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[導讀] 無人機憑借操作便利、機動靈活、制造成本低、環(huán)境適應性強等優(yōu)勢,近年來在垂直行業(yè)領域得到廣泛應用。第五代移動通信系統(tǒng)(5G)支持增強型移動寬帶(eMBB)、海量機器類通(mMTC)和超高可靠低時延

無人機憑借操作便利、機動靈活、制造成本低、環(huán)境適應性強等優(yōu)勢,近年來在垂直行業(yè)領域得到廣泛應用。第五代移動通信系統(tǒng)(5G)支持增強型移動寬帶(eMBB)、海量機器類通(mMTC)和超高可靠低時延通信(uRLLC)三大類應用場景,可進一步拓展無人機在行業(yè)領域的應用。

保障無人機無線通信

無人機一般通過遙控系統(tǒng)進行控制,民用無人機與遙控器之間的數據傳輸,通常采用低功耗藍牙或WiFi技術,受發(fā)射功率限制,只能在不超過500米的視距范圍進行數據傳輸,且傳輸圖像最大分辨率不能超過1080p,極大限制了無人機在行業(yè)領域的廣泛應用。

IMT-2020(5G)推進組發(fā)布的《5G無人機應用白皮書》指出,4G能夠滿足現有的部分低速率、對時延不敏感的無人機應用需求,5G提供的大帶寬、高可靠、低時延通信,能夠很好地滿足無人機行業(yè)應用需求。

5G網絡+邊緣計算確保無人機行業(yè)應用傳輸需求。在普通的5G網絡架構中,核心網部署位置高,傳輸需要經過多次路由,時延長,不能滿足無人機超低時延的業(yè)務需求。一些區(qū)域性業(yè)務,全部放在云端處理并非完全有效,尤其是視頻類業(yè)務,既導致傳輸帶寬的浪費,又增加了傳輸時延。因此,傳輸時延和連接數量需求決定了5G業(yè)務的處理核心,不可能全放在核心網后端的云處理平臺。

邊緣計算(MEC)使得運營商和第三方業(yè)務可以部署在靠近用戶附著接入點的位置,通過降低時延和負載來實現高效的業(yè)務分發(fā)。邊緣計算服務器部署在網絡邊緣,把無線網絡和互聯(lián)網有效融合在一起,同時在無線網絡側增加計算、存儲、處理等功能,構建邊緣云,提供信息技術服務環(huán)境和云計算能力,將業(yè)務本地化,讓區(qū)域性業(yè)務不必浪費資源在云端進行處理。由于應用服務和內容部署在網絡邊緣,這樣便可以減少數據傳輸中的轉發(fā)次數和處理時間,降低端到端時延,滿足低時延要求。

結合5G網絡和邊緣計算,構建適合無人機無線傳輸和數據處理的網絡架構,將確保無人機行業(yè)應用的高可靠和低時延性。

5G網絡拓展無人機低空覆蓋范圍。無人機低空覆蓋問題分為兩類,第一類是有效信號強度低,如弱覆蓋和無覆蓋,主要存在于飛行在較高航線或偏僻位置的無人機應用場景,由于基站數量稀少或網絡參數配置等原因導致。第二類是有效信號強度不低,但是干擾信號強度大,導致接收信號SINR低。在無人機低空覆蓋場景中,出現的大部分是第二類問題。

針對第一類由于有效信號弱導致的覆蓋問題,可以采用充分利用基站側多天線的垂直波束能力來增強覆蓋,采用高效的波束掃描和跟蹤。針對第二類由于干擾信號強導致的覆蓋問題,可通過MassiveMIMO垂直面和水平面的波束賦形,形成精準的窄波束進行發(fā)送和接收。對于下行鏈路,精準的窄波束一方面擴大了無人機的低空覆蓋范圍,另一方面也減少了小區(qū)內或者小區(qū)間的干擾。對于上行鏈路,可以是基站側形成接收波束,也可以是無人機側形成發(fā)送波束,從而擴大無人機的低空覆蓋范圍。

助力民用無人機行業(yè)應用

無人機的價值在于形成空中平臺,結合其他部件或載荷擴展應用,替代人類完成空中作業(yè)。5G技術拓展了無人機低空覆蓋范圍,為無人機行業(yè)應用提供了大帶寬、高可靠、低時延的無線通信能力,助力其在物流、巡檢、安防、救援和娛樂直播等領域的發(fā)展。

