5g究竟會(huì)給無(wú)人機(jī)帶來(lái)什么好處

說(shuō)到無(wú)人機(jī)，大家一定都非常熟悉。憑借酷炫的外型，還有實(shí)用的功能，無(wú)人機(jī)這幾年得到了快速的發(fā)展，受到了人們的歡迎。

事實(shí)上，進(jìn)入5G時(shí)代之后，無(wú)人機(jī)技術(shù)又將會(huì)有一次跨越式的發(fā)展。在5G的加持下，無(wú)人機(jī)的性能和應(yīng)用場(chǎng)景也將得到大幅升級(jí)。

今天的文章，小棗君就和大家聊一聊，5G究竟會(huì)給無(wú)人機(jī)領(lǐng)域帶來(lái)哪些變化。未來(lái)的無(wú)人機(jī)，又會(huì)朝怎樣的方向發(fā)展。 ?

? ??傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)????

首先，我們從傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)開(kāi)始說(shuō)起。

無(wú)人機(jī)，其實(shí)就是無(wú)人駕駛飛行器（UAV，Unmanned?Aerial?Vehicle）的簡(jiǎn)稱(chēng)。更準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)就是一種利用無(wú)線遙控或程序控制來(lái)執(zhí)行特定航空任務(wù)的飛行器。它和常規(guī)飛機(jī)最大的區(qū)別，當(dāng)然就是飛行器上面是否搭載了人員。

無(wú)人機(jī)這個(gè)東東的歷史其實(shí)并不算短。早在100年前的一戰(zhàn)時(shí)期，世界上第一架無(wú)人機(jī)就已經(jīng)出現(xiàn)了。

在這之后的漫長(zhǎng)歲月里，無(wú)人機(jī)一直都是用于軍事用途，例如作為靶機(jī)、偵察機(jī)等。

進(jìn)入21世紀(jì)，軍用無(wú)人機(jī)發(fā)展到驚人的程度，成為戰(zhàn)場(chǎng)的主角，也成為大眾的焦點(diǎn)。

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，它開(kāi)始向民用領(lǐng)域發(fā)展，衍生出各種各樣的民用機(jī)型和應(yīng)用。

這些民用無(wú)人機(jī)，種類(lèi)繁多，特點(diǎn)鮮明，用途廣泛。

按飛行平臺(tái)構(gòu)型，可以分為固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)、傘翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人飛艇。

上述無(wú)人機(jī)中，我們見(jiàn)過(guò)最多的，就是下面這種民用旋翼無(wú)人機(jī)。 ?

這類(lèi)無(wú)人機(jī)，目前被廣泛用于各個(gè)社會(huì)領(lǐng)域，例如無(wú)人機(jī)播撒農(nóng)藥、無(wú)人機(jī)物流、無(wú)人機(jī)拍攝電影、無(wú)人機(jī)燈光秀，等等。

? ??網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)???

民用旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)身，通常由以下幾個(gè)部分組成：機(jī)架、動(dòng)力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、掛載系統(tǒng)。

除了機(jī)身，還有地面的控制系統(tǒng)。

這種操控方式，屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。遙控器和無(wú)人機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，是采用Wi-Fi或藍(lán)牙的方式。

正如大家所知道的，Wi-Fi或藍(lán)牙的通訊距離非常有限。以Wi-Fi為例，通常只能控制在300~500米的視距范圍以?xún)?nèi)（特定條件限制下，可以達(dá)到1公里以上）。藍(lán)牙就更不用說(shuō)了。

所以，這種方式很大程度上約束了無(wú)人機(jī)的飛行范圍。

作為無(wú)人機(jī)的操控者（通常稱(chēng)為“飛手”），一般是不敢讓無(wú)人機(jī)飛得太遠(yuǎn)的。如果飛遠(yuǎn)了，可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)和飛手之間的通訊中斷，甚至“炸雞（墜毀）”。 ? 于是，人們想出了一個(gè)全新的無(wú)人機(jī)通信方式，那就是——網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)。

網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)，其實(shí)就是利用蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，連接和控制無(wú)人機(jī)。更簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用基站來(lái)聯(lián)網(wǎng)無(wú)人機(jī)。

相對(duì)于Wi-Fi，蜂窩基站擁有更廣闊的覆蓋范圍，將使無(wú)人機(jī)的通訊更加靈活、可靠。

大家如果對(duì)無(wú)人機(jī)稍有了解的話，一定聽(tīng)說(shuō)過(guò)“圖傳”和“數(shù)傳”這兩個(gè)詞。 ?

