通讯链路，而大疆可以三路合一？无人机目前常用的三条链路：实时控制链路（民间叫遥控器）；遥控遥测数据链路（民间叫数传）；图像下传链路（民间也叫图传）。三个都是传数据，但是特点差异太大。第一条数据量极少，但实时性要求极高，几十ms延迟高手就能体会；第二条数据量比较小，但是要求双向传输，而且要保证质量和距离余量，这是无人机的命脉；第三条带宽要求很高，但是质量和延迟都没什么要求。如果有一种无线通讯手段，距离远，带宽高，延迟低，那么就可以三路合一，可惜上帝没给地球留下这玩意儿。高带宽就得高频，距离近，价格高，延迟大；低带宽传不了视频。那大疆掌握了什么黑科技，做到三路合一的呢？其实因为精灵系列是照相机，一般不会飞出2km，而当时的技术，wifi这种低成本高带宽通讯方式恰好极限可以做到2km而已。这就是对产品目标客户的清晰认识导致差异化需求，再用足够的资金实现需求而已。所以还是那句话，飞行器设计没有最好也没有更好，只有平衡和取舍，这就是飞行器总体的艺术！当然，你得有足够的持续投入让它变为现实，没钱就别玩儿！注意，持续，要么有钱，要么慢跑，也可以依附于其他实业。把足够的钱投给正确的人，这是人类航空一百年的唯一话题！

下面来讲无人机与5G碰撞的四大基本条件：无人机、5G、千寻、四维地图。

已经说过了，要最快速度碰撞，只有人口稠密地区的应用。无人机作为基本载体，功能是没问题的，四处逛逛，拍拍照，喊喊话，送送餐，灭灭火，浇浇水，救救人，跑通勤……各家PPT写的都不错，但是有一点谁也不写：坠机率，包括可靠性和非故障坠机。可靠性就不多说了，我这几年各个帖子里面骂够了，真的有人把无人机当飞机来做么？几乎没有，这谈什么可靠性啊，懒得讲了。讲讲非故障坠机。城市里环境复杂，楼间怪风，钢筋磁干扰，gnss遮挡，电线林立……无数未知问题等着无人机，它坠机可不都是产品故障问题，这就是非故障坠机。要解决这问题只能从内外两个方面下手，提高无人机机动性，和抗干扰性，这需要改变目前的很多传感器，并且与载荷和航时冲突；提高无人机避障能力，这需要高精度定位，地图和空管，而不是什么传感器主动避障。所以，当前的无人机自身技术还不足以解决这些问题，或者说解决的成本过于昂贵，不足以普及应用并产生利润。由此引出了千寻与四维地图。

千寻作为中国独创的技术体系，已经接近商用，可以在广域实现厘米级定位，然而目前还有两个缺陷：普及不足，成本太高。首先，它也是基站思路，靠着广布基站差分定位，还行一个基站可以覆盖几公里到十几公里，不过还是野外没有收益，不知那年才能普及农田和山川大地，但是对于城市应该快了。所以，下一个门槛就是成本，一套成品动辄几万元，板卡也得大几千的成本民用无人机无福消受，况且还有每月几百块的单点价格……送快递，一单5块的收入，您还是等几年吧。

四维地图就是包含了空管的实时地图，我前面写了，3d living map，三维图加实时变化。当然，借助空管，可以进行预规划和自动申请调配航路，前提是必须是跨整个城市的统一调度系统，一架无人机申请了航路，就得标记，不能再批给其他，还得有故障处理，转让，修改，天气联动，实时变更管理等等，而地图的生成肯定不能说人工测量，有可能借助城市监控系统或者高空无人机测绘等等技术，我们当前的测绘技术，大数据软件系统能力，空管水平都还差的远。当然，一切的一切，首先得开放城市低空空域。

最后才是高带宽，低延迟，距离无关的理想链路5G。可以实时监控，实时信息汇集到四维地图，实时干预，实时故障处理……相比前面几个，似乎有点少，可能也就这么多了。

所以，5G不是无人机爆发唯一依赖的技术，甚至都不是最重要的那个，写了这么多其实就为这一句话啊。
End