物流是極具潛力的無人機行業(yè)應用領域之一。2017年全球智慧物流峰會數據顯示,2016年智慧化物流市場規(guī)模達到2000億元,預計到2025年,智慧化物流市場規(guī)模有望超過萬億元。

山區(qū)較多省份的陸運耗費的時間等成本較平原地區(qū)高很多,采用無人機運輸,可以在成本同樣的條件下實現更高的物流價值。同時,將復雜環(huán)境下大批量的投遞任務交給快遞人員和地面車輛,而將簡單場景下小批量的投遞任務交給無人機,可以更充分地發(fā)揮快遞人員的作用。

我國物流行業(yè)領軍企業(yè)已紛紛涉足無人機物流應用領域,在派件-支線-干線上層層發(fā)力,以進一步降低物流成本,提高效率。

2018年3月27日,民航華東地區(qū)管理局向順豐控股旗下的江西豐羽順途科技有限公司頒發(fā)了國內第一張無人機航空運營(試點)許可證,意味著中國無人機物流配送正式進入合法運營階段,堪稱中國物流無人機發(fā)展的里程碑。

基礎設施巡檢是無人機巡檢的主要領域。巡檢作業(yè)內容具體包括對基礎設施本身的監(jiān)測、對周邊環(huán)境的勘探、基礎設施的日常周期維護以及簡單的故障排查、處理等。傳統(tǒng)的人工巡檢方案受環(huán)境及天氣等影響,工作量大、工作效率較低、成本較高,且存在一定的人身安全風險。無人機以成本低、靈活性強、安全性高、受自然環(huán)境及地形影響較小、視角更優(yōu)等特點,越來越廣泛地應用于基礎設施巡檢領域。

2018年我國電力巡檢市場規(guī)模為29.73億元,據國泰君安產業(yè)研究院預測,到2020年電力巡檢無人機整機市場規(guī)模將為19.48億元。

無人機在公共安全領域應用很多。在邊防監(jiān)控、消防監(jiān)控、環(huán)境保護、刑偵反恐、治安巡邏等領域,遇到突發(fā)事件,無人機可以代替警力及時趕往現場,利用可見光視頻及熱成像設備等,把實時情況回傳給地面設備,為指揮人員決策提供依據。

警用無人機可以根據需求搭載高清數碼攝像機,進行空中喊話、投放催淚瓦斯、安防監(jiān)控等操作,可廣泛應用于處突維穩(wěn)、監(jiān)控安防、森林防火、消防滅火、抗雪防洪、交通管理等場景。我國多數城市都已開始使用警用無人機進行治安管理。

2017年我國警用無人機市場規(guī)模為2.55億元,國泰君安產業(yè)研究院預測,到2020年警用無人機市場規(guī)模將為6.6億元,行業(yè)滲透率達到5%。

無人機在展開救援作業(yè)中可實現快速響應。我國領土由于地理環(huán)境和氣候的多樣性,各種自然災害時有發(fā)生,災后救援工作尤為重要。無人機可在第一時間到達現場,迅速展開作業(yè):采集現場數據,迅速將現場的視、音頻信息傳送到指揮中心,供指揮者進行判斷和決策;能夠實現通信中繼功能,快速恢復現場局部通信;跟蹤事件的發(fā)展態(tài)勢,幫助指揮中心實施不間斷指揮處理。無人機在處理突發(fā)事件及救災搶險過程中發(fā)揮著重要的作用,是現代搶險技術應用的一種重要方式。

無人機全景VR直播將帶來身臨其境的感受。通過無人機掛載360度全景鏡頭進行視頻拍攝,全景相機可完成視頻采集、拼接處理與視頻流處理,通過連入5G網絡將4K/8K全景視頻通過上行鏈路傳輸到核心網側視頻服務器,再通過下行鏈路傳輸給用戶。而用戶只需戴上VR眼鏡,就可以隨時隨地、無延遲地獲得激動人心的現場感。

5G無人機VR直播在未來將會廣泛用于體育賽事、演藝活動等大型活動的極致體驗直播中,以及廣告、新聞、電影等商業(yè)活動拍攝中,用戶隨時隨地都能通過VR全景直播獲取比現場更好的體驗。

來源:搜狐

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