“圖傳”，就是傳輸圖像，將無(wú)人機(jī)吊艙相機(jī)拍攝的視頻或圖像畫(huà)面，傳回到地面上。

“數(shù)傳”，就是傳輸數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)上面有很多傳感器數(shù)據(jù)和飛行數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳回到地面，就是數(shù)傳。

無(wú)人機(jī)與地面的通信，主要是三種目的：圖傳、數(shù)傳和遙控。

圖傳對(duì)無(wú)人機(jī)通信能力的要求可以說(shuō)是最高的。

如果我們使用Wi-Fi點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，通信距離一般不超過(guò)500米*，圖傳能力可以達(dá)到1080p（分辨率1920×1080，屬于超清），每秒30幀左右。 *像大疆這樣比較厲害的廠家，自己搞了一個(gè)OcuSync圖傳（類(lèi)似Wi-Fi，也用2.4GHz頻段）的技術(shù)，號(hào)稱(chēng)圖傳距離可以達(dá)到7公里（1080p）。

如果用網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)，4G LTE蜂窩通信技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)基站覆蓋到位的話，理論上可以說(shuō)是不受距離限制。圖傳能力的話，目前主要是720p（分辨率1280×720）左右。

如果是無(wú)人機(jī)航拍，因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，720p或1080p的分辨率并不算清晰，一些特定場(chǎng)景下（例如查看設(shè)備指示燈、參數(shù)和人臉識(shí)別等），還是不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。 ?

除了速率帶寬之外，我們?cè)倏纯雌渌矫妗?/p>

在定位方面，現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)在空域定位精度約為幾十米（如果采用GPS定位，精度大約在米級(jí)），在一些需要更高定位精度的應(yīng)用方面（例如園區(qū)物流配送、復(fù)雜地形導(dǎo)航等），必須考慮增加基準(zhǔn)站提供輔助，才能實(shí)現(xiàn)。

在覆蓋空域方面，4G網(wǎng)絡(luò)只能覆蓋空域120米以下的范圍應(yīng)用。在120米以上（一些高空需求，例如高空測(cè)繪、干線物流等），無(wú)人機(jī)容易出現(xiàn)失聯(lián)狀況。

總而言之，目前4G網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)下的無(wú)人機(jī)，應(yīng)用場(chǎng)景限制太多，用戶(hù)受眾規(guī)模太小，導(dǎo)致它在消費(fèi)市場(chǎng)難以得到普及，也制約它的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和價(jià)值發(fā)揮。

? ??5G無(wú)人機(jī)????

當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)！我們的5G終于閃亮登場(chǎng)！

正因?yàn)?G和Wi-Fi的不給力，于是乎，我們需要更牛逼的蜂窩通信技術(shù)，那就是5G。

5G究竟會(huì)給無(wú)人機(jī)帶來(lái)什么？我們一個(gè)個(gè)來(lái)看。

首先還是剛才說(shuō)的圖傳。

5G眾多特點(diǎn)中排第一位的，當(dāng)然就是超寬帶。 ?

5G的理論帶寬可以達(dá)到20Gbps以上。目前已建設(shè)的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中，也普遍達(dá)到了1Gbps的速率，這個(gè)速度是4G LTE的十倍以上。

在這個(gè)速率的支持下，別說(shuō)720p和1080P，就連4K甚至8K的超高清視頻都能完美支持。

相比于地面?zhèn)鹘y(tǒng)攝像頭靜態(tài)、低緯度的視角，無(wú)人機(jī)搭配5G，將實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、高緯度的超高清廣角俯視效果，也就是超高清的“上帝視角”。

更厲害的是，相比于傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)只能用單鏡頭相機(jī)拍攝，在5G的加持下，無(wú)人機(jī)可以吊裝360°全景相機(jī)，進(jìn)行多維度拍攝。

