探索5G網(wǎng)絡(luò)支持無人機(jī)傳統(tǒng)導(dǎo)航方法的潛力

如果不想象空中盤旋的無人機(jī)和漫游在街道和人行道上的無人駕駛汽車，就幾乎不可能想象出未來城市的形象。潛在的應(yīng)用比比皆是，包括消費(fèi)品和重要藥品的空中運(yùn)輸、交通、基礎(chǔ)設(shè)施以及污染監(jiān)測(cè)和監(jiān)視。在地面上，自主機(jī)器人可以運(yùn)送食物和包裹，提供旅游信息、安全和醫(yī)療保健服務(wù)等公共服務(wù)。更不用說他們?yōu)閵蕵贰⒘闶酆蛷V告帶來的無數(shù)機(jī)會(huì)了。

這是一個(gè)令人興奮的前景，每年都在接近現(xiàn)實(shí)，Coherent Market Insights 預(yù)測(cè)機(jī)器人即服務(wù)市場(chǎng)到 2028 年將達(dá)到 413 億美元。但要讓這些用例站穩(wěn)腳跟，無人機(jī)和地面機(jī)器人將需要遵守政策制定者尚未起草的法規(guī)，以確保它們?yōu)樗?wù)的城市居民增加價(jià)值，并且不會(huì)堵塞繁忙的人行道或以其他方式成為麻煩。

技術(shù)待辦事項(xiàng)清單

從技術(shù)角度來看，仍然存在一些挑戰(zhàn)。在它們完全自主之前，無人機(jī)和無人機(jī)將需要遠(yuǎn)程控制。雖然今天，遠(yuǎn)程操作的無人機(jī)需要保??持在飛行員的視線范圍內(nèi)——通過飛行員和車輛之間的直接無線通信，介紹中列出的應(yīng)用可能需要超出視線 （BVLOS） 的操作。

為了得到可靠的控制，他們從操作員到車輛的通信鏈路需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中繼，延遲非常低。同時(shí)，例如部署用于監(jiān)控應(yīng)用的無人機(jī)將需要高帶寬數(shù)據(jù)管道將高分辨率圖像傳輸回云端進(jìn)行分析。

挑戰(zhàn)也延伸到定位。最有可能出現(xiàn)空中和地面機(jī)器人激增的環(huán)境將推動(dòng)定位解決方案，特別是那些基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 的解決方案，達(dá)到極限。在高層建筑的環(huán)繞下，無人機(jī)將依靠其多星座 GNSS 接收器，持續(xù)“看到”足夠多的 GNSS 衛(wèi)星來確定其位置。

他們的慣性測(cè)量單元由陀螺儀和加速度計(jì)組成，將依賴于橋接 GNSS 接收中的中斷。他們采用 RTK 技術(shù)的多頻段接收器與不斷增長(zhǎng)的 GNSS 增強(qiáng)服務(wù)套件相結(jié)合，將使可靠的厘米級(jí)定位精度幾乎始終成為現(xiàn)實(shí)。

無人機(jī)的 5G：低延遲、高帶寬、混合定位

但是，由于城市地形復(fù)雜，并非一直如此。今天，地面機(jī)器人通常使用基于衛(wèi)星的定位導(dǎo)航——仍然是絕對(duì)位置信息的唯一來源——輔以視覺傳感器和數(shù)字地圖。由于 GNSS 技術(shù)在某些情況下可能變得不可靠，因此它們將受益于絕對(duì)定位技術(shù)的補(bǔ)充性次要來源作為后備。理想情況下，該技術(shù)將能夠在無人機(jī)上服務(wù)于多種用途，并利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來簡(jiǎn)化部署和采用。

一旦完全部署，5G 將有可能在此技術(shù)待辦事項(xiàng)列表中打勾。第五代蜂窩通信技術(shù)包括一套服務(wù)于多個(gè)用例的技術(shù)。其中兩個(gè)與無人機(jī)特別相關(guān)：用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑鰪?qiáng)型移動(dòng)寬帶 （eMBB），以及用于通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)可靠地遠(yuǎn)程控制無人機(jī)和地面車輛的超可靠低延遲通信 （uRLLC），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出視線范圍。

同時(shí)，5G 將為基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的高精度定位鋪平道路。提供比 4G LTE 更大的帶寬將使 5G 能夠提高基于蜂窩的定位性能。更大的帶寬可以更好地解決多徑效應(yīng)，這是城市環(huán)境中定位錯(cuò)誤的常見原因。

在更高頻率的 5G 部署中，旨在提供更大的帶寬，信號(hào)傳播的距離比今天的蜂窩信號(hào)更短，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商將需要部署更多的基站來保證覆蓋范圍。結(jié)合引入具有波束成形功能的天線陣列，這些改進(jìn)將提供高精度定位的補(bǔ)充來源，以支持基于 GNSS 的定位。

為了探索 5G 網(wǎng)絡(luò)支持無人機(jī)傳統(tǒng)導(dǎo)航方法的潛力，我們將與 CGI、ESA、蘇塞克斯大學(xué)的高級(jí)通信、移動(dòng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng) （ACMI） 研究中心以及空中導(dǎo)航服務(wù)提供商共同參與一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目NATS。該項(xiàng)目的目標(biāo)將包括為現(xiàn)有 GNSS 接收器的基于 5G 的補(bǔ)充定義用例和系統(tǒng)要求。我們期待為這個(gè)激動(dòng)人心的項(xiàng)目貢獻(xiàn)我們?cè)?GNSS 和高精度定位方面的經(jīng)驗(yàn)。

審核編輯：郭婷