地面上的人員，可以通過(guò)VR眼鏡自由進(jìn)行全方位多角度觀看。

換句話說(shuō)，無(wú)人機(jī)真正成為了“天眼”，非常清晰而且一覽無(wú)余。

只有帶寬當(dāng)然是不夠的。

5G網(wǎng)絡(luò)還具有超低時(shí)延的特性，能夠提供毫秒級(jí)的傳輸時(shí)延（低于20ms，甚至達(dá)到1ms，4G LTE是50ms以上）。這將使無(wú)人機(jī)響應(yīng)地面命令更快，地面飛手對(duì)無(wú)人機(jī)的操控更加精確。

5G還可以提供的厘米級(jí)定位精度，遠(yuǎn)超LTE的十米級(jí)和GPS的米級(jí)。如此一來(lái)，完全可以滿(mǎn)足城區(qū)這樣復(fù)雜地形環(huán)境的飛行需求。

5G所采用的Massive MIMO大規(guī)模天線陣列，以及波束賦形技術(shù)，可以靈活自動(dòng)地調(diào)節(jié)各個(gè)天線發(fā)射信號(hào)的相位，不僅是水平方向，還包括垂直方向。

3D-Beamforming

這樣的話，有利于一定高度目標(biāo)的信號(hào)覆蓋，滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)500米以?xún)?nèi)低空空域監(jiān)管要求，和未來(lái)城市多高樓環(huán)境下無(wú)人機(jī)120米以上的飛行需求。

在無(wú)人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)安全保障方面，相比4G或Wi-Fi，5G也有明顯的優(yōu)勢(shì)。5G的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程更加安全可靠，無(wú)線信道不容易被干擾或入侵。

5G除了解決無(wú)人機(jī)和基站之間通信能力的問(wèn)題之外，在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)支撐平臺(tái)上，還有很大的改進(jìn)提升。

一個(gè)完整的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)包括空中部分和地面部分。

傳統(tǒng)Wi-Fi點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，地面部分只有遙控器和手機(jī)，能力非常有限。

而網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)，可以提供強(qiáng)大的平臺(tái)支撐：

結(jié)合云計(jì)算，網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的地面平臺(tái)可以提供更大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，更彪悍的計(jì)算能力，為異地的更多地面人員提供服務(wù)（例如視頻觀看）。

憑借5G的海量連接特性，5G網(wǎng)絡(luò)可以接入的無(wú)人機(jī)數(shù)量，也幾乎是無(wú)限的（每平方公里可以接入100萬(wàn)個(gè)終端）。

5G的邊緣計(jì)算能力也有用武之地?？梢栽?G基站附近設(shè)置邊緣計(jì)算中心，無(wú)人機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以在邊緣計(jì)算中心完成計(jì)算，而不用送往更遠(yuǎn)的云計(jì)算中心，從而保證了低時(shí)延（未來(lái)服務(wù)于無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛）。

甚至，5G所提供D2D（Device to Device）通信能力，可以讓無(wú)人機(jī)與無(wú)人機(jī)之間實(shí)現(xiàn)直接通信，更好地服務(wù)于自動(dòng)駕駛和機(jī)群協(xié)同。

D2D通信

總而言之，5G所賦予的高帶寬、低延時(shí)、高精度、寬空域、高安全，可以幫助無(wú)人機(jī)補(bǔ)足短板，解鎖更多的應(yīng)用場(chǎng)景，滿(mǎn)足更多的用戶(hù)需求。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，兩個(gè)字：牛逼！

? ??5G無(wú)人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景????

說(shuō)了那么多，我們來(lái)5G無(wú)人機(jī)的具體應(yīng)用案例。

首先我們來(lái)看看線路巡檢，這也是現(xiàn)在5G無(wú)人機(jī)應(yīng)用中經(jīng)常被提到的。

現(xiàn)在我們國(guó)家的電網(wǎng)輸電線路設(shè)備，還有運(yùn)營(yíng)商的宏站設(shè)備，經(jīng)常位于野外荒無(wú)人煙的地區(qū)，甚至是崇山峻嶺地區(qū)。對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行運(yùn)營(yíng)狀況檢查，以往只能采用人工巡檢的方式，成本高，風(fēng)險(xiǎn)大，時(shí)間久，效率低。

采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行360度全方位高清視頻檢查，4K甚至8K的清晰度，足以查看設(shè)備的各項(xiàng)細(xì)節(jié)（甚至儀表參數(shù)和指示燈），也能夠完成數(shù)據(jù)采集和存檔。 ?

而且，無(wú)人機(jī)可以根據(jù)需要選擇不同的相機(jī)吊艙，例如高清變焦相機(jī)、紅外相機(jī)、夜視相機(jī)、激光雷達(dá)等，獲得更為準(zhǔn)確和詳實(shí)的影像信息。

高壓線路故障紫外圖像

如此一來(lái)，降低了風(fēng)險(xiǎn)，縮減了時(shí)間，提升了巡檢效率，也能夠大幅削減成本。

5G無(wú)人機(jī)還可以搭載特殊吊艙，在低時(shí)延精準(zhǔn)操作下，進(jìn)行一些特殊的處置：

除了電網(wǎng)巡檢和基站巡檢之外，輸油管道巡檢現(xiàn)在也開(kāi)始采用無(wú)人機(jī)。

對(duì)于我們通信行業(yè)來(lái)說(shuō)，除了可以使用無(wú)人機(jī)巡檢基站之外，還可以使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行網(wǎng)優(yōu)路測(cè)。

再來(lái)看看交通管理和陸空協(xié)同方面的5G無(wú)人機(jī)應(yīng)用。

相比于傳統(tǒng)道路監(jiān)控，5G無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)能力更強(qiáng)，靈活性更高，可以在第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

5G無(wú)人機(jī)回傳的全景廣角高清圖像和視頻，便于交管部門(mén)及時(shí)查看道路擁堵情況和交通事故情況。

5G無(wú)人機(jī)還可以在巡線過(guò)程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路違法情況，對(duì)違法停車(chē)、違法占用應(yīng)急車(chē)道、違法變道等行為進(jìn)行4K超高清拍照取證。5G無(wú)人機(jī)還集成了遠(yuǎn)程喊話的功能，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛進(jìn)行疏導(dǎo)和警告。這無(wú)疑將大幅節(jié)省警力，縮短出警時(shí)間，高效完成交通管理工作。

另外值得一提的，就是5G無(wú)人機(jī)在應(yīng)急通信和救援方面的應(yīng)用。

當(dāng)發(fā)生災(zāi)害（例如地震、泥石流、洪水）的時(shí)候，傳統(tǒng)通信基站往往會(huì)發(fā)生損毀，無(wú)法正常工作。

這個(gè)時(shí)候，就可以采用無(wú)人機(jī)，搭載通信基站，為災(zāi)區(qū)提供臨時(shí)的通信信號(hào)覆蓋服務(wù)。

一方面，可以保障災(zāi)區(qū)的通訊正常。另一方面，可以對(duì)被困人員提供定位服務(wù)，確認(rèn)被困人員的位置。此外，5G無(wú)人機(jī)還可以實(shí)時(shí)拍攝并回傳災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的超高清視頻畫(huà)面，幫助政府救災(zāi)人員更有效地組織救災(zāi)。

5G無(wú)人機(jī)所能發(fā)揮作用的地方遠(yuǎn)不止上述這些。包括無(wú)人機(jī)物流、無(wú)人機(jī)消防、無(wú)人機(jī)邊境巡邏等等，各行各業(yè)都能夠找到和5G無(wú)人機(jī)的交集。

5G無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

可以說(shuō)，5G無(wú)人機(jī)的潛力非常巨大，市場(chǎng)前景非常廣闊！

? ??無(wú)人機(jī)的續(xù)航問(wèn)題????

大家都知道，目前困擾無(wú)人機(jī)發(fā)展的最大問(wèn)題，就是電池的續(xù)航問(wèn)題。目前的民用旋翼無(wú)人機(jī)，續(xù)航時(shí)間基本在20-30分鐘之間，這個(gè)顯然制約了無(wú)人機(jī)的使用和普及。

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，目前有一種解決方案，那就是借助無(wú)線充電技術(shù)。

以后，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行充電，不再需要安排人工去更換電池，而是直接讓無(wú)人機(jī)停在充電平臺(tái)，即可進(jìn)行快速充電。

無(wú)人充電平臺(tái)，可以設(shè)置在高樓的樓頂，占地面積并不大。在電池技術(shù)還沒(méi)有得到突破的情況下，這是最為合理的解決方案。

? ??無(wú)人機(jī)的“黑飛”問(wèn)題????

除了電池續(xù)航之外，無(wú)人機(jī)還有一個(gè)很致命的問(wèn)題，那就是“黑飛”問(wèn)題。

黑飛，是指一些沒(méi)有取得私人飛行駕照或者飛機(jī)沒(méi)有取得合法身份的飛行，也就是未經(jīng)登記的飛行。這種飛行有很大危險(xiǎn)性，會(huì)對(duì)公共安全造成威脅。

目前，有關(guān)部門(mén)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行主要是通過(guò)以下方式來(lái)管控的：

對(duì)于5G無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，黑飛管控將更加方便和靈活。

首先，你如果是未登記注冊(cè)的5G無(wú)人機(jī)，根本就入不了網(wǎng)，也就聯(lián)不上網(wǎng)，根本飛不起來(lái)。。。

其次，當(dāng)無(wú)人機(jī)在空中飛行時(shí)，從一個(gè)基站小區(qū)飛到另一個(gè)基站小區(qū)（發(fā)生小區(qū)切換），基站側(cè)可以通過(guò)多普勒頻移、飛行軌跡等特征，判斷出它是不是無(wú)人機(jī)，通報(bào)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的管理平臺(tái)，把它管得死死的，不讓它亂飛。

地面平臺(tái)對(duì)飛行信息（位置、高度、速度、方向、電量）的掌握更加準(zhǔn)確，設(shè)置電子圍欄和禁飛區(qū)會(huì)非常方便和靈活。

網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)置禁飛區(qū)

總而言之，網(wǎng)聯(lián)5G無(wú)人機(jī)時(shí)代，黑飛現(xiàn)象將得到有效遏制，安全系數(shù)將大大提升。

? ??5G無(wú)人機(jī)的未來(lái)????

在5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和AI人工智能的支持下，無(wú)人機(jī)未來(lái)一定會(huì)朝智能化的方面發(fā)展。

以無(wú)人機(jī)的飛行控制為例，以前的無(wú)人機(jī)是遠(yuǎn)程遙控飛行。后面就有了傳感器輔助，能夠更好地控制飛行姿態(tài)。再后來(lái)，就是現(xiàn)在，無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)初步的自動(dòng)飛行和避障。將來(lái)，無(wú)人機(jī)將全面實(shí)現(xiàn)自主飛行。 ?

也就是說(shuō)，它的飛行軌跡和過(guò)程，完全將由無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自己來(lái)設(shè)定。這個(gè)就有點(diǎn)像車(chē)聯(lián)網(wǎng)里面的完全自動(dòng)駕駛。

無(wú)人機(jī)想要實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)駕駛，肯定離不開(kāi)飛行平臺(tái)的支持，包括傳感信息共享、飛行線路共享、飛行環(huán)境感知、智能避障，等等，都是基于平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的。

5G還可以幫助無(wú)人機(jī)更好地實(shí)現(xiàn)集群協(xié)同作業(yè)。讓很多無(wú)人機(jī)可以一起完成某項(xiàng)工作，減少人為的干預(yù)。

? ??最后的話????

5G無(wú)人機(jī)，就是未來(lái)數(shù)字天空的重要組成部分和載體。 ? 根據(jù)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2020年，全球的消費(fèi)無(wú)人機(jī)數(shù)量將達(dá)到1600萬(wàn)臺(tái)，整個(gè)無(wú)人機(jī)行業(yè)的產(chǎn)值將達(dá)到1273億美元。如果5G起步順利，無(wú)疑將進(jìn)一步刺激這些數(shù)字的增長(zhǎng)。

5G和無(wú)人機(jī)之間的跨界融合，實(shí)際上也是全行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一種創(chuàng)新，也許能夠給我們5G在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域落地，帶來(lái)更多的啟示。

編輯：黃飛

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